بديع الزمان ابوالعز بن اسماعيل بن رزاز الجَزَري نامدارترين مكانيك­دان مسلمان به شمار مي­آید كه در نيمه دوم سده ششم و آغاز سده هفتم هجري (603 ق) در آمِد يا ديار بكر امروزي مي­زيست. بدين سبب به او كنيه جزري داده شد كه زادگاه او جزيره، واقع در ميان رودهاي دجله و فرات بود. جزري كتاب مكانيك خود را به خواست پادشاه ديار بكر، ملك صالح ناصرالدين ابوالفتح محمود بن محمد اَرتقي (597-619ق) نوشت. جايگاه جزري را مي­توان با مطالعه كتاب في معرفته الحيل الهندسيه يا عنوان الجامع بين العلم و العمل النافع في صناعه الحيل شناخت. كتاب او جامع علم و عمل است، يعني هم يك كتاب نظري و هم يك كتاب عملي به شمار مي­آيد. او مقام رئيس الاعمال را داشته كه در واقع به معناي رئيس مهندسان بود. وي به واسطه تجربيات فراوان و گسترده و آگاهي ژرف خود در علوم نظري و مهارت عملي­اش به اين مقام دست يافت. جزري يك نوآور بود و شرح اختراعات و نوآوري­هاي خود را براي ما نوشته است. وي در نگارش مطالب مهندسي و هنر رسم فني مهارت داشت. همچنين در تشريح مطالبي كه در ذهن داشته و در وصف ساده و آسان دقيق­ترين و پيچيده­ترين ابزارها استاد بود. جزري به اهميت تجربه و مشاهده تأكيد مي­كند و علمي را كه بر پايه تجربه نباشد، نمي­پذيرد.

كارهاي جزري حلقه­اي از زنجيره نوآوري­ها و اختراعات مهندسان مسلمان و مهندسان پيش از آنان از تمدن­هاي پيش از اسلام است. اين تمدن­ها عبارت­اند از تمدن بين النهرين، تمدن سوريه قديم، تمدن دره نيل و تمدن­هاي يونان، روم، ايران و هند. جزري افزون بر تسلط بر دانش و فنون مهندسان مسلمان پيش از خود، مهندس مخترعي نيز بوده است که در ابزارها و دستگاه­هاي مكانيكي ماشين بخار، موتور­هاي درون سوز، كنترل خودكار و دستگاه­هاي مكانيكي و هيدروليكي ديگر ظاهر شده است و تأثير این آثار در مهندسي مكانيكي معاصر تا امروز پديدار است.

كتاب جزري، الجامع بين العلم و العمل النافع في صناعه الحيل بهترين نوشتار درباره ابزارهاي مكانيكي و هيدروليكي در سده­هاي ديرينه و ميانه است، و در آن واقعاً بين علم و فن، مباحث نظري و راه­هاي عملي را جمع كرده است. نخستين بار رياضي­دانان آلماني، ويدمان و هاوزر، در دهه­هاي نخستين سدة بيستم، به اهميت اين اثر پي بردند و در گزارش­هاي تاريخ علم خود به نقل و ترجمه بخش­هايي ار آن پرداختند. تا آنكه دونالد هيل ترجمه كامل آن را به انگليسي چاپ و منتشر  كرد. پس از آن دانشمند سوري، احمد يوسف الحسن كه پيش از این  کتاب  النوع الخامس را چاپ كرده بود، متن كامل عربي آن را با عنوان الجامع بين العلم و العمل النافع في صناعه الحيل در سال 1979 در سوريه (معهد التراث العلمي العربي) منتشر کرد. شايان ذكر است كه متن فارسي كتاب جزري، از محمد بن داود علوي شاه آبادي (ظاهراً سدة 10 هجري) در دست است و نسخه خطي آن با نام جراثقال در كتابخانه مدرسه عالي شهيد مطهري (سپهسالار سابق) تهران (ش 707، ش 708 ) وجود دارد. همچنين ترجمه­اي از آن را مركز نشر دانشگاهي بر اساس متن كامل عربي آن – كه يوسف الحسن تصحيح كرده و انتشار داده بود – در سال1380 ش منتشر كرده است.

از ميان پژوهش­هايي كه درباره كتاب جزري انجام گرفته، پژوهش يوسف الحسن جامع­ترين آن ها است، زيرا ضمن تکيه بر پژوهش­هاي پيشين كه توسط بزرگان تاريخ فنآوري اسلامي چون هيل، ويدمان و هاوزر و كوماراسوامي و آلدوميه لي و نيستر و سارتون انجام شده، تمام نسخ خطي احتمالي موجود از اين كتاب را گرد آورده و با رفع كاستي­هاي آن، متني موثق و كامل از كتاب جزري ارائه داده است.

سارتون درباره كتاب جزري مي­گويد: اين كتاب كامل­ترين كتاب در نوع خود است و مي­توان آن را نقطه اوج تأليفات مسلمانان در اين زمينه به شمار آورد. ويژگي كتاب جزري آن است كه جنبه عملي دارد. جزري هم مهندسي چيره­دست و هم صنعتگري ماهر بود و كتاب او به لحاظ تشريح ابزار­هاي گوناگون غني است. بدين سبب، اين كتاب از ديدگاه مهندسي، كتابي بسيار پر ارزش به شمار مي­آيد. هيل مي­گويد؟: تا عصر حاضر هيچ سندي از هيچ تمدن ديگري در جهان در دسترس ما نيست كه به لحاظ طراحي­ها و شرح­هاي فراوان مهندسي در زمينه روش ساخت و سوار كردن ابزارها بتواند با كتاب جزري برابري كند در اينجا گزارشي كوتاه از بخش­ها يا به تعبير جزري انواع  اين كتاب مي­پردازیم.

كتاب به شش بخش (نوع) تقسيم شده است:

1- ساعت­هاي آبي و ساعت­هاي شمعي.

2- وسايل سرگرم كننده.

3- وسايلي براي دست و رو شستن و وضو ساختن و خون­گيري.

4- فواره­های دائمي.

5- ماشين­هايي براي بالا كشيدن آب.

6- وسايل گوناگون ديگر.

ارزش اين كتاب به اهميت روش­ها و شيوه­ها و اجزاء آن منحصر نمي­شود، بلكه جزئيات روش ساختن هر وسيله با تفصيل تمام، و آن هم توسط شخصي كه خود صنعتگر ماهري بوده، شرح داده شده است. اين توصيفات آن قدر دقيق و درست است كه صنعتگران امروزي مي­توانند از روي آنها ماشين­ها را به آساني بسازند. همه توصيفات واضح و کامل است: ابتدا به وصف كلي ظاهر دستگاه و چگونگي كار و کاربرد آن مي­پردازد، سپس شرحي درباره چگونگي ساختن و سوار كردن هر يك از قطعات مي­آورد – و در اين زمينه به عملياتي كه بايد به ترتيب انجام شود، توجه كامل دارد- و سرانجام چگونگي كار ماشين را با دقت كامل بيان مي­كند. براي هر مدل، تصاويري رسم شده كه هم صورت كلي دستگاه و هم طرح دقيق آن را نشان مي­دهد، و روي تصاوير حروف الفبا نوشته شده و در متن به اين حروف ارجاع داده  شده است. اين حروف به هر يك از قطعات مربوط مي­شوند و كاملاً با حروفي كه در متن به كار رفته مطابقت دارند.

ظاهراً تنها يكي از ماشين­هاي جزري، به صورت يكپارچه، در تكامل مهندسي اهميت مستقيم داشته است. اين دستگاه تلمبه­اي است كه چرخ پره­داري آن را به حركت در مي­آورد. اين چرخ، از طريق مجموعه­اي از دنده­ها، ميله شكم خالي نوسانگري را به حركت در مي­آورد كه ميله­هاي رابط دو پيستون به آن متصل­اند. پيستون­ها درون دو سيلندر افقي- كه رو به روي هم قرار دارند- حركت مي­كنند و هر سيلندر داراي لوله­هاي مكش و لوله­هاي تخليه است. لوله­هاي تخليه در بالاي مركز ماشين به هم وصل مي­شوند و يك خروجي واحد براي ماشين ايجاد می­كنند كه به نظام آبياري وصل مي­شود. اين تلمبه از سه جهت مورد توجه است: كاربرد اصل دو بهرگي، تبديل حركت دوراني به حركت رفت و برگشتی، و اولین مورد كاربرد لوله­هاي مكش واقعي كه تاكنون شناخته شده است. بنابراين در تكامل موتور بخار و پمپ­هاي رفت و برگشتی جديد جايگاهي ويژه دارد.

بسياري از قطعات و روش­هايي كه جزري به كار برده است، از لوازم اساسي مهندسي نوين به شمار مي­آيند، مانند سطل­هاي كج شونده كه مايع درون خود را به فواصل زماني معين تخليه مي­كنند و امروزه در باران سنج و دستگاه­هاي اندازه­گيري ديگر به كار مي­روند. منافذي كه طوري مدرج شده­اند كه مايع را با سرعت معيني از خود خارج كنند. موازنه استاتيكي چرخ­ها. استفاده از مدل­هاي كاغذي براي تثبيت طرح، ورقه ورقه كردن چوب براي كاستن از ميزان تاب برداشتن آن. بادامك. دنده هلالي. در وسايل آبكشي، بخشي از وسيله برای انتقال نيرو را يك ميل لنگ تشكيل مي­دهد که اين نخستين نمونه­اي است كه از كاربرد ميل لنگ در ماشين­ها سراغ داريم، گرچه سده­ها پيش از آن كاربرد ميل لنگ در آسياب­هاي كوچك و وسايل بالابر مرسوم بود. جزري هنگامي كه ساختن دو لنگه در را براي قصري در آمد شرح مي­دهد، ريخته گري برنج را در قالب­هاي بسته و با ماسه تر به تفصيل بيان مي­كند. اين روش تا سدة دهم هجري / شانزدهم ميلادي در اروپا رايج نبود.

در سال 1976 سه دستگاه از ماشين­هاي جزري را براي جشنواره جهاني اسلامي در لندن ساختند كه شامل تلمبه، يكي از وسايل خون­گيري و ساعت آبي بزرگي است كه در بخش نخست از نوع اول شرح داده شده است. اين دستگاه­ها از روي توصيفات جزري ساخته شده و هر سه به خوبي كار می­كنند. در اين ميان، ساعت آبي- كه بيش از سه متر و نيم ارتفاع دارد و عرض نماي آن در حدود يك متر و نيم است – از همه جالب­تر است. چنان كه جزري گفته، اين ساعت، گذشت ساعت­هاي شمسي يا نامسائي (معوَجَه) را نشان مي­دهد. يعني روز و شب هر يك به دوازده بخش تقسيم مي­شود و از اين راه ساعت­هايي به دست مي­آيد كه طول آنها در روزهاي گوناگون و نيز در مدت يك شبانه روز معين از روز به شب فرق مي­كند. سر ساعت، دو شاهين گلوله­اي را از منقار خود به روي سنجي رها مي­كنند، دري باز مي­شود و پيكره ايستاده­اي نمايان مي­شود، در ديگري باز مي­شود و چشمه ديگري را به نمايش مي­گذارد، و يك گوي از دوازده گوي شيشه اي كاملاً روشن مي­شود. در بالاي ساعت قرصي است كه منطقه البروج را نشان مي­دهد و در تمام شبانه روز با سرعت ثابت مي­چرخد. تمام وسايلي را كه تا اينجا گفتيم شناوري را به كار مي­اندازد كه با سرعت ثابت در داخل مخزن استوانه شكلي پايين مي­رود. ريسماني كه به بالاي شناور متصل است، از دستگاهي از قرقره­ها مي­گذرد، و اين قرقره­ها ساز و كار­هاي راه انداز را به حركت و قرص دايره البروج را به چرخش در مي­آورند. در سر ساعت ششم و نهم و دوازدهم دسته­اي از مطربان (دو طبال، يك سنج زن و دو شيپور زن) ساز مي­نوازند. اين پديده اين گونه به وجود مي­آيد كه آب خارج شده از دستگاه در درون ظرف ويژه­اي جمع مي­شود و سر موقع به يكباره از آن بيرون مي­ريزد. آب خارج شده، ابتدا از روي چرخ پره­داري مي­گذرد، بادامك­هايي – كه بازوان ميراب­ها را به حركت درمي­آورند – روي محور اين چرخ سوار شده­اند، آنگاه آب به ظرف محتوي هواي بسته­اي جريان مي­يابد، هوا را به داخل يك سوت مكانيكي مي­راند و بدين ترتيب صداي شيپور توليد مي­شود.

دستگاه آبي كه پايين آمدن يكنواخت سطح آب مخزن را تضمين مي­كند، شاهكار دقت در مهندسي است. مخزن با استفاده از يك الگوي چوبي و ترازو­هاي آبي، طوري ساخته شده كه سطح مقطع آن كاملاً يكنواخت است.  يك شير دستي كه از برنج ريخته­اي ساخته شده، در ته مخزن قرار دارد. دهانه اين شير، قسمت ثابت يك شير (سوپاپ) قائم را پديد مي­آورد. قسمت متحرك و مخروطي شير اخير به شناوري لحيم شده است. شناور در داخل ظرفي است كه كنار مخزن و اندكي پايين­تر از ته آن قرار دارد. بنابراين، وقتي كه شير دستي مخزن باز باشد، آب به ظرفي كه شناور در آن قراردارد، وارد مي­شود و در پي آن شيري كه به شناور لحيم شده، فوراً بسته مي­شود آن گاه آب از ظرف بيرون مي­ريزد و شير براي لحظه­اي باز مي­شود. بدين گونه سطح آب در ظرفي كه شناور در آن قرار دارد، تقريباً ثابت مي­ماند، در واقع پايين و بالا رفتن سطح آب ظرف با چشم غير­مسلح تشخيص داده نمي­شود. (كنترل سطح با نظام بسته­اي از اين نوع، در سده هجدهم ميلادي در انگليس براي تنظيم آب ورودي به ديگ به كار گرفته شد). آب پس از خروج از محفظه شناور به تنظيم كننده جريان وارد مي­شود، كه اساساً دستگاهي است كه روزنه خروج آب را يك دور كامل به حركت درمي­آورد، و بدين طريق فشار استاتيكي روي روزنه را روزبه­روز تغيير مي­دهد. روش جزري در مدرج كردن تنظيم كننده جريان بسيار مورد توجه است. و ابتدا مقدار آبي را كه بايد در هر ساعت خارج شود، براي همه ماه­هاي سال حساب كرد. آن گاه روزنه را – كه يك قطعه جزع سوراخ شده بود – براي بالاترين وضعيت، يعني روز انقلاب تابستانه تنظيم كرد و سپس روزنه را با سيم مسي و سمباده گشادتر كرد تا جريان مورد نظر حاصل شود. همه وضعيت­هاي ديگر را از راه آزمون و خطا و با كوشش فراوان معين كرده است. مدرج كردن روزنه كار بسيار دقيقي است، زيرا قطر آن از يك ميليمتر كمتر است و كوچك ترين تغيير قطري، تغيير بسيار زيادي در سرعت جريان به وجود مي­آورد.

پس از پرداختن به این موضوعات جا دارد که از يك ساعت آبي ديگر ياد كنيم كه فقط در كتاب جزري ديده مي­شود و احتمالاً اختراع خود او بوده است. اين ساعت اساساً جامي است كه سوراخي در زيرش دارد و طرجهار خوانده مي­شود. اين جام در مخزني قرار گرفته و با زنجير لولا­داري به كنار آن متصل شده است، حلقه و سر اژدها در واقع يك بازوي اهرم را تشكيل مي­دهند. از ميله­اي كه روي بخش بالايي و باز طرجهار  قرار گرفته، ريسماني به بالا مي­رود و به دستگاه رها­كننده گوي­ها – كه بالاي بازوي اهرم قرار دارد- متصل مي­شود. گوي­ها در داخل خزانه­اي قرار دارند كه مجراي خروجي آن به سر شاهين راه دارد. وقتي مخزن از آب پر  مي­شود طرجهار به آرامي در آب فرو مي­رود و در مدت سي يا شصت دقيقه كاملاً زير آب مي­رود. وقتي طرجهار به زير آب رفت، سازوكار رها­كننده گوي­ها يك گوي را به سر شاهين مي­فرستد. اين گوي در دهان اژدها مي­افتد، سر اژدها پايين مي­آيد و هنگامي كه كاملاً پايين آمد گوي را روي سنجي فرو مي­اندازد. در مدتي كه اين اعمال انجام مي­گيرد، طرجهار در اثر چرخش حلقه، بالا مي­آيد و كج مي­شود. در نتيجه آب درون آن خالي مي­شود و دوباره بر سطح آب قرار مي­گيرد و دور از سر گرفته مي­شود.