دانشمندان مسلمان از دانسته‌ها و قواعد پراکنده‌ای که یونانی‌ها، رومی‌ها، ایرانیان و چینی‌ها در زمین علم مکانیک ارائه داده بودند بهره گرفتند، سپس آن را به‌طور گسترده‌ای توسعه دادند، تکنیک‌های نوینی در آن ابداع کردند و با افزودن نوآوری‌های خود، این علم را به دانشی کاربردی و بسیار مهم تبدیل کردند؛ درحالی‌که پیش از آن، بیشتر جنبه سرگرمی و سحرآمیز داشت. مسلمانان این علم را «علم الحیل» نامیدند؛ منظورشان از «حیله» در اینجا راه‌هایی بود برای غلبه بر شرایط سخت به‌منظور رسیدن به هدفی خاص؛ یعنی کاهش نیاز به نیروی انسانی و جسمی و گسترش قدرت مکانیکی، و بهره‌گیری از نیرویی اندک برای دستیابی به نیرویی بسیار بیشتر از نیروی انسان یا حیوان.
هدف آن‌ها از این علم، فراهم ساختن آسایش برای انسان، جایگزین کردن حیله و اندیشه به جای زور و قدرت عضلانی، استفاده از دستگاه‌ها به جای بدن، و بی‌نیاز شدن از استفاده طاقت‌فرسا از بردگان بود؛ به‌ویژه این‌که اسلام نظام بهره‌کشی جسمی را در تأمین نیازهای معیشتی ممنوع کرده و بر ممنوعیت آزار خدمت‌کاران و بردگان، و رنجاندن حیوانات با بار بیش از توان‌شان تأکید نموده است. بنابراین، گرایش مسلمانان به توسعه ابزارهایی که کارهای سنگین را به جای انسان انجام دهند، یک گرایش تمدنی است که خاص ملت‌هایی است که در مسیر علم و تمدن گام برداشته‌اند. این گرایش، هم‌چنین، هستۀ مرکزی فلسفۀ هر اختراعی است که دانشمندان روزانه برای بهبود زندگی بشر و کاهش سختی‌های او طراحی می‌کنند.
«علم الحیل النافعة» (دانش ابزارهای سودمند)، نمایانگر جنبۀ فنی پیشرفته‌ای در علوم تمدن اسلامی بود؛ جایی که مهندسان و فن‌سالاران دانش نظری خود را در خدمت دین و عمران و تمدن به کار می‌گرفتند.[1]
درحالی‌که هدف ملت‌های پیشین از علم الحیل، فراتر از تأثیرات دینی و روحی نبود – مانند استفاده از مجسمه‌های متحرک یا سخنگو توسط کاهنان، یا کاربرد صداهای موزون و سازهای خاص در معابد – اسلام آمد و ارتباط بنده با پروردگار را بی‌نیاز از واسطه‌ها و فریب‌های بصری قرار داد. ازاین‌رو، هدف جدید «علم الحیل النافعة» تأثیرگذاری واقعی بر زندگی انسان از طریق ابزارهای مکانیکی شد.
این ابزارها و سازه‌ها بر پایۀ حرکت هوا (آیرودینامیک)، حرکت و تعادل مایعات (هیدرودینامیک و هیدرواستاتیک)، شیرهای مکانیکی با عملکرد آهسته، سیستم‌های کنترل از راه دور، دستگاه‌ها و ابزارهای علمی، پل‌ها، قنات‌ها، معماری و تزیینات ساختمانی و دیگر زمینه‌ها طراحی می‌شدند.
با بازگشت به گذشته، می‌توان گفت که فناوری‌های مهندسی مکانیک در جهان اسلام از قرن سوم هجری (نهم میلادی) شکوفا شدند، و این پیشرفت‌ها به دست گروهی از دانشمندان برجستۀ مسلمان به‌وقوع پیوست. یکی از مهم‌ترین مراحل این تحول، آثار ارزشمند بر جای مانده از این دانشمندان پیشگام در زمینۀ مهندسی مکانیک است.[2]
۱. فرزندان موسی بن شاکر
این سه برادر محمد (متوفی ۲۵۹هـ/۸۷۳م)، احمد و حسن (متوفی۲۶۱هـ/۸۷۴م) فرزندان «موسی‌بن شاکر» بودند و در قرن سوم هجری (نهم میلادی) زندگی می‌کردند. آن‌ها در علوم ریاضی، نجوم و علوم کاربردی و فنی درخشیدند و به‌ویژه با کتاب ارزشمند خود به نام «حیل بنی‌موسی» شهرت یافتند. امام ابن‌خلکان دربارۀ این کتاب می‌گوید: «آن‌ها کتابی شگفت‌انگیز و نادر در حیل دارند که شامل هر چیز عجیب است؛ من آن را مطالعه کردم و آن را از بهترین و لذت‌بخش‌ترین کتاب‌ها یافتم.»
این کتاب شامل صد دستگاه مکانیکی با توضیحات دقیق و تصاویر راهنمایی برای روش‌های ساخت و عملکرد آن‌ها است. استفادۀ بنی‌موسی از «سوپاپ‌هایی» که به‌طور خودکار عمل می‌کردند و سیستم‌هایی که پس از مدت زمان معینی فعال می‌شدند، از جمله اصول و ایده‌های کنترل خودکار است که از دستاوردهای مهم در تاریخ علم و فناوری به‌شمار می‌آید. هم‌چنین، استفاده آن‌ها از سوپاپ‌های «مخروطی» و محورهای مکانیکی که به‌صورت خودکار عمل می‌کردند، پیشرفتی بی‌سابقه بود و توصیف آن‌ها از مکانیزم محور مکانیکی مدرن در اروپا را پانصد سال پیش‌تر ارائه دادند.
از نمونه‌های دستگاه‌های مکانیکی بنی موسی می‌توان به «چراغی» اشاره کرد که در باد شدید خاموش نمی‌شود، چراغی که فتیله را خود به‌خود بیرون می‌آورد و روغن را خود به‌خود می‌ریزد، به‌طوری‌که هر کس آن را ببیند، گمان می‌کند که آتش نه از روغن و نه از فتیله چیزی مصرف نمی‌کند. هم‌چنین، فواره‌ای که آب از آن به‌صورت متناوب به شکل «ترس» و سپس به شکل کانال «فوران» می‌کند و این تغییرات به‌طور مداوم ادامه دارد.
از دیگر دستگاه‌های مکانیکی آن‌ها که مؤرخان با تحسین فراوان توصیف کرده‌اند، دستگاه رصد نجومی بزرگی است که در رصدخانۀ آن‌ها کار می‌کرد و با نیروی آب به حرکت درمی‌آمد و تمام ستارگان آسمان را نشان می‌داد و آن‌ها را بر روی آیینه بزرگی منعکس می‌کرد؛ هرگاه ستاره‌ای ظاهر می‌شد، در دستگاه رصد می‌شد و اگر ستاره یا شهابی ناپدید می‌شد، بلافاصله رصد و ثبت می‌شد.
آن‌ها هم‌چنین ابزارهایی برای خدمت به کشاورزی و زراعت ابداع کردند، مانند «آخورهایی» مخصوص حیوانات با اندازه‌های خاص، به‌گونه‌ای که حیوان بتواند به‌راحتی به غذا و آب خود دسترسی پیدا کند بدون آن‌که حیوانات دیگر در غذا و نوشیدنی با او رقابت کنند. هم‌چنین «مخازنی» برای حمام‌ها طراحی کردند، و دستگاه‌هایی برای تعیین چگالی مایعات، و ابزارهایی که در زمین‌های کشاورزی نصب می‌شد تا از هدر رفت آب جلوگیری کرده و به کمک آن‌ها بتوان فرآیند آبیاری محصولات را کنترل کرد. این ایده‌های خلاقانه نقش بزرگی در پیشرفت فناوری «حِیَل نافعه» یا همان «مهندسی مکانیک» داشتند؛ چرا که طراحی‌های آن‌ها سرشار از تخیل بارور، توصیف دقیق و روش آزمایشی پیشرو بود.[3]
