美索不达米亚平原上的新城
在今伊朗和伊拉克，水利工程作为技术的一个独立分支，早在11世纪前就已经很发达了。当这个地区还是原先波斯帝国的一部分时，水坝、运河和灌溉工程就得到了大力发展，还曾受到罗马工程知识的影响。
然而，在那以后，整个地区的管理因伊斯兰力量的崛起而发生了变化。先知穆罕默德于公元632年去世后，伊斯兰军队开始从阿拉伯半岛向北和向东移动，到636年攻克了叙利亚，649年战胜了波斯帝国。接下来，他们进一步征服了整个北非、西班牙大部分地区和西西里岛，直到统治了从北非的大西洋海岸到印度西北边缘的大片地区。
由于这些地方的气候都相对而言比较干旱，因此在人口稠密的地方，灌溉农业极为重要。人们依然沿用着波斯帝国时期建造的旧水坝和灌溉渠，有的人甚至认为水利工程在伊斯兰统治时期几乎没有进展。不过更全面的说法是，这些伊斯兰文明的子民调整了他们所继承的古老建设成果，以满足新的需求，并在这样做的过程中，拓展了机械和水利技术的应用范围。
有段时间里，那些被伊斯兰军队征服的地区听命于大马士革的倭马亚王朝的哈里发们，但一场内战后，这个政权被推翻了，新掌权的阿拔斯王朝决定建立一个新都城。新都择定于伊拉克内，离底格里斯河西岸的波斯古城泰西封（Ctesiphon）不远。这个建于762年的帝国首都就是巴格达，帝国向西跨越北非、向东延伸至伊朗最远的边界。巴格达吸引了来自所有这些地区的居民和旅行者，成为技术、医学和早期科学几种传统融合的中心，特别是吸纳了印度、波斯和希腊传统的精华。
彼时战火未熄，于是这座城市被规划为军事总部，而非平民社区。它的整体城市布局被规划为一个圆形，这可能是中央集权的象征，但也可能反映了对欧几里得几何学的兴趣。这个圆形城市的直径为2千米，中心是哈里发的住所及一座清真寺。军营和官员的房屋占据着最好的位置，而其他城市服务的空间则很少。这便意味着，如果城市进一步发展，城市机能进一步完善，那么最初的圆形布局便会逐渐被侵蚀，城内的布局和功能也会更加灵活。
762年，巴格达的建设动工，数千人参与劳动，建设进度如飞，一直持续到766年。然后，随着城市建成，人们开始定居，这里便形成了一个拥有多元文化的社会，其中使用的三种主要语言是阿拉伯语（宫廷和军队）、叙利亚语（犹太和基督教社区）和中古波斯语或巴列维语（Pahlavi，原本住在该地区的波斯人使用的语言，建城后许多官员和行政人员也仍在使用）。
由此演变而来的就是古塔斯所说的“翻译文化”（culture of translation）。不仅行政部门不断地将指令、法规和档案从波斯语翻译成阿拉伯语或反过来，而且学者们也在翻译来自不同文化、使用不同语言的学术书籍。当时已经有一些波斯语的天文学和医学著作，也有一些希腊语著作已被翻译成叙利亚语和波斯语。但现在阿拉伯语是官方语言，人们便将波斯语、希腊语、叙利亚语和梵语写就的书籍翻译成阿拉伯语。被长期忽视的数学和医学著作在新的阿拉伯语译本中获得了新的生命力，它们在巴格达的图书馆中被阅览，学者们抄写它们，收藏家们也热衷于购买。
巴格达各色文化中最重要的部分之一，就是我们今天使用的0到9的数字系统。这些十进制数字极大地促进了计算、测量和其他实用艺术的发展，可算是有史以来最伟大的发明之一。中世纪的欧洲人把它们称为阿拉伯数字，因为他们最早在阿拉伯文本中见到了它们，但阿拉伯作者们却一度称它们为印度数字，因为他们认为这些数字与印度教的学术传统有关。
世界上最早也最著名的数学家之一就曾于813年至833年间在巴格达工作。他就是花剌子米（al-Khwarizmi），当其著作在12世纪被翻译成拉丁文供欧洲读者阅读时，他的名字被翻译成Algorizmus，这个名字也是“算法”（algorithm）一词的由来。他其中一本书的标题提到了阿拉伯文术语al-Jabra，转录成拉丁文后就有了“algebra”（代数）一词（这也正是该书的主题）。
巴格达坐落于底格里斯河旁，下游不远处有两座大坝，将河水引向拿赫鲁宛运河（Nahrawan Canal）。这条运河向东绕过巴格达后重新汇入底格里斯河，灌溉了一片绵延200千米的田地，这里种植着该城市所需的大部分粮食。拿赫鲁宛运河最初建于公元530年至580年，是古波斯帝国最大的工程成就之一。762年后，穆斯林工程师们不仅修复了水坝，清除了运河的淤泥，还在支流乌赛姆河（Uzaym River）上建造了一座新的水坝，以提供更多的水（见图1.3）。这座大坝由砖石构筑，长170多米，坝顶高于河床最低点15米。与该地区的其他大坝一样，精心切割的石块是由铁制暗榫和凝固的铅连接固定的（铅被熔化并倒入装暗榫的孔中）。
本书插图系原文插图
图1.3图为伊拉克南部和伊朗西部10世纪的几个主要水利工程。其中一些建于更早的波斯帝国时期。拿赫鲁宛运河从巴格达北部的底格里斯河分流而来，在城市南部重新汇入底格里斯河。在图示的水车设置点曾有带水平轮的谷物磨坊，也可能有图1.4中的那种提水水车［本图参考如下资料中的数据和地图：希尔《工程史》（Hill, A History of Engineering），伍尔夫《波斯传统工艺》（Wulff, The Traditional Crafts of Persia），哈桑和希尔《伊斯兰技术史》（al-Hassan and Hill, Islamic Technology）］
另一个著名的大坝是在伊朗的库尔河（Kur River）上，大约在960年重建。与乌赛姆河上的大坝一样，它的建造方式是用灌铅的铁暗榫将石块锁住。实际上，此地可能还有以同样的方式建造的更古老的堤坝。从这个大坝放出的水灌溉了下游的一大片地区，那里种植了甘蔗、水稻和棉花。
灌溉用水也由提水水车提供，其中有些靠牛或驴来拉动，有些则由河水的水流驱动，以从河中提水（图1.4）。这种提水装置很早就在印度使用，后来在罗马帝国和中国的历史中也占据一席之地。
伊朗和伊拉克有碾压甘蔗以提取糖浆、制造结晶糖的水力磨坊，而这里还有其他各种各样的磨制小麦以制造面粉的机器，其中就包括风车这一重大发明。显然，这是干旱地区的一项创举，毕竟那里缺乏可驱动水磨的河流。有关风车的最确切的记录来自伊朗东部的锡斯坦（Sistan）地区，最早在公元950年有所记载，而且到20世纪中期，那里仍有一些风车运转不休。
这些波斯风车与后来的欧洲风车不同，波斯风车的轴是垂直的，靠护墙改变气流方向，将风引向风车翼板的一侧（图1.5）。这样，风车不需传动装置就可直接驱动磨石。
在有着近百万人口的巴格达，传统的风车或水磨无法保证产出足够的面粉和食物来喂饱所有人。小麦的研磨工作要靠底格里斯河上的一系列日夜不停运转的浮动水磨完成。而位于底格里斯—幼发拉底河河口的巴士拉城则建有由潮汐流驱动的水磨。在这两个地方，水轮都是由下方水流驱动的，磨石由木质齿轮驱动。
图1.4被称为戽水车（noria）的一种提水水车。这种水车是由它下方的溪流驱动的。绑在轮辋上的罐子会在溪流中汲水，然后倒入高处的槽中［绘图：黑兹尔·科特雷尔（Hazel Cotterell）］
图1.5图为波斯式风车，护墙将风引向翼板，使其可以在垂直的轴上旋转，详见平面图（下方图）。护墙形成了一个高耸的开放式结构，由晒干的泥砖砌成，底部有一个装有磨石的小房间［根据迪克·戴（Dick Day）拍摄的阿富汗风车照片绘制］
相比之下，人们在农村地区（特别是在山区）会使用较小的水车。这种水车使用一种水平的、类似涡轮的轮子，而磨石则直接安装在轮子上方的同一个轴上（见图2.5）。到公元1000年，这种类型的水平轮水车在整个欧亚大陆得到了非常广泛的使用，从西欧到伊朗再到中国，可能还包括北印度和尼泊尔的山区。