Takiyüddin, matematik ve astronomi başta olmak üzere bilimin çeşitli alanlarında  örneğin optik ve tıp araştırmalar yapmıştır. Özellikle trigonometri alanındaki çalışmaları övgüye değerdir. 16. yüzyılın ünlü astronomu Copernicus (1473-1543) daha sinüs,kosinüs, tanjant ve kotanjantın sözünü dahi etmezken, Takiyüddin bunların tanımlarını vermiş, kanıtlamalarını yapmış ve cetvellerini hazırlamış; ayrıca çok eskiden beri kullanılmakta olan altmışlık kesirlerin yerine ondalık kesirleri kullanmaya başlamıştır. Aynı zamanda yetenekli bir teknisyendir. Güneş saatleri ve mekanik saatler yapmış; göllerden, ırmaklar ve kuyulardan suları yukarı çıkarmak için çeşitli araçlar tasarlamış ve bunları bir eserinde ayrıntılarıyla tanıtmıştır.

Takiyüddin, 1570 yılında İstanbul'a gelir gelmez gözlemevi kurma arzusunu gerçekleştirmek üzere dönemin önemli bilginleriyle temasa geçmiş, bu ilgi ve isteği Vezir Sokullu Mehmet Paşa ve Hoca Saadettin tarafından desteklenmiştir. Bu ikisi, III. Murat'ı Takiyüddin'in yönetimi altında bir gözlemevi kurulması konusunda ikna etmeyi başarmışlar, konu sonunda   Divân'a götürülerek onaylanmış ve böylece Takiyüddin, padişahın adıyla anılacak bir zîc hazırlamakla görevlendirilmiştir (1575).İnşası 1577'de tamamlanan ve bir süre gözlemlere ev sahipliği yapan İstanbul Gözlemevi'nin ömrü ne yazık ki uzun olmamış; bina 1580'de yıktırılmıştır. 1577 senesinin Kasım ayında, İstanbul semalarında ünlü 1577 kuyrukluyıldızı gözlemlenmişti. Takiyüddin kuyrukluyıldız gözlemi vesilesiyle Sultan Murat'a dair kehanetlerde bulunmuş ve bu olayı iyi haberler müjdeleyicisi olarak yorumlayarak, Türk kuvvetlerinin İranlılara karşı başarılı olacağını söylemiştir. Ancak bu gözlemin ardından İstanbul'da 1578'de bir veba salgını baş göstermiş,gözlemevine karşı olumsuz bir tavır oluşmaya başlamış ve saraydakiler bu fırsattan yararlanarak, bir gözlemevinin kurulduğu her yerde felaketlerin birbirini kovaladığını Uluğ Bey'in (1394-1449) ölümünü de örnek göstererek kanıtlamaya çalışmışlardır. Devrin şeyhülislamı Ahmed Şemseddin Efendi padişaha bir rapor sunmuş ve bu raporunda "gözlem yapmanın uğursuz, feleklerin esrar perdesini küstahça öğrenmeye cüret edenin akıbetinin meçhul olduğunu ve eğer bir memlekette zîc hazırlanacak olursa, o memleket mamur iken harap hale geleceğini ve devletin binalarının zelzele ile yıkılacağını" bildirmiştir. Bunun üzerine Kaptan-ı Derya Kılıç Ali paşa'ya bir Hatt-ı Hümayun gönderilmiş; bunun sonucunda Kılıç Ali Paşa gözlemevini yıkmıştır. Takiyüddin muhtemelen, Hoca Saadettin Efendi sayesinde hayatını kurtarmıştır.

Bu gözlemevinde 16. yüzyılın en mükemmel gözlem araçlarının inşa edildiğini biliyoruz. Yapılan araştırmalar, bu gözlemevinde inşa edilen gözlem araçları ile, ünlü astronom Tycho Brahe'nin (1546-1601) Danimarka Kralı Frederic H'nin himayesinde Hven'de 1576 yılında kurduğu gözlemevindeki gözlem araçları arasında tam bir benzerlik olduğunu göstermiştir.

Bu aletler; gökcisimlerinin enlem ve boylamlarının bulunmasında kullanılan "zât el-halâk" (halkalı araç, ar-millary sphere), yıldızların meridyen geçişlerini gözlemekte kullanılan duvar kadranı (libne, mural quadrant), gökcisimlerinin yükseklik ve azimutla-rını bulmaya yarayan "zât el-semt" ve "l-irüfâ" (azimut yarım halkası, azimuthal semicircle), her yönde yükseklik ölçebilen "zât el-şu'beteyn" (cetvelli araç, turquetuni), yıldızların yükseklik ve zenit yüksekliklerini ölçmeye yarayan tahta cetvelden yapılmış "rub-ı mıstara" (rub-ı defe, tahta kadran, cetvelli kadran), Güneş'in ve Ay'ın çaplarını, Güneş ve Ay tutulmalarını hesap etmekte kullanılan "zât el-sakbeteyn" (iki delikli araç, dioptra), ılım noktalarının (ekinoks) saptanmasına yarayan ve Takiyüddin'in kendi icadı olan "zât el-evtar" (kirişli araç), açısal yükseklik ölçen "müşebbehe bi'l-menâtık" (mushabbaha bi'l-manâ-tık) ve aletlerin dakikliğini artırmak için kullanılan "sindi cetveli"dir. Bu aletler dışında Takiyüddin mekanik saati de kullanmıştır. Âlât-ı Rasadiydde ve Sidret el-Müntehâda. saatten bir astronomik alet olarak söz edilir. Bu saatlerin en önemli özelliği, dakik olmaları; dakikayı ve saniyeyi verebilmeleridir. Avrupa'da ilk dakika ve saniye bölümlenmesi, 1550 'li yıllarda yapılmıştır. Takiyüddin de, 1556 yılında kaleme aldığı el-Kevâkib el-Düriyye adlı eserinde "dakika taksimat'ından söz etmiştir.

Yıldızların sağ açıklıkları, Güneş'le yıldızlar arasında geçen süreyle ölçülür. Bunun için de dakik saatlere ihtiyaç vardır. Saatler, ancak 16. yüzyılın ikinci yansında bir gözlem aracı olarak kullanılabilecek dakikliğe ulaşabilmişlerdir.

TAKİYÜDDİN'İN İSTANBUL GÖZLEMEVİ'NDE KULLANDIĞI SAAT

Tycho Brahe, gözlem amacıyla üç saat yaptırtmıştır. Takiyüddin de gözlemevinde saati bir gözlem aracı olarak kullanmıştır. Âlât-ı Rasadiye'de Batlamyus'un (MS 150'ler), "Zamanı dakik olarak ölçmeyi başarsam, gözlemde tamamiyle bir tasarruf yapabilirdim" dediği nakledilir. Takiyüddin, Sidret el-Müntebâ'nın aletler bahsinde de Batlamyus'un dakika bir tarafa, dakiklikte dereceye bile ulaşmak için bir yöntem bulamadığını ve bundan dolayı dakiklikten "sarfı nazar ettiğini" yazar. Buna karşılık Takiyüddin, astronomik saati yapmakla, Batlamyus'un başaramadığını başarmıştır.

Takiyüddin'in kendi icadı olan bu alet, zamanı belirlemek için kullanılan bir tür mekanik saattir. Sidret el-Müntebâ dan anlaşıldığı üzere, üç ayrı saat makinesi takımını kapsamaktadır. Her takım, geniş bir rota üzerinde iki akreple bir yelkovanı döndürür. Her üç takımı birden hareket ettiren kuvvet ise, kısa bir ipe bağlanmış olan büyük bir ağırlık tarafından sağlanmaktadır. Akrebin biri saati, diğeri derecelere bölünmüş bir daire üzerinde Güneş'in saat açısını, yelkovan ise dakikaları işaret etmektedir. Yelkovanın bulunduğu daire 360'a bölündüğünden, her taksimat arası 10 saniyeyi gösterir. Böylece bunun yansını alarak 5 saniyeye kadar zamanı tayin etmek mümkün olabilmektedir.

TAKİYÜDDİN'İN EL-KEVÂKİB EL-DÜHİYYE Fİ BEN-GÂMÂTEL-DEVRİVYEMM ESERİ

Takiyüddin'in bu yapıtı, İslam dünyasında mekanik saatlere ve saat yapımına ilişkin bilinen ilk kuramsal eserdir. Kanunî Süleyman devrinde İmparator Ferdinand'ın sefiri olarak Osmanlı İmparatorluğu'na gönderilen Baron Busbecq'in, seyahatnamesinde Türklerin mekanik saatlere ilgi duymadığını belirtmesinden üç yıl sonra kaleme alınmıştır. Takiyüddin'in cep, duvar, masa saatlerinin yanında astronomik saatlerle gözlem saatlerini de anlattığı bu kitabı, Batı dünyası da dahil olmak üzere, bu yüzyılda bu konuda kaleme alınmış en kapsamlı eserdir.

Kitabın girişinde saatlerin tanımını ve kapsamını veren Takiyüddin, bunları üçe ayırır kum saatleri, su saatleri ve mekanik saatler. Kitabın birinci makalesi, ağırlık sistemine göre çalışan saatlere ilişkin; ikinci makale ise, zemberekli saatlerin yapımı üzerinedir. Makalenin başında, bir zembereğin yapılışı tarif edilir; sonuç bölümünde ise saat yapımının püf noktaları verilir. Takiyüddin yine bu kitabında, 1561 senesinde, namaz vakitlerini bildiren bir saat yaptığından söz etmektedir.

Takiyüddin, Kitâb el-Turuk el-Seniyyefî el-Âlât el-Rûhâniyye (Otomatlar Üzerine Yüce Yöntemler, 1585) adlı eserinde de, makalenin başında sözünü etmiş olduğumuz gibi, çeşitli mekanik saatler, kaldıraçlar, göllerden, ırmaklardan ve kuyulardan suları yukarı çıkarmak için çeşitli araçlar ve fıskiyeler tasarlamış ve bunları ayrıntılarıyla tasvir etmiştir. Burada tasvirleri verilen mekanik aletler, hava, boşluk ve denge prensipleri üzerine yapılan çalışmalara dayanmaktadır.

Takiyüddin, kitabın giriş kısmında mekanik bir göksel saatin yapımını anlatır. Bu mekanik saatle, Ay ve Güneş'in boylamları, hangi ayda ve hangi günde bulunulduğu, Güneş'in hangi burçta olduğu belirlenebilmektedir. Kitabın birinci bölümü, saatler üzerinedir ve bu kısımda kum saatleri ve mekanik saatler hakkında bilgi verilir. Bu bölümün ikinci faslı ay saatinin, üçüncü faslı ışıklı saatin, dördüncü faslı kum saatinin yapımı hakkındadır.

KUM SAATLERİ

Ortadoğu kökenli olan kum saatlerinin, ilkçağlardan beri kullanıldığı sanılmaktadır; Ortaçağ'da -1300lerde- ise yaygın olarak kullanılmışlardır. Bu saatlerde, bir cam bölmedeki kum, dar bir delikten belirli bir zaman diliminde yavaş yavaş alt bölmeye akar ve altta toplanan kumdan zaman belirlenebilir. Bu saatlerin atası su saatleridir. Kum saatindeki prensip su saatindekiyle aynıdır; yalnızca burada suyun yerini kum alır. Kullanımı su saatlerine göre daha kolay olmasına karşın kum saatlerinde saat ölçümü yapmak zordur, zira bu saatler 5, 10, 15, 60 dakika gibi ancak belirli zaman aralıklarını sayacak biçimde geliştirilmişlerdir.

Osmanlılarda bu saatlerin ne zaman kullanılmaya başlandığını bilmiyoruz, ancak denizciliğin yükseliş dönemi olan 16. yüzyıldan itibaren yaygın olarak benimsendikleri bilinmektedir. Osmanlılarda kum saatlerinin hem astronomide hem de namaz vakitlerinin tayininde kullanıldığı da biliniyor.

USTURLAP

Usturlap, Güneş ve yıldızların ufuk yüksekliklerini ölçüp buradan zaman hesabı yapmayı sağlayan bir gözlem aracıdır. 3 ana kısımdan oluşur:
Birinci kısım, genellikle pirinçten yapılan dairesel bir levhadır. Bunun üzerinde göksel kürenin görünen yarısını temsil eden bir veya iki yay ailesi yer alır. Bunlar yükseklik ve azimutu gösterirler. Bu iki yay ailesi de yerel ufka göre yerleştirilir.

İkinci kısım, diğerleriyle aynı çapa sahip ek bir levha üzerinde yer alan ve "rete" adı verilen kısımdır. Bu kısım ekliptiğin derecelerini ve önemli sabit yıldızların bir kısmının haritasını içerir. Dönüşü, yıldızların gökyüzündeki hareketini temsil eder.

Üçüncü kısım ise birinci levhanın dış kısmı üzerine yerleştirilmiştir ve "alidade" (veya el-hidada) olarak adlandırılır. Birinci levhanın dış kısmına çizilmiş olan taksimatlı kısımdır ve bununla Güneş'in ve gökcisimlerinin yükseklikleri ölçülür.

Usturlap, astronomide gökcisimlerinin yükseklikleri ve zaman hesaplarında oldukça yaygın olarak kullanılmış bir araçtır. Ancak 18. yüzyıldan sonra Avrupa'da kullanılmamış ve Osmanlılarda ise, aynı yıllarda, yapımı usturlaba göre daha kolay olan rub'u tahtası tercih edilmiştir.

RUB'U TAHTASI

Astronomik amaçlarla yapılan gözlemlerde kullanılan duvar kadranının (libne) taşınabilir şekli olan rub'u tahtası, özellikle muvakkitlerin kullandığı bir zaman ölçme aracıdır. Tahtadan imal edilen bu alet, yıldızların yükseklik ve zenit yüksekliklerini ölçmeye yarayan bir çeyrek dairedir. Aletle ilgili ilk bilgiler, Harezmî'nin (MS 780-850 civarı) Mefatih el-Ulûm adlı eserinde yer alır. Rub'u tahtası üzerindeki "zamaniyye yayları" ile gündüz zamanlarını bulmak mümkündür. Yine bu alet yardımıyla trigonometrik fonksiyonlar da belirlenebilmektedir.

KIBLENÜMALAR

Kıblenüma, genellikle yolculuklar sırasında kıble yönünün bulunması ve namaz vakitlerinin  belirlenmesine yarayan bileşik bir alettir. Tahtadan ve genellikle pirinçten ve gümüşten imal edilmiştir ; yuvarlak bir kutu içinde pusula ve Güneş saatinin bir arada bulunmasından oluşur. Mekanik cep saatleri çıkmadan önce yaygın olarak kullanılmış ve bir cep saati gibi ihtiyaçlara cevap vermiştir. Üzerindeki pusula ile yön tayin edilebilmekte, meridyen doğrultusu belirlenebilmekte ve meridyen doğrultusuna yerleştirilen bir gnomon ile gündüz saatleri tespit edilebilmekteydi.

Osmanlılarda çok uzun süreden beri tanınan bu alet, İslam ülkelerinde muhtemelen 11. yüzyıldan itibaren zaman ve yön belirlemede kullanılmıştır. Avrupa'da mekanik saatler ortaya çıkmadan önce, cepte taşınan güneş saatleri mevcuttu. Ancak bu saatlere pusula ilavesi 1500'lü yıllarda yapılmıştır.

Cepte taşınabilecek kadar küçük kıblenümaların yanı sıra, muvakkithanelerde ve gemilerde kullanılmak üzere daha büyük boyutlarda kıblenümalar da yapılmıştır. Bu alet, Osmanlılarda 19. yüzyıl sonlarında mekanik aletlerin ortaya çıkışına kadar kullanılmıştır.