سیدعلی از دوازده سالگی و با رفتن به مدرسهی علمیهی سلیمانخان و سپس نواب مشهد، پس از آموختن مقدمات علوم حوزوی، فراگیری دروس سطح همچون معالم، قوانین، شرح لمعه، رسائل، مكاسب و كفایه را از اساتیدی همچون حضرات آیات میرزا احمد مدرس یزدی، حاج شیخ هاشم قزوینی و سید جلیل حسینی سیستانی ادامه داد. اما آن استادی كه سیدعلی نوجوان از او استفادههای فراوانی در دروس سطح برد، كسی جز پدرش نبود؛ یعنی مرحوم آیتالله سید جواد خامنهای كه از آیات عظامی همچون نائینی و آقا سید ابوالحسن اصفهانی اجازهی اجتهاد داشت.
* ۱۳۳۴
شانزده سالگی سنی بود كه آقاسیدعلی حضور در درس خارج فقه آیتاللهالعظمی سید محمدهادی میلانی را آغاز كرد. ایشان همزمان در جلسات مرحوم حاج میرزاجوادآقا تهرانی نیز شركت میكرد. مباحث این جلسات بیشتر به نقد و رد كتاب فلسفهی منظومهی ملاهادی سبزواری میگذشت. علاوه بر این و به دلیل علاقهی آقاسیدعلی به فلسفه و به سبب جوّ ضد فلسفهی آن روزهای مشهد، او ناگزیر بود كه در درس مرحوم آقا شیخ رضا ایسی- از اساتید فلسفهی مورد وثوق حضرت آیتالله میلانی- به صورت پنهانی و خصوصی شركت كند.
* ۱۳۳۶
هجدهمین سال زندگیِ آقاسیدعلی مقارن شد با عزم او برای حضور در نجف اشرف به قصد زیارت حرم امیرالمؤمنین علیهالسلام و درك كردن محضر و دروس بزرگان نجف. سیدعلی پس از حضوری كوتاه در این حوزه، درس اساتیدی همچون آیتالله العظمی سید محسن حكیم را بیشتر پسندید و تصمیم گرفت كه اگر پدرشان اجازه داد، در نجف بماند و به درس آن اساتید برود. به پدر نامه نوشت و از او برای ماندن و ادامهی تحصیل در نجف اجازه خواست. پاسخ منفی شنید و لذا به امر پدر به مشهد بازگشت.
آخرین نظرات