Отец оптики Аль-Хасан ибн аль-Хайтам

11 сентября

Родившийся около тысячи лет назад на территории современного Ирака, Аль-Хасан ибн аль-Хайтам (больше известный на Западе под латинизированным именем «Алхазен» или «Алхасен») стал новатором в сфере научной мысли и внёс важный вклад в развитие и понимание механизма зрения, изучая законы оптики. Его методология исследования, в частности использование эксперимента для проверки теории, является по сути основой для последующей популяризации современного научного метода. Благодаря его работе, посвящённой оптике (Китаб аль-Маназир), и её переводу на латиницу (De Aspectibus), идеи аль-Хайтама оказали огромное влияние на европейских учёных, в том числе эпохи европейского Возрождения. Например, книга оптики «Perspectiva» была написана около 1275 года Эразмом Витело, который позже получил прозвище «обезьяна Альхазена», после того, как люди поняли, что он просто скопировал работу аль-Хайтама.

 

Сегодня же многие считают его ключевой фигурой в истории оптики и «отцом современной оптики».

 

Ибн аль-Хайтам родился в золотой век мусульманской цивилизации, который подарил миру много впечатляющих достижений в науке, технике и медицине. На территории, которая распростёрлась от Испании до Китая, вдохновлённые мужчины и женщины, вне зависимости от их национальной и религиозной принадлежности, совершали открытия, которые оказали огромное влияние на мир сегодняшний и, к сожалению, зачастую недооценены.

 

Ибн аль-Хайтам – учёный-первопроходец

 

Научная деятельность ибн аль-Хайтама знаменательна там, что он в своих исследованиях делал акцент на доказательной базе: «Если познание истины является целью учёного... тогда он должен сделать себя врагом всего, что он читает». Под этим он подразумевал необходимость проведения экспериментов, чтобы проверить то, что написано, а не слепо принимать каждую теорию как истину в последней инстанции.

 

Родился будущий отец оптики в 965 году в Басре, а умер примерно в 1040 году в Каире. Он появился на свет в столетие интенсивной деятельности в области математики, астрономии, оптики и других естественных наук. Хотя его открытиям и предшествовали великие пионеры, такие как Аристотель, Евклид, Птолемей, Аль-Кинди, Бану Муса, Табит ибн Курра, Ибрагим ибн Синан, Аль-Кухи и Ибн Сахл, работа  ибн аль-Хайтама отличалась новизной. К примеру, детально изучив более ранние работы Галена и других учёных, он дал названия некоторым частям глаза, таким как хрусталик, сетчатка и роговица; установил новые стандарты в экспериментальной науке.

 

Ибн аль-Хайтам стал одним из первых учёных, изучавших характеристики света и механизм зрения. Он искал экспериментальные доказательства своих теорий и идей. В течение многих лет жизни в Египте, десять из которых были проведены под домашним арестом (за отказ продолжать строительство плотины на Ниле), аль-Хайтам готовил к изданию из своих самых знаменитых работ – «Китаб аль-Маназир», что в переводе означает «Книга оптики».

 

Отец оптики Аль-Хасан ибн аль-Хайтам

"Книга оптики" на латинском языке, 1572 год / Общественное достояние 

 

Различные взгляды на то, как можно объяснить процесс человеческого зрения, веками будоражили умы классических греческих мыслителей.   Некоторые говорили, что лучи выходят из глаза, в то время как другие думали, что что-то входит в глаза, чтобы предоставлять картинку. Но именно ибн аль-Хайтам решился на систематическую критику этих идей, чтобы продемонстрировать как разумом, так и экспериментом, что свет является важной и независимой частью зрительного процесса. Таким образом, он пришёл к выводу, что видение объекта будет иметь место только тогда, когда луч света исходит от источника света или отражается от такого источника до того, как он попадает в глаз.

 

Ему также приписывают объяснение природы света и зрения с помощью тёмной камеры, именуемой «Алмузлим» (в переводе на русский «камера-обскура» - устройство, которое является основой фотографии).

 

Из 96 книг, которые он написал, только 55 дошли до наших дней. Среди них: «Свет Луны», «Свет звёзд», «Радуга и Гало», «Сферические горящие зеркала», «Параболические горящие зеркала», «Горящая сфера», «Форма затмения», «Формирование теней», «Дискурс о Свете», а также его шедевр – «Книга оптики». Латинские переводы некоторых его работ оказали огромное влияние на ведущих средневековых и европейских мыслителей эпохи Возрождения, таких как Роджер Бэкон, Рене Декарт и Кристиан Гюйгенс, которые знали мусульманского учёного под именем «Альхазен». Между прочим, на Луне есть даже кратер, названный в его честь.

 

Драматическая история жизни Ибн аль-Хайтама

 

История жизни и открытий Ибн аль-Хайтама поистине необычайна. Его блестящий прорыв случился в один из самых мрачных моментов его жизни.

 

Ибн аль-Хайтам рос в то время, когда в мусульманской цивилизации процветали школы и библиотеки. Студенты имели доступ к высококвалифицированным учёным, которые могли преподавать различные предметы, включая право, литературу, медицину, математику, географию, историю и искусство. Дебаты и беседы были популярны и проходили на арабском языке. Учёные со всего мира с удовольствием обсуждали идеи из недавно переведённых древних рукописей. Таким образом, нет ничего удивительного в том, что научная репутация нашего героя распространилась далеко за пределы Басры.

 

Желание ибн аль-Хайтама, о котором он говорил «Если бы мне дали шанс, я бы реализовал решение по регулированию разлива Нила» дошло до аль-Хакима, халифа Фатимидов в Египте, который пригласил его в Каир. Уверенный в своих силах, ибн аль-Хайтам хвастался, что приручит великую реку Нил, построив плотину и водохранилище. Но когда он увидел масштабы проблемы и чудесные останки древнего Египта на берегах реки, он пересмотрел своё опрометчивое заявление. Если бы можно было осуществить такой грандиозный проект, рассуждал он, то это сделали бы гениальные строители прошлого, оставившие своим потомкам такие фантастические архитектурные реликвии. Он вернулся в Каир, чтобы сообщить халифу, что он ни чем не может помочь в этой ситуации.

 

Зная, что халиф не потерпит неудачи и что его жизнь будет в опасности, если он разочарует его, ибн аль-Хайтам притворился безумным, чтобы избежать гнева халифов. Он знал, что исламский закон защитит сумасшедшего от ответственности за неудачу. Несмотря на дикие перепады настроения халифа, он, тем не менее, соблюдал исламские законы. Вместо того, чтобы казнить или изгнать ибн аль-Хайтама из Каира, халиф решил поместить учёного под постоянную охрану. Это требуется по закону для обеспечения его безопасности и безопасности других лиц. Ибн аль-Хайтам был помещён под домашний арест, который изолировал его от оживлённых бесед и дебатов, к которым он привык.

 

Однако именно в это непростое время ибн аль-Хайтам совершил невероятный прорыв, за который его навеки запомнят потомки. Легенда гласит, что однажды он увидел свет, проникающий через крошечное отверстие в его темную комнату, который проецировал изображение внешнего мира на противоположную стену. Ибн аль-Хайтам понял, что видит образы предметов, расположенных снаружи и освещённых солнцем. Из повторных экспериментов он заключил, что лучи света движутся по прямым линиям. Исследователь смог подтвердить своё открытие экспериментальным путём при использовании своей тёмной комнаты, которую назвал Albait Almuzlim, что в переводе на русский означает «камера-обскура».

 

После многих дополнительных экспериментов с использованием специального аппарата, состоящего из линз и зеркал, которые он построил, он изложил свои новые идеи о свете и зрении в своей семитомной книге оптики. Он был освобожден из тюрьмы после смерти (исчезновения) халифа.

 

Отец оптики Аль-Хасан ибн аль-Хайтам

Селенография Гевелия, показывающая Альхазена, представляющего причину, и Галилео, представляющего чувства / Общественное достояние

 

Мир ибн аль-Хайтама

 

Работа ибн аль-Хайтама была важна для общества по двум причинам. Во-первых, учёный смог показать, что человек видит объект, при этом свет проникает в глаз, а не выходит из него. Помимо этого, ибн аль-Хайтам использовал систематические эксперименты в своей работе по оптике.

 

Он извлёк большую пользу из многочисленных трудов предыдущих поколений учёных, которые были переведены на арабский язык в течение более чем трёх столетий под покровительством различных мусульманских правителей и богатых аристократов. Это включало и прямой перевод многих научных трудов с греческого, сирийского и персидского языков, которые сами были наследниками великих научных традиций Древнего Египта, Вавилонии, Индии и Китая. В свою очередь, работа ибн аль-Хайтама оказала равное влияние на учёных, писавших на латыни в Средние века и в эпоху Возрождения. Таким образом, он сформировал часть интеллектуального наследия, которое латинские учёные получили от мусульманской цивилизации.

 

С новыми научными открытиями, а также медицинскими чудесами, астрономическими наблюдениями, новыми картами, библиотеками и передовыми школами, в которых преподавали различные математические предметы, мусульманская цивилизация внесла значительный и решающий вклад в накопление научных знаний в предсовременную эпоху, которая изменила древний мир.

 

Как ибн аль-Хайтам изменил ход науки

 

Открытия ибн аль-Хайтама в области оптики и зрения перевернули представления об этом процессе. В своих экспериментах он заметил, что свет, проходящий через крошечное отверстие, перемещается по прямым линиям и проецирует изображение на противоположную стену.

 

Но учёный понимал, что свет, попадающий в глаз, - это только первый шаг к видению. Он опирался на работу греческого врача Галена, который дал подробное описание глаза и зрительных путей. Сегодня самый старый известный рисунок нервной системы взят именно из книги ибн аль-Хайтама «Оптика», в которой изображены глаза и зрительные нервы.

 

Среди других прозрений ибн аль-Хайтама было его понимание решающей роли визуального контраста. Например, он понял, что цвет объекта зависит от цвета окружающей среды, а контраст уровней яркости объясняет, почему мы не можем видеть звёзды в дневное время.

 

Отец оптики Аль-Хасан ибн аль-Хайтам

Титульный лист  первого печатного латинского перевода "Книги оптики". В этой иллюстрации представлено множество примеров оптических явлений - перспективные эффекты, радуга, зеркало и преломление / Общественное достояние

 

 

Ибн аль-Хайтам также придерживался метода эмпирического анализа для сопровождения теоретических постулатов, который в некоторых отношениях схож с научным методом, известным нам сегодня. Он понял, что чувства склонны к ошибкам, и разработал методы проверки, тестирования и экспериментов, чтобы раскрыть истину природных явлений, которые он воспринимал. До этого времени изучение физических явлений было абстрактным занятием с редкими экспериментами.

 

В поисках доказательств ибн аль-Хайтам изучал линзы, экспериментировал с различными зеркалами: плоскими, сферическими, параболическими, цилиндрическими, вогнутыми и выпуклыми. «Визуальные объекты, видимые нами через преломление света – через толстый материал, такой как вода и стекло – больше, чем их реальный размер», - писал он.

 

В начале XII века Толедо в Испании был центром огромных усилий по переводу арабских книг на латынь. Христианские, еврейские и мусульманские учёные стекались в город, где они жили бок о бок и вместе работали над переводом старых знаний на латынь, а затем и на другие европейские языки. Книга ибн аль-Хайтама по оптике, а также некоторые из его других научных работ были переведены на латинский язык, что сделало их доступными для европейских учёных, включая Роджера Бэкона, Иоганна Кеплера и даже Леонардо да Винчи. Польский астроном Иоганн Гевелиус также ссылался на исследования ибн аль-Хайтама в своей работе, опубликованной в 1647 году. Гевелиус ставит ибн аль-Хайтама равным Галилею, говоря о нём «первый, кто нанёс на карту поверхность Луны, увиденную в телескоп».

 

Если же говорить о преемственности научной деятельности аль-Хайтама среди арабского населения, то, пожалуй, можно сказать лишь об одной значительной работе на арабском языке, которая была написана в начале XIV века Камалом ад-Дином аль-Фариси, который сам был блестящим научным мыслителем.

 

Некоторые вопросы, поднятые Ибн аль-Хайтамом, не находили ответа в течение тысячи лет. Одна из таких задач была названа «проблемой Алхазена», для которой он предложил геометрическое решение: «учитывая источник света и сферическое зеркало, найдите точку на зеркале, где свет будет отражен к глазу наблюдателя». Ибн аль-Хайтам решил эту проблему геометрически, но она оставалась нерешенной с точки зрения алгебраических методов, пока не была окончательно решена в 1997 году оксфордским математиком Питером М. Нейманом.

 

И всё же, некоторые тайны остаются для нас загадками и по сей день. Ибн аль-Хайтам утверждал, что оптическая иллюзия является причиной того, что Луна кажется такой большой, когда она находится низко в небе, близко к горизонту, по сравнению с её размером, когда находится в зените. До сих пор никто не знает, почему это происходит. Этот и другие вопросы в науке ещё предстоит решить нынешним учёным умам.

 

 

Фото в слайдере: Shahadat Shemul on Unsplash

Ильмира Гафиятуллина