پدر نورشناسی جهان کیست؟

اقتصاد۲۴- مریم آیتی: «ابوعلی محمد بن حسن ابن هیثم بصری» از بزرگترین ریاضیدانان و بنا بر دائرةالمعارف الاسلامی بی‌گمان بهترین فیزیکدان مسلمان عرب بود. او اولین دانشمند فیزیک نور در جهان است که در زمینه شناخت نور و قانون‌های شکست و بازتاب آن نقش مهمی ایفا کرده است و به عنوان پدر نورشناسی مدرن شناخته می‌شود.

ابوعلی الحسن ابن هیثم که در غرب به الحسن یا الحازن معروف است در سال ۹۶۵ در شهر بصره در جنوب عراق به دنیا آمد و از این‌رو به البصری نیز معروف است. او در بصره و بغداد تحصیل کرد و در سال ۱۰۴۰ در شهر قاهره مصر درگذشت.

القاب ابن هیثم

- پدر روش علمی نوین
- بطلمیوس دوم
- اولین دانشمند واقعی جهان
- پدر علم فیزیک نور
- پدر اپتیک مدرن

زندگینامه ابن هیثم

ابن هیثم به زبان عربى مسلط بود و خطى خوش داشت. کتاب‌هایى که وى استنساخ مى‌کرد، گذشته از خط خوش، از دقت علمى بسیار نیز برخوردار بود و طالبان این کتاب‌ها مبالغ زیادى در ازاى آن مى‌پرداختند.

با وجود شهرتی که این دانشمند داشته است، اطلاعات چندانی درباره دوران‌های مختلف زندگی، استادان و به طور کلی تحصیلات او در دسترس نیست. آنچه در خصوص زندگینامه ایشان وجود دارد، روایاتی است که حدود سه قرن پیش نقل شده‌اند.

بسیاری از جزئیات زندگی ابن هیثم در طول زمان از بین رفته است. داستان‌های مربوط به زندگی او اغلب متناقض هستند و بسته به مورخی که آن‌ها را بازگو کرده، دستخوش تغییر شده‌اند. بیشتر داده‌های مربوط به زندگینامه ابن هیثم از نوشته‌های مورخ مسلمان قرن سیزدهم ابن القفطی (۱۲۴۸-۱۱۷۲) به دست آمده است.

ابن هیثم در ابتدا برای شغل دولتی آموزش دید و به عنوان قاضی بصره منصوب شد، ولی به دلیل حضور جریان‌های مختلف مذهبی با دیدگاه‌های گوناگون و متضاد در آن زمان، از علوم دینی سرخورده شد و تصمیم گرفت وقت و تلاش خود را به تحصیل علم اختصاص دهد. دانش او در ریاضیات و فیزیک افسانه‌ای شد و در عراق، سوریه و مصر شهرت زیادی یافت.

ابن هیثم با مشاهده اختلافاتی که در بین مردم وجود داشت، تصمیم گرفت بعد از تحصیل علوم طبیعى در مسیر رسیدن به حقیقت به علوم فلسفی بپردازد.

ابن هیثم در بصره که در آن زمان تحت فرمان آل بویه عراق بوده است، شغلی دیوانی داشته و سپس به وزارت بصره گماشته می‌شود، اما از آنجایی که علم را به کار‌های دیگر ترجیح می‌داده است خود را به جنون می‌زند تا او را از منصب خود عزل کنند. بعد از این موضوع هم راهی مصر می‌شود. او توسط حکیم بعمر الله، خلیفه فاطمی مصر دعوت شد تا در تنظیم جریان رود نیل در هنگام سیلاب کمک کند.

الحکیم، به عنوان یک حاکم غیرعادی شناخته می‌شد که چندین فرمان و قانون خودسرانه صادر کرده بود. مثلا مصرف برخی غذا‌ها را ممنوع کرده بود، مانع خروج زنان از خانه می‌شد، سگ‌ها را می‌کشت و مردم را وادار به کار در طول شب و استراحت در روز می‌کرد. او بسیار وحشی بود و معلمان و وزیران خود را از روی وهم و گمان کشته بود.

سفر ابن هیثم به مصر با تشویق و وعده‌های فرمانرواى مصر؛ الحاکم فاطمى صورت گرفته است. البته این موضوع هم دور از انتظار نیست که ابن هیثم جهت اجراى طرح خود برای تنظیم آب نیل و برخوردارى از کرم الحاکم این سفر را انجام داده باشد.

پادشاه با اطلاع از طرح ابن هیثم، بودجه‌ای را برای او ارسال کرد. ابن هیثم خود را به آن دیار رساند، پادشاه هم برای استقبال این دانشمند راهی شد. اندکی بعد از این سفر ابن هیثم همراه با گروهی از مهندسان برای بررسی نیل و مجراى آن در بخش مرتفع جنوب مصر راهی شدند.

بعد از مشاهده آثار و ابنیه‌اى مصریان که بر اساس طرح‌های دقیق هندسی ساخته شده بودند، ابن هیثم متوجه شد که اگر طرح مدنظرش قابل اجرا بود، مصریان فرهیخته قبل از او به اجرای آن دست می‌زدند.

ابن هیثم در کار میدانی خود در کنار رود نیل متوجه شد که طرح او برای تنظیم جریان آب نیل با ساختن سدی در جنوب اسوان غیرعملی است، (چون عده‌ای بر این باور بودند سازه سازی بر روی آن قسمت از رود نیل باعث تخریب روستا‌های بسیاری در اطراف رود نیل می‌شد).

به همین دلیل ناکامی خود را به خلیفه ابراز کرد که گویا خلیفه نیز واکنش تندی نشان نداده است، اما آنچنان عصبانی شده بود که به جای گماشتن ابن هیثم در کنار بزرگانی نظیر ابن یونس در دارالحکمه قاهره او را به شغل‌های دیوانی گماشته است.

ابن هیثم با ترس از این پادشاه به شغل دیوانی تن داد، اما برای رهایی از آن تصمیم گرفت بار دیگر خود را به جنون بزند، به همین دلیل خلیفه اموال ابن هیثم را مصادره کرد، کسی را برای مراقبت از او گماشت و این دانشمند را در خانه خود محبوس کرد.

با درگذشت خلیفه در سل ۴۱۱ قمری، ابن هیثم نیز از تظاهر به جنون دست کشید، آزاد شد و اموال خود را نیز پس گرفت. بعد از این ماجرا در مکانی نزدیک به قاهره اقامت پیدا کرد و بقیه عمرش را به تدریس و تالیف آثار خود پرداخت.

روش علمی ابن هیثم

ابن هیثم به عنوان اولین دانشمندی در عصر خود شناخته می‌شود که برای بررسی تئوری هایش از شواهد علمی استفاده می‌کند، زیرا در آن دوران فیزیک همانند علم فلسفه با تجربه‌های علمی همراه نبوده است. او اولین دانشمندی است که ضرورت وجود شواهد تجربی برای پذیرش یک تئوری را عنوان کرد، در حقیقت کتاب اپتیک وی نقد کتاب المجسطی بطلمیوس بود.

این کتاب بعد از هزار سال به عنوان منبعی توسط استادان این علم تدریس و معرفی می‌شود. بعضی از مورخان این علم باور دارند؛ قانون اِسنل در اپتیک در حقیقت از تحقیقات ابن سهل و ابن هیثم نشات گرفته است.

دوران بین قرون نهم و سیزدهم میلادی دوران طلایی علوم اسلامی نامیده می‌شود. در این دوره طلایی، پیشرفت‌های بزرگی در ریاضیات، پزشکی، فیزیک، شیمی و فلسفه حاصل شد و در بین تمام نوابغ آن دوران، ابن هیثم بالاتر از همه قرار می‌گیرد.

ابن هیثم به‌حق، پدر روش علمی نوین است. همان‌طور که می‌دانید، نگرش به پدیده تحقیق در دنیای امروز چنین است. از طریق مشاهده و اندازه‌گیری، اطلاعات تازه‌ای به دست آوریم؛ دانش‌های قبلی را اصلاح و جمع‌آوری کنیم، بر پایه آن‌ها فرضیه‌ای را ارایه دهیم و با آزمایش این فرضیه برای توضیح داده‌ها، به یک نظریه برسیم. این روشی است که ما امروزه در علوم انجام می‌دهیم و به همین دلیل است که دانشمندان به پیشرفت‌های حاصل شده در علوم ایمان دارند. معمولا ادعا می‌شود که روش علمی نوین تا اوایل قرن هفدهم، زمانی‌که فرانسیس بیکن و رنه دکارت آن را بنیان نهادند، وجود نداشت؛ ولی هیچ شکی وجود ندارد که این ابن هیثم بود که اولین بار آن را پایه‌گذاری کرد. در حقیقت با تاکید او روی داده‌های تجربی و تکرارپذیری نتایج، عموما از او به عنوان اولین دانشمند واقعی یاد می‌شود.

ابن هیثم دانشمندی دیندار بود، تحقیقات علمی خود را به عنوان وسیله‌ای برای نزدیکی به خدا دیده و اینگونه گفته است: «من دائما در پی دانش و حقیقت شتافتم، به این باور رسیدم که برای رسیدن به احتشام و نزدیکی به خدا راهی بهتر از جستجوی دانش و حقیقت وجود ندارد».

پدر نورشناسی جهان کیست؟

ابن هیثم پدر فیزیک نور

اختراع ذره بین توسط ابن هیثم منجر به اختراع عینک شد. ابن هیثم اولین کسی است که ذره بین را اختراع کرده است، این شیء در نهایت منجر به اختراع عینک توسط راجر بیکن شده است، زیرا این دانشمند آثار ابن هیثم را مطالعه می‌کرده است.

ابن هیثم پدر علم فیزیک نور و آغازکننده تحولاتی است که بعد‌ها به ساخت دوربین عکاسی، دوربین سینما و پروژکتور پخش فیلم منجر شد. وی تلاش زیادی در شناخت فیزیک نور انجام داد. او رساله‌ای درباره نور نوشت و ذره‌بین را ساخت. به نسبت زاویه تابش و زاویه انکسار پی برد و اصول تاریکخانه را شرح داد و در مورد قسمت‌های مختلف چشم بحث کرد.

رساله نور ابن هیثم نفوذ زیادی در اروپا گذاشت. کار‌های وی توسط کمال‌الدین فارسی پیگیری شد. بیش از بیست اثر بازمانده از ابن هیثم ویژه مسائل نجومی است.

نظریه نور و بینایی ابن هیثم با هیچ یک از نظریه‌هایی که قبلاً در عهد باستان یا در اسلام وجود داشته است، یکسان نیست و همچنین برگرفته از آن‌ها نیز نمی‌باشد. به نظر می‌رسد اولین درک واقعی از عملکرد یک عدسی، به ویژه توانایی یک شکل محدب برای ایجاد تصویر بزرگنمایی شده از یک جسم، به ابن هیثم نسبت داده شود.

در اواخر قرن سیزدهم بود که عینک‌ها اختراع شدند که نشان دهنده اولین استفاده عملی از بزرگنمایی در جامعه بود. ابن هیثم به بررسی کامل عبور نور از حالت‌های مختلف ماده پرداخت و قوانین شکست را کشف کرد. او همچنین اولین آزمایش‌ها را در مورد پراکندگی نور در تشخیص رنگ‌های تشکیل‌دهنده آن انجام داد.

رساله هفت جلدی ابن هیثم در اپتیک، کتاب المناظر (کتاب اپتیک)، که او در حبس بین سال‌های ۱۰۱۱ تا ۱۰۲۱ نوشته است، در کنار کتاب فلسفه طبیعی اصول ریاضی اسحاق نیوتن به عنوان یکی از تأثیرگذارترین کتاب‌هایی که تا کنون نوشته شده است، قرار گرفته است. ابن هیثم، در فیزیک، درک نور و بینایی را به شدت متحول کرد.

او به طور طولانی مدت به تحقیق در رابطه با پدیده‌های فیزیکی مختلف مانند سایه ها، کسوف و رنگین کمان پرداخت و در مورد ماهیت فیزیکی نور اندیشید. او همچنین سعی کرد دید دوچشمی (binocular vision) را توضیح دهد و توضیح درستی از افزایش ظاهری اندازه خورشید و ماه در نزدیکی افق ارائه کرد.

ابن هیثم پدر اپتیک مدرن

مشاهدات مهم او در کتاب «کتاب المناظر» او را بر آن داشت تا پیشنهاد کند که چشم ها، نور منعکس‌شده از اجسام را دریافت می‌کنند، نه اینکه خود چشم‌ها نور ساطع کنند، که این نظریه در تضاد با باور‌های معاصر، از جمله باور‌های بطلمیوس و اقلیدس بود. روشی که ابن هیثم از طریق آن مشاهدات و استدلال‌های عقلی را با هم ترکیب کرد، بر افراد زیادی به ویژه راجر بیکن و جان کپلر تأثیر زیادی داشت.

او با کتاب خود معنای اصطلاح «اپتیک» را تغییر داد و آزمایشات خود را به عنوان قاعده و قانون اثبات در این زمینه تعیین کرد. تحقیقات او نه بر اساس نظریه‌های انتزاعی، بلکه بر اساس شواهد تجربی بود. آزمایشات او سیستماتیک و قابل تکرار بود. با این تحقیقات گسترده در زمینه اپتیک، او را پدر اپتیک مدرن دانسته اند.

نظریه بازتاب و شکست نور ابن هیثم

او در کتاب المناظر دو شیوه انتشار نور را اینگونه بیان کرده است که بازتاب از سطحی صاف و شکست نور هنگام عبور از یک جسم شفاف به جسم شفاف دیگر است. وی برای اثبات نظریه خود درباره بازتاب و شکست نور و نور تابیده از جسم منیر و غیرمنیر با استفاده از ابزاری، چون لوله دیدگر، رشته و اتاقک تاریک آزمایش‌های فراوانی انجام داد.

علاوه بر این‌ها، وی بر آن بود که رنگ هم مانند نور واقعی است، ولی با آن تفاوت دارد و در آخر با آزمایش نشان داده که رنگ همیشه همراه نور و آمیخته با آن است و بدون وجود نور به چشم نمی‌آید. وی در مورد ماهیت نور نظریه‌ای عرضه کرده که در آن مفهوم کمترین نور را بیان کرده است به این صورت که کمترین نور، تک پرتوی است که فقط در امتداد خط راستی انتشار می‌یابد که در طول آن گسترش دارد و نور در تمام راستا چه موازی، چه متقاطع گسیل می‌شود. او چنین نتیجه گرفت که هر روزنه‌ای یا آن‌قدر گشاد است که به نور امکان انتشار مستقیم می‌دهد یا به قدری تنگ است که نور به هیچ‌وجه از آن نمی‌گذرد.

از کار‌های دیگر او تشریح ساختار چشم است. وی با دقتی بسیار ساختار چشم را چنان توصیف کرد که با توضیح وی درباره دید سازگار باشد و پس از آن نظریه خود را درباره دید و علت دیده شدن اجسام بیان کرده است.

برخلاف پیشینیانش او بر آن بود که نور از اشیا به چشم می‌رسد و علت دیده شدن اجسام همین موضوع است. او در این‌باره پژوهش‌های علوم طبیعی خود را با ریاضی ترکیب کرد. با آوردن مثال‌هایی مانند احساس درد در چشم هنگام خیره شدن به نور شدید، بیان کرد که در نور خاصیتی است که بر چشم اثر می‌گذارد و چشم نیز خاصیتی دارد که از آن تأثیر می‌پذیرد و به همین سبب تنها راه توضیحِ «دیدن» این است که بپذیریم نور از جسم به چشم می‌رسد.

او در ادامه تلاش کرد تا بیان کند چه شرایطی لازم است که تصویر سالم و کامل اجسام به چشم برسد و در آنجا تأثیر دیداری بگذارد و در واقع با این کار، وی نخستین کسی بود که توانست رابطه شکل اجسام مرئی و چشم را توصیف کند. ابن هیثم در پایان کتابش علت دیدن شکل کامل اجسام را نور‌هایی دانسته که از اجسام به خط راست به چشم می‌رسد یا شکسته می‌شود، اما در نهایت تصویر کاملی به ما ارائه می‌دهد.

اختراع اتاق تاریک توسط ابن هیثم منجر به اختراع دوربین عکاسی شد. شرح اصول اتاقک تاریک و اختراع ذره بین از کار‌های برجسته این دانشمند است، این موضوع در نهایت منجر به ساخت دوربین عکاسی شد. او همچنین چگونگی تشکیل رنگین کمان و ترکیب رنگ‌های آنرا به طور واضح توضیح داد.

وی برای بررسی خورشید گرفتگی ابزاری به نام جعبه تاریک اختراع کرده است، در زمان جنگ‌های صلیبی این ابزار به اروپا انتقال پیدا کرد. اتاقک تاریک عبارت اند از اتاقکی که فقط بر روی یکی از سطوح آن روزنه‌ای ریز، وجود داشت، زمانی که نور از روزنه عبور می‌کرد تصویر نسبتا واضحی به صورت وارونه روی سطح مقابل شکل می‌گرفت.

اتاقک تاریک به شدت توجه نگارگران را به خود جلب کرد، همه نگارگران به خصوص افراد ایتالیایی سده ۱۶ از این وسیله برای طراحی دقیق چشم‌انداز‌ها و دیدن دورنمایی صحیح استفاده می‌کردند. به این صورت که کاغذی را بر روی سطح مقابل روزنه قرار می‌دادند و تصویر شکل گرفته را نقاشی می‌کردند، این تصاویر بسیار واقعی و از ژرفانمایی (پرسپکتیو) صحیحی برخوردار بود.

ابن هیثم علاوه بر کتاب اپتیک، مقاله‌ای با عنوان رساله فی الدّوع نوشت. این مقاله حاوی تحقیقات بیشتر در مورد خواص شدت روشنایی و پراکندگی تابشی آن از طریق مواد مختلف شفاف و نیمه شفاف بود. ابن هیثم در رساله خود به نام میزان الحکمه، تراکم جو را مورد بحث قرار داده و آن را به ارتفاع مربوط می‌کند. او همچنین انکسار اتمسفر را مطالعه کرد. نوشته‌های نوری وی بر بسیاری از روشنفکران غربی مانند راجر بیکن، جان پچام، ویتلو و یوهانس کپلر تأثیر زیادی گذاشت.

نجوم

ابن هیثم، در حالی که در زمره بزرگترین منجمان عرب به حساب نمی‌آید، اما آثار او نشان می‌دهد که بر تکنیک‌های نجوم بطلمیوسی تسلط داشته است. برخی از این آثار وی همچنین توانایی او در حل مسائلی که مورد توجه منجمان عرب بوده، مانند تعیین قبله (جهت نماز) را آشکار می‌کند.

به نظر می‌رسد انتقاد او از مدل‌های سیاره‌ای بطلمیوسی، همانطور که در فرضیه‌های Almagest و Planetary ارائه شده است، الهام‌بخش تحقیقاتی باشد که منجر به جایگزینی آن‌ها شد.

شهرت ابن هیثم در نجوم بیشتر به سبب تألیف رساله‌ای است به نام مقاله فی هیئته العالم. ظاهراً این رساله از آثار جوانی او است، زیرا در آن از «پرتوی که از چشم خارج می‌شود» سخن گفته‌است و ماه را جسمی صیقلی توصیف کرده که نور خورشید را «باز می‌تاباند». این دو نظر را وی در المناظر و مقاله فی ضوء القمر رد کرده‌ است.

در این رساله ابن هیثم ثابت می‌کند که اگر ماه مانند آینه‌ای رفتار کند، لازم می‌آید که سطحی از ماه که نور خورشید را به زمین باز می‌تاباند کوچک‌تر از سطحی باشد که ما می‌بینیم، پس نتیجه می‌گیرد که ماه نور عرضی خود را در دریت مانند اجسام منیر، یعنی از همه سطح خود و در همه جهات گسیل می‌دارد، این نظر با استفاده از یک ذات‌الثقبتین نجومی ثابت می‌شود.

ریاضیات

ابن هیثم در ریاضیات، بر اساس کار‌های ریاضی اقلیدس و ثابت ابن قره پیش رفت و پس از پیوند جبر به هندسه، مقاطع مخروطی، نظریه اعداد و هندسه تحلیلی را نظام‌بندی کرد. سهم او در ریاضیات گسترده بود. او هندسه تحلیلی را با ایجاد پیوند بین جبر و هندسه توسعه داد.

او مکانیک حرکت یک جسم را مطالعه کرد و اولین کسی بود که معتقد بود یک جسم دائما حرکت می‌کند مگر اینکه نیروی خارجی آن را متوقف کند یا جهت حرکت آن را تغییر دهد. این نظریه به طرز شگفت انگیزی شبیه قانون اول حرکت است که قرن‌ها بعد توسط اسحاق نیوتن توصیف شد.

محاسبات ابن هیثم بقدری پیچیده و طولانی بودند که برای فهم آن‌ها لازم شد چند سده بعد به کمک روش‌هایی که دکارت ابداع کرد دوباره به آن‌ها رجوع کنند تا آن‌ها را بفهمند. سر انجام در ۱۹۶۵ میلادی جک الکین یک روش ریاضی برای حل مسئله پیدا کرد.

ابن هیثم هندسه تحلیلی را با ایجاد پیوند بین جبر و هندسه توسعه داد. او همچنین فرمولی برای جمع ۱۰۰ عدد طبیعی اول کشف کرد. سهم او در نظریه اعداد شامل نظریه‌های وی در مورد اعداد کامل است. قانون کتانژانت‌ها نیز نخستین بار توسط ابن هیثم مطرح شد.

پزشکی و روانشناسی

ابن هیثم اولین کسی بود که قسمت‌های مختلف چشم را به طور دقیق توصیف کرد و در مورد روند بینایی توضیح علمی داد. او در پزشکی و چشم پزشکی به پیشرفت‌های مهمی در جراحی چشم دست یافت و برای اولین بار روند بینایی و ادراک بصری را مطالعه و توضیح داد.

برخی ابن هیثم را بنیانگذار روان فیزیک (psychophysics) و روانشناسی تجربی می‌دانند، زیرا او را پیشگام در روانشناسی ادراک بصری می‌دانند.

آثار ابن هیثم

ابن هیثم نویسنده‌ای پرکار بود. او بیش از ۲۰۰ اثر در موضوعات مختلف نوشت که حداقل ۹۶ اثر علمی او شناخته شده است و تقریباً ۵۰ مورد از آن‌ها تا به امروز باقی مانده است. تقریباً نیمی از آثار به جای مانده از او در زمینه ریاضیات، ۲۳ مورد از آن‌ها در مورد نجوم و ۱۴ مورد از آن‌ها در زمینه اپتیک و تعداد کمی در زمینه‌های دیگر علم است.

وفات ابن هیثم

از تاریخ دقیق درگذشت این دانشمند اطلاعاتی در دست نیست، بیشتر نویسندگان مرگ وی را حدود سال ۴۳۰ قمری یا بعد از آن در قاهره می‌دانند. بر اساس آنچه بیهقی عنوان می‌کند به دنبال بیماری سختش عمرش تمام شد، خودش روبروی کعبه خوابید، ذکر حق را گفت تمام کرد.