Неразгаданная тайна оптической иллюзии, или как Ибн аль-Хайсам стал "отцом оптики"

Родившийся около тысячи лет назад на территории современного Ирака, Аль-Хасан ибн аль-Хайсам (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, остановив своё внимание на законах 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 переведу на латынь ("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-Хайсама.

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

Ибн аль-Хайсам родился в золотой век мусульманской цивилизации, который подарил миру много захватывающих 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 имеют огромное влияние на мир сегодняшний и, к сожалению, зачастую недооценены.

Ибн аль-Хайсам – учёный-первопроходец

Научная деятельность ибн аль-Хайсама 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 физических 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 аль-Хайсама 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. Аль-Хайсам 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-Хайсам готовил к изданию из своих самых знаменитых работ – «Китаб аль-Маназир», что в переводе означает «Книга оптики».

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 мусульманский учёный XI-го века Ибн аль-Хайсам 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, как известно, 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.

Лунные кратеры, названные в честь мусульман >>

Как Ибн аль-Хайсам изменил ход науки

Открытия ибн аль-Хайсама в области оптики и зрения перевернули века непонимания этого процесса. 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-Хайсама «Оптика», в которой изображены глаза и зрительные нервы.

Среди других прозрений Ибн аль-Хайсама 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.

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-Хайсам 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.

После его смерти сочинения Ибн аль-Хайсама получили широкое распространение будучи переведенными на латынь, обретя многих последователей в Европе. Польский астроном Иоганн Гевелиус также ссылался на исследования Ибн аль-Хайсама в своей работе, опубликованной в 1647 году. Гевелиус ставит Ибн аль-Хайсама равным Галилею, говоря о нём «первый, кто нанёс на карту поверхность Луны, увиденную в телескоп».

Если же говорить о преемственности научной деятельности аль-Хайсама 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-Хайсамом, 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-Хайсам 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-Хайсам 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…

Ильмира Гафиятуллина

Также по этой теме читайте: