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People / ibn-al-haytham

伊本·海赛姆

伊本·海赛姆是十一世纪的学者,他以实验和数学研究革新了对光与视觉的认识。

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伊本·海赛姆(约965年—约1040年),拉丁文名为 Alhazen 或 Alhacen,是一位研究光学、数学和天文学的学者,早年活动于今伊拉克境内的巴士拉,后来在开罗从事学术研究。他的主要著作《光学之书》以光进入眼睛为基础,提出了一套影响深远的视觉理论,并将观察、实验和几何推理结合起来。他的著述成为阿拉伯语世界和欧洲光学研究的重要参考文献。(mathshistory.st-andrews.ac.uk)

生平与历史背景

伊本·海赛姆生平的大致轮廓已为人所知,但他的教育经历、游历、行政任职及确切的生卒日期仍不确定。后世传记作者保存了有关他的资料,而一篇写于1027年的自述主要讲述他的思想发展,而非生平事迹。他学术生涯中的重要一段时期是在法蒂玛王朝统治下的埃及度过的。(mathshistory.st-andrews.ac.uk)

一个广为流传的故事称,哈里发哈基姆曾邀请他治理尼罗河。伊本·海赛姆考察后认为这一工程不可行,随后装疯,并一直被软禁到哈里发于1021年去世。现存记载彼此有出入,因此,不宜把这个故事当作有确凿文献支持的依据,用来解释他何时或为何撰写光学著作。(mathshistory.st-andrews.ac.uk)

《光学之书》

《光学之书》以阿拉伯语写成,原名为 Kitāb al-Manāẓir,全书共七卷,内容涉及光、眼睛的结构、视觉感知、视觉误差、反射和折射。伊本·海赛姆并非简单复述前人的学说,而是将既有思想重新组织为一套新的物理与数学理论。(encyclopedia.com)

他的思想背景包括欧几里得和托勒密的几何学传统,以及亚里士多德的自然哲学。他试图将对光线的数学描述与解释光的行为的物理理论联系起来,使实验成为光学研究不可分割的一部分。(encyclopedia.com)

光进入眼睛

一些较早的数学理论认为,视觉源于眼睛发出的射线。伊本·海赛姆否定了这种物理解释,主张光与颜色从可见物体传向观察者。他区分了自身发光的物体和受到照明的物体,同时认为两者都会向眼睛传递光。(encyclopedia.com)

他的解释还区分了对光的物理接收与对所见事物的解读。感知物体的形状或距离,不仅仅是接收光线,还涉及心智对视觉信息的处理。不过,他对眼睛的解释并不符合现代认识:他认为晶状体承担主要的感光作用,而不是通过视网膜上的成像来解释视觉。(encyclopedia.com)

暗室与成像

伊本·海赛姆利用暗室研究光的直线传播,以及光路相交时的行为。在一种实验布置中,小孔外的蜡烛在暗室内形成彼此分离的光斑;遮住其中一支蜡烛,相应的光斑便会消失。这一布置支持了他的论点:相交的光不会仅仅因为交叉而混合。(encyclopedia.com)

他另有一篇专著《论日食的形状》,研究日偏食时太阳通过小孔形成的像。这些研究属于暗箱的发展史,但应与现代将眼睛视为成像光学仪器的解释区分开来。(encyclopedia.com)

数学与天文学

他的光学研究提出了一些颇具挑战性的几何学问题。**阿尔哈曾问题**所问的是:从指定光源发出的光,必须照射到球面镜的哪个位置,才能到达指定的观察者。伊本·海赛姆给出了几何解法;将问题表述为平面形式时,可以把它化为四次方程,并通过曲线的交点求解。(encyclopedia.com)

他还研究了数论中的问题,包括同余与完全数,并考察了数学中的分析法和综合法。因此,他的数学研究并不限于光学所需的范围。(mathshistory.st-andrews.ac.uk)

在《对托勒密的质疑》中,他质疑托勒密天文学的某些部分能否对应于物理上自洽的天体构造。这一异议针对的是数学模型与物理解释之间的关系,而不是否定地心天文学。(encyclopedia.com)

传播与历史意义

《光学之书》于十二世纪末或十三世纪初被译成拉丁语,以 De aspectibus 或 Perspectiva 之名流传。它深刻影响了中世纪的光学作者,包括罗杰·培根、约翰·佩卡姆和维特洛。弗里德里希·里斯纳于1572年刊印的版本,使包括约翰内斯·开普勒在内的后世数学家更容易接触到这部著作。(resources.warburg.sas.ac.uk)

在阿拉伯语学术传统中,卡迈勒丁·法里西于十四世纪初对伊本·海赛姆的光学理论作了一次重要的批判性修订。他在此前有关透明球体的研究基础上进一步探索,对彩虹提出了更为成功的解释。(encyclopedia.com)

伊本·海赛姆在科学方法史上的重要性,在于他始终将实验研究、数学推理以及对既有解释的批判结合起来。“现代光学之父”等称谓肯定了这一重要性,却可能掩盖他所改造的古代与中世纪学术传统。他的成就既不是独立于前人的实验方法发明,也不是对现代光学科学的完整预见。(encyclopedia.com)

参考来源

  1. Ibn al-Haytham (965–1039) — Biography — MacTutor History of Mathematicsmathshistory.st-andrews.ac.uk
  2. Ibn Al-Haytham, Ab? — Complete Dictionary of Scientific Biographyencyclopedia.com
  3. Ibn Al-Haytham, Abu ‘Ali Alhasan Ibn Al-Hasan — Complete Dictionary of Scientific Biographyencyclopedia.com
  4. Ibn Al-haythamencyclopedia.com
  5. The Optics of Ibn al-Haytham — Prefaceresources.warburg.sas.ac.uk
  6. Ibn al-Haytham — The Linda Halllindahall.org