ابن هیثم بزرگترین فیزیکدان جهان اسلام

ابن هیثم بزرگترین فیزیکدان جهان اسلام

برخی از مورخان برای علم از سه دوره مشخص نام برده‌اند. نخست دوره هزار سال علم در یونان و مصر از 600 قبل از میلاد تا 400 میلادی؛ دوم دوره پانصد سال علم در ایران و سرزمین‌های اسلامی (800 م تا1300) برابر قرن دوم تا هفتم هجری، و سوم دوره علم در اروپا و به تدریج سراسر زمین از 1500 میلادی به بعد. در تاریخ تمدن اسلامی، قرن اول هجری قمری عصر گسترش اسلام در سرزمین‌های مجاور بود. تا آخر این قرن مردمان بسیاری از سرزمین‌های ایران و آسیای صغیر و اسپانیا و آفریقا اسلام را پذیرفته بودند. قرن دوم زمان جمع‌آوری و تمرکز ثروت و قدرت در مرکز حکومت اسلامی «بغداد» بود و به دنبال آن دوره سازندگی تمدن و فرهنگ اسلامی رسید و از گوشه و کنار جهان میراث مکتوب تمدن‌های کهن‌ از نوع علمی، فلسفی، ‌هنری و ادبی به بغداد سرازیر شد و تحت تعلیم آداب اسلامی نظم‌‌ و سازمانی نو یافت. در بیت‌الحکمه بغداد ترجمه و مطالعه این کتاب‌ها کار مطالعه در طبیعت و جهان خلقت را بر پایه جدیدی قرار داد.

قرن چهارم هجری دوره اوج فعالیت‌های علمی در دنیای اسلام بود. در این قرن خاندان‌های بزرگ ایرانی بر بغداد، ری، اصفهان، نیشابور، مرو و خوارزم حکومت می‌کردند. امنیت و آزادی سبب شد که فیلسوفان و دانشمندان در نهایت آزادی به بحث و تبادل‌نظر بپردازند و اغلب در جلساتی شرکت کنند که اندیشه‌های اعضای آن‌ها کاملاً‌ در تضاد یکدیگر باشد و هرکس آزادانه از اندیشه‌های خود دفاع کند. قرن چهارم بارورترین و شکوفاترین زمان رشد علمی در این دوره است. بسیاری از بزرگان علم در این قرن می‌زیسته و یا تربیت شده‌اند. از جمله این دانشمندان محمد زکریای رازی (فوت 313 ق)، عبدالرحمن صوفی (291 ـ 376 ق)، ابوالوفای بوزجانی (328 ـ 387 ق)، ابوسهل کوهی (360 ـ 391ق)، کوشیار گیلانی (330 تا 400 ق)، ابن‌هیثم بصری (354 ـ 430 ق)، ابوریحان بیرونی (362 ـ 442 ق)، ابن‌سینا (370 ـ 428 ق) را می‌توان نام برد.

یکی از این بزرگان علم ابن‌هیثم است. ابن‌هیثم بزرگ‌ترین فیزیکدان مسلمان و از محققان سرآمد مبحث نور است. او که منجم، ریاضیدان و پزشک هم بود، به میراث علمی پیشینیان خود چون فیثاغورس، ارسطو، اقلیدس،‌ ارشمیدس، بطلمیوس و ابونصر فارابی و ابویوسف اسحاق کندی دست یافت و شرح‌هایی بر آثار ارسطو و جالینوس نوشت و خود به تحقیقات و آزمایش‌هایی دست زد و بیش از نود اثر علمی به‌وجود آورد. مهم‌ترین اثر او در فیزیک کتاب‌ المناظر است که کمال‌الدین فارسی سه قرن بعد آن را مورد تجزیه و تحلیل قرار داد و در قرن 12 و 13 میلادی به لاتین و زبان‌های اروپایی ترجمه شد و پایه‌ای برای تحقیقات دانشمندان مغرب‌زمین گردید.

المناظر

معروف‌ترین اثر ابن‌هیثم کتاب ‌المناظر و المرایا است. در سرزمین مسلمانان متأسفانه کتاب ‌المناظر به مدت سه قرن به فراموشی سپرده شده بود به‌طوری که حتی خواجه‌نصیرالدین طوسی (580 ـ 653 ش) از وجود آن خبر نداشت تا آنکه در آغاز قرن هشتم قمری کمال‌الدین فارسی، به راهنمایی استادش قطب‌الدین شیرازی، کتابی به نام تنقیح‌المناظر نوشت و به شرح و نقد کتاب ‌المناظر پرداخت. کتاب ‌المناظر در اواخر قرن دوازدهم تا اوایل قرن سیزدهم میلادی به زبان لاتین ترجمه شد. گفته شده که مترجم آن ژرارد کرمونایی بوده باشد.

کتاب المناظر که حاصل مطالعه‌کارهای گذشتگان و تحقیقات ابن‌هیثم است در موضوع نورشناسی و چشم بوده و شامل هفت مقاله به شرح زیر است:

مقاله اول درباره ساختمان چشم و چگونگی بینایی و عواملی است که سبب دیدن چیزها می‌شود.

مقاله دوم شرح چگونگی تصویرهایی است که با چشم تشخیص داده می‌شود.

مقاله سوم به شرح خطاهای دید می‌پردازد. خطاهایی که در آگاهی‌های ما از جهان مؤثر است.

مقاله چهارم در موضوع بازتاب نور و قوانین بازتابش است. در این مقاله ابن‌هیثم به توصیف ابزاری می‌پردازد که برای اندازه‌گیری بازتاب از آینه ‌تخت، کروی، استوانه‌ای و سهوی، هذلولی، محدب و مقعر به کار می‌رود.

مقاله پنجم دنباله و تکمیل‌کننده مقاله چهارم است.

مقاله ششم به عواملی از خطاهای دید که ناشی از بازتابش است می‌پردازد.

مقاله هفتم درباره شکست نور است. ابن‌هیثم در این مقاله به اندازه‌گیری زاویه تابش و زاویه شکست در هوا به آب، هوا به شیشه و شیشه به آب در سطوح تخت و کروی پرداخته است.

«المناظر رساله‌ای فلسفی درباره ماهیت نور نیست، بلکه پژوهشی ریاضی و تجربی درباره خواص، به‌ویژه از جهت رابطه آن‌ها با دید (اِبصار) است. در مورد مسئله «ماهیت نور» ابن‌هیثم معتقد به نظری است که به طبیعیون یا حکمای طبیعی نسبت می‌دهد ـ نه به این دلیل که این نظریه به خودی خود کفایت دارد، بلکه بدین سبب که حقیقتی در آن هست که باید با عناصر دیگری که «تعلیمیون»، یعنی ریاضی‌دانانی چون اقلیدس و بطلمیوس می‌گویند، ترکیب شود. در ترکیب حاصل از دو، روش «ریاضیدانان»، بر ظاهر تحکیم حاکم است. اما تعالیم آنان در پرتو تعالیم «حکمای طبیعی»، تغییر می‌کند و در واقع وارونه می‌شود. اگر نظریاتی را که ابن‌هیثم به حکمای طبیعی نسبت می‌دهد، با گفته‌ها و تعالیمی که در آثار مشّائیان از اسکندر افرودیی تا ابن‌سینا رایج است مقایسه کنیم، معلوم می‌شود که منظور او از «طبیعیون» همان حکمای طبیعی هستند که از لحاظ فلسفی به سنت مشّائی تعلق دارند» (حسین معصومی همدانی، 136).

Emc2

نوآوری‌های ابن‌هیثم

ابن‌هیثم نخستین دانشمندی است که مفهوم پرتو نور را به کار می‌برد و از آن تصور فیزیکی در چشم دارد. وی می‌گوید:

«چون حقیقت بینایی در طول زمان از دید اهل‌نظر و محققان مخفی ماند و در آن دچار اختلاف‌نظر شدند و نظر صائبی وجود نداشت، من آنچه در توان داشتم بدان اهتمام ورزیدم و آن را مورد توجه و دقت‌نظر فراوان قرار دادم و در بحث از حقیقت آن جدیت و پشتکار فراوان مصروف داشتم و در ابتدای بحث به مبادی و مقدمات آن می‌پردازیم» (دفاع، 36).

1. ماهیت نور. ابن‌هیثم نخستین نورشناسی است که نور را دارای وجود مادی می‌داند و معتقد است نور باید در زمان تحقق یابد، اگرچه از وجود مخفی بماند. او مخالف نظریه گسیل نور از چشم به اجسام بود و معتقد بر این نظر بود که نور از شئی مرئی به سوی چشم می‌تابد و عدسی چشم نور را می‌پذیرد (دفاع، 37).

بر طبق تعریف ابن‌هیثم «نور عبارت است از حرارت ناری که از اجسام منیر همچون خورشید یا آتش یا اجسام برافروخته متصاعد می‌شود و اگر بر اجسام متراکم تابیده شود سبب گرمای آن‌ها می‌شود و در صورتی که از آینه‌ای مقعر به نقطه‌ای واحد که در آن جسم قابل‌احتراق وجود دارد انعکاس یابد آن را می‌سوزاند. نور دو نوع است؛ نور ذاتی مانند نور خورشید و آتش، و نور عَرَضی که از اجسام منیر ساطع می‌شود(مصطفی نظیف).

2. ابن‌هیثم با مشاهده نوری که از یک روزنه به فضای تاریک و غبار‌آلوده تابیده باشد، نتیجه گرفته که نور به خط مستقیم سیر می‌کند.

3. بازتابش. بازتابش نور با برخورد گلوله فلزی بر سطح مانع مقاوم کاملاً شباهت دارد. به این ترتیب که اگر گلوله‌ای به‌طور قائم یا مایل بر سطح سختی برخورد کند، به همان‌ وضع قائم یا مایل از طرف دیگر بازتاب می‌شود و برای نور هم همین عمل صورت می‌گیرد. ابن‌هیثم با اندازه‌گیری زاویه تابش و زاویه بازتابش به برابر بودن آن‌ها پی برد و قانون بازتابش را به دست آورد.

4. آینه‌های سوزان کروی و سهوی. ابن‌هیثم قانون بازتابش را در مورد آینه‌های کروی و سهوی نیز تحقیق کرد و نتیجه گرفت که پرتوهای خورشید که به خط مستقیم پیش می‌آیند بر هر سطح صیقلی با زاویه مساوی بازتاب می‌یابند. «از اینجا نتیجه می‌شود که پرتوی که بر سطح کروی بتابد پرتو بازتابیده با پرتو تابش با قطر دایره دو زاویه مساوی می‌سازند و هر پرتو که از جسمی صیقلی به نقطه‌ای برسد، در آن نقطه حرارتی ایجاد می‌کند و چنان است که اگر چندین پرتو با هم در یک نقطه جمع شوند، در آن نقطه حرارت چند برابر می‌شود و به همان نسبت افزایش می‌یابد (نصر، 118).

5. شکست نور.  ابن‌هیثم مطالعات بطلمیوس درباره شکست نور را ادامه داد و به نتایجی رسید که آن را در هشت قاعده بیان کرد. این قواعد روابطی است که میان زاویه تابش و زاویه انحراف نور و تفاوت آن‌ها یعنی d, i و i – d وجود دارد.

ابن‌هیثم برای دو آزمایش با دو زاویه تابش متفاوت i1  و i2  نتایج زیر را به دست می‌آورد:

1. اگر i1˃i2 باشد یعنی زاویه تابش در آزمایش دوم بزرگ‌تر از زاویه تابش در آزمایش اول باشد، d1˃d2 خواهد بود.

2.   یعنی تفاوت زاویه انحراف در دو حالت بیشتر از تفاوت زاویه تابش دو حالت است.

3.  یعنی نسبت زاویه انحراف به زاویه تابش در آزمایش دوم بیشتر از آزمایش اول است.

4.   یعنی زاویه شکست آزمایش دوم بزرگ‌تر از زاویه شکست آزمایش اول است.

5. در شکست از محیط رقیق به محیط چگال  .

6. در شکست از محیط چگال به محیط رقیق  .

7. هرچه محیطی چگال‌تر باشد بیشتر نور را به سمت خط قائم منحرف می‌کند.

8. هرچه محیطی رقیق‌تر باشد بیشتر نور را از خط قائم دور می‌کند. (بیرشک 143)

6. تراش عدسی . ابن‌هیثم وسایل کارش را خودش می‌ساخت. او یک چرخ عدسی‌تراشی ساخت و با آن عدسی‌ها را تراش می‌داد و آزمایش می‌کرد و نتیجه آزمایش را شرح می‌داد و توجیه می‌کرد.

7. ساختمان چشم. ابن‌هیثم در فصل پنجم از مقاله اول المناظر ساختمان چشم را شرح می‌دهد و در این کار از شیوه کتب طب و تشریح که به سنت جالینوسی نوشته شده بود پیروی می‌کند. او هندسه چشم را چنان تغییر می‌دهد که با توضیحی که درباره دید می‌دهد سازگار باشد. (معصومی 139)

ابن‌هیثم در توصیف چشم انسان می‌گوید: «چشم انسان تقریباً‌ شکل کروی دارد که از پشت تقریباً‌ آن توسط پرده‌ای ضخیم و سخت به نام صلبیه احاطه شده است و عصب بینایی از پشت به آن می‌رسد وسطح جلویی چشم را پوشش محدبی به نام قرنیه می‌پوشاند که به مثابه بخش قدامی صلبیه است و در پشت پرده قرنیه پرده‌ای به نام عنبیه وجود دارد که رنگ آن بر اشخاص مختلف است. در وسط عنبیه حفره گردی به نام مردمک واقع است که می‌تواند بزرگ و کوچک شود و در پشت عنبیه عدسی محدب‌الطرفینی به نام جلیدیه یا بلوریه وجود دارد که سطح خَلَفی آن از سطح قدامی تحدب بیشتری دارد و از کنار به عضلاتی متصل است که قابل انبساط و انقباض‌اند». (علی دفاع 38)

در نظر ابن‌هیثم رطوبت جلیدیه دو نوع است: قسمت جلویی که در آن رطوبت جلیدیه است و در جلوی آن سطح رونده که شبیه عدس است وجود دارد و قسمت عقبی که رطوبت آن بسیار سفت ‌است و شبیه شیشه‌های خرد شده است، به همین دلیل ابن‌هیثم این قسم را رطوبت زجاجیه نامید.

 8. نظریه رویت. ابن‌هیثم نظریه رویت را در فصل‌های دوم و چهارم و هشتم از مقاله اول کتاب ‌المناظر شرح داده است و می‌نویسد:

در نور خاصیتی است که بر چشم تأثیر می‌کند و در چشم خاصیتی است که از نور متأثر می‌شود؛ بنابراین تنها راه توضیح بینایی این است که نور از جسم به چشم برسد. مسئله‌‌ای که ابن‌هیثم حل آن را بر خود لازم می‌دانست آن بود که تعیین کند چه شرایطی لازم است تا صورت جسم دست‌نخورده به چشم منتقل شود و در آنجا تأثیر بصری خود را برجای گذارد. برای حل‌ این مسئله فرض کرد که اولین احساس رویت در جلیدیه رخ می‌دهد.

این فرض از زمان جالینوس رایج بود. همچنین از اصلی که آزمایش آن را تأیید می‌کند استفاده کرد و جسم درخشان را مجموعه‌ای از نقاط دانست که هر یک نور و رنگ خود (یا صورت نور و رنگ خود) را به‌طور مستقیم و در همه جهات منتشر می‌کنند. به دلیل وجود این اصل، هر نقطه‌ای از جسم مرئی را می‌توان مرکز مخروطی از پرتوها دانست که قاعده آن بر قسمتی از سطح چشم که مقابل مردمک است قرار دارد. چون این نکته  درباره همه نقاط جسم درست است. پس صورت‌های نور و رنگ یکایک نقاط جسم روی این قسمت از سطح چشم پخش می‌شوند.

چون بیشتر این صورت‌ها هنگام عبور از قرنیه شکسته می‌شوند، تصویر جسم از این هم آشفته‌تر می‌شود. از این رو ابن‌هیثم می‌گوید برای اینکه جسم به‌طور واضح و مطابق اصل درک شود، باید فرض کرد که رویت هر نقطه از جسم فقط به کمک نقطه معینی از سطح چشم امکان دارد و آن پای عمودی است که از آن نقطه جسم به قرنیه فرود آید … و آن‌گاه به‌صورت عمودی به سطح خَلَفی جلیدیه برخورد می‌کنند. بدین طریق روی جلیدیه صورت کاملی تشکیل‌ می‌شود که نقاط آن، یک به یک، با نقاط جسم تناظر دارند و جلیدیه این صورت «مشخص» و «مستقیم» را حس می‌کند.

9. شرایط صحت بینایی. در نظر ابن‌هیثم دو شرط لازم است تا آنکه جسمی را ببینیم:

1. شرط مربوط به جسم

2. شرط مربوط به بیننده

شرط مربوط به شی‌ء مرئی آن است که: جسم نوردهنده یا نورگیرنده باشد،‌ روبه‌روی چشم قرار گیرد، اندازه معین داشته باشد، کدر باشد، در فاصله معتدل معین و در راه عبور خط چشم باشد و از خط راه چشم خیلی راست یا چپ نباشد. شرط مربوط به بیننده آن است که: چشم سالم از امراض باشد در مدت زمان لازم نور به چشم برسد، اندازه‌ای از شناخت و آگاهی برای درک ظاهر از اشیاء وجود داشته باشد.

10. خطای چشم. خطای چشم ناشی از اختلال در شروطی است که برای انتقال تصویر شیء دیدنی وجود داشته باشد، این خطاها چند نوع است:

الف. خطاهای مربوط به عدم سلامت چشم و کمبود نور. بنابراین بیماری چشم به خاطر مرض یا خستگی، وضع و حالت شیء دیدنی نسبت به چشم مانند کوچکی شیء، کدر بودن آن، دوری از خط دید،

ب. خطا در شناسایی به خاطر چیزهایی که در ذهن جای گرفته است، مثل اینکه شخصی سریع نگاه کند یا اینکه در تاریکی از مقابل تو بگذرد. پس گمان می‌کنی که او زید است (به دلیل اینکه صورت زید در ذهن تو به دلیل عبور زید و عمر و سابقه دارد) یا اینکه مورچه کوچکی را بر دانه گندمی یا بر میوه‌ای می‌بینی و گمان می‌کنی که آن کرم است.

ج. خطا در قیاس، که شامل خروج از حد اعتدالی یک شرط یا بیشتر از یک شرط از شروط صحت بینایی است، مانند دوری بیش از اندازه (مثل آن‌که دو شخصی از تو بسیار دورند و می‌بینی و گمان می‌کنی که آن‌دو به هم چسبیده‌اند یا اینکه بیننده آسمان گمان می‌کند که ماه بزرگ‌تر و نورانی‌تر از ستارگان است. همه این‌ها برمی‌گردد به اینکه انسان اشیاء را با قیاس به آنچه انس گرفته و عادت کرده، درک می‌کند.

ابن‌هیثم در موضوع احساس و ادراک صاحب‌نظر است. او ادراک را یک حالت نفسانی می‌داند که از احساس شیء در خارج شروع می‌شود. شیء محسوس بعد از ورود در دفاع با صورتی مقایسه و یا بر آن منطبق می‌شود که بر اثر تکرار و مداومت احساس، مسابقه‌ای در ذهن ایجاد می‌شود. بعد از این دو مقدمه مرحله حکم فرا می‌رسد. عمل ادراک در نفس به سرعت حاصل می‌شود. در ادراک دو مرحله وجود دارد: یکی احساس عمل جسمانی و دیگری مرحله مقایسه و حکم در عمل نفسانی.

« هر احساس نوعی از انفعال و قسمی از اَلَم (درد) است؛ و این الم هنگامی دریافته می‌شود که احساس شدید باشد، مانند احساس نور تند و گرنه در زمره مسائل عادی است».

11. سایه. ابن‌هیثم در تعریف تاریکی می‌نویسد: «تاریکی نبود نور کامل است» و در تعریف سایه می‌گوید که «سایه نبود برخی نورها و وجود برخی دیگر است».

وی تمایز میان سایه و نیم‌سایه را می‌شناخته و اولی را ظلمته یا ظل محض و دومی را ظل نامیده است (پزشک 144).

12. اتاق تاریک. اتاق تاریک جعبه‌ای است که در دیواره‌ای از آن روزنه‌ای قرار دارد. هرگاه این‌ جعبه مقابل یک جسم روشن قرار گیرد تصویری از آن به‌طور معکوس بر دیواره مقابل روزنه تشکیل می‌شود. ابن‌هیثم از تشکیل این تصویر نتیجه گرفت که نور به خط مستقیم منتشر می‌شود.

13. نور و رنگ. ابن‌هیثم بر این نظر بود که نور و رنگ مجزا از یکدیگرند و با تابش نور رنگ که بالقوه در اجسام موجود است بالفعل می‌شود. این نظر مورد قبول دیگر دانشمندان اسلامی از جمله ابن‌سینا بوده است.

14. شفَقَ. ابن‌هیثم ثابت کرد که شفق نجومی وقتی آغاز می‌شود یا پایان می‌یابد که ارتفاع منفی خورد به 19 درجه برسد و بر این مبنا ارتفاع جو زمین را 52000 قدم تخمین زد.

وی علت انکسار جوی و افزایش قطر ظاهری خورشید و ماه را در نزدیکی افق به درستی توضیح داد (قربانی 48).

ابن‌هیثم و نجوم و ریاضی

از آثار باقی‌مانده ابن‌هیثم بیست مقاله در نجوم است. بیشتر این آثار رساله‌هایی مختصر هستند که به موضوعات فرعی و محدود نظری و عملی مانند ساعت‌های خورشیدی، تعیین قبله، اختلاف منظر و ارتفاع ستارگان پرداخته‌اند. به نظر بعضی محققان پاره‌ای از این آثار جالب از نظر تاریخی پراهمیت است. مهم‌ترین اثر نجومی ابن‌هیثم رساله‌ای به نام «مقالئ فی هیئئ العالم» است. این اثر تنها رساله‌ای از ابن‌هیثم است که در قرون وسطی به غرب راه یافت و به زبان اسپانیایی ترجمه شد و بعداً‌ آن را مترجم ناشناسی تحت‌عنوان «کتاب جهانی و آسمانی» به لاتین ترجمه و منتشر کرد.

علاوه بر بخش‌هایی از کتاب المناظر که به ریاضیات مربوط است بیست نوشته از ابن‌هیثم که منحصراً‌ به مباحث ریاضی اختصاص دارند وجود دارد که مورد استفاده پژوهندگان آثار او قرار گرفته است.

مسئله ابن‌هیثم. نبوغ ریاضی ابن‌هیثم در مقاله پنجم کتاب ‌المناظر آنجا که مسئله‌ای را حل می‌کند که امروزه به نام او معروف است، به اوج شکوفایی رسیده است. این مسئله چنین است:

«در صفحه دایره‌ای به مرکز 5 و به شعاعR دو نقطه ثابت A و B داده می‌شود. هرگاه دایره‌ای را به مثابه آینه‌ای فرض کنیم، بر آن نقطه‌ای چون M بیابید که شعاع نوری که از A خارج می‌شود، پس از منعکس شدن در نقطه M بر B بگذرد».

اه‌حل بسیار پیچیده ابن‌هیثم به یک معادله درجه چهارم منتهی می‌شود که وی آن را با قطع کردن یک هذلولی متساوی القطرین و یک دایره حل کرده است. (قربانی، 48)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

scroll to top