زندگی نامه ابن هیثم

ابن هیثم

اِبْنِ هِیْثَم، ابوعلی حسن (محمد؟) بن حسن (حسین؟) بن هیثم مهندس اهوازی، ناموَر به ابن هیثم (۴۳۰-۳۵۴) که در باختر در نوشته‌های لاتینی سده‌های میانه به آونتان یا آوناتهان و بیشتر به آلهازن(Alhazen) شناخته می‌شود، از دانشمندان سرشناس ایرانی، اولین دانشمند فیزیک نور در جهان است، که در زمینه شناخت نور و قانون‌های شکست و بازتاب آن نقش مهمی ایفا کرده‌است. شرح اصول اتاقک تاریک و اختراع ذره‌بین از کارهای برجستهٔ این دانشمند ایرانی و مسلمان است که منجر به ساخت دوربین عکاسی گردید. به دید برخی پژوهشگران او نخستین دانشمند جهان است که سرعت صوت را محاسبه کرده‌است. او با معیارهای متعارف اندازه‌گیری در زمان خود، که واحد ذرع بود، سرعت نور و دور کره زمین را اندازه گرفت. وی نخستین کسی است که به بررسی ویژگی‌های نور پرداخت.

معرفی

ابوعلی حسن بن حسن (یا حسین)بن الهیثم فیزیکدان و ریاضیدان و منجم و طبیب عالیقدر اسلامی، به سال 354 هجری، برابر 965 میلادی، در بصره متولد شد. چون به علم شهرت یافت، الحاکم بامرالله علوی خلیفه ی فاطمی مصر مشتاق دیدار او شد و ابن هیثم سفر آغاز کرد وقتی که به مصر وارد شد، خلیفه تا مسافتی از قاهره در موضعی به نام خندق به استقبالش شتافت.
ابن هیثم، پس از اندک توقفی، خواست تا آنچه را درباره ی آب نیل اندیشیده بود به حیطه ی عمل در آورد.او مدتها در این اندیشه بود که اگر در ناحیه ی آسوان سدی بسته شود، آب نیل تنظیم شود و از زیارت و نقصان باز ایستد.
بدین تصور راه سرچشمه ی نیل پیش گرفت. چون به آثار باستانی مصر، با آن همه عظمت و صنعت رسید، با خود اندیشید که اگر این کار شدنی بود معماران و مهندسانی آنچنان از انجام آن غفلت نمی کردند. بنابراین در عزم او فتوری پدید آمد و به قاهره بازگشت. پس از چندی از خلیفه بیمناک شد و برای اینکه از خشم و سخط او در امان ماند چندی خود را به دیوانگی زد، تا آنگاه که الحاکم وفات یافت و او نیز باردیگر خرد خویش آشکار کرد. ابن هیثم در سال 430 هجری، برابر 1039 میلادی، در قاهره دیده از جهان فرو بست.
ابن هیثم از بزرگترین دانشمندان اسلامی است، مخصوصاً در نورشناسی مقامی ارجمند دارد. محققان تاریخ علوم طرز فکر او را مانند طرز فکر دکارت می دانند.شماره ی تألیفات او را در ریاضیات و فیزیک و نجوم در حدود صد کتاب و رساله می دانند که متأسفانه قسمت عمده ی آنها از میان رفته است.

زندگی

نیاکان ابن هیثم از شهر دانشگاهی گندی شاپور در زمان ساسانیان و زرتشتی بوده‌اند که پس از حمله اعراب در زمان خلافت عمر بن الخطاب به همراه بسیاری از داشنمندان دیگر مانند خاندان نوبخت و بختیشوعهااز گندی‌شاپور کوچ کردند(که در آن زمان تحت فرمانروایی دودمان آل‌بویه ایرانی عراق بوده و بخشی از ایران به شمار می‌رفت) برخاست. وی اهل خوزستان بود و در شهر وهیشت‌اردشیر (اهواز) جای داشت، او درعلوم ریاضی، حساب و هندسه، مثلثات، جبر، الابصار و دیگر، استادی چیره‌دست و توانا بود.

ابن هیثم از راه استنساخ کتاب‌های ریاضی روزگار می‌گذرانید. کتاب‌های او در هندسه، حساب، به ویژه کتاب علم البصار در پرتوشناسی، شهرت جهانی دارند. این کتاب در سده‌های میانه اروپا، به لاتین برگردانده شد.
تصویری دیگر از ابن هیثم.
کارها

ابن هیثم پدر علم فیزیک نور و آغاز کننده تحولاتی که بعدها به ساخت دوربین عکاسی ، دوربین سینما و ساخت پرژکتور پخش فیلم شد، 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. رسالهٔ نور ابن هیثم نفوذ زیادی در اروپا گذاشت. کارهای وی توسط کمال‌الدین فارسی پیگیری شد.

بالغ بر بیست اثر بازمانده ابن هیثم ویژه مسائل نجومی است. شهرت ابن هیثم در نجوم بیشتر به سبب تالیف 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 کرده‌است این رساله تنها نوشته نجومی ابن هیثم است که در سده‌های میانه به باختر راه یافته‌است. آبراهام هبرایوس آن را به سفارش آلفونسوی دهم، شاه کاستیل (وفات: ۱۲۸۴ میلادی) به اسپانیایی ترجمه کرد و این ترجمه را مترجم ناشناسی (تحت عنوان کتاب جهان و آسمان) به لاتینی در آورد. 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.

ابن هیثم سمت چپ در کنار گالیله

از این رو وی آسمان را متشکل از مجموعه‌ای از پوسته‌های کروی (با افلاک) هم مرکز فرض کرده‌است که بر هم مماسند و درون یکدیگر می‌چرخند، در داخل ضخامت هر پوسته، که نماینده فلک یکی از سیارات است، پوسته‌های هم مرکز و خارج از مرکز و کرات کامل دیگری وجود دارد که بترتیب با افلاک خارج از مرکز و افلاک تدویر متناظرند. همه پوسته‌ها و کره‌ها سر جای خود و به گرد مرکز خود می‌چرخند، و از ترکیب آنها حرکت ظاهری سیاره که طبق فرض روی استوای فلک تدویر قرار دارد، پدید می‌آید. ابن هیثم با توصیف دقیق همه حرکت‌هایی که در کار می‌آیند، در واقع گزارشی کامل و روشن و غیر فنی از نظریه بطلمیوسدرباره سیارات ارائه می‌کند، و همین نکته راز محبوبیت رساله او را آشکار می‌کند. ایراد ابن هیثم به حرکت پنجم ماه که در فصل پنجم از مقاله پنجم مجسطی بیان شده، بسیار آموزنده‌است. این اشکال کاملاً از نوع برهان خلف است، زیرا «ثابت می‌کند» که چنین حرکتی از لحاظ فیزیکی محال است. بطلمیوس فرض کرده بود که هنگام حرکت فلک تدویر ماه بر فلک حامل خارج مرکز آن قطری که از اوج تدویر می‌گذرد (هنگامی که، مرکز فلک تدویر بر اوج فلک حامل است) طوری می‌چرخد که همیشه در امتداد نقطه‌ای در روی خط اوج و حضیض است (این نقطه را «نقطه المحاذات» می‌گویند)؛ به طوری که مرکز دایره البروج در وسط خطی است که این نقطه را به مرکز فلک حامل وصل می‌کند. این فرض ایجاب می‌کند که وقتی فلک تدویر یک دور کامل روی فلک حامل خود می‌چرخد، قطر آن بتناوب، در دو جهت مخالف بچرخد. اما ابن هیثم می‌گوید که چنین حرکتی را تنها یک کره ایجاد می‌کند، که بتناوب در دو جهت مختلف می‌چرخد، یا دو کره که یکی بیحرکت می‌ماند و دیگری در جهت خاص خود می‌چرخد. چون فرض جسمی با این اوصاف ممکن نیست، بنابراین ممکن نیست که قطر فلک تدویر در امتداد آن نقطه مفروض باشد.

سالها قبل از اینکه عکاسی اختراع شود، اساس کار دوربین عکاسی وجود داشت. ابن هیثم در سده‌ی پنجم هجری/یازدم میلادی ابزاری را به نام جعبه تاریک (camera obscura)را برای بررسی خورشیدگرفتگی به کار برده بود.این ابزار در زمان جنگ‌های صلیبی به اروپا راه یافت. اتاقک تاریک، عبارت بود از جعبه یا اتاقکی که فقط بر روی یکی از سطوح آن روزنه‌ای ریز، وجود داشت. عبور نور از این روزنه باعث می‌شد که تصویری نسبتاً واضح اما به صورت وارونه در سطح مقابل آن تشکیل شود.

این وسیله به شدت مورد توجه نگارگران قرار گرفت و همه‌ی نگارگران به‌ویژه نگارگران ایتالیایی سده‌ی شانزدهم از آن برای طراحی دقیق چشم‌اندازها و دیدن دورنمایی صحیح بهره می‌بردند، به این ترتیب که کاغذی را بر روی سطح مقابل روزنه قرار می‌دادند و تصویر شکل گرفته را ترسیم می‌کردند. این تصاویر بسیار واقعی و از ژرفانمایی (پرسپکتیو) صحیحی برخوردار بود. ابن‌هیثم یک تصویر را هم فرافکن (projection) کرده است. وی دستگاهی ساخته بود که تصویر را بازمی‌تابانده‌است، بدین گونه نخستین سنگ بنای سینما گذاشته شد. راستی داشتن این سخن دور نیست: ابن‌هیثم نخستین دانشمند جهان است که سرعت صوت را اندازه گرفت است. او با معیارهای متعارف اندازه‌گیری در زمان خودش، که واحد ذرع بود، سرعت نور را محاسبه کرد و دور کرهٔ زمین را اندازه گرفت. وی نخستین کسی است که به بررسی خواص نور پرداخت.

حل مسأله زیر یکی از کارهای معروف او است:

«در صفحه دایره‌ای به مرکز O و به شعاع R، دو نقطه ثابت B ،A داده می‌شود. هرگاه دایره را به مثابه آیینه‌ای فرض کنیم بر آن، نقطه‌ای چون M بیابید که شعاعی نورانی که از A خارج می‌شود پس از منعکس شدن در نقطه M، بر B بگذرد.»

ابن هیثم این مسأله را با استفاده از یک معادله چهارم و از تقاطع یک هذلولی متساوی القطرین و یک دایره حل کرده‌است.
ابن هیثم نشسته در حال مطالعه فیزیک نور

آثار مهم

کتاب المناظر
مقالة فی صورةالکسوف
رسالة فی مساحة المسجم المکافی
مقالة فی تربیع الدائرة
مقالة مستقصاة فی الاشکال الهلالیة
خواص المثلث من جهة العمود
القول المعروف بالغریب فی حساب المعاملات
قول فی مساحة الکرة.

1-المناظر

این کتاب معروفترین اثر ابن هیثم در باب مناظر است که علاوه بر مباحث نور شناختی، شامل هواشناسی، فیزیولوژی، پرسپکتیو نقاشی Aerial Perspective است.در این کتاب نخستین تعبیر سیستماتیک پدیده های فیزیکی از نظر تجربی و ریاضی مورد بحث قرار گرفته است.
ابن هیثم با این اثر خود بنیان نورشناسی قدیم را،که متکی بر کتاب مناظر اقلیدس Opticae و آثار علوی ارسطو Meteorologica و کارهای ارشمیدس و بطلمیوس بود، دگرگون کرد و آن را به صورت علم بسیار منظم و مشخص در آورد. وی بحث کامل ریاضی را با نمونه های تصوری عالی فیزیکی و تجربه های دقیق با هم ترکیب کرد.از کتاب مناظر ابن هیثم نسخه های خطی متعددی در کتابخانه های جهان، از جمله کتابخانه استانبول در ترکیه، موجود است.1
پس از ابن هیثم، این کتاب در عالم اسلامی در بوته ی فراموشی مانده بود، تا اینکه کمال الدین فارسی، ریاضیدان و فیزیکدان ایرانی،در قرن هفتم هجری، به وسیله ی استاد خود، قطب الدین شیرازی، با آن آشنا شد و کتاب تنقیح المناظر لذوی الابصار و البصائر را در شرح آن نوشت.
کمال الدین هفت مقاله ی کتاب المناظر ابن هیثم را به همین ترتیب و با روش قال،اقول تفسیر کرده است.یعنی مطالب کتاب ابن هیثم را با قال و مطالبی که خود نوشته بااقول نمایانده است. علاوه بر تنقیح وتفسیر هفت مقاله ی مذکور، کمال الدین در پایان کتاب تنقیح المناظر یک خاتمه و یک ذیل و سه ملحق از خود افزوده است.یعنی تنها به تفسیر و تنقیح متن کتاب المناظر اکتفا نکرده، بلکه برای تکمیل آن مطالبی از خود نوشته و در ضمن،چند رساله از ابن هیثم و ابن سینا را شرح و یا تحریر کرده است.
از کتاب تنقیح المناظر نسخه های خطی در ایران و نیز در کتابخانه های جهان موجود است.این کتاب در 1348 – 1347 قمری، در حیدرآباد دکن، در دو جلد چاپ شده است.2
مقدمه ای که کمال الدین فارسی براین کتاب نوشته از نظر تاریخی حائز اهمیت است.از این نظر قسمتی از این مقدمه را در اینجا می آوریم. کمال الدین می گوید: «... مدتی کوشش تمام داشتم که در امر مناظر تحقیق کنم و سخت دلبسته ی بازشناختن چگونگی رؤیت تصاویر اشیاء با چشم بودم و مخصوصاً بیشتر توجه به انعطاف (=انکسار نور) داشتم، چه دیدنیها را در آب و از پشت بلور به اشکال شگفت انگیزی می دیدم، مخالف باآنچه مستقیماً در هوا می دیدم، و آنچه در پی یافتن آن بودم،از کتاب مناظر اوقلیدس به دست نمی آمد...
«...پس بر این مقدمه مدتی درنگ کردم و به آن پرداختم و احکامی درباره ی رؤیت از طریق انعطاف به دست آوردم که همه ی آنها با آنچه محسوس است مخالف است.آنگاه حیرت من فزونی یافت و به محضر عالی (منظور محضر قطب الدین شیرازی )مراجعه کردم و داستان را باز گفتم:
«...حضرتش، که پیوسته اقبال یار و توفیق مددکارش باد، به برآوردن حاجت من اقبال کرد، لختی اندیشید و گفت که در کودکی در بعضی از کتابخانه های فارس کتابی در مناظر منسوب به ابن هیثم، در دو جلد بزرگ،دیده ام وشاید آنچه در پی آن می گردی در آن باشد،و بر من است که،گرچه در ثریا باشد، آن را به دست آوردم...
«تقدیر موافق شد و تیرهای همت مستقیم به هدف رسید، و نسخه ی کتاب به خط ابن هیثم از شهر دوردستی به دست افتاد. مرا خواست و کتاب را به من داد.از فواید و لطایف و غرایب مستند به آزمایشهای درست و تجربه های به دست آمده ی از آلات هندسی و رصدی و استدلالهای ترکیب یافته ی از مقدمات صحیح که در آن یافتم، سردی یقین بر دلم فرو ریخت...»3
کتاب المناظر ابن هیثم در مغرب زمین به نام گنجینه ی نورشناسی به لاتین ترجمه شد.ریسنر (F.Risner)این ترجمه را در سال 1572 میلادی در شهر بال همراه ترجمه ای درباره ی شفق از ابن هیثم منتشر کرد.4 مترجم این رساله ی اخیر ژرادگرمونا Gerad of Cremona) است.اما مترجم رساله ی نخستین شناخته نشده است.ترجمه لاتین المناظر ابن هیثم در اروپا در همه ی محققانی که در علم نور کار می کرده اند،از ویتلو (Witelo) و پکهام (Pecham) و راجربیکن(Roger Bacon)، تا کپلر در قرن هفدهم مؤثر افتاد.
راجربیکن در کتاب خود (Perspective)،مکرر از ابن هیثم با نام الحسن (Alhazen) نام برده و به اقوال و آرای او از کتاب المناظر استناد جسته است.تأثیر کتاب مناظر ابن هیثم را می توان در کتاب (Prespective Communis) پکهام و کتاب Opticae libri dceem و پتلو و خلاصه در تحقیقات نورشناختی کپلر و دکارت و فرما مشاهده کرد.
زیبک H.Siebeck محقق آلمانی برای اولین بار درباره ی روانشناسی کتاب المناظر ابن هیثم تحقیقاتی کرد و در سلسله مقالاتی تحت عنوان«روانشناسی در قرون وسطی»سعی کرده است ارزش کار ابن هیثم را در این زمینه از روی ترجمه ی لاتین المناظر روشن کند.
باور H.Bauer نیز تحت عنوان روانشناسی ابن هیثم براساس کتاب المناظر کوشش کرده است تا کار ابن هیثم را از دیدگاه روانشناسی تجربی مورد نقد و بازبینی قرار دهد.
دی بور De Boer T.J در کتاب«تاریخ فلسفه در اسلام»جنبه ی فلسفی کتاب مناظر ابن هیثم را مورد بررسی قرار داده است آقای دکتر رضا شاپوریان نیز مقاله ای درباره ی ارزش کتاب المناظر ابن هیثم به آلمانی نوشته است.
مصطفی نظیف بیک محقق مصری، مباحث کتاب المناظر ابن هیثم رااز دیدگاه فیزیکی مورد تحقیق قرار داده،و کتاب جامعی در دو جلد نوشته است.این کتاب بررسی فاضلانه ای است مبتنی بر مطالعه ی متون خطی کتاب المناظر و متن چاپی کتاب المناظر چاپ حیدرآباد.
آثار دیگر ابن هیثم عبارتند از :
2-فی المکان. 3-فی مسئله عددیه 4-فی شکل بنی موسی 5-فی اصول المساحة 6-رسالة فی شرح مصادرات اقلیدس5 7-فی کیفیات الاظلال6 8-مقاله فی الهاله و قوس قزح 9-ضوء القمر7. 10-مقالة فی مساحة الجسم المکانی 8، 11-مقالة فی الهاله و قوس قزح، 12-مقالة فی المرایا المحرقه بالدوائر9، 13-سمت القبله بالحساب10، 14-فی المرایا المحرقه بالقطوع11، 15-مقالة فی الضوء12، 16-مقالة فی المعلومات13، 17-مقالة فی تربیع الدائره14، 18-فی المجره15، 19-اضواء الکواکب16، 20-قول فی الستخراج مقدمه ضلع المسبع17، 21-قول فی قسمت الخط الدی استعمله ارشمیدس فی کتاب الکرة و الاستوانه18، 22-مقالة فی استخراج ارتفاع القطب علی غایة التحقیق19، 23-مقالة فی الکرة المحرقه20، 23-صورت الکسوف21، 24-قول فی مسئله الهندسیه22، 25-مسائل التلاقی23، 26-الآثار علیه یری فی وجه القمر24، 27-الشکوک علی بطلمیوس25، 28-هیئت العالم26، 29-رسالة فی معرفت الاشکال القائمه27، 30-خواص المثلث، 31-حساب المعاملات، 32-فی مراکز الاثقال28، 33-مساحة الکره، 34-مقالة فی الاشکال الهلالیه، 35-الرخامات الافقیه29، 36-فی عمل البنکام30، 37-کتاب فی اوسع الاشکال المجسمه و فی اوسع الاشکال المسطحه، 38-کتاب فی استخراج ضلع المکعب، 39-مقالة فی الجزء الذی لایتجزا، 40-کتاب جمعت فیه الاصول الهندسیه و العددیه،من کتاب اقلیدس و ابولونیوس، 41-مقالة فی استخراج نصف النهار علی غایة التحقیق، 42-اختلاف مناظر القمر 43-التنبیه علی مافی الرصد من الغلط، 44-حرکة القمر، 45-حل شکوک المجسطی، 46-استخراج خط نصف النهار،بظل واحد ، 47-مقاله فی ابعاد الاجرام السماویة و اقدار اعظامها و غیرها 48-حل شکوک حرکات الالتفات، 49-مقالة فی الاثر الذی یری فی القمر، 50-کتاب البرهان علی مایراه الفلکیون فی احکام النجوم، 51-فی استخراج ما بین بلدین فی البعد بجهة الامور الهندسیه، 52-فی اجرآت الحضور و الابنیه بجمیع الاشکال الهندسیه، 53-کتاب تلخیص مقالات ابو لونیوس فی مقاطع المخروطات، 54-مقالة فی الحساب الهندی، 55-رسالة فی برهان الشکل الذی قدمه ارخمیدس فی قسمة الزوایا الی ثلاثة اقسام متساویه، 55-فی انتزاع البرهان علی ان القطع الزائد و الخطان اللذان لایلتقیان(یقربان ) ابداً و لایلتقیان حل شکوک مجسمات کتاب اقلیدس، 56-فی التحلیل و الترکیب الهندسی علی جهة التمثیل للمتعلمین.
علاوه بر این مقالات و رسایل و کتبی که ذکر کردیم ابن هیثم آثار دیگری در سایر رشته ها از جمله طب و فلسفه دارد که از ذکر آنها خودداری می کنیم.

اکتشافات علمی ابن هیثم

ابن هیثم کاشف اولین اصل دینامیک21
ابن هیثم در پژوهشهای خود راجع به حرکت اجرام سماوی و نیز در علم ایست شناختی به کشف اصلی در دینامیک نایل آمد که از آن به نام اصل جبر یا اصل لختی(Principle of inertia)یاد می شود.و آن چنین است که اگر نقطه ای مادی لخت باشد یعنی تحت تأثیر هیچ نیرویی واقع نشود،اگر ساکن است همواره ساکن می ماند و اگر در حال حرکت است،حرکتش مستقیم الخط و یکنواخت خواهد بود.
در کشف این اصل ابن سینا نیز،که معاصر ابن هیثم بود،سهیم است زیرا او نیز با براهین فلسفی صحت این اصل را مدلل کرده است.
باید متوجه بود که قدماً حرکت را به دو نوع تقسیم می کردند: بالطبع و قسری.حرکت قسری ناشی از اعمال نیرویی خارجی برجسم است،نیروی خارجی موجب می شود که جسم کماً و کیفاً حرکتی جز آنچه به اقتضای طبع خواهد داشت پیدا کند.
حرکت بالطبع حرکتی است که مقتضای طبیعت جسم صورت می گیرد.فی المثل حرکت سنگی را در نظر می گیریم که اگر رهایش کنیم به حکم طبیعت ذاتی (البته به عقیده ی قدما )به پایین حرکت می کند،ولی اگر بخواهیم کاری کنیم که به سوی بالا حرکت کند باید ضربه ای بر آن وارد کنیم.پس از آنکه ضربه وارد کردیم،به تناسب نیرویی که بر اثر آن ضربه وارد می شود،و به تناسب موانع و عوائقی که در کار است،آن سنگ مقداری مسافت به سوی بالا می پیماید،ولی در نهایت امر بر می گردد. از این مثال دو مسئله اساسی مطرح می شود که مباحثات فلاسفه نیز از همین جا ناشی می گردد.مسئله ی نخست اینکه عامل بالا برنده چیست؟هر حرکت نیازمند به محرک است،آنگاه که سنگ رو به پایین حرکت می کند عامل تحرک سنگ، طبیعت و یا میل طبیعی سنگ است،پس یک نیروی درونی سنگ را به حرکت می آورد.ولی آنگاه که به سوی بالا می رود عامل محرک چیست؟
از نظر ارسطو، برای اینکه جسم حرکت داشته باشد، باید همواره نیرو، یعنی عامل محرکی متصل به متحرک در کار باشد و انفکاک محرک از متحرک محال است.در توجیه عامل در حرکت قسری سنگ چنان معتقد بود که با اعمال ضربه به سنگ موجی در جهت آن ضربه در هوای مجاور پیدا می شود و سنگ و هوا مجموعاً حکم جسم واحد متصلی را پیدا می کند.پس هوا سنگ را از جلو به سوی خود می کشد،و یا بر عکس،هوا می ماند و سنگ می رود.ولی هوایی که می ماند نقش مقاومت را در مقابل سنگ ایفا می کند،یعنی هوا سنگ را از پشت سر می راند. تبیین ارسطو برای حرکت پرتا به ها ذهن دانشمندان و فلاسفه را ارضا و اقناع نمی کرد.ابن هیثم و ابن سینا نظریه ی دیگری درست در مقابل نظریه ی ارسطو ابراز کرده و بر این عقیده بودند که:ضربه ی وارده موجب پیدایش یک میل بر خلاف میل طبیعی و در جهت موافق ضربه ی در جسم می شود،و آنچه سنگ را بالا می برد همان میل و کشش و فشار است که محصول ضربه است.
مسئله دوم مربوط به عدم دوام حرکات قسری بود.چرا سنگ در مثال بالا پس از مدتی که بالا می رود تدریجاً حرکتش کندتر می شود تا جایی که در یک نقطه لحظه ای درنگ می کند و سپس به سوی زمین باز می گردد؟آیا علت این است که عایق و مانعی در کار است؟یعنی مقاومت هوا مانع حرکت است یا علل دیگری در کار است.ابن هیثم و ابن سینا این علت را ناشی از مقاومت هوا می دانستند،یعنی اگر مقاومتی در کارنباشد،سنگ حرکت خود را الی الابد حفظ خواهد کرد،اگر چه این حرکت قسری یعنی در خلاف جهت حرکت طبیعی آن جسم باشد.
ابن سینا این مطلب را در قالب جمله کوتاهی بیان کرده و می گوید: «اگر تصادم هوا نمی بود،سنگ پرتاب شده تا سطح فلک به حرکت خود ادامه می داد.42» تعبیری که ابن هیثم و ابن سینا در مورد حرکت قسری کرده اند متنهی به اصل جبر و یا اصل لختی می شود که هفت قرن بعد با آزمایشهای عدیده ای توسط گالیله و نیوتن تایید گردید.
نظریه های نورشناختی ابن هیثم و مقایسه ی آنها با نظریه های فیزیکدانان اروپایی

پیش از پرداختن به اصل مطلب لازم است به نکاتی درباره ی ماهیت نور اشاره شود.
نورچیست؟ موج است یا ذره ؟

این مشکل به عنوان مسئله ی معضله ای در قرون هفدهم و هجدهم مورد بحث دانشمندان برجسته ی مغرب زمین بود.این دو چشم انداز همزمان در فیزیک کلاسیک ظاهر شدند و دوران سختی را سپری کردند.
نیوتن که از نظریه ی ذره ای نور(Corpuscular Theory of Light) دفاع می کرد،معتقد بود که اجسام درخشان چشمه ای از ذرات نور هستند.
همزمان با او، هویگلس (C.Huygens) تابش نور را نتیجه پخش موج در اتر اطراف آنها می پنداشت. مناقشات و مباحثی بین طرافداران این دو نظریه برای مدتی بیش از یکصدسال در گرفت.سرانجام در اوایل قرن نوزدهم نظریه ی موجی نور Wave Theory of Light با آزمایشها و تجربیات بسیار،که توسط یانگ (T.Young) و فرنل (Presnel) انجام شد، تأیید گردید.نظریه ی الکترومانیتیکی امواج نورانی،که به وسیله ی ماکسول (Maxwell)ارائه شد،خود مؤید نظریه ی موجی نور بود.ولی هنوز پنجاه سال نگذشته بود که نظریه ی ذره ای دیگر بار نیروی تازه گرفت ،زیرا پدیده فتوالکتریک (Photoelectric effect) که نظریه ی موجی از تفسیر آن عاجز بود،به کمک نظریه ی ذره ای به روش شگفت انگیزی تعبیرشد.به تدریج فیزیکدانها متقاعد شدند که برای نور مشابهتی بین انتشار به صورت امواج و انتقال به وسیله ی حرکت مشهود است که می توان با کمک آن نور را به صورت دو گانگی موجی یا ذره ای تعبیر کرد.
باید گفت که حکمای اسلامی نسبت به این دو نظریه ی درباره ی نور بیگانه نبوده اند.نظریه ی ذره را در آثار عده ای از دانشمندان و فلاسفه ی اسلامی از جمله در تجرید الکلام خواجه نصیر الدین طوسی می توان جستجو کرد.
در مقابل این عده،ابن هیثم مخالف نظریه ی موجی نور سخن گفته است.هویگنس،برای اینکه ثابت کند که نور جسم نیست،به تشبیه نور به آتش پرداخته و از این تشابه و تطبیق برای ارائه ی نظریه ی خود استمداد جسته است و می گوید:« نور از جنس آتش است،چه در زندگی روزانه می بینیم که نور از آتش به وجود آمده و به آتش هم می توا ند تبدیل شود، زیرا اگر نور را به آینه ی مقعری بتابانیم در یک نقطه جمع شده،اجسام را می سوزاند23» ابن هیثم همین مطلب را چند قرن قبل از هویگنس عنوان می کند و می نویسد:
«نوری که از جسم نورانی خارج می شود ذاتاً از جنس آتش است،زیرا اگر نور خورشید را به آینه ی مقعری بتابانیم حرارت آن در یک نقطه جمع می شود،و اگر در این نقطه جسم قابل احتراقی موجود باشد، آن را می سوزاند،و نیز اگر نور آفتاب مدتی در هوا به جسم دیگری بتابد آن را گرم می کند.24»
انتشار نور، هویگنس می گوید:«آتش و شعله،که عامل تولید نور هستند،بدون شک دارای حرکات سریعی هستند، و این حرکات در محیط مادی، که مجاور جسم نورانی قرار دارد، تأثیر کرده آن را به حرکت در می آورد و این حرکت از جزئی به جزء دیگر ماده ی موجود در فضا انتقال یافته و به این ترتیب نور انتشار پیدا می کند.بنابراین انتشار نور شبیه به انتشار صوت است زیرا انتشار صوت نیز به واسطه انتقال حرکت از جزئی به جزء دیگر هوا صورت می گیرد.25»
ابن هیثم نظریه ای مشابه با این نظریه برای انتشار نور ارائه می دهد و چنین می نویسد:«طرز انتشار نور در محیط شفافی که مجاور یا منبع نور می باشد این طورا ست که نور از هر یک از نقاط جسم نورانی به طور خطوط مستقیم ولی در امتداد کروی منتشر می گردد،تا جایی که پایان یابد و دیگر قادر به انتشار نباشد و مقصود از امتداد این است که جزء مجاور منبع نور شبیه به خود جسم نورانی می شود و حکم منبع نور را پیدا می کند و جزئی که بلافاصله پس از آن قرار گرفته شبیه به جز اول می شود،به همین ترتیب این عمل ادامه دارد تا کم کم نور محو شود و یا به جسم کدری جذب گردد.
اصل نظریه ی موجی نور بر مبنای همین گفته ی ابن هیثم قرار گرفته است،بدین معنی که هر جا منبع نور قرار گرفته باشد، اجزاء مجاور آن شبیه به خود منبع نور می شود و آنها را می توان به منزله ی یک منبع نور مستقل فرض کرد.و همچنین اجزایی که بلافاصله پس از آنها قرار گرفته اند باز شبیه به اجزاء قبلی می شوند و به همین ترتیب هر نقطه از فضا را می توان مرکز کراتی تصور کرد، که اشعه ی نورانی اشعه ی این کرات را تشکیل می دهند و همین طور هر جزئی جزء بعدی را در امتداد اشعه ی کره تحت تأثیر قرار می دهد تا وقتی که نور محو شود، یا به جسم کدری جذب گردد.
هویگنس این مطلب را تحت عنوانی بیان کرد که در کتب فیزیک به اصل هویگنس (Prineiple of Superposition Huygens) معروف است و به شرح زیر تدریس می شود: محور Ox را مطابق شکل 1 در نظر گرفته خط AB را عمود بر آن رسم می کنیم، اکنون صفحه ی ماربر AB و عمود بر صفحه ی شکل را به منزله ی سطح موج در لحظه t تصور می کنیم که سرعت انتشار نور V بوده و در لحظه t سطح موج A' B' را داشته باشیم، هر یک از نقاط سطح AB را می توان در حکم منبع نور فرض کرده کراتی به مرکز آن نقاط و شعاع (فرمول صفحه 440 )رسم کرد. محیط این کرات مماس با سطح A' B' خواهند بود. بنابراین سطح موج' A' B به منزله ی پوشش یا لفاف برای امواج جزئی خواهند بود.
اصل هویگنس متکی بر این فرض است که هر نقطه از سطح موج را می توان در حکم یک چشمه ی کوچک ثانوی دانست که اشعه را به همه طرف با همان سرعتی که سطح موج اولیه حرکت می کرد می فرستد، و سطح موج ثانوی سطحی است مماس بر تمام سطوح موج مربوط به نقاط مختلف موج اولیه، و چنانکه قبلاً نیز اشاره کرده ایم او این فکر را از ابن هیثم گرفته است.

انتشار راست خط نور

یکی از اصول مهم مبحث نور، انتشار مستقیم الخط نور (Rectilinear Propagation of light)است، یعنی نور به خط مستقیم سیر می کند، مشروط بر اینکه محیط انتشار متجانس و متشابه الغلظت (Uniform Material) باشد. مقصود از محیط متشابه محیطی است که از لحاظ شفافیت یکسان و متشابه باشد.در این صورت نور به خط مستقیم منتشر می شود،و الاغیر مستقیم خواهد بود.
مثلاً نور خورشید که به زمین می آید،از قشرهای مختلف به چگالی مختلف می گذرد،بنابراین محیط انتشار دیگر حکم محیط شفاف متجانس و متشابه را نخواهد داشت و بالنتیجه خط نور دیگر ایزوتروپ(Isotrope) نخواهد بود.ابن هیثم به این اصل مهم نیز توجه می کند و چنین می گوید:«نور به خط مستقیم سیر می کند،به شرط اینکه محیط انتشار همه جا از حیث شفافیت متشابه باشد.37»
ابن هیثم حرکت مستقیم الخط نور را چنین تشریح می کند:
«در خانه ی تاریکی که فضای آن را غبار و یا دود احاطه کرده است،هرگاه از روزنه ی در یا سوراخ نور به آنجا بتابد ملاحظه می شود که نور از آن سوراخ تا محلی که نور افتاده خط مستقیم امتداد پیدا کرده است.28»
ابن هیثم به همین اکتفا نمی کند، بلکه به منظور تشخیص حرکت مستقیم الخط نور به تجربه ای می پردازد که مشابه آن چند قرن پس از وی توسط بازن (Basin) فیزیکدان فرانسوی انجام شد.

تقسیم بندی اجسام از نظر قابلیت انتقال نور

ابن هیثم اجسام را از نظر تأثیر نور به دو دسته شفاف و کدر تقسیم کرده است.
اجسام کدر،به اجسامی گفته می شود که نور نمی تواند اصلا از آنها عبور کند مانند چوب و سنگ و غیره.اجسام شفاف، به اجسامی گفته می شود که نور از آنها به خوبی عبور می کند. مانند شیشه و هوا.در آن باره وی چنین می نویسد: «اگر شخصی در محل تاریکی قرار گرفته و در مقابل او جسم نورانی موجود باشد، چشم در صورتی می تواند این جسم را مشاهده کند که جسم کدری بین شی مزبور و چشم قرار نگرفته باشد والا اگر جسم کدری در این فاصله باشد، والا اگر جسم کدری در این فاصله باشد،چشم جسم نورانی را نخواهد دید.»
در جای دیگر می نویسد:«هوا جسمی است شفاف،اگر نور خورشید برآن بتابد به واسطه شفافیتی که دارد نور از آن عبور می کند».

قوانین انعکاس نور

فیزیکدانان اروپایی، از زمان دکارت تا کنون، برای اینکه قوانین انعکاس نور را با فرض ذره ای تفسیر کنند، به یک رشته تعبیرات مکانیکی پرداخته اند.مثلاً می گویند همان گونه که توپ لاستیکی در موقع برخورد با دیوار منعکس می شود، برای نوری که چون ذره تصور شود،این کیفیت انعکاس به سهولت قابل تطبیق خواهد بود.یعنی اگر نور نیز به جسم صیقلی مثلاً آینه تابید، منعکس می شود. اروپائیان این مقایسه ی بین ذره و نور و یک جسم مادی را برای تفسیر انعکاس به دکارت نسبت می دهند و حال آنکه ابن هیثم چند قرن پیش از دکارت این مقایسه را به تفضیل شرح داده است.

تعبیر مکانیکی انعکاس نور

ابن هیثم در تعبیر مکانیکی انعکاس نور چنین نوشته است«...همان طور که اجسام طبیعی،اگر از محل مرتفعی ساقط شوند و هنگام سقوط به زمین سختی برخورد کنند فوراً بر می گردند، یا اگر جسمی را پرتاب کنیم و این جسم به دیوار تصادم کند، بیدرنگ بر می گردد، به همین ترتیب نور، وقتی به اجسام صیقلی بتابد، منعکس می شود.39»
 

ابن هیثم به این توضیح مختصر اکتفا نمی کند،بلکه مطلب را با موشکافی مطالعه می کند و موارد و شرایط مختلف را متذکر می شود.مثلاً می گوید:«همان طور که اگر جسمی را از محل بلندی ساقط کنیم،هنگام برخورد با زمین دیگر بر نمی گردد و روی خاک باقی می ماند، به همین ترتیب نور نیز، وقتی که به جسم غیر صیقلی رسید، منعکس نمی شود و همچنین هر گاه جسم ساقط به اجسامی از قبیل گچ و چوب که تا اندازه ای صلابت دارند برخورد کند،مقداری منعکس می شود، اما نه به آن اندازه که به جسم خیلی سختی مثل آهن تصادم کند،برای نور نیز همین وضعیت صادق است و اجسامی که نیمه صیقلی هستند تا اندازه ای نور را منعکس می کنند.40»
ابن هیثم، بعد از ذکر مشابهت بین دو فرایند طبیعی، درصدد کشف اختلاف آنها بر می آید.مثلاً اظهار می کند:« گلوله کروی آهنی را،اگر در امتداد مایل به دیواری بزنیم،در امتداد مایل نیز بر می گردد.پس برای نور نیز عیناً همان طور است و زاویه ی تابش، مساوی زاویه ی بازتاب است.اما گلوله ی کروی، پس از اینکه برگشت، خط ممیز منحنی پیدا می کند و به زمین ساقط می شود، در حالی که نور، پس از انعکاس در آئینه،امتداد خود را دنبال می کند.41»
ابن هیثم پس از این مقدمات انعکاس نور را روی آینه های تخت، محدب، مقعر، کروی،مخروطی و استوانه ای آزمایش می کند و قوانین انعکاسی را به شرح زیر بیان می کند:

قانون اول

«انعکاس نور در کلیه ی سطوح، اعم از مسطح و مستدیر، به طرز خاص انجام می گیرد، و آن این است که هر نقطه ی سطح صیقلی، نور را در امتداد خط مستقیم منعکس می کند،به طوری که شعاع انعکاس و شعاع تابش و عمود خارج از نقطه ی تابش بر نور مستقیم از A' قرینه A سرچشمه گرفته است.
ابن هیثم این موضوع را چنین بیان کرده است:«چشم اشیاء را فقط در امتداد اشعه ی نورانی که از اشیاءخارج می شود می بیند و در آینه ها فقط در امتداد اشعه ی انعکاسی می بیند.44»

تصویر در آینه های تخت و وضعیت آن

تصویر در آینه های مسطح مجازی است و محل تصویر روی خط انعکاس و خط عمود سطح مماس آینه در یک سطح مستوی قرار می گیرند.»

قانون دوم :«وضعیت شعاع انعکاسی با خط عمود، مانند وضعیت شعاع تابش با خط عمود است42». یعنی زاویه ی شعاع تابش مساوی زاویه ی انعکاس است).شکل2

حالت خاص:«اگر شعاع تابش عمود بر سطح آینه بتابد بر روی خودش منعکس می شود43».
شکل شماره ی3 را درنظر می گیریم.از نظر نقطه نورانی A اشعه ی نورانی به تمام اطراف فرستاده می شود.دسته ای از این اشعه، پس از انعکاس،به چشم می رسد.چشم، که همواره جسم را در محل تلاقی اشعه ای که به آن تابیده است می بینید، تصور می کند که وارد از نقطه ی نورانی برآینه قرار دارد. بنابراین، در محل تلاقی این دو خط واقع است.ابن هیثم نیز به این نکات دقت می کند و درباره ی این موضوع چنین می نویسد:«تصویری که در آینه دیده می شود مجازی است45». و درباره ی محل تصویر نیز چنین می نویسد:« تصویر هر نقطه ای که چشم در آینه ی مسطح درک می کند،روی شعاع انعکاس و روی خط عمود قرار می گیرد.پس در محل تلاقی آنها واقع شده است.46»

پی نوشت

1-دانش پژوه، محمد تقی :«فهرست نسخه های خطی کتابخانه ی ادبیات تهران، مجله ی دانشکده ادبیات، شماره ی1، سال هشتم، مهرماه 1339 هجری.
2-فارسی،کمال الدین:«تنقیح المناظر لذوی الابصار و البصائر» 2 جلد، حیدرآباد دکن، 48-1347 هجری قمری.
3-مقدمه ی کتاب تنقیح المناظر، ترجمه ی استاد احمد آرام.
4-(قربانی، ابوالقاسم:« دو ریاضیدان ایرانی، چاپ تهران، 1348 هجری شمسی).
Risner,F,: Opticae theaurus. Alhazeni Arabis libri septem,numc primum edlti,...Basileae(1572)
5-روزنفلد (B.A. Rosenfeld) این رساله را مورد تحقیق قرار داد، و قسمتی از آن را به زبان روسی ترجمه کرده است.
6-ویدمان (Wiedemann.E) این مقاله را به زبان آلمانی ترجمه کرده و به چاپ رسانده است.
7-کهل (K.Kohl) این رساله را به زبان آلمانی ترجمه کرده است.
8-این مقاله را دکتر هانری سوتر (H.Suter) به زبان آلمانی ترجمه کرده است.
9-این مقاله را ویدمان به آلمانی و عرفات و وینتر(winter) به انگلیسی و استاد احمد آرام به فارسی ترجمه کرده اند.
10-این مقاله را شوی (C.Schoy) به آلمانی ترجمه کرده است.
11-این رساله به زبان لاتین و به وسیله ویدمان و هیبرگ(J.Heiberg) به آلمانی توسط عرفات و وینتر به انگلیسی ترجمه شده.
12-این رساله را برمان (J.Baarmann) به آلمانی و راشد محقق عرب به فرانسه ترجمه کرده است.
13-این مقاله را سدیو(L.A.Sedillot) به فرانسه ترجمه کرده است
14-این رساله را هانری سوتر به زبان آلمانی ترجمه کرده است
15-این مقاله را ویدمان به زبان آلمانی ترجمه کرده است
16-این رساله ویدمان به آلمانی و عرفات و وینتر به انگلیسی ترجمه کرده اند.
17-این مقاله توسط شوی به آلمانی ترجمه شده است.
18-این رساله را ویکه (F.woepcke) به فرانسه ترجمه کرده است
19-این مقاله توسط به آلمانی ترجمه شده است
20-ویدمان این مقاله را از روی تحریر کمال الدین فارسی به آلمانی ترجمه کرده است
21-ویدمان این مقاله را نیز از روی تحریر کمال الدین فارسی به آلمانی ترجمه کرده است.
22-این مقاله توسط شوی به آلمانی ترجمه کرده شده است
23-ویدمان این مقاله را به آلمانی ترجمه کرده است
24-شوی این مقاله را به آلمانی ترجمه کرده است
25-قسمتی از این رساله توسط عبدالحمید صبره به انگلیسی ترجمه شده است
26-از این کتاب ترجمه هایی به زبان های لاتین، اسپانیایی و عبری در کتابخانه های عالم موجود است. کهل نیز آن را به آلمانی، پیر دوهم (P. Duhm) مباحثی از آن را به فرانسه ترجمه کرده است و یک ترجمه فارسی هم که توسط محمد بن ابی بکر بن عثمان الحلوانی النجاری انجام یافته در کتابخانه مفنیسا به شماره 1705/3 موجود است این ترجمه متعلق به قرن هفتم است.
27-این رساله هنوز به دست نیامده ولی عبدالرحمان خازنی در میزان الحکمه خود خلاصه ای از آن تفسیر و تشریح کرده است.
29-این مقاله درباره شاخص آفتابی است
30-این مقاله درباره ساعت آبی است
31-نظیف، مصطفی، الحسن بن الهیثم جلد اول صفحه 147 و نیز رجوع شود به نظیف، مصطفی، آراء الفلاسفه الاسلامیین فی الحرکه من محاضرات ابن الهبثم التذکاریه، قاهره 1943.
این اصل در واقع حالت خاص از اصل هامیلتون (Hamilton, H)در مکانیک اجرام فلکی است و آن چنین است که در حرکات اجرام مادی آکسیون (Action) همواره بایستی (Stationaire) باشد توضیح آنکه حاصلضرب انرژی را در زمان در مکانیک کلاسیک آکسیون می نامند و اصل هامیلتون نشان می دهد که تغییرات (Variations) آکسیون بر روی مسیر همواره صفر است معمولاً تابعی را که تغییرات آن صفر باشد تابع ایستی می نامند و حاصل اصل هامیلتون با ایستی آکسیون بیان می شود.
32-مقاله آقای مرتضی مطهری، در بررسیهایی درباره ابوریحان بیرونی، چاپ تهران، 1352، صفحه 82.
33-مصطفوی، دکتر جلال، مقایسه دکارت، هویگنس و نیوتن با ابن هیثم مجله دنیای علم، سال اول، شماره 4، 5، 1336 هجری شمسی.
34-(تنقیح المناظر، جلد 2، صفحه 401)
35-مصطفوی، دکتر جلال مقایسه دکارت و. .
36-تنقیح المناظر، ج 2.
37-همان کتاب، جلد اول، ص 375 و یا مبحث الناحیه المیکانیکه من نظریه ابن الهیثم فی انعکاس الضوء کتاب الحسن بن الهیثم، تالیف مصطفی نظیف، ص 133-121.)
38و 39و 40و 41و 42و 43و 44و 45و 46 همان ماخذ.

برگرفته از :

پایگاه نور