ابن هیثم: پدر فیزیک نور

اروپاییان، ابن هیثم (ابوعلی حسن بن حسن ابن هیثم) را به نام الهازن (Alhazen) می شناسند که الهازن صورت لاتین حسن است. او فیزیکدان، منجم، طبیب و فیلسوف ایرانی – اسلامی بود. تحقیقات ابن هیثم در زمینه فیزیک باعث شده است برخی از صاحب نظران او را بزرگترین و برجسته ترین محقق در فیزیک قرون وسطی بدانند.

با وجود شهرت جهانی او، متاسفانه اطلاعات زیادی درباره زندگی اش در دست نیست. در این مقاله شما می توانید با بخشی از زندگی و دستاوردهای ابن هیثم آشنا شوید.

بر اساس نوشته های پراکنده، می دانیم که ابن هیثم در طفولیت و در بصره، ریاضیات و علوم دیگر را فرا گرفته، و در روزگار جوانی در دربار آل بویه به کار دیوانی مشغول بوده است؛ اما علاقه به علم و تحقیق، زندگی او را در مسیر دیگری قرار می دهد. شاید همین علاقه و مطالعات علمی او بود که نظر خلفای فاطمی مصر را که به دنبال یافتن راهی علمی برای جلوگیری از طغیان و گسترش آب رودخانه نیل بودند، به او جلب کرد.

ابن هیثم اعلام کرده بود که با ساختن ساختمانی روی نیل می تواند جریان رودخانه را تنظیم کند. این طرحی نو و بسیار پیچیده بود که مورد توجه خلیفه فاطمی مصر «الحاکم بامرالله» قرار گرفت. ابن هیثم برای انجام اینکار به مصر رفت، اما موفق به انجام نقشه خود نشد و مورد بی مهری حاکم مصر قرار گرفت. ابن هیثم بر اثر این خلف وعده، به دستور خلیفه در خانه اش زندانی و اموالش مصادره شد. اسارت و تنگدستی او با مرگ خلیفه فاطمی به پایان رسید و ابن هیثم با بازپس گرفتن اموالش توانست باقی عمر را با آسودگی بکار تحقیق و تدریس سپری کند. او سرانجام حدود سال 430 قمری (تولد 354 در بصره) در قاهره درگذشت.

اکتشافات ابن هیثم

می دانیم که ابن هیثم در زمینه های ریاضی، نجوم، پزشکی، فلسفه، شعر و منطق نزدیک به 200 اثر دارد، اما بیشترین دلیل شهرت او، تحقیقات و مطالعاتش در زمینه فیزیک و بویژه کشفیات او در علم نور است. او که از دانشمندان تجربی و اهل آزمایش بود، از اولین افرادی است که در تحقیقات نورشناسی و اثبات نظریه های ریاضی از روش استقرا، مثال و مقایسه استفاده کرد. با توجه به گفته های خودش روشن است که او از پیروان ارسطو بوده، ولی در تحقیقات خود تلاش داشته تا پیوندی میان نظریات ارسطو و ریاضیات کاربردی در نجوم و نورشناسی کهن برقرار کند.

باید توجه داشت که پیش از ابن هیثم، دانشمندان یونانی و بعدها دیگر دانشمندان مسلمان تحقیقاتی در زمینه آئینه های منحنی و علم شناخت نور انجام دادند، اما ابن هیثم توانست بنیان نورشناسی را تغییر دهد و آن را به صورت یک علم منظم و مشخص درآورد و تعریف جدیدی از این علم ارائه کند.

ابن هیثم اجسام را از نظر تاثیر نور به دو دسته شفاف و کدر تقسیم کرده بود. اجسام کدر به اجسامی گفته می شود که نور از آنها عبور نمی کند مانند چوب و اجسام شفاف به اجسامی اطلاق می شود که می توانند نور را از خود عبور دهند. مطالعات ابن هیثم در مورد شکست نور یا انکسار نور را باید بسیار مهم تر از تمامی مباحث تحقیقی او دانست. او بسیار پیش از نیوتن مستطیل سرعت ها را بر سطح منکسر کننده تطبیق داده و بر اصل حداقل زمان دست یافته بود. از همین جا است که او را اولین دانشمندی می دانند که توانسته سرعت صوت را محاسبه کند.

او کار اندازه گیری زاویه شکست را با قرار دادن استوانه مدرج در آب به صورت دقیق انجام داد. ابن هیثم ضمن تحقیق درباره شکست نور در استوانه ها و کره های شیشه ای، در پی آن بود که بتواند درشت نمایی عدسی های مسطح – محدب را اندازه بگیرد. او در مورد شکست های شفق و فلق و همچنین تغییرات ظاهری در بزرگی ماه و خورشید در افق هم ثابت کرده است که هنگامی که خورشید به 19 درجه زیر افق برسد، شفق پایان می پذیرد. او همچنین توانست اصل لَختی یا جبر (Principle of Inertia) را در مورد اجرام فلکی کشف کند.

راهنمایی: لَختی یا اینرسی (Inertia) مقاومت یک جسم در برابر تغییر سرعت یا جهت حرکت است. هر اندازه سرعت بیشتر باشد این مقاومت و لختی بیشتر است. مثل زمانی که اتومبیل حرکت می کند و ما احساس می کنیم به سمت پشت صندلی فشرده می شویم.

ابن هیثم به غیر از فیزیک نور، در زمینه ریاضیات و نجوم هم تحقیقات مهمی انجام داده و مهم ترین اثر او در زمینه نجوم رساله ای به نام «مقاله فی هیئت العالم» است.

اتاق تاریک

از تحقیقات مهم ابن هیثم، مطالعات او در زمینه اتاق تاریک یا جعبه تاریک (Camera Obscura) است که خود او از آن برای بررسی خورشید گرفتگی استفاده می کرد.

جعبه تاریک عبارت بود از جعبه ای که فقط روی یکی از سطوح آن روزنه ای ریز وجود داشت. عبور نور از این روزنه باعث می شد که تصویری نسبتاً واضح اما به صورت وارونه در سطح مقابل آن تشکیل شود. این وسیله که در زمان جنگ های صلیبی به اروپا راه یافت، بعدها مورد توجه نگارگران ایتالیایی قرار گرفت. آنان از این وسیله برای طراحی دقیق مناظر و دیدن دورنماها استفاده می کردند. تصاویر حاصل از این وسیله بسیار واقعی و دارای پرسپکتیو بسیار دقیقی بوده است. تحقیقات او در زمینه عدسی ها و آئینه ها بعدها مورد استفاده دیگر دانشمندان مسلمان و اروپایی قرار گرفت و منجر به ساخت دوربین عکاسی، ذره بین و پروژکتور پخش فیلم شد.

تحقیقات ابن هیثم در حوزه نور

بنابر تصویب سازمان ملل متحد، سال 2015 میلادی (1394) به نام سال جهانی نور نامگذاری شد و از خدمات علمی ابن هیثم، دانشمند ایرانی هم تجلیل به عمل آمد؛ اما ابن هیثم چه مطالعات و محاسباتی درباره نور داشت؟

• او برای تشخیص حرکت نور در خط مستقیم و یافتن خصوصیات سایه، استعمال عدسی ها و خاصیت اتاق تاریک، تجربه ها و آزمایش های جدیدی انجام داد.
• ابن هیثم با معیار اندازه گیری طول که در زمان او ذرع بود، توانست سرعت نور و دور کره زمین را اندازه گیری کند.
• از جمله اکتشافات ابن هیثم در زمینه نور، مسئله شکست نور اجرام سماوی در جو زمین است. او این مسئله را با اندازه گیری فاصله یک ستاره تا قطب سماوی هنگام طلوع آن از افق تا جایی که به سمت الراس (محل رصد در آسمان) می رسد، معین کرد.
• مهم ترین تالیف ابن هیثم در مبحث مناظر و طبیعیات، کتاب المناظر است که در آن علاوه بر نورشناسی و اپتیک، به مباحثی مانند فیزیولوژی، هواشناسی و پرسپکتیو هم پرداخته شده است. کتاب المناظر با نام گنجینه نور شناخت (Opticae Thesaurus) در قرن دهم هجری به لاتین ترجمه و چاپ شد. کتاب المناظر او را باید بهترین مرجع نورشناسی در قرون وسطی نامید. این کتاب بعدها تاثیر بسیار بر نوشته ها و تحقیقات افرادی مانند راجر بیکن و ویتلو و کپلر گذاشت.

جالب است بدانید:

• ابن هیثم برای نجات جان خود از خشم کارگزاران خلیفه فاطمی، خود را به دیوانگی زد.
• آنچه ابن هیثم، درباره حرکت مطرح کرد، بعد از 7 قرن بوسیله گالیله و نیوتن تایید شد.
• در سال 1935 میلادی یک دهانه برخوردی (آتشفشانی) با قطر 34.65 کیلومتر در سطح کره ماه به نام ابن هیثم با نام لاتین او (Alhazen) نامگذاری شد.
• سیارک شماره 59239 هم به افتخار او به نام «59239 ابن هیثم» نامیده شده است.

ابن هیثم را پدر فیزیک نور دانسته اند. او نزد دانشمندان اروپایی از جایگاه بسیار ویژه ای برخوردار است. نام ابن هیثم در جوامع علمی همواره مترادف است با فیزیک نور و قوانین شکست و انکسار و انعکاس.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «ابن هیثم: پدر فیزیک نور»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد.