伊本·海哈姆-海什木 是阿拉伯学者、物理学家、数学家,全名穆哈默德·本·哈桑·本·海什木·巴士拉,西方人把它称作Al Hazen,中文译作“海桑”、“哈金” 等。有大量著作和被现代科学证明了的科学发现,尤其在光学研究方面有突出成就。
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海什木出生于公元965年7月1日(伊斯兰历354年)在伊拉克的巴士拉城。被认为是在不同学科都有杰出的成绩,如数学、天文学、医学等等,他早期学习工程,读希腊科学的书,和关于安达卢西亚学说的精华,接收并发展了这些学说。当时的埃及哈里发召集他参与控制尼罗河泛滥的工程,但是经过他的研究发现那是不可能实现的,从而招致哈里发非常愤怒。于是海什木就以装疯的方式避免了严重惩罚,转而被软禁,直到哈里发1021年死去。在此期间他完成了大量重要的数学论文。
Ibn al-Haytham 海什木是第一个解释当光线在物体上反射然后直射到人眼时发生视力的。他也是这个概念的早期支持者,认为必须通过基于可证实的程序或数学证据的实验来证明一个假设 – 因此理解了文艺复兴时期科学家前五个世纪的科学方法。他为物理光学的现代科学铺平了道路。
光学书
海什木最着名的作品是他在光学 Kitab al-Manazir(光学书)上发表的七卷论文,该书由1011年至1021年写成。[36]
光学被翻译成拉丁文通过在12世纪的最后一个未知的学者或13世纪初。它由Friedrich Risner于1572 年印制,标题为Opticae词库:Alhazeni Arabis libri septem,nuncprimum editi; Eiusdem liber De Crepusculis et nubium ascensionibus(英语:光学词库:阿拉伯语Alhazeni的七本书,第一版:关于暮色和云的进步)。莱纳上尉也是名称变体“海什木”的作者; 在Risner之前,他在西方被称为Alhacen,是阿拉伯名字的正确转录。这部作品享誉中世纪。Alhazen在几何主题上的作品是在1834年由EA Sedillot 在巴黎的Bibliothèquenationale发现。总之,A.马克·史密斯已占到18完全或接近完全的手稿和5个片段,在14个地点发现,包括一个在保留Bodleian图书馆在牛津大学,一个在布鲁日图书馆。
光学理论
在头版Opticae词库中包括海什木第一次印刷的拉丁语翻译光学书。里面结合了许多光学现象的例子,包括透视效应,彩虹,镜子和折射。
古代有两种关于视觉的主要理论盛行。第一是排放理论,支持的思想家有欧几里得和托勒密,他们相信视线是由眼睛发射出的光线。第二种理论,即亚里士多德及其追随者所支持的插入理论,具有从物体进入人眼的物理形式。以前的伊斯兰作家(如al-Kindi)主要就欧氏,盖伦主义或亚里士多德派进行辩论。对“光学书”的最大影响来自托勒密光学,而眼睛的解剖和生理学描述是基于盖伦的说法。海什木的成就是提出一种理论,该理论成功地结合了盖林的医学传统 – 欧几里得的数学射线论证的部分内容,以及亚里士多德的插入理论。海什木的插入理论跟随al-Kindi(并与亚里斯多德断言)断言“沿着任何光线下有色体物体的每个点的任何直线都可以画出原来那个点”。然而这给他解释了如何从许多独立的辐射源形成连贯的图像的问题; 特别是物体的每个点都会发射光线到眼睛上的每个点。海什木需要的是物体上的每个点只与眼睛上的一个点相对应。他试图通过断言眼睛只能感知来自物体的垂直射线来解决这个问题,因为眼睛上的任何一点只能看到直接到达它的射线,而不会被任何其他部分折射,才会被察觉。他主张使用一种物理比喻,即垂直射线比斜射线更强; 就像直接扔在棋盘上的球可能会破坏棋盘一样,而在棋盘上倾斜投掷的球不会被看见,垂直射线比折射射线强,而且它只是眼睛感觉到的垂直射线。由于只有一根垂直射线会在任何一点进入眼睛,而所有这些射线都会在锥体中的眼睛中心会聚,这使他能够解决物体上每个点发射多条射线的问题; 如果只有垂直射线很重要,那么他有一对一的对应关系,混淆问题就可以解决。他后来在(光学的第七本书中)断言,其他射线会被折射的穿过眼睛并被感觉好像是垂直的。
他关于垂直射线的争论并没有清楚地解释为什么只有垂直射线被察觉; 为什么较弱的斜射线不会被视为更弱?他后来的观点认为,折射射线会被认为好像垂直似乎不具有说服力。然而,尽管存在其弱点,但没有其他时间理论是如此全面,而且影响很大,特别是在西欧:直接或间接地,他的De Aspectibus(光学书籍)激发了十三世纪的光学活动和后来17世纪开普勒的理论视网膜图像(解决了物体上的点与眼睛中点的对应问题)理论,其直接建立在阿尔岑的概念框架上的。
海什木通过实验表明,光线以直线传播,并进行了各种透镜,镜面,折射和反射的实验。他的反射和折射的分析单独考虑光线的垂直和水平分量。
暗箱在中国古代是众所周知的,公元1088年沈括在他的科技著作梦溪笔谈中就有描述,*(更早的暗箱应该是墨子提到的小孔成像原理)。亚里士多德在他的论述中也曾讨论过暗箱背后的基本原理,但是海什木的作品是除中国之外在中东,欧洲,非洲和印度地区首次就原理和设备做出最早明确说明分析的。
海什木研究了视力的过程,眼睛的结构,眼睛中的图像形成以及视觉系统。伊恩·P·霍华德在1996年辩称感知文章认为阿尔岑应该有许多发现和理论以前归因于西欧后来写作百年中抵免。例如,他描述了19世纪霍林的平等支配法则。他写了垂直的描述horopters前600年Aguilonius,实际上是比Aguilonius’s和他的工作更接近现代定义双目视差被Panum于1858年重复Craig Aaen-Stockdale虽然同意海什木应该获得许多进步,但他表达了一些警惕,特别是当海什木与他非常熟悉的Ptolemy分离时。海什木纠正了托勒密有关双眼视力的一个重大错误,但否则他的说法非常相似; 托勒密也试图解释现在所谓的霍林定律。总的来说,海什木建立并扩展了托勒密的光学系统。关于Ibn al-Haytham基于Lejeune 和Sabra,Raynaud对双眼视觉研究的贡献的更详细说明,表明在海什木的光学系统中存在对应,同名和交叉复视的概念。但是,与霍华德相反,他解释了为什么海什木没有给出双眼轮廓的圆形图形,以及为什么通过实验推理,他实际上更接近于发现帕努姆的融合区域而不是比维特穆勒圈。在这方面,海什木的双眼视力理论面临两个主要限制:缺乏对视网膜作用的认识,以及显然缺乏眼部实验研究。
海什木最初的贡献是,在描述他认为眼睛是如何解剖构造的之后,他继续考虑这个解剖学如何在功能上作为一个光学系统。他从他的实验中了解针孔投影似乎影响了他对眼睛图像反转的考虑,但他试图避免这一点,他认为,垂直落在晶状体上的光线(或他称之为冰川幽默)的光线在离开冰状幽默时进一步向外折射,因此所得图像直立进入眼睛后部的视神经。他跟随盖伦相信镜头是接受的视觉器官,尽管他的一些作品暗示他认为视网膜也参与其中。
海什木的光与视觉综合体坚持亚里士多德式的方案,以逻辑完整的方式详尽地描述了视觉过程。
Kitab al-Manazir(光学书)描述了海什木提出的几个实验观察结果,以及他如何利用机械类比解释某些光学现象。他对弹丸进行了实验,并得出结论认为,只有垂直弹丸对表面的冲击力足以使它们穿透,而表面倾向于偏斜倾斜的弹丸撞击。例如,为了解释从稀有介质到密集介质的折射,他用铁球的机械类比来描述,这种类似的铁球被抛到薄板上,覆盖金属板上的一个宽孔。垂直投掷打破石板并且通过,而倾斜的投掷并不等同的力量。他还用这个结果来解释激烈的直射光对眼睛的伤害,用一种机械的比喻来解释:海什木将垂直射线与强光相结合,将弱光与倾斜光相关联。对于多重射线和眼睛问题的明显答案是选择垂直射线,因为从物体表面上的每个点只有一条这样的射线可以穿透眼睛。
苏丹心理学家Omar Khaleefa认为,海什木应该被视为实验心理学的创始人,因为他在视觉感知和视错觉的心理学方面做了开创性的工作。[Khaleefa也认为,海什木也应被视为“创始人心理物理学 ”,一个子学科和先导,以现代心理学。尽管海什木作出关于视力许多主观的报道,但都没有证据,他用定量的心理技巧和要求也已经被拒绝。
海什木提供了关于月球错觉的解释,这种错觉在中世纪欧洲的科学传统中发挥了重要作用。[82]许多作者重复了解释,试图解决月球在地平线附近看起来比在天空中更高的问题。海什木主张反对托勒密的折射理论,并根据已知的而不是真实的扩大来定义问题。他说,判断一个物体的距离取决于物体和观察者之间存在不间断的一系列介入物体。当月亮高空时,没有中间物体,所以月亮显得很近。具有恒定角度尺寸的物体的感知尺寸随感知距离而变化。因此,月亮在天空中越来越近,越来越小,在地平线上越来越大。通过Roger Bacon,John Pecham的作品Witelo根据海什木的解释,月亮幻觉逐渐被接受为心理现象,折射理论在17世纪被拒绝。虽然海什木经常被认为是距离感知的解释,但他并不是第一个提供它的作者。克莱梅兹(角 2世纪)给这个帐户(除折射),并就以此为帕奥西多尼乌斯(角公元前135-50)。托勒密也可能提供这样的解释在他的光学,但文字晦涩。海什木的著作在中世纪比这些早期作者更广泛,这可能解释了为什么海什木获得了信誉。
014年,由Neil deGrasse Tyson提出的“ 宇宙间的奥德赛 ”一集的“ 隐藏在光明中 ” 集中讨论了伊本海什木的成就。他在节目中由阿尔弗雷德莫利纳配音。
在过去的四十年里,雅各布布罗诺夫斯基在一部类似的电视纪录片(以及相应的书籍)“人的崛起”中展示了海什木的作品。在第五集(球体音乐)中,布罗诺夫斯基评论说,他认为海什木是“阿拉伯文化产生的真正原始的科学思想”,直到牛顿和莱布尼兹时代,其光学理论才得到改善。
联合国教科文组织宣布2015年为国际光年,其总干事伊琳娜博科娃称伊本铝赫沙姆为“光学之父”。其中之一是为了庆祝伊本·海什木在光学,数学和天文学方面的成就。由1001发明组织创建的题为“ 1001发明与伊本·海什木的世界 ” 的国际运动以一系列关于他的工作的互动展览,研讨会和现场表演为主题,与科学中心,科学节,博物馆和教育机构合作,以及数字和社交媒体平台。该运动还产生和释放的短教育片1001发明与伊本·海什木的世界为了纪念阿尔汗恩,阿加汗大学(巴基斯坦)将其眼科学命名为“伊本 – 海什木副教授兼眼科主任”
批评
马克史密斯的De Aspectibus的批评版包含一个拉丁词汇表,每个词出现的页码都用来说明海什木的实验观点。史密斯表明,海什木在西方得到了很好的接受,因为他强化了希腊传统对它的重要性。
根据中世纪的传记作者,海什木在广泛的主题上撰写了200多部作品,其中至少有96部是他的科学着作。他的大部分作品现在已经失传,但其中有超过50部在某种程度上存活下来。他存活的作品中有近一半是数学,其中23篇是关于天文学的,其中14篇是关于光学的,其他一些主题是其中的一些。不是所有其尚存的作品都尚未研究,但有些低于给的是那些的。
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