Abú ʿAlī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Hajtám
(arabsky: ابو علی غحسن بحسن بالهيثم, persky: ابن هیثم, latinsky: Alhacen nebo (zastarale) Alhazen) (965 v Basře – c. 1039 v Káhiře), byl arabský polymatematik. Udělal významné příspěvky k zásadám optiky, stejně jako anatomie, astronomie, inženýrství, matematika, medicína, oftalmologie, filozofie, fyzika, psychologie, vizuální vnímání, a k vědě obecně s jeho zavedení vědecké metody. Někdy je nazýván al-Basrí (arabsky البصري), podle svého rodiště ve městě Basra. Byl také přezdíván Ptolemaeus Secundus („Ptolemaios druhý“) nebo jednoduše „Fyzik“ ve středověké Evropě.
Narodil se kolem roku 965 v Basře v Iráku a v té době v části Buyid Persie, žil hlavně v Káhiře v Egyptě, kde zemřel ve věku 76 let. Přehnaně přesvědčen o praktickém využití svých matematických znalostí předpokládal, že by mohl regulovat povodně Nilu. Poté, co mu nařídil Al-Hakim bi-Amr Alláh, šestý vládce Fatimidského chalífátu, aby provedl tuto operaci, rychle pochopil nemožnost toho, o co se pokoušel, a odešel ze strojírenství. V obavě o svůj život předstíral šílenství a byl umístěn do domácího vězení, během kterého a po kterém se věnoval své vědecké práci až do své smrti.
Ibn al-Hajtám je považován za „otce moderní optiky“ pro svou vlivnou Knihu optiky (napsanou v době, kdy byl v domácím vězení), která prokázala teorii intromise vidění a vytříbila ji v podstatě do její moderní podoby. Je tak uznáván i pro své experimenty s optikou, včetně experimentů s čočkami, zrcadly, lomem, odrazem a rozptylem světla do jeho základních barev.
Studoval binokulární vidění a iluzi Měsíce, popsal konečnou rychlost světla a tvrdil, že je tvořeno částicemi pohybujícími se v přímkách.
Díky své formulaci moderního kvantitativního a empirického přístupu k fyzice a vědě je považován za průkopníka moderní [[vědecká metoda] a původce experimentální povahy fyziky a vědy. Autor Bradley Steffens ho popisuje jako „prvního vědce“.
Je také považován A. I. Sabrou za zakladatele experimentální psychologie pro jeho přístup k vizuálnímu vnímání a optickým iluzím a za průkopníka filozofického oboru fenomenologie nebo studia vědomí z pohledu první osoby.
Alhazen, velký islámský polymatematik.
Abū „Alī al-Hasan ibn al-Hasan ibn al-Hajtám (v Evropě známý jako Alhacen nebo Alhazen) se narodil v Basře v dnešním Iráku, v té době součásti Buyid Persie. Pravděpodobně zemřel v Káhiře v Egyptě. Během islámského zlatého věku byla Basra „klíčovým počátkem učení“ a vzdělával se v ní a v Bagdádu, hlavním městě Abbasidského chalífátu a ohnisku „vrcholu islámské civilizace“. Během svého pobytu v Iráku pracoval jako státní úředník.
Podle jednoho svědectví jeho kariéry byl povolán do Egypta rtuťovitým Al-Hakimem bi-Amr Alláhem, vládcem Fatimidského chalífátu, aby reguloval zaplavování Nilu, což byl úkol vyžadující brzký pokus o stavbu přehrady na současném místě Asuánské přehrady. Poté, co ho jeho práce v terénu upozornila na neproveditelnost tohoto plánu, a v obavě z chalífova hněvu předstíral šílenství. Od roku 1011 byl držen v domácím vězení až do al-Hakimovy smrti v roce 1021. Během této doby napsal svou vlivnou Knihu optiky.
Ačkoli existují pověsti, že Ibn al-Hajtám uprchl do Sýrie, později ve svém životě se odvážil do Bagdádu, nebo byl dokonce v Basře, když předstíral, že je šílený, je jisté, že nejpozději v roce 1038 byl v Egyptě. Během svého pobytu v Káhiře se spojil s univerzitou Al-Azhar a také s městským „domem moudrosti“, známým jako Dar Al-Hekma (Dům poznání), což byla knihovna „prvního významu“ pro bagdádský Dům moudrosti. Poté, co skončilo jeho domácí vězení, napsal desítky dalších pojednání o islámské fyzice, astronomii a matematice. Později cestoval do islámského Španělska. Během tohoto období měl dostatek času na své vědecké aktivity, které zahrnovaly optiku, matematiku, fyziku, medicínu a vývoj vědeckých metod; na tato témata zanechal několik vynikajících knih.
Ibn al-Hajtím učinil významná zlepšení v optice, fyzikální vědě a vědecké metodě, která ovlivnila vývoj vědy více než pět set let po jeho smrti. Ibn al-Hajtímova práce v optice je připisována s přispěním nového důrazu na experiment. Jeho vliv na fyzikální vědy obecně, a na optiku zejména, byl držen ve vysoké úctě a ve skutečnosti předznamenal novou éru v optickém výzkumu, a to jak v teorii, tak v praxi. Vědecká metoda je považována za tak zásadní pro moderní vědu, že někteří – zejména filozofové vědy a praktikující vědci – považují dřívější bádání v přírodě za předvědecké.
Richard Powers nominoval Ibn al-Hajtámovu vědeckou metodu a vědecký skepticismus jako nejvlivnější myšlenku druhého tisíciletí. Nositel Nobelovy ceny za fyziku Abdus Salam považoval Ibn-al-Hajtáma za „jednoho z největších fyziků všech dob“.
George Sarton, otec dějin vědy, napsal, že „Ibn Hajtámovy spisy odhalují jeho jemný vývoj experimentální fakulty“ a považoval ho „nejen za největšího muslimského fyzika, ale všemi prostředky za největší středověkou dobu“. Robert S. Elliot považuje Ibn al-Hajtáma za „jednoho z nejschopnějších studentů optiky všech dob“. Autor Bradley Steffens ho považuje za „prvního vědce“ a profesor Jim Al-Chalílí ho také považuje za „prvního skutečného vědce na světě“. Biografický slovník vědců napsal, že Ibn al-Hajtám byl „pravděpodobně největším vědcem středověku“ a že „jeho práce zůstala nepřekonaná téměř 600 let až do doby Johannese Keplera“. Na vědecké konferenci v únoru 2007 v rámci Hockney-Falcovy práce Charles M. Falco tvrdil, že Ibn al-Hajtámova práce v oblasti optiky mohla ovlivnit používání optických pomůcek renesančními umělci. Falco řekl, že jeho a Davida Hockneyho příklady renesančního umění „ukazují kontinuitu v používání optiky umělci od doby kolem roku 1430, pravděpodobně iniciované v důsledku Ibn al-Hajtámova vlivu, až do dneška“.
Latinský překlad jeho hlavní práce Kitab al-Manazir (Kniha optiky) měl velký vliv na západní vědu: například na práci Rogera Bacona, který ho cituje jménem, a na Johannese Keplera. Přineslo to velký pokrok v experimentálních metodách. Jeho výzkum v katoptrice (studium optických systémů pomocí zrcadel) se soustředil na sférická a parabolická zrcadla a sférickou aberaci. Udělal pozorování, že poměr mezi úhlem dopadu a lomu nezůstává konstantní, a zkoumal zvětšovací sílu čočky. Jeho práce na katoptrice také obsahuje problém známý jako „Alhazenův problém“.
Mezitím v islámském světě Ibn al-Hajtámova práce ovlivnila Averroesovy spisy o optice a jeho odkaz byl dále rozvinut prostřednictvím ‚reformování‘ jeho optiky perským vědcem Kamalem al-Din al-Farisim (d. ca. 1320) v jeho Kitab Tanqih al-Manazir (Revize [Ibn al-Hajtámovy] optiky). Správná vysvětlení duhového jevu podaná al-Fārisīm a Theodorikem z Freibergu ve 14. století závisela na Ibn al-Hajtámově knize optiky. Práce Ibn al-Hajtáma a al-Fārisīho byla také dále rozvinuta v Osmanské říši polymatematikem Taqi al-Dinem v jeho knize Světlo zorničky a Světlo pravdy pohledů (1574).
Napsal až 200 knih, i když se jich dochovalo jen 55 a mnohé z nich ještě nebyly přeloženy z arabštiny. Dokonce i některá z jeho pojednání o optice se dochovala jen díky latinskému překladu. Během středověku byly jeho knihy o kosmologii přeloženy do latiny, hebrejštiny a dalších jazyků.
Ibn al-Hajtámovým nejslavnějším dílem je jeho sedmisvazkové arabské pojednání o optice, Kitab al-Manazir (Kniha optiky), napsané v letech 1011 až 1021. Je řazeno po bok Isaaca Newtona Philosophiae Naturalis Principia Mathematica jako jedna z nejvlivnějších knih ve fyzice pro zavedení rané vědecké metody a pro zahájení revoluce v optice a vizuálním vnímání.
Optika byla přeložena do latiny neznámým učencem na konci 12. století nebo na začátku 13. století. Otiskl ji Friedrich Risner v roce 1572 s názvem Opticae thesaurus: Alhazeni Arabis libri septem, nuncprimum editi; Eiusdem liber De Crepusculis et nubium ascensionibus. Risner je také autorem varianty jména „Alhazen“; před Risnerem byl na západě znám jako Alhacen, což je správný přepis arabského jména. Toto dílo se těšilo velké pověsti během středověku. Díla Ibna al-Hajtama o geometrických tématech byla objevena v Bibliothèque nationale v Paříži v roce 1834 E. A. Sedillotem. Další rukopisy se dochovaly v Bodleiovské knihovně v Oxfordu a v knihovně v Leidenu.
Ibn al-Hajtám prokázal, že světlo cestuje v přímkách za použití vědecké metody ve své knize optiky (1021).
Dvě hlavní teorie o vidění převládaly v klasické antice. První teorie, emisní teorie, byla podporována takovými mysliteli jako Eukleidés a Ptolemaios, kteří věřili, že zrak funguje tak, že oko vyzařuje paprsky světla. Druhá teorie, intromisní teorie podporovaná Aristotelem a jeho následovníky, měla fyzické formy vstupující do oka z objektu. Ibn al-Hajtám tvrdil, že proces vidění neprobíhá ani paprsky vyzařovanými z oka, ani prostřednictvím fyzických forem vstupujících do něj. Zdůvodnil to tím, že paprsek nemůže postupovat z očí a dosáhnout vzdálených hvězd ihned poté, co otevřeme oči. Odvolal se také na běžná pozorování, jako je oko oslněné nebo dokonce zraněné, pokud se podíváme na velmi jasné světlo. Místo toho vyvinul velmi úspěšnou teorii, která vysvětlila proces vidění jako paprsky světla postupující do oka z každého bodu na objektu, což dokázal pomocí experimentů. Jeho sjednocení geometrické optiky s filozofické fyziky tvoří základ moderní fyzikální optiky.
Ibn al-Hajtám dokázal, že paprsky světla cestují v přímkách, a provedl různé experimenty s čočkami, zrcadly, lomem a odrazem. Byl také první, kdo snížil odražené a lomené světelné paprsky na vertikální a horizontální složky, což byl zásadní vývoj v geometrické optice. Objevil také výsledek podobný Snellovu zákonu sines, ale nevyčíslil ho a odvozil zákon matematicky.
Kromě fyzikální optiky dala Kniha optiky vzniknout také oblasti „fyziologické optiky“. Ibn al-Hajtám diskutoval o tématech medicíny, oftalmologie, anatomie a fyziologie, která zahrnovala komentáře k Galénovým pracím. Popsal proces vidění, strukturu oka, tvorbu obrazu v oku a vizuální systém. Popsal také to, co vešlo ve známost jako Heringův zákon stejné innervace, vertikální horoptery a binokulární disparity a vylepšil teorie binokulárního vidění, vnímání pohybu a horoptery, o kterých dříve diskutovali Aristoteles, Eukleidés a Ptolemaios.
Jeho nejoriginálnějším anatomickým příspěvkem byl popis funkční anatomie oka jako optického systému, nebo optického přístroje. Jeho experimenty s camera obscura mu poskytly dostatečné empirické podklady pro rozvoj jeho teorie odpovídající bodové projekce světla z povrchu objektu k vytvoření obrazu na obrazovce. Právě jeho srovnání mezi okem a camera obscura přineslo jeho syntézu anatomie a optiky, která tvoří základ fyziologické optiky. Když konceptualizoval základní principy projekce dírkovou komorou ze svých experimentů s pinhole kamerou, považoval inverzi obrazu za výskyt i v oku a zorničku považoval za podobnou otvoru. Pokud jde o proces tvorby obrazu, nesprávně souhlasil s Avicennou, že objektiv je vnímavým orgánem zraku, ale správně naznačil, že se na tomto procesu podílí sítnice.
Aspekt spojený s Ibn al-Hajtámovým optickým výzkumem souvisí se systémovým a metodologickým spoléháním na experimentování (i’tibar) a kontrolované testování v jeho vědeckých bádáních. Navíc jeho experimentální direktivy spočívaly na kombinaci klasické fyziky (‚ilm tabi’i) s matematikou (ta’alim; zejména geometrie) ve smyslu vymýšlení základů toho, co lze označit jako hypoteticko-deduktivní postup ve vědeckém výzkumu. Tento matematicko-fyzikální přístup k experimentální vědě podpořil většinu jeho tezí v Kitab al-Manazir (Optika; De aspectibus nebo Perspectivae) a zakotvil jeho teorie vidění, světla a barev, stejně jako jeho výzkum v katoptrice a dioptrii (studium lomu světla). Jeho odkaz byl dále pokročilý prostřednictvím ‚reformování‘ jeho optiky Kamal al-Din al-Farisi (d. ca. 1320) v druhém Kitab Tanqih al-Manazir (Revize [Ibn al-Hajtámova] optiky).
Koncept Occamovy břitvy je přítomen i v knize optiky. Například po prokázání, že světlo je generováno světelnými objekty a vyzařováno nebo odraženo do očí, uvádí, že proto „vydávání [vizuálních] paprsků je nadbytečné a zbytečné“.
Kapitola 15-16 Knihy optiky pojednávala o astronomii. Ibn al-Hajtám byl první, kdo zjistil, že nebeské sféry se neskládají z pevné hmoty. Zjistil také, že nebesa jsou méně hustá než vzduch. Tyto názory později zopakoval Witelo a měl významný vliv na Koperníkův a Tychonický systém astronomie.
Ibn al-Hajtám je ve filozofii považován za průkopníka fenomenologie. Vyslovil vztah mezi fyzickým a pozorovatelným světem a světem intuice, psychologie a duševních funkcí. Jeho teorie týkající se poznání a vnímání, spojující oblasti vědy a náboženství, vedly k filozofii existence založené na přímém pozorování reality z pohledu pozorovatele.
V islámské psychologii je Ibn al-Hajtám považován za zakladatele experimentální psychologie A. I. Sabry za jeho průkopnickou práci o psychologii vizuálního vnímání a optických klamů. V knize optiky byl Ibn al-Hajtám prvním vědcem, který tvrdil, že vidění se vyskytuje spíše v mozku než v očích. Poukázal na to, že osobní zkušenost má vliv na to, co lidé vidí a jak vidí, a že vidění a vnímání jsou subjektivní.
Přišel s teorií, jak vysvětlit iluzi Měsíce, která hrála důležitou roli ve vědecké tradici středověké Evropy. Byl to pokus vyřešit problém Měsíce, který se zdá být větší v blízkosti horizontu, než se zdá, když je výše na obloze. Argumentoval proti Ptolemaiově teorii lomu a problém předefinoval z hlediska vnímaného, spíše než reálného zvětšení. Řekl, že posuzování vzdálenosti objektu závisí na tom, že existuje nepřerušená sekvence zasahujících těles mezi objektem a pozorovatelem. U Měsíce však žádné zasahující objekty nejsou. Proto, protože velikost objektu závisí na jeho pozorované vzdálenosti, která je v tomto případě nepřesná, Měsíc se zdá větší na horizontu. Skrze práce Rogera Bacona, Johna Pechama a Witela založené na Ibn al-Hajtámově vysvětlení, se iluze Měsíce postupně stala uznávanou jako psychologický jev, přičemž Ptolemaiova teorie byla v 17. století odmítnuta.
Omar Khaleefa tvrdil, že Ibn al-Hajtám by měl být také považován za zakladatele psychofyziky, subdisciplíny a předchůdce moderní psychologie. Ačkoli Ibn al-Hajtám učinil mnoho subjektivních zpráv týkajících se zraku, neexistuje žádný důkaz, že by používal kvantitativní psychofyzikální techniky a toto tvrzení bylo odmítnuto.
Kromě Knihy optiky napsal Ibn al-Hajtám několik dalších pojednání o optice. Jeho Risala fi l-Daw’ (Pojednání o světle) je doplňkem jeho Kitab al-Manazir (Kniha optiky). Text obsahoval další zkoumání vlastností jasu a jeho zářivého rozptylu prostřednictvím různých průhledných a průsvitných médií. Prováděl také další zkoumání anatomie oka a iluzí ve zrakovém vnímání. Postavil první kameru obscura a dírkovou kameru , a zkoumal meteorologii duhy a hustotu atmosféry. Zkoumal také různé nebeské jevy (včetně zatmění, soumraku a měsíčního světla). Prováděl také zkoumání refrakce, katoptriky, dioptrie, sférických zrcadel a zvětšovacích čoček.
Ve svém pojednání Mizan al-Hikmah (Rovnováha moudrosti) Ibn al-Hajtám rozebíral hustotu atmosféry a vztahoval ji k nadmořské výšce. Studoval také refrakci atmosféry. Zjistil, že soumrak končí nebo začíná teprve tehdy, když je Slunce 19° pod obzorem, a na tomto základě se pokusil změřit výšku atmosféry.
V astrofyzice a oboru nebeské mechaniky fyziky Ibn al-Hajtám ve svém díle Astronomie zjistil, že nebeská tělesa „jsou odpovědná zákonům fyziky“. Ibn al-Hajtám ve svém díle Mizan al-Hikmah (Rovnováha moudrosti) pojednával o statice, astrofyzice a nebeské mechanice. Diskutoval o teorii přitažlivosti mezi hmotami a zdá se, že si byl vědom i velikosti zrychlení v důsledku gravitace na dálku. Jeho Maqala fi’l-qarastun je pojednání o těžištích. O díle je známo jen málo, kromě toho, co je známo z pozdějších děl al-Chaziniho ve 12. století. V tomto pojednání Ibn al-Hajtám formuloval teorii, že tíha těles se mění s jejich vzdáleností od středu Země.
Další pojednání, Maqala fi daw al-qamar (O světle Měsíce), které napsal nějaký čas před svou slavnou Knihou optiky, byl první úspěšný pokus o spojení matematické astronomie s fyzikou a první pokus o uplatnění experimentální metody v astronomii a astrofyzice. Vyvrátil všeobecně zastávaný názor, že Měsíc odráží sluneční světlo jako zrcadlo a správně došel k závěru, že „vyzařuje světlo z těch částí svého povrchu, do kterých dopadá sluneční světlo“. Aby dokázal, že „světlo je vyzařováno z každého bodu osvětleného povrchu Měsíce“, postavil „důmyslné experimentální zařízení“. Podle Matthiase Schramma měl Ibn al-Hajtám
formuloval jasnou koncepci vztahu mezi ideální matematický model a komplex pozorovatelných jevů, zejména byl první, aby se systematické používání metody na měnící se experimentální podmínky v konstantní a jednotný způsobem, v experimentu, které ukazují, že intenzita světla-skvrna tvořená projekcí měsíčního světla dvěma malými otvory na obrazovce se neustále snižuje jako jeden z otvorů je postupně zablokována.
V oblasti dynamiky a kinematiky mechaniky probíral Ibn al-Hajtám v knize Risala fi’l-makan (Pojednání na místě) teorie o pohybu tělesa. Tvrdil, že těleso se neustále pohybuje, pokud ho vnější síla nezastaví nebo nezmění směr jeho pohybu. To se podobalo konceptu setrvačnosti, ale do značné míry šlo o hypotézy, které nebyly ověřeny experimenty. Klíčový průlom v klasické mechanice, zavedení třecí síly, nakonec učinil o staletí později Galileo Galilei a poté byl formulován jako Newtonův první zákon pohybu.
Také ve svém pojednání o místě Ibn al-Hajtám nesouhlasil s Aristotelovým názorem, že příroda se děsí prázdnoty, a tak použil geometrii, aby demonstroval, že místo (al-makan) je imaginární trojrozměrná prázdnota mezi vnitřními povrchy obsahujícího tělesa.
Ibn al-Hajtám také objevil pojem hybnosti (nyní součást druhého Newtonova zákona pohybu) přibližně ve stejné době jako jeho současník Avicenna (Ibn Sina).
Ptolemaios předpokládal uspořádání (seno), které nemůže existovat, a skutečnost, že toto uspořádání produkuje v jeho představivosti pohyby, které patří k planetám, ho nezbavuje chyby, které se dopustil ve svém předpokládaném uspořádání, neboť existující pohyby planet nemohou být výsledkem uspořádání, které nemůže existovat… [F]or člověk představit kruh na nebesích, a představit si planetu pohybující se v něm nepřináší pohyb planety.[81][82]
Ibn al-Hajtám dále kritizoval Ptolemaiův model z jiných empirických, observačních a experimentálních důvodů,[83] jako například Ptolemaiovo používání domněnkových nedemonstrovaných teorií s cílem „zachránit zdání“ určitých jevů, což Ibn al-Hajtám neschvaloval kvůli jeho trvání na vědeckých demonstracích. Na rozdíl od některých pozdějších astronomů, kteří kritizovali Ptolemaiův model z důvodu neslučitelnosti s Aristotelovskou přírodní filosofií, Ibn al-Hajtám se zabýval hlavně empirickým pozorováním a vnitřními rozpory v Ptolemaiových dílech.[84]
Ve svém Aporiáš proti Ptolemaios, Ibn al-Hajtám komentoval obtížnost dosažení vědeckých poznatků:
Pravda je hledána sama pro sebe [ale] pravdy, [varuje] jsou ponořeny v nejistotách [a vědecké autority (jako Ptolemaios, kterého si velmi vážil) nejsou imunní vůči omylu…
Zastával názor, že kritika existujících teorií – která dominovala této knize – má zvláštní místo v růstu vědeckého poznání:
Hledač pravdy tedy není ten, kdo studuje spisy starých lidí a podle svých přirozených dispozic v ně vkládá svou důvěru, nýbrž ten, kdo v ně tuší svou víru a zpochybňuje, co z nich získává, ten, kdo se podřizuje argumentům a ukázkám, a nikoli výrokům lidské bytosti, jejíž povaha je plná nejrůznějších nedokonalostí a nedostatků. Povinností člověka, který zkoumá spisy vědců, je-li jeho cílem poznat pravdu, učinit ze sebe nepřítele všeho, co čte, a aplikovat svou mysl na jádro a okraje jejího obsahu a útočit na ni ze všech stran. Měl by také podezírat sám sebe, když ji kriticky zkoumá, aby neupadl ani do předsudků, ani do shovívavosti.
O konfiguraci světa
Ve svém díle O konfiguraci světa Ibn al-Hajtám navzdory své kritice namířené proti Ptolemaiovi nadále akceptoval fyzikální realitu geocentrického modelu vesmíru[85], který ve svém díle O konfiguraci světa předkládá podrobný popis fyzikální struktury nebeských sfér:
Země jako celek je kulatá koule, jejíž střed je středem světa. Je nehybná ve svém středu [světa], je v ní pevně ukotvena a nepohybuje se žádným směrem ani se nepohybuje žádnou z variant pohybu, ale vždy v klidu.[86]
Zatímco se pokoušel objevit fyzickou realitu za Ptolemaiovým matematickým modelem, vyvinul koncept jednoho orbu (falak) pro každou složku Ptolemaiových planetárních pohybů. Tato práce byla nakonec přeložena do hebrejštiny a latiny ve 13. a 14. století a následně měla vliv na astronomy, jako byl Georg von Peuerbach během evropského středověku a renesance.[87][88]
Model návrhů každé ze sedmi planet
Ibn al-Hajtámův Vzor pohybů každé ze sedmi planet, napsaný v roce 1038, byla kniha o astronomii. Dochovaný rukopis této práce byl objeven teprve nedávno, přičemž velká část z něj stále chybí, a proto tato práce nebyla dosud publikována v moderní době. V návaznosti na své Pochybnosti o Ptolemaiovi a Řešení pochybností popsal Ibn al-Hajtám první nepeptolemaiovský model v Vzoru pohybů. Jeho reforma se netýkala kosmologie, protože vyvinul systematickou studii nebeské kinematiky, která byla zcela geometrická. To zase vedlo k inovativnímu vývoji v infinitezimální geometrii.[89]
Jeho reformovaný empirický model jako první odmítl rovnici[90] a excentriky[91] oddělující přírodní filosofii od astronomie, osvobozující nebeskou kinematiku od kosmologie a redukující fyzikální entity na geometrické entity. Model také navrhoval rotaci Země kolem její osy[92] a centra pohybu byly geometrické body bez jakéhokoli fyzikálního významu, jako model Johannese Keplera o staletí později.[93]
Ibn al-Hajtám v textu také popisuje ranou verzi Occamovy břitvy, kde používá jen minimální hypotézy týkající se vlastností, které charakterizují astronomické pohyby, když se pokouší ze svého planetárního modelu vyloučit kosmologické hypotézy, které nelze pozorovat ze Země.[94]
Ibn al-Hajtám odlišil astrologii od astronomie, a on vyvrátil studium astrologie, vzhledem k metodám používaným astrology je spíše dohadový než empirický, a také vzhledem k názorům astrologů v rozporu s tím ortodoxní islámu.[95]
Ibn al-Hajtám také napsal pojednání nazvané Na Mléčné dráze[96], ve kterém řešil problémy týkající se galaxie Mléčné dráhy a paralaxy.[97] Ve starověku Aristoteles věřil, že Mléčná dráha je způsobena „vznícením ohnivého výdechu některých hvězd, které byly velké, početné a blízko sebe“ a že „vznícení probíhá v horní části atmosféry, v oblasti světa, která je souvislá s nebeskými pohyby.“[98] Ibn al-Hajtám to vyvrátil a „určil, že protože Mléčná dráha nemá paralaxu, je velmi vzdálená od Země a nepatří do atmosféry.“[99] Napsal, že pokud se Mléčná dráha nachází kolem zemské atmosféry, „musí se najít rozdíl v poloze vzhledem k pevným hvězdám.“ Popsal dvě metody, jak určit paralaxu Mléčné dráhy: „buď když člověk pozoruje Mléčnou dráhu při dvou různých příležitostech ze stejného místa Země; nebo když se na ni dívá současně ze dvou vzdálených míst od povrchu Země.“ Udělal první pokus o pozorování a měření paralaxy Mléčné dráhy a určil, že jelikož Mléčná dráha nemá paralaxu, pak nepatří do atmosféry.[100]
V roce 1858 Muhammad Wali ibn Muhammad Ja’far ve svém Shigarf-nama tvrdil, že Ibn al-Hajtám napsal pojednání Maratib al-sama, ve kterém pojal planetární model podobný tychonickému systému, kde planety obíhají kolem Slunce, které zase obíhá kolem Země. Nicméně „ověření tohoto tvrzení se zdá být nemožné“, protože pojednání není uvedeno mezi známou bibliografií Ibna al-Hajtáma.[101]
V matematice Ibn al-Hajtám stavěl na matematických pracích Euklida a Thabita ibn Qurry. Systémoval kuželovité úseky a teorii čísel, prováděl některé rané práce na analytické geometrii a pracoval na „počátcích spojení mezi algebrou a geometrií“. To mělo zase vliv na vývoj geometrické analýzy Reného Descarta a Newtonova kalkulu.[102]
V geometrii Ibn al-Hajtám vyvinul analytickou geometrii a vytvořil vazbu mezi algebrou a geometrií.[102] Ibn al-Hajtám také objevil vzorec pro přidání prvních 100 přirozených čísel (což později mohl tušit Carl Friedrich Gauss v mládí). Ibn al-Hajtám použil geometrický důkaz k prokázání vzorce.[103]
Ibn al-Hajtám učinil první pokus o prokázání euklidovského paralelního postulátu, pátého postulátu v Euklidových prvcích, pomocí důkazu rozporem[104], kde zavedl pojem pohybu a transformace do geometrie.[105] Formuloval Lambertův čtyřúhelník, který Boris Abramovič Rozenfeld pojmenovává „Ibn al-Hajtám-Lambertův čtyřúhelník“,[106] a jeho pokus o důkaz také ukazuje podobnosti s Playfairovým axiomem. Jeho věty o čtyřúhelnících, včetně Lambertova čtyřúhelníku, byly prvními větami o eliptické geometrii a hyperbolické geometrii. Tyto věty, spolu s jeho alternativními postuláty, jako je Playfairův axiom, lze považovat za označení počátku neeuklidovské geometrie. Jeho práce měla značný vliv na její vývoj mezi pozdějšími perskými geometry Omar Khayám a Nasīr al-Dīn al-Tūsī, a evropskými geometry Witelo, Gersonides, Alfonso, John Wallis, Giovanni Girolamo Saccheri[107] a Christopher Clavius.[108]
V elementární geometrii se Ibn al-Hajtám pokusil vyřešit problém kvadratury kruhu pomocí plochy lunes (tvarů půlměsíce), ale později se vzdal nemožného úkolu. Ibn al-Hajtám také řešil další problémy v elementární (euklidovský) a pokročilé (apollinský a archimédský) geometrii, z nichž některé byl první, kdo je vyřešil.
Jeho příspěvky k teorii čísel zahrnují jeho práci o dokonalých číslech. Ibn al-Hajtám si ve své Analýze a syntéze jako první uvědomil, že každé sudé dokonalé číslo má tvar 2n−1 (2n − 1), kde 2n − 1 je prvočíslo, ale nebyl schopen tento výsledek úspěšně prokázat (Euler to později dokázal v 18. století).
Ibn al-Hajtám vyřešil problémy zahrnující kongruence pomocí toho, čemu se dnes říká Wilsonova věta. Ibn al-Hajtám ve své Opuscule zvažuje řešení systému kongruencí a uvádí dvě obecné metody řešení. Jeho první metoda, kanonická metoda, se týkala Wilsonovy věty, zatímco jeho druhá metoda se týkala verze čínské zbytkové věty.
Vliv melodií na duše zvířat
V psychologii a muzikologii bylo Ibn al-Hajtámovo pojednání o vlivu melodií na duše zvířat nejstarším pojednáním zabývajícím se účinky hudby na zvířata. V pojednání demonstruje, jak lze s použitím hudby uspíšit či zpomalit velbloudí tempo, a ukazuje další příklady toho, jak může hudba ovlivnit chování zvířat a psychologii zvířat, experimentuje s koňmi, ptáky a plazy. Až do 19. století většina učenců v západním světě nadále věřila, že hudba je výrazně lidský fenomén, ale experimenty od té doby obhájily Ibn al-Hajtámův názor, že hudba má skutečně vliv na zvířata.[109]
Ve strojírenství ho jeden záznam o jeho kariéře stavebního inženýra povolal do Egypta Fatimidský chalífa Al-Hakim bi-Amr Alláh, aby reguloval rozvodnění řeky Nil. Provedl podrobnou vědeckou studii každoročního zaplavování řeky Nil a nakreslil plány na stavbu přehrady, na místě dnešní Asuánské přehrady. Jeho práce v terénu ho však později upozornila na neproveditelnost tohoto plánu a brzy předstíral šílenství, aby se mohl vyhnout trestu od chalífy.[110]
Podle Al-Khazini, Ibn al-Hajtám také napsal pojednání poskytující popis na konstrukci vodních hodin.[111]
V rané islámské filozofii Ibn al-Hajtámova Risala fi’l-makan (Pojednání na místě) představuje kritiku Aristotelova pojetí místa (topos). Aristotelova Fyzika uvedla, že místo něčeho je dvourozměrná hranice obsahujícího těla, které je v klidu a je v kontaktu s tím, co obsahuje. Ibn al-Hajtám nesouhlasil a prokázal, že místo (al-makan) je imaginární trojrozměrná prázdnota mezi vnitřními povrchy obsahujícího těla. Ukázal, že místo je podobné prostoru, což předznamenalo pojetí místa v Extensiu Reného Descarta v 17. století. V návaznosti na jeho Pojednání na místě, Ibn al-Hajtámova Qawl fi al-Makan (Diskuse na místě) bylo pojednání, které předkládá geometrické ukázky pro jeho geometrizaci místa, v protikladu k Aristotelovu filozofickému pojetí místa, které Ibn al-Hajtám odmítl z matematických důvodů. Abd-el-latif, zastánce Aristotelova filozofického pohledu na místo, později kritizoval práci v Fi al-Radd ‚ala Ibn al-Hajtám fi al-makan (A vyvrácení Ibn al-Hajtám’s místo) pro jeho geometrizaci místa.
Ibn al-Hajtám se také zabýval vnímáním prostoru a jeho epistemologickými důsledky ve své Knize optiky. Jeho experimentální důkaz intromisního modelu vidění vedl ke změnám ve způsobu, jakým bylo chápáno vizuální vnímání prostoru, na rozdíl od předchozí emisní teorie vidění podporované Euklidem a Ptolemaiem. Při „vázání vizuálního vnímání prostoru na předchozí tělesnou zkušenost, Alhacen jednoznačně odmítl
intuitivnost prostorového vnímání a tím i autonomii vidění. Bez hmatatelných představ o vzdálenosti a velikosti pro
korelaci nám zrak o takových věcech neřekne skoro nic.“[112]
Ibn al-Hajtám byl zbožný muslim, i když není jisté, kterou větev islámu následoval. Mohl být buď stoupencem ortodoxní školy Aš’ari sunnitské islámské teologie podle Ziauddina Sardara[113] a Lawrence Bettany[114] (a oponoval názorům školy Mu’tazili),[114] stoupencem školy Mu’tazili islámské teologie podle Petera Edwarda Hodgsona,[115] nebo stoupencem šíitského islámu podle A. I. Sabry, předního specialisty na
Alhazen[116].
Ibn al-Hajtám napsal práci o islámské teologii, ve které diskutoval o proroctví a vyvinul systém filozofických kritérií, aby rozeznal své falešné žadatele ve své době.[117] Napsal také pojednání s názvem Nalezení směru Qibla výpočtem, ve kterém diskutoval o nalezení Qibla, kde Salah modlitby jsou zaměřeny na, matematicky.[96]
Ibn al-Hajtám připisoval svou experimentální vědeckou metodu a vědecký skepticismus své islámské víře. Například islámská svatá kniha Korán kladla silný důraz na empirismus.[118][119][120] Věřil také, že lidské bytosti jsou ze své podstaty chybné a že jen Bůh je dokonalý. Zdůvodnil to tím, že k objevení pravdy o přírodě je nutné odstranit lidský názor a omyl a umožnit vesmíru, aby mluvil sám za sebe. Ve svých Pochybnostech týkajících se Ptolemaia napsal:
Hledač pravdy tedy není ten, kdo studuje spisy starých lidí a podle svých přirozených dispozic v ně vkládá svou důvěru, nýbrž ten, kdo v ně tuší svou víru a zpochybňuje, co z nich získává, ten, kdo se podřizuje argumentům a ukázkám, a nikoli výrokům lidské bytosti, jejíž povaha je plná nejrůznějších nedokonalostí a nedostatků. Povinností člověka, který zkoumá spisy vědců, je-li jeho cílem poznat pravdu, učinit ze sebe nepřítele všeho, co čte, a aplikovat svou mysl na jádro a okraje jejího obsahu a útočit na ni ze všech stran. Měl by také podezírat sám sebe, když ji kriticky zkoumá, aby neupadl ani do předsudků, ani do shovívavosti.
Z prohlášení vznešeného Šejka je zřejmé, že věří Ptolemaiovým slovům ve všem, co říká, aniž by se spoléhal na demonstraci nebo volání po důkazu, ale čistou napodobeninou (taqlid); to je, jak odborníci v prorocké tradici mají víru v proroky, může požehnání Boží na ně. Ale to není způsob, jak matematici mají víru v specialisty v demonstrativní vědy.[121]
Ibn al-Hajtám popsal své hledání pravdy a poznání jako způsob, jak ho vést blíže k Bohu:
Neustále jsem hledal poznání a pravdu a stalo se mým přesvědčením, že pro získání přístupu k jasu a blízkosti k Bohu není lepší cesty než hledání pravdy a poznání.[122]
Ibn al-Hajtám byl průkopníkem v mnoha oblastech vědy, významně přispěl v různých oborech. Jeho optické spisy ovlivnily mnoho západních intelektuálů, jako jsou Roger Bacon, John Pecham, Witelo, Johannes Kepler.[123] Jeho průkopnická práce o teorii čísel, analytické geometrii a spojení mezi algebrou a geometrií, měla také vliv na geometrickou analýzu Reného Descartese a Newtonův kalkul.[102]
Podle středověkých životopisců Ibn al-Hajtám napsal více než 200 prací o široké škále témat, z nichž je známo nejméně 96 jeho vědeckých prací. Většina jeho prací je nyní ztracena, ale více než 50 z nich se do jisté míry dochovalo. Téměř polovina jeho dochovaných prací je o matematice, 23 z nich je o astronomii a 14 z nich je o optice, několik z nich o jiných tématech.[124] Ne všechny jeho dochované práce byly dosud studovány, ale některé z těch, které jsou uvedeny níže.[96][125]
Velký člověk a univerzální génius, dlouho opomíjený i vlastním lidem.
Ibn ai-Hajtám nám poskytuje historickou osobnost všestranného univerzálního génia.
„V jeho optice ‚nejmenší části světla‘, jak je nazývá, si uchovávají pouze vlastnosti, které mohou být ošetřeny geometrií a ověřeny experimentem; postrádají všechny rozumné vlastnosti kromě energie.“
To, co nazýváme vědou, vzniklo jako výsledek nových metod experimentu, pozorování a měření, které do Evropy zavedli Arabové. […] Věda je nejvýznamnějším příspěvkem arabské civilizace modernímu světu, ale její plody dozrávaly pomalu. Až dlouho poté, co se maurská kultura ponořila zpět do temnoty, obr, jehož zrodila, povstal ve své moci. Nebyla to jen věda, co Evropu přivedlo zpět k životu. Jiné a rozmanité vlivy z civilizace islámu sdělovaly její první záři evropskému životu. […] Dluh naší vědy vůči vědě Arabů nespočívá v překvapivých objevech nebo revolučních teoriích; věda vděčí arabské kultuře mnohem více, vděčí za svou existenci…Starověký svět byl, jak jsme viděli, předvědecký. Astronomie a matematika Řeků byly zahraničním importem, který se nikdy důkladně neakceptoval v řecké kultuře. Řekové systematizovali, zobecňovali a teoretizovali, ale trpělivé způsoby zkoumání, hromadění pozitivních poznatků, nepatrné metody vědy, podrobné a dlouhodobé pozorování a experimentální bádání byly řeckému temperamentu zcela cizí. […] To, čemu říkáme věda, vzniklo v Evropě jako výsledek nového ducha bádání, nových metod experimentování, pozorování, měření, vývoje matematiky, v podobě, kterou Řekové neznali. Tento duch a tyto metody zavedli do evropského světa Arabové.
Ibn-al-Haitham (Alhazen, 965 – 1039 n.l.) byl jedním z největších fyziků všech dob. Učinil experimentální příspěvky nejvyššího řádu v optice. Vyjádřil, že paprsek světla se při průchodu médiem vydá cestou, která je snadnější a „rychlejší“. V tom předjímal Fermatův Princip nejmenšího času o mnoho století. Vyjádřil zákon setrvačnosti, později se stal Newtonovým prvním pohybovým zákonem. V. část „Opus Majus“ Rogera Bacona je prakticky anotací k Ibn al Haithamově Optice.
[Ibn al-Hajtám] byl nejen největší muslimský fyzik, ale všemi prostředky největší středověké doby.
Ibn Hajtámovy spisy odhalují jeho jemný vývoj experimentální fakulty. Jeho tabulky odpovídajících úhlů dopadu a lomu světla procházejícího z jednoho média do druhého ukazují, jak blízko měl přiblížil objevování zákona stálosti poměru sinů, později připsané Snellovi. Správně započítával soumrak jako důsledek atmosférické refrakce, odhadoval sluneční depresi na 19 stupňů pod obzorem, na počátku jevu ráno nebo na jeho konci večer.
Alhazen byl jedním z nejschopnějších studentů optiky všech dob a publikoval sedmisvazkové pojednání na toto téma, které mělo velkou celebritu po celé středověké období a silně ovlivnilo západní myšlení, zejména to, že Roger Bacon a Kepler. Toto pojednání projednány konkávní a konvexní zrcadla v obou válcové a kulové geometrie, očekával Fermatův zákon nejméně času, a považuje lom a zvětšující sílu čoček. Obsahovalo pozoruhodně přehledný popis optického systému oka, které studie vedla Alhazen k přesvědčení, že světlo se skládá z paprsků, které pocházejí z objektu vidět, a ne v oku, pohled na rozdíl od toho, Euclid a Ptolemaios.
Byl pravděpodobně největším vědcem středověku a jeho práce zůstala nepřekonatelná téměř 600 let až do doby Johannese Keplera.
„První jasný popis zařízení se objevuje v knize optiky Alhazen.“
„Principy camera obscura se poprvé začaly správně analyzovat v jedenáctém století, kdy je nastínil Ibn al-Hajtám.“
V Evropě sedmnáctého století se problémy formulované Ibn al-Hajtám (965-1041) staly známé jako ‚Alhazenův problém‘. […] Al-Hajtámovy příspěvky ke geometrii a teorii čísel šly daleko za Archimédovu tradici. Al-Hajtám také pracoval na analytické geometrii a počátky spojení mezi algebrou a geometrií. Následně tato práce vedla v čisté matematice k harmonické fúzi algebry a geometrie, která byla ztělesněna Descartem v geometrické analýze a Newtonem v kalkulu. Al-Hajtám byl vědec, který učinil významné příspěvky do oblasti matematiky, fyziky a astronomie během druhé poloviny desátého století.
V podstatě tato metoda charakterizovala rovnoběžky jako linky vždy equidisant od sebe a také zavedla pojem pohybu do geometrie.
„Muslimové jsou v první řadě inspirováni četnými verši Koránu, které vyzývají věřící, aby pozorovali přírodu a přemýšleli nad ní.“