Wenn die Wahrheit zu erkennen das Ziel eines Wissenschaftlers ist, dann muss er sich selbst zum Feind von allem machen, das er liest.
Hasan Ibn al-Haytham war ein arabischer Mathematiker, Astronom und Physiker des Islamischen Goldenen Zeitalters. Er wird als „Vater der modernen Optik" bezeichnet und leistete bedeutende Beiträge zu den Prinzipien der Optik und der visuellen Wahrnehmung. Sein einflussreichstes Werk trägt den Titel Kitab al-Manazir, „Buch der Optik", geschrieben zwischen 1011–1021, das in einer lateinischen Ausgabe überlebt hat. Als Universalgelehrter schrieb er auch über Philosophie, Theologie und Medizin.
Ibn al-Haytham war der Erste, der erklärte, dass das Sehen stattfindet, wenn sich Licht von einem Objekt reflektiert und dann in die Augen gelangt. Er war auch der Erste, der nachwies, dass das Sehen im Gehirn stattfindet und nicht in den Augen. Aufbauend auf einer naturalistischen, empirischen Methode, die Aristoteles im antiken Griechenland entwickelt hatte, war Ibn al-Haytham ein früher Befürworter des Konzepts, dass eine Hypothese durch Experimente basierend auf überprüfbaren Verfahren oder mathematischen Beweisen gestützt werden muss – ein Pionier der wissenschaftlichen Methode fünf Jahrhunderte vor der Renaissance.
Geboren in Basra, verbrachte er den Großteil seiner produktiven Zeit in der fatimidischen Hauptstadt Kairo und verdiente seinen Lebensunterhalt durch das Verfassen verschiedener Abhandlungen und das Unterrichten von Mitgliedern des Adels. Ibn al-Haytham wird manchmal mit dem Beinamen al-Basri nach seinem Geburtsort oder al-Misri „von Ägypten" versehen. Al-Haytham wurde von Abu'l-Hasan Bayhaqi als „Zweiter Ptolemäus" und von John Peckham als „Der Physiker" genannt. Ibn al-Haytham ebnete den Weg für die moderne Wissenschaft der physikalischen Optik.
Biografie
Ibn al-Haytham Alhazen wurde um 965 in einer arabischen Familie in Basra, Irak, geboren, das damals Teil des Buyiden-Emirats war. Er bekleidete eine Position mit dem Titel Wesir in seinem Heimatort Basra und machte sich durch sein Wissen der angewandten Mathematik einen Namen. Da er behauptete, die Überschwemmungen des Nils regulieren zu können, wurde er vom Fatimiden-Kalifen al-Hakim eingeladen, um ein Wasserbauprojekt bei Assuan durchzuführen. Jedoch musste Ibn al-Haytham die Undurchführbarkeit seines Projekts eingestehen. Nach seiner Rückkehr nach Kairo erhielt er eine Verwaltungsposition. Nachdem er sich auch dieser Aufgabe als unwähig erwies, zog er sich den Zorn des Kalifen Al-Hakim bi-Amr Allah zu, und es heißt, dass er gezwungen war, sich bis zum Tod des Kalifen im Jahr 1021 zu verstecken, woraufhin ihm sein beschlagnahmtes Vermögen zurückgegeben wurde. Der Legende nach hätte Alhazen Wahnsinn vorgetäuscht und stand während dieser Zeit unter Hausarrest. In dieser Zeit schrieb er sein einflussreiches Buch der Optik. Alhazen lebte weiterhin in Kairo, in der Nähe der berühmten Universität al-Azhar, und lebte von den Erträgen seiner literarischen Produktion bis zu seinem Tod um 1040. Ein Exemplar von Apollonius' Kegelschnitten, in Ibn al-Haythams eigener Handschrift, befindet sich in der Aya Sofya.
Unter seinen Schülern waren Sorkhab Sohrab, ein Perser aus Semnan, und Abu al-Wafa Mubashir ibn Fatek, ein ägyptischer Prinz.
Buch der Optik
Alhazens berühmtestes Werk ist sein siebenbändiges Optik-Traktat Kitab al-Manazir Buch der Optik, verfasst von 1011 bis 1021.
Die Optik wurde am Ende des 12. Jahrhunderts oder Anfang des 13. Jahrhunderts von einem unbekannten Gelehrten ins Lateinische übersetzt. Sie wurde 1572 von Friedrich Risner unter dem Titel Opticae thesaurus: Alhazeni Arabis libri septem, nuncprimum editi; Eiusdem liber De Crepusculis et nubium ascensionibus Englisch: Schatz der Optik: sieben Bücher des Arabers Alhazen, erste Ausgabe; vom selben, über Dämmerlicht und die Höhe der Wolken, gedruckt. Risner ist auch der Autor der Namensvariante „Alhazen"; vor Risner war er im Westen als Alhacen bekannt. Dieses Werk genoss im Mittelalter einen großen Ruf. Werke von Alhazen zu geometrischen Themen wurden 1834 von E. A. Sedillot in der Bibliothèque nationale in Paris entdeckt. Insgesamt hat A. Mark Smith 18 vollständige oder nahezu vollständige Manuskripte und fünf Fragmente erfasst, die an 14 Orten aufbewahrt werden, darunter ein in der Bodleian Library in Oxford und ein in der Bibliothek von Brügge.
Theorie der Optik
In der klassischen Antike herrschten zwei große Theorien des Sehens vor. Die erste Theorie, die Emissionstheorie, wurde von Denkern wie Euklid und Ptolemäus unterstützt, die glaubten, dass das Sehen dadurch funktioniert, dass das Auge Lichtstrahlen aussendet. Die zweite Theorie, die von Aristoteles und seinen Anhängern unterstützte Intromissionstheorie, besagte, dass physikalische Formen aus einem Objekt in das Auge eindringen. Frühere islamische Schriftsteller wie al-Kindi hatten im Wesentlichen auf euklidische, galenische oder aristotelische Linien argumentiert. Der stärkste Einfluss auf das Buch der Optik kam von Ptolemäus' Optik, während die Beschreibung der Anatomie und Physiologie des Auges auf Galens Darstellung basierte. Alhazens Leistung war es, eine Theorie zu entwickeln, die erfolgreich Teile der mathematischen Strahlargumente von Euklid, die medizinische Tradition von Galen und die Intromissionstheorien des Aristoteles kombinierte. Alhazens Intromissionstheorie folgte al-Kindi und widersprach Aristoteles, indem sie behauptete, dass „von jedem Punkt eines jeden farbigen Körpers, erleuchtet durch jedes Licht, Licht und Farbe entlang jeder geraden Linie ausstrahlen, die von diesem Punkt gezogen werden kann". Dies ließ ihn jedoch mit dem Problem, zu erklären, wie ein kohärentes Bild aus vielen unabhängigen Strahlungsquellen gebildet wurde; insbesondere würde jeder Punkt eines Objekts Strahlen an jeden Punkt des Auges senden. Was Alhazen brauchte, war, dass jeder Punkt eines Objekts nur einem Punkt im Auge entspricht. Er versuchte, dies zu lösen, indem er behauptete, dass das Auge nur senkrecht einfallende Strahlen vom Objekt wahrnehmen würde – für jeden Punkt im Auge würde nur der Strahl wahrgenommen, der ihn direkt erreichte, ohne von irgendeinem anderen Teil des Auges gebrochen zu werden. Er argumentierte, unter Verwendung einer physikalischen Analogie, dass senkrechte Strahlen stärker seien als schräge Strahlen: So wie ein Ball, der direkt auf eine Tafel geworfen wird, die Tafel brechen könnte, während ein Ball, der schräg auf die Tafel geworfen wird, abprallen würde, seien senkrechte Strahlen stärker als gebrochene Strahlen, und nur senkrechte Strahlen würden vom Auge wahrgenommen. Da nur ein senkrechter Strahl an einem Punkt in das Auge eindringen würde und alle diese Strahlen sich in einem Kegel in der Mitte des Auges konzentrieren würden, konnte er das Problem lösen, dass jeder Punkt eines Objekts viele Strahlen zum Auge sendet; wenn nur der senkrechte Strahl zählte, dann hatte er eine Eins-zu-Eins-Entsprechung und die Verwirrung konnte gelöst werden. Später behauptete er in Buch sieben der Optik, dass andere Strahlen durch das Auge gebrochen würden und wahrgenommen würden, als wären sie senkrecht.
Seine Argumente bezüglich senkrechter Strahlen erklären nicht klar, warum nur senkrechte Strahlen wahrgenommen wurden; warum würden die schwächeren schrägen Strahlen nicht schwächer wahrgenommen? Sein späteres Argument, dass gebrochene Strahlen wahrgenommen würden, als wären sie senkrecht, scheint nicht überzeugend. Jedoch war trotz seiner Schwächen keine andere Theorie der Zeit so umfassend, und sie war enorm einflussreich, besonders in Westeuropa. Direkt oder indirekt inspirierte sein De Aspectibus Buch der Optik viel Aktivität in der Optik zwischen dem 13. und 17. Jahrhundert. Keplers spätere Theorie des Netzhautbildes, die das Problem der Entsprechung von Punkten auf einem Objekt und Punkten im Auge löste, baute direkt auf dem konzeptionellen Rahmen von Alhazen auf.
Alhazen zeigte durch Experimente, dass sich Licht in geraden Linien ausbreitet, und führte verschiedene Experimente mit Linsen, Spiegeln, Brechung und Reflexion durch. Seine Analysen von Reflexion und Brechung betrachteten die vertikalen und horizontalen Komponenten von Lichtstrahlen separat.
Die Camera obscura war den alten Chinesen bekannt und wurde von dem chinesischen Universalgelehrten Shen Kuo in seinem wissenschaftlichen Buch Dream Pool Essays, veröffentlicht im Jahr 1088 n. Chr., beschrieben. Aristoteles hatte das Grundprinzip in seinen Problemen diskutiert, aber Alhazens Werk enthielt auch die erste klare Beschreibung außerhalb Chinas der Camera obscura in den Bereichen Nahost, Europa, Afrika und Indien sowie frühe Analysen des Geräts.
Alhazen benutzte eine Camera obscura, um eine partielle Sonnenfinsternis zu beobachten. In seinem Essay „Über die Form der Finsternis" schreibt er, dass er die sichelförmige Form der Sonne zum Zeitpunkt einer Finsternis beobachtete. Die Einleitung zu seinem Essay lautet wie folgt: Das Bild der Sonne zur Zeit der Finsternis, sofern es nicht total ist, zeigt, dass wenn sein Licht durch ein enges, rundes Loch tritt und auf eine Ebene gegenüber dem Loch geworfen wird, es die Form einer Mondsichel annimmt. Seine Erkenntnisse festigten die Bedeutung in der Geschichte der Camera obscura.
Alhazen studierte den Sehprozess, die Struktur des Auges, die Bildung im Auge und das visuellen System. Ian P. Howard argumentierte in einem Artikel von 1996 der Zeitschrift Perception, dass Alhazen viele Entdeckungen und Theorien zugeschrieben werden sollten, die bisher westeuropäischen Autoren zugeschrieben wurden, die Jahrhunderte später schrieben. Beispielsweise beschrieb er, was im 19. Jahrhundert zum Hering-Gesetz der gleichen Innervation wurde. Er schrieb eine Beschreibung von vertikalen Horopteren 600 Jahre vor Aguilonius, die tatsächlich näher an der modernen Definition liegt als die von Aguilonius – und seine Arbeiten zur binokkulären Disparität wurden 1858 von Panum wiederholt. Craig Aaen-Stockdale stimmte zwar zu, dass Alhazen viele Fortschritte zugeschrieben werden sollten, äußerte jedoch Vorsicht, besonders wenn man Alhazen isoliert von Ptolemäus betrachtet, mit dem Alhazen sehr vertraut war. Alhazen korrigierte einen signifikanten Fehler von Ptolemäus bezüglich binokkulären Sehens, aber ansonsten ist sein Bericht sehr ähnlich; Ptolemäus versuchte auch zu erklären, was heute als Hering-Gesetz bekannt ist. Im Allgemeinen baute Alhazen auf der Optik von Ptolemäus auf und erweiterte sie. In einem detaillierteren Bericht über Ibn al-Haythams Beitrag zum Studium des binokkulären Sehens basierend auf Lejeune und Sabra zeigte Raynaud, dass die Konzepte der Entsprechung, homonymer und gekreuzter Diplopie in Ibn al-Haythams Optik vorhanden waren. Aber im Gegensatz zu Howard erklärte er, warum Ibn al-Haytham die kreisförmige Figur des Horopters nicht gab und warum er durch experimentelles Denken tatsächlich näher an der Entdeckung von Panums Fusionsgebiet war als an dem Vieth-Müller-Kreis. In dieser Hinsicht stand Ibn al-Haythams Theorie des binokkulären Sehens zwei Hauptgrenzen gegenüber: das mangelnde Verständnis der Rolle der Netzhaut und offensichtlich das Fehlen einer experimentellen Untersuchung der Augenpfade.
Alhazens ursprünglichster Beitrag war, dass er nach der Beschreibung der anatomischen Konstruktion des Auges weitermachte, um zu betrachten, wie diese Anatomie funktional als optisches System funktionieren würde. Sein Verständnis der Lochprojektion aus seinen Experimenten scheint seine Überlegung zur Bildumkehrung im Auge beeinflusst zu haben, die er zu vermeiden suchte. Er behielt bei, dass die Strahlen, die senkrecht auf die Linse oder das Glaskörper-Humor, wie er es nannte, fielen, beim Verlassen des Glaskörper-Humors nach außen gebrochen würden und das entstehende Bild somit aufrecht in den Sehnerv hinten im Auge gelangte. Er folgte Galen in dem Glauben, dass die Linse das empfangende Organ des Sehens war, obwohl einige seiner Arbeiten deuten, dass er dachte, die Netzhaut sei auch beteiligt.
Alhazens Synthese von Licht und Sehen hielt sich an das aristotelische Schema und beschrieb erschöpfend den Sehprozess auf logische, vollständige Weise.
Wissenschaftliche Methode
Ein Aspekt, der mit Alhazens optischer Forschung verbunden ist, bezieht sich auf die systematische und methodische Abhängigkeit von Experimenten i'tibar und kontrollierten Tests in seinen wissenschaftlichen Untersuchungen. Darüber hinaus basierten seine experimentellen Richtlinien auf der Kombination von klassischer Physik ilm tabi'i mit Mathematik ta'alim; insbesondere Geometrie. Dieser mathematisch-physikalische Ansatz zur experimentellen Wissenschaft stützte die meisten seiner Sätze in Kitab al-Manazir Die Optik; De aspectibus oder Perspectivae und begründete seine Theorien des Sehens, des Lichts und der Farbe sowie seine Forschung in der Katoptrik und Dioptrik, dem Studium der Reflexion bzw. Brechung von Licht.
Die Pflicht des Mannes, der die Schriften von Wissenschaftlern untersucht, wenn die Wahrheit zu erkennen sein Ziel ist, besteht darin, sich selbst zum Feind von allem zu machen, das er liest, und ... es von allen Seiten anzugreifen. Er sollte auch sich selbst verdächtigen, während er seine kritische Untersuchung durchführt, damit er nicht in Voreingenommenheit oder Nachsicht verfallen kann.
Nach Matthias Schramm war Alhazen „der Erste, der systematisch die Methode der Variation der experimentellen Bedingungen auf konstante und gleichmäßige Weise anwendete, in einem Experiment, das zeigte, dass die Intensität des Lichtflecks, der durch die Projektion des Mondlichts durch zwei kleine Öffnungen auf einen Schirm entstand, konstant abnimmt, wenn eine der Öffnungen allmählich blockiert wird." G. J. Toomer äußerte gewisse Skepsis bezüglich Schramms Ansicht, teilweise weil das Buch der Optik bis 1964 noch nicht vollständig aus dem Arabischen übersetzt worden war, und Toomer war besorgt, dass spezifische Passagen ohne Kontext anachronistisch gelesen werden könnten. Während er Alhazens Bedeutung bei der Entwicklung experimenteller Techniken anerkannte, argumentierte Toomer, dass Alhazen nicht isoliert von anderen islamischen und antiken Denkern betrachtet werden sollte. Toomer beendete seine Rezension mit der Aussage, dass es nicht möglich wäre, Schramms Behauptung zu bewerten, dass Ibn al-Haytham der wahre Begründer der modernen Physik war, ohne mehr zu übersetzen
