Si l'apprentissage de la vérité est l'objectif d'un scientifique, alors il doit se faire l'ennemi de tout ce qu'il lit.
Hasan Ibn al-Haytham était un mathématicien, astronome et physicien arabe de l'Âge d'or islamique. Appelé « le père de l'optique moderne », il a apporté des contributions importantes aux principes de l'optique et de la perception visuelle en particulier. Son ouvrage le plus influent s'intitule Kitab al-Manazir, « Livre de l'optique », écrit entre 1011 et 1021, qui a survécu dans une édition latine. Polymathematique, il a également écrit sur la philosophie, la théologie et la médecine.
Ibn al-Haytham a été le premier à expliquer que la vision se produit lorsque la lumière se réfléchit sur un objet puis passe aux yeux. Il a également été le premier à démontrer que la vision se produit dans le cerveau plutôt que dans les yeux. S'appuyant sur une méthode naturaliste et empirique pionnière par Aristote dans la Grèce antique, Ibn al-Haytham était un partisan précoce du concept selon lequel une hypothèse doit être soutenue par des expériences basées sur des procédures vérifiables ou des preuves mathématiques, un pionnier précoce de la méthode scientifique cinq siècles avant les scientifiques de la Renaissance.
Né à Bassora, il a passé la majeure partie de sa période productive dans la capitale fatimide du Caire et a gagné sa vie en rédigeant divers traités et en tutorisant les membres de la noblesse. Ibn al-Haytham est parfois connu sous le surnom d'al-Basri d'après son lieu de naissance, ou al-Misri « d'Égypte ». Al-Haytham a été surnommé le « Deuxième Ptolémée » par Abu'l-Hasan Bayhaqi et « Le Physicien » par John Peckham. Ibn al-Haytham a ouvert la voie à la science moderne de l'optique physique.
Biographie
Ibn al-Haytham Alhazen est né vers 965 dans une famille arabe à Bassora, en Irak, qui faisait partie à l'époque de l'émirat Buyide. Il a occupé un poste avec le titre de vizir dans sa Bassora natale et s'est fait connaître par ses connaissances en mathématiques appliquées. Comme il prétendait pouvoir réguler les inondations du Nil, il a été invité par le calife fatimide al-Hakim afin de réaliser un projet hydraulique à Assouan. Cependant, Ibn al-Haytham a dû reconnaître l'impraticabilité de son projet. À son retour au Caire, il a reçu un poste administratif. Après son incapacité à accomplir cette tâche également, il a encourt la colère du calife Al-Hakim bi-Amr Allah, et on dit qu'il a été forcé de se cacher jusqu'à la mort du calife en 1021, après quoi ses biens confisqués lui ont été restitués. La légende raconte qu'Alhazen a feint la folie et a été placé en assignation à résidence pendant cette période. Pendant ce temps, il a écrit son influent Livre de l'optique. Alhazen a continué à vivre au Caire, dans le quartier de la célèbre Université d'al-Azhar, et a vécu des revenus de sa production littéraire jusqu'à sa mort vers 1040. Une copie des Coniques d'Apollonius, écrite de la main d'Ibn al-Haytham, existe à Aya Sofya.
Parmi ses étudiants figuraient Sorkhab Sohrab, un Persan de Semnan, et Abu al-Wafa Mubashir ibn Fatek, un prince égyptien.
Livre de l'optique
L'ouvrage le plus célèbre d'Alhazen est son traité en sept volumes sur l'optique Kitab al-Manazir Livre de l'optique, écrit de 1011 à 1021.
L'optique a été traduite en latin par un savant inconnu à la fin du 12e siècle ou au début du 13e siècle. Il a été imprimé par Friedrich Risner en 1572, avec le titre Opticae thesaurus: Alhazeni Arabis libri septem, nuncprimum editi; Eiusdem liber De Crepusculis et nubium ascensionibus Anglais : Trésor de l'optique : sept livres par l'Arabe Alhazen, première édition ; du même, sur le crépuscule et la hauteur des nuages. Risner est également l'auteur de la variante de nom « Alhazen » ; avant Risner, il était connu en Occident sous le nom d'Alhacen. Cette ouvrage jouissait d'une grande réputation au Moyen Âge. Les œuvres d'Alhazen sur des sujets géométriques ont été découvertes à la Bibliothèque nationale à Paris en 1834 par E. A. Sedillot. Au total, A. Mark Smith a compté 18 manuscrits complets ou quasi-complets, et cinq fragments, conservés en 14 lieux, y compris un à la Bodleian Library à Oxford, et un à la bibliothèque de Bruges.
Théorie de l'optique
Deux théories majeures sur la vision ont prévalu dans l'antiquité classique. La première théorie, la théorie de l'émission, était soutenue par des penseurs comme Euclide et Ptolémée, qui croyaient que la vue fonctionnait par l'émission de rayons de lumière par l'œil. La deuxième théorie, la théorie de l'intromission soutenue par Aristote et ses disciples, prévoyait que les formes physiques pénétraient l'œil à partir d'un objet. Des écrivains islamiques antérieurs comme al-Kindi avaient argumenté essentiellement selon les lignes euclidienne, galéniste ou aristotélicienne. L'influence la plus forte sur le Livre de l'optique provenait de l'Optique de Ptolémée, tandis que la description de l'anatomie et de la physiologie de l'œil était basée sur le compte rendu de Galien. L'accomplissement d'Alhazen a été de trouver une théorie qui combinait avec succès des parties des arguments des rayons mathématiques d'Euclide, de la tradition médicale de Galien, et des théories d'intromission d'Aristote. La théorie d'intromission d'Alhazen a suivi al-Kindi et s'est écartée d'Aristote en affirmant que « de chaque point de chaque corps coloré, illuminé par n'importe quelle lumière, émergent la lumière et la couleur le long de chaque ligne droite qui peut être tracée à partir de ce point ». Cela l'a cependant laissé avec le problème d'expliquer comment une image cohérente était formée à partir de nombreuses sources de rayonnement indépendantes ; en particulier, chaque point d'un objet enverrait des rayons à chaque point de l'œil. Ce dont Alhazen avait besoin était que chaque point sur un objet corresponde à un seul point sur l'œil. Il a tenté de résoudre ce problème en affirmant que l'œil ne percevrait que les rayons perpendiculaires de l'objet : pour tout point sur l'œil, seul le rayon qui l'atteindrait directement, sans être réfracté par une autre partie de l'œil, serait perçu. Il a argumenté, en utilisant une analogie physique, que les rayons perpendiculaires étaient plus forts que les rayons obliques : de la même manière qu'une balle lancée directement sur une planche pourrait casser la planche, tandis qu'une balle lancée obliquement sur la planche s'en détacherait, les rayons perpendiculaires étaient plus forts que les rayons réfractés, et seuls les rayons perpendiculaires étaient perçus par l'œil. Comme il n'y avait qu'un seul rayon perpendiculaire qui entrerait dans l'œil à tout moment, et tous ces rayons convergeraient vers le centre de l'œil en cône, cela lui permettait de résoudre le problème de chaque point sur un objet envoyant de nombreux rayons à l'œil ; si seul le rayon perpendiculaire importait, alors il avait une correspondance biunivoque et la confusion pouvait être résolue. Il a ensuite affirmé au septième livre de l'Optique que d'autres rayons seraient réfractés à travers l'œil et perçus comme perpendiculaires.
Ses arguments concernant les rayons perpendiculaires n'expliquent pas clairement pourquoi seuls les rayons perpendiculaires étaient perçus ; pourquoi les rayons obliques plus faibles ne seraient-ils pas perçus plus faiblement ? Son argument ultérieur selon lequel les rayons réfractés seraient perçus comme perpendiculaires ne semble pas convaincant. Cependant, malgré ses faiblesses, aucune autre théorie de l'époque n'était aussi complète, et elle a été extrêmement influente, particulièrement en Europe occidentale. Directement ou indirectement, son De Aspectibus Livre de l'optique a inspiré beaucoup d'activités en optique entre les 13e et 17e siècles. La théorie ultérieure de Kepler sur l'image rétinienne, qui a résolu le problème de la correspondance des points sur un objet et des points dans l'œil, s'est construite directement sur le cadre conceptuel d'Alhazen.
Alhazen a montré par l'expérience que la lumière se déplace en lignes droites, et a mené diverses expériences avec des lentilles, des miroirs, la réfraction et la réflexion. Ses analyses de la réflexion et de la réfraction ont considéré les composantes verticales et horizontales des rayons lumineux séparément.
La chambre obscure était connue des anciens Chinois, et a été décrite par le génie polymathématique chinois Han Shen Kuo dans son livre scientifique Dream Pool Essays, publié en 1088 de notre ère. Aristote avait discuté du principe de base derrière cela dans ses Problèmes, mais l'ouvrage d'Alhazen contenait également la première description claire, en dehors de la Chine, de la chambre obscure dans les régions du Moyen-Orient, d'Europe, d'Afrique et d'Inde, et une analyse précoce de l'appareil.
Alhazen a utilisé une chambre obscure pour observer une éclipse solaire partielle. Dans son essai « On the Form of the Eclipse » il écrit qu'il a observé la forme en croissant du soleil au moment d'une éclipse. L'introduction de son essai se lit comme suit : L'image du soleil au moment de l'éclipse, à moins qu'elle soit totale, démontre que lorsque sa lumière passe par un trou rond étroit et est projetée sur un plan opposé au trou, elle prend la forme d'un croissant de lune. Ses conclusions ont solidifié l'importance dans l'histoire de la chambre obscure.
Alhazen a étudié le processus de la vision, la structure de l'œil, la formation d'images dans l'œil, et le système visuel. Ian P. Howard a argumenté dans un article de Perception de 1996 qu'Alhazen devrait être crédité de nombreuses découvertes et théories précédemment attribuées à des Européens occidentaux écrivant des siècles plus tard. Par exemple, il a décrit ce qui devint au 19e siècle la loi de Hering de l'innervation égale. Il a écrit une description des horopters verticaux 600 ans avant Aguilonius qui est en fait plus proche de la définition moderne que celle d'Aguilonius, et son travail sur la disparité binoculaire a été répété par Panum en 1858. Craig Aaen-Stockdale, tout en convenant qu'Alhazen devrait être crédité de nombreux avancées, a exprimé une certaine prudence, particulièrement lorsque l'on considère Alhazen isolément de Ptolémée, avec lequel Alhazen était extrêmement familier. Alhazen a corrigé une erreur importante de Ptolémée concernant la vision binoculaire, mais sinon son compte rendu est très similaire ; Ptolémée a également tenté d'expliquer ce qu'on appelle maintenant la loi de Hering. En général, Alhazen s'est appuyé sur et a étendu l'optique de Ptolémée. Dans un compte rendu plus détaillé de la contribution d'Ibn al-Haytham à l'étude de la vision binoculaire basé sur Lejeune et Sabra, Raynaud a montré que les concepts de correspondance, de diplopie homonyme et croisée étaient en place dans l'optique d'Ibn al-Haytham. Mais contrairement à Howard, il a expliqué pourquoi Ibn al-Haytham n'a pas donné la figure circulaire de l'horopter et pourquoi, en raisonnant expérimentalement, il était en fait plus proche de la découverte de la zone de fusion de Panum que du cercle Vieth-Müller. À cet égard, la théorie de la vision binoculaire d'Ibn al-Haytham a fait face à deux limites principales : le manque de reconnaissance du rôle de la rétine, et bien sûr le manque d'investigation expérimentale des tractus oculaires.
La contribution la plus originale d'Alhazen était que, après avoir décrit comment il pensait que l'œil était anatomiquement construit, il s'est ensuite penché sur la manière dont cette anatomie se comporterait fonctionnellement comme un système optique. Sa compréhension de la projection à trou d'épingle de ses expériences semble avoir influencé sa réflexion sur l'inversion d'image dans l'œil, qu'il a cherché à éviter. Il a maintenu que les rayons qui tombaient perpendiculairement sur le cristallin ou l'humeur vitreuse comme il l'appelait étaient en outre réfractés vers l'extérieur en quittant l'humeur vitreuse et l'image résultante passait ainsi droite dans le nerf optique à l'arrière de l'œil. Il a suivi Galien en croyant que le cristallin était l'organe récepteur de la vision, bien que certains de ses travaux suggèrent qu'il pensait que la rétine était également impliquée.
La synthèse d'Alhazen de la lumière et de la vision adhérait au schéma aristotélicien, décrivant exhaustivement le processus de vision de manière logique et complète.
Méthode scientifique
Un aspect associé à la recherche optique d'Alhazen est lié à la dépendance systématique et méthodologique de l'expérimentation i'tibar et des tests contrôlés dans ses investigations scientifiques. De plus, ses directives expérimentales reposaient sur la combinaison de la physique classique ilm tabi'i avec les mathématiques ta'alim ; la géométrie en particulier. Cette approche mathématique-physique de la science expérimentale soutienait la plupart de ses propositions dans Kitab al-Manazir L'Optique ; De aspectibus ou Perspectivae et fondait ses théories de la vision, de la lumière et de la couleur, ainsi que sa recherche en catoptrique et dioptrique l'étude de la réflexion et de la réfraction de la lumière, respectivement.
Le devoir du homme qui enquête sur les écrits des savants, si l'apprentissage de la vérité est son objectif, est de se faire un ennemi de tout ce qu'il lit, et ... de l'attaquer de tous côtés. Il devrait également se soupçonner lui-même alors qu'il mène son examen critique de celui-ci, afin qu'il puisse éviter de tomber dans le parti pris ou l'indulgence.
Selon Matthias Schramm, Alhazen « a été le premier à faire usage systématique de la méthode de variation des conditions expérimentales de manière constante et uniforme, dans une expérience montrant que l'intensité de la tache lumineuse formée par la projection du clair de lune à travers deux petites ouvertures sur un écran diminue constamment à mesure que l'une des ouvertures est graduellement bloquée ». G. J. Toomer a exprimé un certain scepticisme concernant le point de vue de Schramm, en partie parce qu'à l'époque 1964 le Livre de l'optique n'avait pas encore été entièrement traduit de l'arabe, et Toomer était préoccupé par le fait que sans contexte, des passages spécifiques pourraient être lus anachroniquement. Tout en reconnaissant l'importance d'Alhazen dans le développement des techniques expérimentales, Toomer a soutenu qu'Alhazen ne devrait pas être considéré isolément des autres penseurs islamiques et anciens. Toomer a conclu son examen en disant qu'il ne serait pas possible d'évaluer l'affirmation de Schramm selon laquelle Ibn al-Haytham était le véritable fondateur de la physique moderne sans traduire davantage
