阿布·阿里·哈桑·伊本·海赛姆(Alhazen,965年—1040年,Alhazen; 阿拉伯全名为:Abu-Ali Al-Hasan Ibn Al-Haytham,西方科学家简称他为阿尔·哈增)。他是中世纪最杰出的物理学家,为西方人所熟知。其光学和科学方法的是他最杰出的贡献之一。
公元965年7月1日,伊本·海赛姆生于巴士拉(在今伊拉克的古士拉);1040年3月6日卒于埃及开罗。
伊本·海赛姆曾是一名卓越的思想家,他在数学、解剖学、天文学、工程学、医药学、哲学、物理学方面做出了很大的贡献。他主要兴趣是在光学上,并且在希罗和托勒密的基础上进行研究。制作出抛物面镜,正确地解释了透镜的原理,一样认为大气层的有限的。研究了人眼的结构正确解释了人眼为什么能看见物体。
埃及地处热带沙漠,眼病流行,医师们用手术治疗眼病;伊本·海赛姆曾作了一些有关反射、折射、暗室的视觉等实验,获得了人眼的解剖知识。他根据埃及医师的经验和通过自己的实验,仔细研究了人的视觉。关于视觉,希罗和托勒密认为,人眼可以看见物体,是由于人眼可以发出光线的原因。伊本·海赛姆则认为:光线是由太阳或其它发光体发射出来的,然后通过被看见的物体反射入人眼,人眼接收到光线后才看到物体的。他对人眼的结构也进行了研究,眼睛某些部位的名称,如“网膜”、“角膜”、“玻璃状体”、“前房液”等术语均出自于他。关于反射实验,阿尔哈增从希腊人那里知道了反射定律,并进一步指出,入射线、反射线和法线都在同一个平面内。在研究球面镜和抛物柱面镜时,他发现平行于主轴的光线入射到球面镜时,会反射到这个轴线上。他提出了著名的“阿尔·哈增(伊本·海赛姆)问题”:在给定民光点和眼睛的位置的情况下,寻找球面镜、圆柱面镜或圆锥面镜上的反射点,这就是寻求物、像和镜的位置之间的关系。他对这一问题进行了详细复杂的讨论。他还了解了平凸镜的放大作用;制作出抛物面镜,一种今天用于望远镜上的部件。
关于光的折射,伊本·海赛姆重复了托勒密的实验。他使用的仪器是一个带有刻度的垂直放置的圆盘,其一半浸入水中,入射光线通过盘边小孔射入。他还讨论了简单的透镜问题,正确地解释了透镜的原理,即透镜的放大效果由于其曲面造成,并非由构成透镜物质有固有性质造成;探讨了虹,研究了光通过透镜的聚焦,并制作了无透镜的针孔成象机。
太阳与月亮接近地平线时,直径显著增大的现象引起了人们的注意。这个问题类似于中国古代的“小儿辨日”。伊本·海赛姆认为,这是一种错觉,因为这时它们的大小是以距离较小的地面物体来作比较而估计的。他还研究了大气的折射现象,和托勒密一样,他认为大气层的有限的,并断言黄昏的界限是在太阳从地平线度角的范围内,并由此推出大气层的厚度是52,000步。后来,开普勒指出,此数据是不准确的。
伊本·海赛姆的光学著作曾由意大利光学家维泰洛译成拉丁文于1270年发表。1572年,F·里斯内在瑞士巴塞尔出版了更完整的版本, 书名是《光学宝鉴》(Opticae thesaurus)。
①摈弃人眼向物体发出触须引起视觉的旧观念,提出由物体发出光线锥,而不是单独的光线进入眼睛产生视觉。
②人眼是由4层薄膜隔开的3种透明媒质(水状液、水晶液和玻璃液)所组成的球状体。所提出的眼睛的结构和眼球内3种透明液体名称,沿用至今。阿尔哈增研究过眼瞳,指出由物体发出光棱锥(而不是圆锥)进入眼中,并把两眼视觉归结为两眼的图像传到一条视神经上的机理。
③明确了光的反射定律,认为入射光线与反射光线在同一平面内。详细讨论了光经过曲面镜的反射而成像,改进了古代希腊人对光经过球面镜、圆锥面镜和柱面镜成像位置的认识。
④用眼睛的幻觉来解释太阳在地平线上比在天顶大的现象,理由是在地平线上有物体与太阳相衬托。并且对大气的高度作出了合理的推测。
⑤讨论了光通过不同媒质界面的折射。设计出测定入射光线与折射光线的方法,阐明玻璃球有放大图像的作用。
伊本·海赛姆的著作有80多卷,大多散佚,在《光学宝鉴》中保存下来一部分。1834年在巴黎国家图书馆发现了他的几何学方面的著作;英国牛津博德安图书馆和荷兰莱顿图书馆都保存有他的一些手稿。
随着西罗马帝国的灭亡,欧洲进入中世纪时代。这个时期的欧洲学术景象一遍萧条,而拜占庭和阿拉伯却保存了希腊文化,继续了希腊人的研究,提出了一些有价值的观点,为欧洲的文艺复兴提供了有益的准备。伊本·海赛姆就是阿拉伯学者中杰出的一位,随着其著作在十六世纪被译为拉丁文出版,他对后来的科学家的影响也逐渐显现。事实上,直到六百年后开普勒时才进一步发展了伊本·海赛姆的光学研究,伊本海·赛姆对折射的研究成为W·斯涅耳等人建立折射定律的实验设计的先导。