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Ibn al-Haytham

Ḥasan Ibn al-Haytham ( latinizado como Alhazen ; / æ l ˈ h æ z ən / ; nombre completo Abū ʿAlī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Haytham أبو علي، الحسن بن الحسن بن الهيثم ; c.  965  - c.  1040 ) fue un matemático , astrónomo y físico medieval de la Edad de Oro islámica del actual Irak. [6] [7] [8] [9] Conocido como "el padre de la óptica moderna", [10] [11] [12] hizo contribuciones significativas a los principios de la óptica y la percepción visual en particular. Su obra más influyente se titula Kitāb al-Manāẓir ( árabe : كتاب المناظر , "Libro de óptica"), escrita entre 1011 y 1021, que sobrevivió en una edición latina. [13] Las obras de Alhazen fueron citadas con frecuencia durante la revolución científica por Isaac Newton , Johannes Kepler , Christiaan Huygens y Galileo Galilei .

Ibn al-Haytham fue el primero en explicar correctamente la teoría de la visión, [14] y argumentar que la visión ocurre en el cerebro, señalando observaciones de que es subjetiva y afectada por la experiencia personal. [15] También enunció el principio del tiempo mínimo para la refracción que más tarde se convertiría en el principio de Fermat . [16] Hizo importantes contribuciones a la catóptrica y la dióptrica al estudiar la reflexión, la refracción y la naturaleza de las imágenes formadas por los rayos de luz. [17] [18 ] Ibn al-Haytham fue uno de los primeros defensores del concepto de que una hipótesis debe estar respaldada por experimentos basados ​​en procedimientos confirmables o razonamiento matemático, un pionero en el método científico cinco siglos antes de los científicos del Renacimiento , [19] [20 ] [21] [22] a veces se le describe como el "primer científico verdadero" del mundo. [12] También fue un polímata , escribiendo sobre filosofía , teología y medicina . [23]

Nacido en Basora , pasó la mayor parte de su período productivo en la capital fatimí de El Cairo y se ganó la vida escribiendo varios tratados y dando clases particulares a miembros de la nobleza. [24] A Ibn al-Haytham a veces se le da el sobrenombre de al-Baṣrī por su lugar de nacimiento, [25] o al-Miṣrī ("el egipcio"). [26] [27] Al-Haytham fue apodado el "Segundo Ptolomeo " por Abu'l-Hasan Bayhaqi [28] y "El Físico" por John Peckham . [29] Ibn al-Haytham allanó el camino para la ciencia moderna de la óptica física. [30]

Biografía

Ibn al-Haytham (Alhazen) nació alrededor del año 965 en una familia de origen árabe [9] [31] [32] [33] [34] o persa [35] [36] [37] [38] [39] en Basora , Irak , que en ese momento formaba parte del emirato Buyid . Sus influencias iniciales estuvieron en el estudio de la religión y el servicio a la comunidad. En ese momento, la sociedad tenía una serie de puntos de vista conflictivos sobre la religión, por lo que finalmente trató de apartarse de la religión. Esto lo llevó a profundizar en el estudio de las matemáticas y la ciencia. [40] Ocupó un puesto con el título de visir en su natal Basora, y se hizo famoso por su conocimiento de las matemáticas aplicadas, como lo demuestra su intento de regular las inundaciones del Nilo . [41]

A su regreso a El Cairo, se le dio un puesto administrativo. Después de que demostró ser incapaz de cumplir con esta tarea también, contrajo la ira del califa Al-Hakim , [42] y se dice que se vio obligado a esconderse hasta la muerte del califa en 1021, después de lo cual sus posesiones confiscadas le fueron devueltas. [43] La leyenda dice que Alhazen fingió locura y fue mantenido bajo arresto domiciliario durante este período. [44] Durante este tiempo, escribió su influyente Libro de Óptica . Alhazen continuó viviendo en El Cairo, en el barrio de la famosa Universidad de al-Azhar , y vivió de las ganancias de su producción literaria [45] hasta su muerte en c. 1040. [41] (Existe una copia de las Cónicas de Apolonio , escritas a mano por Ibn al-Haytham en Aya Sofya : (MS Aya Sofya 2762, 307 fob., fechada en Safar 415 AH [1024]).) [46] : Nota 2 

Entre sus estudiantes estaban Sorkhab (Sohrab), un persa de Semnan , y Abu al-Wafa Mubashir ibn Fatek , un príncipe egipcio. [47] [ verificación necesaria ]

Libro de Óptica

La obra más famosa de Alhazen es su tratado de siete volúmenes sobre óptica Kitab al-Manazir ( Libro de Óptica ), escrito entre 1011 y 1021. [48] En él, Ibn al-Haytham fue el primero en explicar que la visión ocurre cuando la luz se refleja en un objeto y luego pasa a los ojos, [14] y en argumentar que la visión ocurre en el cerebro, señalando observaciones de que es subjetiva y afectada por la experiencia personal. [15]

La óptica fue traducida al latín por un erudito desconocido a finales del siglo XII o principios del siglo XIII. [49] [a]

Esta obra gozó de gran reputación durante la Edad Media . La versión latina de De aspectibus fue traducida a finales del siglo XIV al italiano vernáculo, bajo el título De li aspecti . [50]

Fue impreso por Friedrich Risner en 1572, con el título Opticae thesaurus: Alhazeni Arabis libri septem, nuncprimum editi; Eiusdem liber De Crepusculis et nubium ascensionibus (en español: Tesoro de la óptica: siete libros del árabe Alhazen, primera edición; por el mismo, sobre el crepúsculo y la altura de las nubes). [51] Risner es también el autor de la variante del nombre "Alhazen"; antes de Risner era conocido en Occidente como Alhacen. [52] EA Sedillot descubrió obras de Alhazen sobre temas geométricos en la Biblioteca Nacional de París en 1834. En total, A. Mark Smith ha dado cuenta de 18 manuscritos completos o casi completos, y cinco fragmentos, que se conservan en 14 lugares, incluyendo uno en la Biblioteca Bodleiana de Oxford y uno en la biblioteca de Brujas . [53]

Teoría de la óptica

Portada del Opticae Thesaurus , que incluía la primera traducción impresa al latín del Libro de óptica de Alhazen . La ilustración incorpora numerosos ejemplos de fenómenos ópticos, incluidos los efectos de perspectiva, el arcoíris, los espejos y la refracción.

En la antigüedad clásica prevalecieron dos teorías principales sobre la visión . La primera teoría, la teoría de la emisión , fue apoyada por pensadores como Euclides y Ptolomeo , quienes creían que la vista funcionaba cuando el ojo emitía rayos de luz . La segunda teoría, la teoría de la intromisión apoyada por Aristóteles y sus seguidores, tenía formas físicas que ingresaban al ojo desde un objeto. Los escritores islámicos anteriores (como al-Kindi ) habían argumentado esencialmente sobre líneas euclidianas, galenistas o aristotélicas. La influencia más fuerte en el Libro de Óptica provino de la Óptica de Ptolomeo , mientras que la descripción de la anatomía y fisiología del ojo se basó en el relato de Galeno. [54] El logro de Alhazen fue elaborar una teoría que combinaba con éxito partes de los argumentos matemáticos de rayos de Euclides, la tradición médica de Galeno y las teorías de intromisión de Aristóteles. La teoría de la intromisión de Alhazen siguió a Al-Kindi (y rompió con Aristóteles) al afirmar que "de cada punto de cada cuerpo coloreado, iluminado por cualquier luz, emana luz y color a lo largo de cualquier línea recta que pueda trazarse desde ese punto". [55] Esto lo dejó con el problema de explicar cómo se formaba una imagen coherente a partir de muchas fuentes independientes de radiación; en particular, cada punto de un objeto enviaría rayos a cada punto del ojo.

Lo que Alhazen necesitaba era que cada punto de un objeto correspondiera a un único punto del ojo. [55] Intentó resolver esto afirmando que el ojo sólo percibiría rayos perpendiculares procedentes del objeto: para cualquier punto del ojo, sólo se percibiría el rayo que lo alcanzara directamente, sin ser refractado por ninguna otra parte del ojo. Argumentó, utilizando una analogía física, que los rayos perpendiculares eran más fuertes que los rayos oblicuos: de la misma manera que una pelota lanzada directamente a un tablero podría romperlo, mientras que una pelota lanzada oblicuamente al tablero rebotaría, los rayos perpendiculares eran más fuertes que los rayos refractados, y eran sólo los rayos perpendiculares los que percibía el ojo. Como sólo había un rayo perpendicular que entraría en el ojo en cualquier punto, y todos estos rayos convergirían en el centro del ojo en un cono, esto le permitió resolver el problema de que cada punto de un objeto enviara muchos rayos al ojo; si sólo importaba el rayo perpendicular, entonces tenía una correspondencia uno a uno y la confusión podía resolverse. [56] Más tarde afirmó (en el libro siete de la Óptica ) que otros rayos se refractarían a través del ojo y se percibirían como perpendiculares. [57] Sus argumentos sobre los rayos perpendiculares no explican claramente por qué solo se percibían rayos perpendiculares; ¿por qué los rayos oblicuos más débiles no se percibirían más débilmente? [58] Su argumento posterior de que los rayos refractados se percibirían como perpendiculares no parece persuasivo. [59] Sin embargo, a pesar de sus debilidades, ninguna otra teoría de la época fue tan completa, y fue enormemente influyente, particularmente en Europa occidental. Directa o indirectamente, su De Aspectibus ( Libro de óptica ) inspiró mucha actividad en óptica entre los siglos XIII y XVII. La teoría posterior de Kepler sobre la imagen retiniana (que resolvió el problema de la correspondencia de puntos en un objeto y puntos en el ojo) se basó directamente en el marco conceptual de Alhazen. [60]

Alhazen demostró mediante experimentos que la luz viaja en línea recta y realizó varios experimentos con lentes , espejos , refracción y reflexión . [61] Sus análisis de reflexión y refracción consideraron los componentes verticales y horizontales de los rayos de luz por separado. [62]

Alhazen estudió el proceso de la vista, la estructura del ojo, la formación de imágenes en el ojo y el sistema visual . Ian P. Howard argumentó en un artículo de Perception de 1996 que a Alhazen se le deben atribuir muchos descubrimientos y teorías previamente atribuidas a los europeos occidentales que escribieron siglos después. Por ejemplo, describió lo que se convirtió en el siglo XIX en la ley de inervación igual de Hering . Escribió una descripción de los horópteros verticales 600 años antes de Aguilonio que en realidad está más cerca de la definición moderna que la de Aguilonio, y su trabajo sobre la disparidad binocular fue repetido por Panum en 1858. [63] Craig Aaen-Stockdale, aunque está de acuerdo en que se le deben atribuir muchos avances a Alhazen, ha expresado cierta cautela, especialmente al considerar a Alhazen de forma aislada de Ptolomeo , con quien Alhazen estaba extremadamente familiarizado. Alhazen corrigió un error significativo de Ptolomeo con respecto a la visión binocular, pero por lo demás su relato es muy similar; Ptolomeo también intentó explicar lo que ahora se llama la ley de Hering. [64] En general, Alhazen se basó en la óptica de Ptolomeo y la amplió. [65]

En un relato más detallado de la contribución de Ibn al-Haytham al estudio de la visión binocular basado en Lejeune [66] y Sabra, [67] Raynaud [68] demostró que los conceptos de correspondencia, homónima y diplopía cruzada estaban presentes en la óptica de Ibn al-Haytham. Pero, a diferencia de Howard, explicó por qué Ibn al-Haytham no dio la figura circular del horóptero y por qué, al razonar experimentalmente, estaba de hecho más cerca del descubrimiento del área fusional de Panum que del círculo de Vieth-Müller. En este sentido, la teoría de la visión binocular de Ibn al-Haytham se enfrentaba a dos límites principales: la falta de reconocimiento del papel de la retina y, obviamente, la falta de una investigación experimental de los tractos oculares.

La estructura del ojo humano según Ibn al-Haytham. Nótese la representación del quiasma óptico . —Copia manuscrita de su Kitāb al-Manāẓir (MS Fatih 3212, vol. 1, fol. 81b, Biblioteca de la Mezquita de Süleymaniye , Estambul)

La contribución más original de Alhazen fue que, después de describir cómo pensaba que estaba construido anatómicamente el ojo, pasó a considerar cómo se comportaría funcionalmente esta anatomía como un sistema óptico. [69] Su comprensión de la proyección estenopeica a partir de sus experimentos parece haber influido en su consideración de la inversión de la imagen en el ojo, [70] que trató de evitar. [71] Sostuvo que los rayos que caían perpendicularmente sobre el cristalino (o humor glacial como lo llamó) se refractaban aún más hacia afuera al salir del humor glacial y la imagen resultante pasaba así en posición vertical al nervio óptico en la parte posterior del ojo. [72] Siguió a Galeno en la creencia de que el cristalino era el órgano receptivo de la vista, aunque algunos de sus trabajos insinúan que pensaba que la retina también estaba involucrada. [73]

La síntesis de luz y visión de Alhazen se adhirió al esquema aristotélico, describiendo exhaustivamente el proceso de visión de una manera lógica y completa. [74]

Sus investigaciones en catóptrica (el estudio de los sistemas ópticos que utilizan espejos) se centraron en los espejos esféricos y parabólicos y en la aberración esférica . Observó que la relación entre el ángulo de incidencia y el de refracción no permanece constante, e investigó el poder de aumento de una lente . [61]

Ley de reflexión

Alhazen fue el primer físico en dar una declaración completa de la ley de reflexión. [75] [76] [77] Fue el primero en afirmar que el rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie se encuentran todos en un mismo plano perpendicular al plano reflectante. [17] [78]

El problema de Alhazen

El teorema de Ibn Haytham

Su trabajo sobre catóptrica en el Libro V del Libro de Óptica contiene una discusión de lo que ahora se conoce como el problema de Alhazen, formulado por primera vez por Ptolomeo en 150 d. C. Consiste en dibujar líneas desde dos puntos en el plano de un círculo que se encuentran en un punto de la circunferencia y forman ángulos iguales con la normal en ese punto. Esto es equivalente a encontrar el punto en el borde de una mesa de billar circular al que un jugador debe apuntar una bola blanca en un punto dado para hacerla rebotar en el borde de la mesa y golpear otra bola en un segundo punto dado. Por lo tanto, su principal aplicación en óptica es resolver el problema, "Dada una fuente de luz y un espejo esférico, encuentre el punto en el espejo donde la luz se reflejará al ojo de un observador". Esto conduce a una ecuación de cuarto grado . [79] Esto finalmente llevó a Alhazen a derivar una fórmula para la suma de cuartas potencias , donde anteriormente solo se habían establecido las fórmulas para las sumas de cuadrados y cubos. Su método puede generalizarse fácilmente para encontrar la fórmula para la suma de cualquier potencia integral, aunque él mismo no lo hizo (quizás porque solo necesitaba la cuarta potencia para calcular el volumen del paraboloide en el que estaba interesado). Usó su resultado sobre sumas de potencias integrales para realizar lo que ahora se llamaría una integración , donde las fórmulas para las sumas de cuadrados integrales y cuartas potencias le permitieron calcular el volumen de un paraboloide . [80] Alhazen finalmente resolvió el problema usando secciones cónicas y una prueba geométrica. Su solución fue extremadamente larga y complicada y puede que no haya sido entendida por los matemáticos que la leyeron en traducción latina. Los matemáticos posteriores utilizaron los métodos analíticos de Descartes para analizar el problema. [81] Una solución algebraica al problema fue finalmente encontrada en 1965 por Jack M. Elkin, un actuario. [82] Otras soluciones fueron descubiertas en 1989, por Harald Riede [83] y en 1997 por el matemático de Oxford Peter M. Neumann . [84] [85] Recientemente, los investigadores de Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL) resolvieron la extensión del problema de Alhazen a espejos cuadráticos simétricos rotacionales generales, incluidos espejos hiperbólicos, parabólicos y elípticos. [86]

Cámara oscura

La cámara oscura era conocida por los antiguos chinos , y fue descrita por el erudito chino Han Shen Kuo en su libro científico Dream Pool Essays , publicado en el año 1088 d. C. Aristóteles había discutido el principio básico detrás de ella en sus Problemas , pero el trabajo de Alhazen contenía la primera descripción clara de la cámara oscura . [87] y un análisis temprano [88] del dispositivo.

Ibn al-Haytham utilizó una cámara oscura principalmente para observar un eclipse solar parcial. [89] En su ensayo, Ibn al-Haytham escribe que observó la forma de hoz del sol en el momento de un eclipse. La introducción dice lo siguiente: "La imagen del sol en el momento del eclipse, a menos que sea total, demuestra que cuando su luz pasa a través de un agujero estrecho y redondo y se proyecta sobre un plano opuesto al agujero, adquiere la forma de una hoz lunar".

Se admite que sus hallazgos consolidaron la importancia en la historia de la cámara oscura [90], pero este tratado es importante en muchos otros aspectos.

La óptica antigua y la óptica medieval se dividían en óptica y espejos pirotécnicos. La óptica propiamente dicha se centraba principalmente en el estudio de la visión, mientras que los espejos pirotécnicos se centraban en las propiedades de la luz y los rayos luminosos. El estudio de la forma del eclipse es probablemente uno de los primeros intentos de Ibn al-Haytham de articular estas dos ciencias.

Los descubrimientos de Ibn al-Haytham se han beneficiado en muchos casos de la combinación de contribuciones matemáticas y experimentales. Es el caso de Sobre la forma del eclipse . Además de permitir que más personas estudiaran los eclipses parciales de sol, este tratado permitió comprender mejor cómo funciona la cámara oscura. Este tratado es un estudio físico-matemático de la formación de imágenes en el interior de la cámara oscura. Ibn al-Haytham adopta un enfoque experimental y determina el resultado variando el tamaño y la forma de la apertura, la distancia focal de la cámara, la forma y la intensidad de la fuente de luz. [91]

En su trabajo explica la inversión de la imagen en la cámara oscura, [92] el hecho de que la imagen es similar a la fuente cuando el agujero es pequeño, pero también el hecho de que la imagen puede diferir de la fuente cuando el agujero es grande. Todos estos resultados se producen mediante el uso de un análisis puntual de la imagen. [93]

Refractómetro

En el séptimo tratado de su libro de óptica, Alhazen describió un aparato para experimentar con diversos casos de refracción, con el fin de investigar las relaciones entre el ángulo de incidencia, el ángulo de refracción y el ángulo de desviación. Este aparato era una versión modificada de un aparato utilizado por Ptolomeo con un propósito similar. [94] [95] [96]

Inferencia inconsciente

Alhazen básicamente enuncia el concepto de inferencia inconsciente en su análisis del color, antes de añadir que el paso inferencial entre la percepción del color y su diferenciación es más corto que el tiempo transcurrido entre la percepción y cualquier otra característica visible (aparte de la luz), y que "el tiempo es tan corto que no resulta claramente evidente para el observador". Naturalmente, esto sugiere que el color y la forma se perciben en otra parte. Alhazen continúa diciendo que la información debe viajar a la cavidad nerviosa central para su procesamiento y:

El órgano sensible no percibe las formas que le llegan de los objetos visibles hasta que ha sido afectado por estas formas; por lo tanto, no percibe el color como color o la luz como luz hasta que ha sido afectado por la forma del color o de la luz. Ahora bien, la afectación que recibe el órgano sensible de la forma del color o de la luz es un cierto cambio; y el cambio debe tener lugar en el tiempo; .....y es en el tiempo durante el cual la forma se extiende desde la superficie del órgano sensible hasta la cavidad del nervio común, y en (el tiempo) siguiente a eso, que la facultad sensitiva, que existe en todo el cuerpo sensible, percibirá el color como color... Por lo tanto, la percepción del último ser sensible del color como tal y de la luz como tal tiene lugar en un tiempo posterior a aquel en el que la forma llega desde la superficie del órgano sensible hasta la cavidad del nervio común. [97]

Constancia del color

Alhazen explicó la constancia del color observando que la luz reflejada por un objeto se modifica según el color del mismo. Explicó que la calidad de la luz y el color del objeto están mezclados, y el sistema visual separa la luz del color. En el Libro II, Capítulo 3, escribe:

[98] La luz no pasa del objeto coloreado al ojo sin el color, ni la forma del color pasa del objeto coloreado al ojo sin la luz. Ni la forma de la luz ni la del color existentes en el objeto coloreado pueden pasar sino como mezcladas, y el último ser sintiente sólo puede percibirlas como mezcladas. Sin embargo, el ser sintiente percibe que el objeto visible es luminoso y que la luz vista en el objeto es distinta del color, y que estas son dos propiedades .

Otras contribuciones

El Kitab al-Manazir (Libro de Óptica) describe varias observaciones experimentales que Alhazen hizo y cómo utilizó sus resultados para explicar ciertos fenómenos ópticos utilizando analogías mecánicas. Realizó experimentos con proyectiles y concluyó que solo el impacto de proyectiles perpendiculares sobre superficies era lo suficientemente fuerte como para hacerlos penetrar, mientras que las superficies tendían a desviar los impactos de proyectiles oblicuos . Por ejemplo, para explicar la refracción de un medio raro a uno denso, utilizó la analogía mecánica de una bola de hierro arrojada a una pizarra delgada que cubre un agujero ancho en una lámina de metal. Un lanzamiento perpendicular rompe la pizarra y la atraviesa, mientras que un lanzamiento oblicuo con la misma fuerza y ​​desde la misma distancia no lo hace. [99] También utilizó este resultado para explicar cómo la luz intensa y directa daña el ojo, utilizando una analogía mecánica: Alhazen asoció las luces "fuertes" con rayos perpendiculares y las luces "débiles" con oblicuos. La respuesta obvia al problema de los rayos múltiples y el ojo estaba en la elección del rayo perpendicular, ya que sólo un rayo de ese tipo desde cada punto de la superficie del objeto podía penetrar el ojo. [100]

El psicólogo sudanés Omar Khaleefa ha argumentado que Alhazen debería ser considerado el fundador de la psicología experimental , por su trabajo pionero en la psicología de la percepción visual y las ilusiones ópticas . [101] Khaleefa también ha argumentado que Alhazen también debería ser considerado el "fundador de la psicofísica ", una subdisciplina y precursora de la psicología moderna. [101] Aunque Alhazen hizo muchos informes subjetivos con respecto a la visión, no hay evidencia de que usara técnicas psicofísicas cuantitativas y la afirmación ha sido rechazada. [102]

Alhazen ofreció una explicación de la ilusión de la Luna , una ilusión que jugó un papel importante en la tradición científica de la Europa medieval. [103] Muchos autores repitieron explicaciones que intentaron resolver el problema de la Luna que aparece más grande cerca del horizonte que cuando está más arriba en el cielo. Alhazen argumentó en contra de la teoría de la refracción de Ptolomeo y definió el problema en términos de ampliación percibida, en lugar de real. Dijo que juzgar la distancia de un objeto depende de que haya una secuencia ininterrumpida de cuerpos intermedios entre el objeto y el observador. Cuando la Luna está alta en el cielo no hay objetos intermedios, por lo que la Luna parece cercana. El tamaño percibido de un objeto de tamaño angular constante varía con su distancia percibida. Por lo tanto, la Luna parece más cercana y más pequeña en lo alto del cielo, y más lejos y más grande en el horizonte. A través de trabajos de Roger Bacon , John Pecham y Witelo basados ​​en la explicación de Alhazen, la ilusión de la Luna gradualmente llegó a ser aceptada como un fenómeno psicológico, y la teoría de la refracción fue rechazada en el siglo XVII. [104] Aunque a menudo se le atribuye a Alhazen la explicación de la distancia percibida, no fue el primer autor en ofrecerla. Cleomedes ( c. siglo II) dio esta explicación (además de la refracción), y se la atribuyó a Posidonio ( c. 135-50 a. C.). [105] Es posible que Ptolomeo también haya ofrecido esta explicación en su Óptica , pero el texto es oscuro. [106] Los escritos de Alhazen estaban más ampliamente disponibles en la Edad Media que los de estos autores anteriores, y eso probablemente explica por qué Alhazen recibió el crédito.

Método científico

Por lo tanto, el buscador de la verdad no es el que estudia los escritos de los antiguos y, siguiendo su disposición natural, pone su confianza en ellos, sino más bien el que sospecha de su fe en ellos y pone en duda lo que deduce de ellos, el que se somete a los argumentos y a las demostraciones, y no a los dichos de un ser humano cuya naturaleza está llena de toda clase de imperfecciones y deficiencias. El deber del hombre que investiga los escritos de los científicos, si su objetivo es aprender la verdad, es hacerse enemigo de todo lo que lee y ... atacarlo por todos lados. También debe sospechar de sí mismo mientras realiza su examen crítico de lo que lee, para evitar caer tanto en el prejuicio como en la indulgencia.

—Alhazen  [67 ]

Un aspecto asociado con la investigación óptica de Alhazen está relacionado con la confianza sistémica y metodológica en la experimentación ( i'tibar ) (árabe: اختبار) y las pruebas controladas en sus investigaciones científicas. Además, sus directrices experimentales se basaban en la combinación de la física clásica ( ilm tabi'i ) con las matemáticas ( ta'alim ; geometría en particular). Este enfoque físico-matemático de la ciencia experimental respaldó la mayoría de sus proposiciones en Kitab al-Manazir ( La óptica ; De aspectibus o Perspectivae ) [107] y fundó sus teorías de la visión, la luz y el color, así como su investigación en catóptrica y dióptrica (el estudio de la reflexión y la refracción de la luz, respectivamente). [108]

Según Matthias Schramm, [109] Alhazen "fue el primero en hacer un uso sistemático del método de variación de las condiciones experimentales de una manera constante y uniforme, en un experimento que mostraba que la intensidad del punto de luz formado por la proyección de la luz de la luna a través de dos pequeñas aberturas sobre una pantalla disminuye constantemente a medida que una de las aberturas se bloquea gradualmente". [110] GJ Toomer expresó cierto escepticismo con respecto a la opinión de Schramm, [111] en parte porque en ese momento (1964) el Libro de Óptica aún no había sido traducido completamente del árabe, y a Toomer le preocupaba que sin contexto, pasajes específicos pudieran leerse de manera anacrónica. Si bien reconoció la importancia de Alhazen en el desarrollo de técnicas experimentales, Toomer sostuvo que Alhazen no debería considerarse de forma aislada de otros pensadores islámicos y antiguos. [111] Toomer concluyó su reseña diciendo que no sería posible evaluar la afirmación de Schramm de que Ibn al-Haytham fue el verdadero fundador de la física moderna sin traducir más obras de Alhazen e investigar a fondo su influencia en los escritores medievales posteriores. [112]

Otros trabajos sobre física

Tratados de óptica

Además del Libro de Óptica , Alhazen escribió varios otros tratados sobre el mismo tema, incluyendo su Risala fi l-Daw' ( Tratado sobre la luz ). Investigó las propiedades de la luminancia , el arco iris , los eclipses , el crepúsculo y la luz de la luna . Los experimentos con espejos y las interfaces refractivas entre el aire, el agua y los cubos, hemisferios y cuartos de esfera de vidrio proporcionaron la base para sus teorías sobre la catóptrica . [113]

Física celeste

Alhazen analizó la física de la región celeste en su Epítome de la astronomía , argumentando que los modelos ptolemaicos deben entenderse en términos de objetos físicos en lugar de hipótesis abstractas; en otras palabras, debería ser posible crear modelos físicos en los que (por ejemplo) ninguno de los cuerpos celestes colisionara entre sí. La sugerencia de modelos mecánicos para el modelo ptolemaico centrado en la Tierra "contribuyó en gran medida al triunfo final del sistema ptolemaico entre los cristianos de Occidente". Sin embargo, la determinación de Alhazen de enraizar la astronomía en el ámbito de los objetos físicos fue importante porque significaba que las hipótesis astronómicas "eran responsables de las leyes de la física ", y podían ser criticadas y mejoradas en esos términos. [114]

También escribió Maqala fi daw al-qamar ( Sobre la luz de la luna ).

Mecánica

En su obra, Alhazen discutió teorías sobre el movimiento de un cuerpo. [113]

Obras astronómicas

Sobre la configuración del mundo

En su obra Sobre la configuración del mundo, Alhazen presentó una descripción detallada de la estructura física de la Tierra:

La Tierra, en su conjunto, es una esfera redonda cuyo centro es el centro del mundo. Está inmóvil en su centro, fija en él y no se mueve en ninguna dirección ni se mueve con ninguna de las variedades de movimiento, sino que siempre está en reposo. [115]

El libro es una explicación no técnica del Almagesto de Ptolomeo , que finalmente fue traducido al hebreo y al latín en los siglos XIII y XIV y posteriormente tuvo influencia en astrónomos como Georg von Peuerbach [116] durante la Edad Media y el Renacimiento europeos . [117]

Dudas sobre Ptolomeo

En su Al-Shukūk ‛alā Batlamyūs , traducido de diversas maneras como Dudas sobre Ptolomeo o Aporías contra Ptolomeo , publicado en algún momento entre 1025 y 1028, Alhazen criticó el Almagesto de Ptolomeo , las Hipótesis planetarias y la Óptica , señalando varias contradicciones que encontró en estas obras, particularmente en astronomía. El Almagesto de Ptolomeo se ocupaba de teorías matemáticas sobre el movimiento de los planetas, mientras que las Hipótesis se ocupaban de lo que Ptolomeo pensaba que era la configuración real de los planetas. El propio Ptolomeo reconoció que sus teorías y configuraciones no siempre concordaban entre sí, argumentando que esto no era un problema siempre que no resultara en un error notable, pero Alhazen fue particularmente mordaz en su crítica de las contradicciones inherentes a las obras de Ptolomeo. [118] Consideró que algunos de los dispositivos matemáticos que Ptolomeo introdujo en la astronomía, especialmente el ecuante , no lograban satisfacer el requisito físico del movimiento circular uniforme, y señaló lo absurdo de relacionar los movimientos físicos reales con puntos, líneas y círculos matemáticos imaginarios: [119]

Ptolomeo supuso una disposición ( hay'a ) que no puede existir, y el hecho de que esta disposición produzca en su imaginación los movimientos que pertenecen a los planetas no lo libera del error que cometió en su disposición supuesta, porque los movimientos existentes de los planetas no pueden ser el resultado de una disposición que es imposible de existir... [P]ara un hombre imaginar un círculo en los cielos, e imaginar al planeta moviéndose en él, no produce el movimiento del planeta. [120]

Tras señalar los problemas, Alhazen parece haber tenido la intención de resolver las contradicciones que señaló en Ptolomeo en una obra posterior. Alhazen creía que existía una "configuración verdadera" de los planetas que Ptolomeo no había logrado comprender. Su intención era completar y reparar el sistema de Ptolomeo, no reemplazarlo por completo. [118] En Las dudas sobre Ptolomeo, Alhazen expuso sus puntos de vista sobre la dificultad de alcanzar el conocimiento científico y la necesidad de cuestionar las autoridades y teorías existentes:

La verdad se busca por sí misma, [pero] las verdades, [advierte] están inmersas en incertidumbres [y las autoridades científicas (como Ptolomeo, a quien respetaba mucho)] no son inmunes al error... [67]

Sostuvo que la crítica de las teorías existentes —que dominó este libro— ocupa un lugar especial en el crecimiento del conocimiento científico.

Modelo de los movimientos de cada uno de los siete planetas

El modelo de los movimientos de cada uno de los siete planetas de Alhazen fue escrito alrededor de 1038. Solo se ha encontrado un manuscrito dañado, del que solo sobrevivieron la introducción y la primera sección, sobre la teoría del movimiento planetario. (También había una segunda sección sobre el cálculo astronómico y una tercera sección sobre los instrumentos astronómicos). Siguiendo con sus Dudas sobre Ptolomeo , Alhazen describió un nuevo modelo planetario basado en la geometría, que describe los movimientos de los planetas en términos de geometría esférica, geometría infinitesimal y trigonometría. Mantuvo un universo geocéntrico y asumió que los movimientos celestes son uniformemente circulares, lo que requirió la inclusión de epiciclos para explicar el movimiento observado, pero logró eliminar el ecuante de Ptolomeo . En general, su modelo no intentó proporcionar una explicación causal de los movimientos, sino que se concentró en proporcionar una descripción geométrica completa que pudiera explicar los movimientos observados sin las contradicciones inherentes al modelo de Ptolomeo. [121]

Otras obras astronómicas

Alhazen escribió un total de veinticinco obras astronómicas, algunas relacionadas con cuestiones técnicas como la Determinación exacta del meridiano , un segundo grupo sobre la observación astronómica precisa, un tercer grupo sobre diversos problemas y cuestiones astronómicas como la ubicación de la Vía Láctea ; Alhazen hizo el primer esfuerzo sistemático de evaluar la paralaje de la Vía Láctea, combinando los datos de Ptolomeo y los suyos propios. Concluyó que el paralaje es (probablemente mucho) menor que el paralaje lunar, y que la Vía Láctea debería ser un objeto celeste. Aunque no fue el primero en argumentar que la Vía Láctea no pertenece a la atmósfera, es el primero que realizó un análisis cuantitativo de la afirmación. [122] El cuarto grupo consta de diez obras sobre teoría astronómica, incluidas las Dudas y el Modelo de los Movimientos discutidos anteriormente. [123]

Trabajos matemáticos

La fórmula de suma geométricamente probada de Alhazen

En matemáticas , Alhazen se basó en los trabajos matemáticos de Euclides y Thabit ibn Qurra y trabajó en "los inicios del vínculo entre el álgebra y la geometría ". Alhazen realizó desarrollos en secciones cónicas y teoría de números. [124]

Desarrolló una fórmula para sumar los primeros 100 números naturales, utilizando una prueba geométrica para demostrar la fórmula. [125]

Geometría

El lunes de Alhazen. Los dos lunes azules juntos tienen la misma área que el triángulo rectángulo verde.

Alhazen exploró lo que ahora se conoce como el postulado euclidiano de las paralelas , el quinto postulado de los Elementos de Euclides , utilizando una prueba por contradicción , [126] y, en efecto, introduciendo el concepto de movimiento en la geometría. [127] Formuló el cuadrilátero de Lambert , que Boris Abramovich Rozenfeld llama el "cuadrilátero de Ibn al-Haytham-Lambert". [128] Fue criticado por Omar Khayyam, quien señaló que Aristóteles había condenado el uso del movimiento en la geometría . [129]

En geometría elemental, Alhazen intentó resolver el problema de la cuadratura del círculo usando el área de los lunas (formas crecientes), pero luego abandonó la tarea imposible. [130] Los dos lunas formados a partir de un triángulo rectángulo erigiendo un semicírculo en cada uno de los lados del triángulo, hacia adentro para la hipotenusa y hacia afuera para los otros dos lados, se conocen como los lunas de Alhazen ; tienen la misma área total que el triángulo mismo. [131]

Teoría de números

Las contribuciones de Alhazen a la teoría de números incluyen su trabajo sobre los números perfectos . En su Análisis y síntesis , puede haber sido el primero en afirmar que todo número par perfecto tiene la forma 2 n −1 (2 n  − 1) donde 2 n  − 1 es primo , pero no pudo demostrar este resultado; Euler lo demostró más tarde en el siglo XVIII, y ahora se llama teorema de Euclides-Euler . [130]

Alhazen resolvió problemas que involucraban congruencias usando lo que ahora se llama el teorema de Wilson . En su Opuscula , Alhazen considera la solución de un sistema de congruencias y da dos métodos generales de solución. Su primer método, el método canónico, involucraba el teorema de Wilson, mientras que su segundo método involucraba una versión del teorema del resto chino . [130]

Cálculo

Alhazen descubrió la fórmula de la suma de la cuarta potencia, utilizando un método que podía utilizarse de forma general para determinar la suma de cualquier potencia integral. Utilizó esto para hallar el volumen de un paraboloide . Podía hallar la fórmula integral de cualquier polinomio sin haber desarrollado una fórmula general. [132]

Otras obras

Influencia de las melodías en el alma de los animales

Alhazen also wrote a Treatise on the Influence of Melodies on the Souls of Animals, although no copies have survived. It appears to have been concerned with the question of whether animals could react to music, for example whether a camel would increase or decrease its pace.

Engineering

In engineering, one account of his career as a civil engineer has him summoned to Egypt by the Fatimid Caliph, Al-Hakim bi-Amr Allah, to regulate the flooding of the Nile River. He carried out a detailed scientific study of the annual inundation of the Nile River, and he drew plans for building a dam, at the site of the modern-day Aswan Dam. His field work, however, later made him aware of the impracticality of this scheme, and he soon feigned madness so he could avoid punishment from the Caliph.[133]

Philosophy

In his Treatise on Place, Alhazen disagreed with Aristotle's view that nature abhors a void, and he used geometry in an attempt to demonstrate that place (al-makan) is the imagined three-dimensional void between the inner surfaces of a containing body.[134] Abd-el-latif, a supporter of Aristotle's philosophical view of place, later criticized the work in Fi al-Radd 'ala Ibn al-Haytham fi al-makan (A refutation of Ibn al-Haytham's place) for its geometrization of place.[134]

Alhazen also discussed space perception and its epistemological implications in his Book of Optics. In "tying the visual perception of space to prior bodily experience, Alhazen unequivocally rejected the intuitiveness of spatial perception and, therefore, the autonomy of vision. Without tangible notions of distance and size for correlation, sight can tell us next to nothing about such things."[135]

Theology

Alhazen was a Muslim and most sources report that he was a Sunni and a follower of the Ash'ari school.[136][137][138][139] Ziauddin Sardar says that some of the greatest Muslim scientists, such as Ibn al-Haytham and Abū Rayhān al-Bīrūnī, who were pioneers of the scientific method, were themselves followers of the Ashʿari school of Islamic theology.[138] Like other Ashʿarites who believed that faith or taqlid should apply only to Islam and not to any ancient Hellenistic authorities,[140] Ibn al-Haytham's view that taqlid should apply only to prophets of Islam and not to any other authorities formed the basis for much of his scientific skepticism and criticism against Ptolemy and other ancient authorities in his Doubts Concerning Ptolemy and Book of Optics.[141]

Alhazen wrote a work on Islamic theology in which he discussed prophethood and developed a system of philosophical criteria to discern its false claimants in his time.[142]He also wrote a treatise entitled Finding the Direction of Qibla by Calculation in which he discussed finding the Qibla, where prayers (salat) are directed towards, mathematically.[143]

There are occasional references to theology or religious sentiment in his technical works, e.g. in Doubts Concerning Ptolemy:

Truth is sought for its own sake ... Finding the truth is difficult, and the road to it is rough. For the truths are plunged in obscurity. ... God, however, has not preserved the scientist from error and has not safeguarded science from shortcomings and faults. If this had been the case, scientists would not have disagreed upon any point of science...[144]

In The Winding Motion:

From the statements made by the noble Shaykh, it is clear that he believes in Ptolemy's words in everything he says, without relying on a demonstration or calling on a proof, but by pure imitation (taqlid); that is how experts in the prophetic tradition have faith in Prophets, may the blessing of God be upon them. But it is not the way that mathematicians have faith in specialists in the demonstrative sciences.[145]

Regarding the relation of objective truth and God:

I constantly sought knowledge and truth, and it became my belief that for gaining access to the effulgence and closeness to God, there is no better way than that of searching for truth and knowledge.[146]

Legacy

Cover page of the Latin translation of Kitāb al-Manāẓir

Alhazen made significant contributions to optics, number theory, geometry, astronomy and natural philosophy. Alhazen's work on optics is credited with contributing a new emphasis on experiment.

His main work, Kitab al-Manazir (Book of Optics), was known in the Muslim world mainly, but not exclusively, through the thirteenth-century commentary by Kamāl al-Dīn al-Fārisī, the Tanqīḥ al-Manāẓir li-dhawī l-abṣār wa l-baṣā'ir.[147] In al-Andalus, it was used by the eleventh-century prince of the Banu Hud dynasty of Zaragossa and author of an important mathematical text, al-Mu'taman ibn Hūd. A Latin translation of the Kitab al-Manazir was made probably in the late twelfth or early thirteenth century.[148] This translation was read by and greatly influenced a number of scholars in Christian Europe including: Roger Bacon,[149] Robert Grosseteste,[150] Witelo, Giambattista della Porta,[151] Leonardo da Vinci,[152] Galileo Galilei,[153] Christiaan Huygens,[154] René Descartes,[155] and Johannes Kepler.[156] Meanwhile, in the Islamic world, Alhazen's work influenced Averroes' writings on optics,[citation needed] and his legacy was further advanced through the 'reforming' of his Optics by Persian scientist Kamal al-Din al-Farisi (died c. 1320) in the latter's Kitab Tanqih al-Manazir (The Revision of [Ibn al-Haytham's] Optics).[108] Alhazen wrote as many as 200 books, although only 55 have survived. Some of his treatises on optics survived only through Latin translation. During the Middle Ages his books on cosmology were translated into Latin, Hebrew and other languages.

H. J. J. Winter, a British historian of science, summing up the importance of Ibn al-Haytham in the history of physics wrote:

After the death of Archimedes no really great physicist appeared until Ibn al-Haytham. If, therefore, we confine our interest only to the history of physics, there is a long period of over twelve hundred years during which the Golden Age of Greece gave way to the era of Muslim Scholasticism, and the experimental spirit of the noblest physicist of Antiquity lived again in the Arab Scholar from Basra.[157]

Although only one commentary on Alhazen's optics has survived the Islamic Middle Ages, Geoffrey Chaucer mentions the work in The Canterbury Tales:[158]

"They spoke of Alhazen and Vitello,
And Aristotle, who wrote, in their lives,
On strange mirrors and optical instruments."

The impact crater Alhazen on the Moon is named in his honour,[159] as was the asteroid 59239 Alhazen.[160] In honour of Alhazen, the Aga Khan University (Pakistan) named its Ophthalmology endowed chair as "The Ibn-e-Haitham Associate Professor and Chief of Ophthalmology".[161]

The 2015 International Year of Light celebrated the 1000th anniversary of the works on optics by Ibn Al-Haytham.[162]

Frontispicio de libro que muestra a dos personas con túnicas, una sosteniendo un diagrama geométrico y la otra sosteniendo un telescopio.
Hevelius's Selenographia, showing Alhasen [sic] representing reason, and Galileo representing the senses

In 2014, the "Hiding in the Light" episode of Cosmos: A Spacetime Odyssey, presented by Neil deGrasse Tyson, focused on the accomplishments of Ibn al-Haytham. He was voiced by Alfred Molina in the episode.

Over forty years previously, Jacob Bronowski presented Alhazen's work in a similar television documentary (and the corresponding book), The Ascent of Man. In episode 5 (The Music of the Spheres), Bronowski remarked that in his view, Alhazen was "the one really original scientific mind that Arab culture produced", whose theory of optics was not improved on till the time of Newton and Leibniz.

UNESCO declared 2015 the International Year of Light and its Director-General Irina Bokova dubbed Ibn al-Haytham 'the father of optics'.[163] Amongst others, this was to celebrate Ibn Al-Haytham's achievements in optics, mathematics and astronomy. An international campaign, created by the 1001 Inventions organisation, titled 1001 Inventions and the World of Ibn Al-Haytham featuring a series of interactive exhibits, workshops and live shows about his work, partnering with science centers, science festivals, museums, and educational institutions, as well as digital and social media platforms.[164] The campaign also produced and released the short educational film 1001 Inventions and the World of Ibn Al-Haytham.

Ibn al-Haytham appears on the 10,000 dinar banknote of the Iraqi dinar, series 2003.[165]

List of works

According to medieval biographers, Alhazen wrote more than 200 works on a wide range of subjects, of which at least 96 of his scientific works are known. Most of his works are now lost, but more than 50 of them have survived to some extent. Nearly half of his surviving works are on mathematics, 23 of them are on astronomy, and 14 of them are on optics, with a few on other subjects.[166] Not all his surviving works have yet been studied, but some of the ones that have are given below.[167]

  1. Book of Optics (كتاب المناظر)
  2. Analysis and Synthesis (مقالة في التحليل والتركيب)
  3. Balance of Wisdom (ميزان الحكمة)
  4. Corrections to the Almagest (تصويبات على المجسطي)
  5. Discourse on Place (مقالة في المكان)
  6. Exact Determination of the Pole (التحديد الدقيق للقطب)
  7. Exact Determination of the Meridian (رسالة في الشفق)
  8. Finding the Direction of Qibla by Calculation (كيفية حساب اتجاه القبلة)
  9. Horizontal Sundials (المزولة الأفقية)
  10. Hour Lines (خطوط الساعة)
  11. Doubts Concerning Ptolemy (شكوك على بطليموس)
  12. Maqala fi'l-Qarastun (مقالة في قرسطون)
  13. On Completion of the Conics (إكمال المخاريط)
  14. On Seeing the Stars (رؤية الكواكب)
  15. On Squaring the Circle (مقالة فی تربیع الدائرة)
  16. On the Burning Sphere (المرايا المحرقة بالدوائر)
  17. On the Configuration of the World (تكوين العالم)
  18. On the Form of Eclipse (مقالة فی صورة ‌الکسوف)
  19. On the Light of Stars (مقالة في ضوء النجوم)[168]
  20. On the Light of the Moon (مقالة في ضوء القمر)
  21. On the Milky Way (مقالة في درب التبانة)
  22. On the Nature of Shadows (كيفيات الإظلال)
  23. On the Rainbow and Halo (مقالة في قوس قزح)
  24. Opuscula (Minor Works)
  25. Resolution of Doubts Concerning the Almagest (تحليل شكوك حول الجست)
  26. Resolution of Doubts Concerning the Winding Motion
  27. The Correction of the Operations in Astronomy (تصحيح العمليات في الفلك)
  28. The Different Heights of the Planets (اختلاف ارتفاع الكواكب)
  29. The Direction of Mecca (اتجاه القبلة)
  30. The Model of the Motions of Each of the Seven Planets (نماذج حركات الكواكب السبعة)
  31. The Model of the Universe (نموذج الكون)
  32. The Motion of the Moon (حركة القمر)
  33. The Ratios of Hourly Arcs to their Heights
  34. The Winding Motion (الحركة المتعرجة)
  35. Treatise on Light (رسالة في الضوء)[169]
  36. Treatise on Place (رسالة في المكان)
  37. Treatise on the Influence of Melodies on the Souls of Animals (تأثير اللحون الموسيقية في النفوس الحيوانية)
  38. كتاب في تحليل المسائل الهندسية (A book in engineering analysis)
  39. الجامع في أصول الحساب (The whole in the assets of the account)
  40. قول فی مساحة الکرة (Say in the sphere)
  41. القول المعروف بالغریب فی حساب المعاملات (Saying the unknown in the calculation of transactions)
  42. خواص المثلث من جهة العمود (Triangle properties from the side of the column)
  43. رسالة فی مساحة المسجم المکافی (A message in the free space)
  44. شرح أصول إقليدس (Explain the origins of Euclid)
  45. المرايا المحرقة بالقطوع (The burning mirrors of the rainbow)
  46. مقالة في القرصتن (Treatise on Centers of Gravity)

Lost works

  1. A Book in which I have Summarized the Science of Optics from the Two Books of Euclid and Ptolemy, to which I have added the Notions of the First Discourse which is Missing from Ptolemy's Book[170]
  2. Treatise on Burning Mirrors
  3. Treatise on the Nature of [the Organ of] Sight and on How Vision is Achieved Through It

See also

Notes

  1. ^ A. Mark Smith has determined that there were at least two translators, based on their facility with Arabic; the first, more experienced scholar began the translation at the beginning of Book One, and handed it off in the middle of Chapter Three of Book Three. Smith 2001 91 Volume 1: Commentary and Latin text pp.xx-xxi. See also his 2006, 2008, 2010 translations.

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Sources

Further reading

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