《伊斯兰文明与科学》伊斯兰文明之光——阿勒哈森光学

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2014-02-25 11:22:21 【来源：】点击：

       公元七世纪，伟大的先知穆罕默德接受真主的启示，团结教育了广大群众，开展宗教变革，振兴了伊斯兰。经过无数艰辛和奋斗，改变了阿拉伯社会的蒙昧落后的状态，开创了一个崭新的人类文明。经过几代“哈里发”的努力，特别是到了倭马亚王朝（661年—750年）和阿巴斯王朝（750—1258年），伊斯兰世界疆域扩大，融入众多民族，形成一个幅员辽阔、国力强盛、经济发达、文化繁荣的帝国。在这样的国度里，伊斯兰信仰占据人们的心灵，成为思考和处理一切事物的主宰，影响社会生活的各个方面，同样在学术文化诸领域也体现出伊斯兰精神，造就出辉煌的伊斯兰文化。体现和标志这一光辉灿烂局面的是始于倭马亚王朝历经百年之久的“翻译运动”。那时，上自“哈里发”下至平民，学习文化、钻研经训蔚然成风，全社会重视教育、尊重知识、倡导学问、广纳贤才……。“翻译运动”不只是引进、吸纳和继承东西方各民族的优秀文化，而且发展了伊斯兰旗帜下的自己的学术思想，构建了自己的学术机构（包括书院、清真寺、图书馆等），形成了诸多的学术中心，建树了丰硕的学术成就，涌现出一大批优秀学者和天才科学家。学伊斯兰文明之光——阿勒哈森光学术领域广泛，包括经注学、圣训学、语言与文学、哲学、历史学及各门类的自然科学等。仅在自然科学领域举世闻名学者和科学家有如：天文学家、医生伊本.西那（阿维森纳）、白塔尼；数学家花拉子密；化学家伊本.哈彦；物理学家伊本.海赛姆……。

       其中，伊本.海赛姆是一位多产的科学家，在天文、医学、哲学、数学和物理学方面都有卓越的成就，被后人称作穆斯林的科学泰斗、伊斯兰科学家的楷模。他在光学上的成就及其对中世纪世界光学的巨大影响，被誉为“光学之父”。伊本.海赛姆的展现开展科学研究的画面全名是阿勒—哈森.伊本.阿勒—海赛姆（Al—Hasanibnal—Haytham.965—1039）有的简称伊本.海赛姆。在用西文拼写时也有人用Alhazen的，于是国内有译作“哈金”、“哈曾”。显然，阿勒哈森、哈金、哈曾和伊本.海赛姆是同一个人。国际光学界在撰述光学技术史时，把伊本.海赛姆的光学成就作为一个历史时期或发展阶段，并直接称作“阿勒哈森光学”。阿勒哈森的光学研究具有划时代的意义。他为了说明人眼能通过光看阿勒哈森·伊本·海赛姆(965-1039)见物体是眼睛的功能，从解剖学入手研究了人眼的构造，看看视觉器官具有什样的结构，光线是怎样射入器官中的等等。关于眼的构造，虽然在亚力山大（Alexandria前356-323）时期的学者也讨论过，而阿勒哈森是从视觉的角度说明了与光的关联。他反对古希腊的地心说倡导者托勒密（Ptolemy90-168）等人关于人眼视物是从人眼向物体发射“视光线”的观点，断定视觉是从物体发来的光（直线传播）进入人眼而产生的。现在我们所知道的眼球构成的部分有：角膜、晶状体、玻璃体、网膜等，而这些早已显示在阿勒哈森的眼睛构造图中。这些成就，纠正了以往的错误，建立了可靠的视觉理论，从而结束了关于视觉问题产生的争论。同时，也可以看出，阿勒哈森融合了数学、生理学和医学知识，形成了综合理论—一种全新的光学理论，并以此制定了被学界所认同的目标和标准，经过几个世纪到了开普勒（kepler1571-1630）以后才有所改变。阿勒哈森还对眼睛认识物体时与之有关的光、色、距离、大小、数量、动-静、透明等性状加以考察。他演示了光的入射及折射的实验，特别讨论了光的折射和反射规律。关于光的反射问题，虽然已由希腊人进行过详细的说明，而阿勒哈森讨论的除了平面镜反射成像外，还实验了球面镜、柱面镜和锥面镜等凸-凹面镜，求出物像位置和大小的关系，并且对各种类型反射镜逐一考察了当入射光和反射光在同一平面时遵守着反射法则（入射角与反射角相等）。对于旋转抛物面镜，阿勒哈森确认了从其焦点发出的光线平行其镜轴反射。同时也发现了入射到反射镜的光线，反射后并不都集中在同一点上。这一些研究和发现远比希腊人讨论的广泛和深刻，而且都很符合近代几何光学概念和像差理论。

      另外，他用具有透明性的天然玉石制作了“透镜球”—被认为是他所发明的第一只透镜。他对该透镜球给光时，发现出射光常在球径1/4处偏折而集中于一处。同时指出，这样的透镜能把物体（成像）放大。实际上这是在讨论透镜的折射理论和成像规律，都阿勒哈赛姆关于折射的研究

     众所周知，阿勒哈森还提出一个光学问题，即有名的“阿勒哈森问题”——“当给定光源及其像的位置时，要使光线入射到镜面的哪一点为好？”换句话说，当给定光源及其像的位置时，如何确定镜的位置？这也是近代光学经常讨论和应用的问题。关于光的本性，他也给予了总结和概括。用现代语言讲，就是“对于光的本质和物体的透明性是研究光是‘什么’的问题，属于理论物理学（或物理光学）；而研究光‘怎么样’，则属于光因直线传播的几何光学和数理物理学。”

       特别引人注意的是关于透镜放大率的问题。虽然曾有希腊人托勒密提出过，而阿勒哈森指出的那些理论问题和学术思想，更为深刻和实用，几百年后由罗杰.培根（RogerBacon1214—1294）予以发展，并通过眼镜镜片的发明，为光学技术的基本要素—“透镜”的出现，提供了理论准备和技术的起点；为意大利人能创制第一片放大镜，阿勒哈森大约在其前三个世纪完成了理论基础和准备。这对整个光学技术的发展是十分有意义的。培跟的大作—《Opusmajus1266》是非常有名的，书中有关放大率的研究及其收集在第五篇的光学论文，看上去都参用了阿勒哈森的成就和著作，而明显地带有阿勒哈森的烙印。

       阿勒哈森.伊本.海赛姆学识高深，治学严谨，富于创新，并且立志以学识陶冶自己；将知识奉献社会；用科学造福人类。为满足穆斯林宗教生活需要，他利用天文、地理和数学学问著书，确定礼拜的正向方位。他还曾发出豪言壮语，要用数学原理来调节和治理定期泛滥的尼罗河，造福于人民。于是，当时埃及的法蒂玛王朝（909-1171）哈里发”哈基姆招他治理尼罗河。他来到阿斯旺后，发现尼罗河水流急湍、地势复杂、人力物力不及……，因不能胜任而愧疚。不过，性情暴躁的哈基姆很宽容他，仍委任他为开罗的行政长官。但因他未能赴任，惹怒了哈基姆，便佯病隐居起来，留在埃及专心从事科学工作。到哈基姆死时（1020年），伊本.海赛姆在哲学、医学、天文、数学、光学等方面的论著达100多种。尤为突出的在光学方面的成就，体现在他的《视觉论》等著作中，远超过稍前的科学家肯迪（801—873）。

       肯迪曾以欧几里德（前330-275）的《光学》为蓝本编写了几何光学和生理光学方面的著作，并被译成拉丁文，对中世纪的欧洲很有影响。而阿勒哈森的《视觉论》一书一直影响到15世纪的欧洲，以至于罗杰.培根、达.芬奇（Leonerdodavinci1452-1519）、开普勒（kepler1571-1630）等人的科学成就都被认为带有阿勒哈森的迹象。他的另一部巨著《光学知识宝典》被译成拉丁文《Opticaethesaurus1572》，至今还有存书，此书成为16世纪的欧洲学术界的经典和学校的教科书。阿勒哈森.伊本.海赛姆经历的正值伊斯兰文明的黄金时代，他一生致力于科学，以其卓越的科学业绩，尤其是光学上的辉煌成就，为这个时代增添了绚丽的光彩，给世界光学以巨大的影响，在光学发展史上写下光辉的一页。而那时，基督教占主导地位的欧洲还处于榛莽荒野之中，被称作Darkager—“黑暗时代”。封建领主们目不识丁，不会发展经济，更不懂倡导学术文化；基督教僧侣教士算是有文化的了，可他们除誊写经卷外，只能讨论一些荒唐无聊的“针尖”、针鼻”问题：什么“在一个针尖上能站着几个天使？”；“富人进天国怎么象骆驼穿针鼻那么难?”......。这种愚蛮落后状态，直到14世纪才开始转变。由“翻译运动”的引发，欧洲人先从西班牙和意大利开始看到伊斯兰文明带来的曙光，随之引进和承接伊斯兰科学文化，他们走了捷径，翻译了包括伊本.海赛姆在内的几乎所有领域的穆斯林学者和科学家们的论著，作为经典和教科书来学习和借鉴，促成欧洲的“文艺复兴”。随后，一些欧洲的精英们开创了近代文明。而那些精英们“......把知识的边界往前开拓的时候，他们所以能眼光看到更远，是因为他们站在穆斯林世界巨人的肩膀上。”尼克松：抓住时机》）本文曾发表于阿敏》2005.01

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