Abu al-Hasan ibn al-Haitham

"Opticae thesauruksen" (1572) nimiölehden kuparikaiverrus esittää Arkhimedesta sytyttämässä parabolisilla peileillä roomalaisia sotalaivoja tuleen Syrakusan satamassa

Abū ‘Alī al-Haṣan ibn al-Haṣan ibn al-Haitham (arab. أبو علي الحسن بن الحسن بن الهيث‎, lat. Alhacen tai Alhazen), (965 Basra, Irak – 1040 Kairo, Egypti) oli irakilainen matemaatikko, astronomi ja fyysikko, jolla oli merkittävä panos etenkin optiikan perusteiden tutkimuksessa. Optiikassa Ibn al-Haitham tutki linssejä, peilejä, valon heijastumista ja taittumista. Hän osoitti valon kulkevan suoraviivaisesti ja tutki myös silmän rakennetta. Häntä kutsutaan myös nimellä al-Basri (arab. البصري‎) syntymäkaupunkinsa Basran mukaan. Elämäntyönsä hän teki šiialaisen fatimididynastian pääkaupungissa Kairossa.

Kirja optiikasta

Ibn al-Haitham kuvitteellisessa eurooppalaisessa piirroksessa v. 1647

Alhazenin teos Kitab al-Manazir eli "Kirja näkemisestä" tai "Kirja optiikasta" oli kattava esitys valoa koskevista teorioista (osa I), näkemisestä (osa II), optisista illuusioista (osa III) sekä näkemisestä ja valon heijastumisesta ja taittumisesta (osat IV–VII). Teos käännettiin latinaksi viimeistään 1200-luvun alussa nimellä De aspectibus, ja sillä oli syvällinen vaikutus eurooppalaiseen tutkimukseen seuraavat 300 vuotta. Vuonna 1572 Friedrich Risner julkaisi Alhazenin kirjan optiikasta painettuna nimellä Opticae thesaurus: Alhazeni Arabis libri septem, nuncprimum editi; Eiusdem liber De Crepusculis et nubium ascensionibus ("Optiikan aarreaitta: Arabi Alhazenin seitsemän kirjaa, ensimmäinen painos, samalta tekijältä kirja ilta- ja aamuhämärästä ja pilvien korkeudesta"). Risner myös otti käyttöön nimen "Alhazen", kun aiemmin oli käytetty muotoa Alhacen.

Alhazen päätteli, että näkeminen tapahtui aivoissa eikä silmissä. Hän suoritti monia tutkimuksia ja kokeita visuaalisista havainnoista jatkaen Ptolemaioksen tutkimuksia binokularisesta näöstä ja kommentoi Galenoksen anatomisia töitä.

Ekstramissio ja intramissio

Alhazen ratkaisi vanhan ongelman siitä, tapahtuuko näkeminen niin, että valo menee kohteesta silmään (intramissio) vai siten, että valo tulee ulos silmästä (ekstramissio). Ajatus intramissioista ei ollut uusi, sillä antiikin Kreikan filosofeista Aristoteles ja Platon kannattivat sitä ainakin ajoittain. Alhazen kuitenkin antoi systemaattisen muodon intramissioteorialle.

Alhazen oli havainnut, että antiikin traditionaaliset optiikkaa sivuavat teoriat olivat keskenään ristiriidassa. Näitä olivat Eukleideen geometriset ideat, Aristoteleen kausaalisuutta koskevat huomiot sekä Galenoksen silmää koskevat anatomiset ja fysiologiset opit. Alhazen yhdisti teorioiden vahvat puolet kokonaisuudeksi. Hän katsoi, että havainnoissa esiintyvät jälkikuvat ja silmän vahingoittuminen liiasta valosta osoittivat, että silmä vastaanottaa valoa. Ongelmaksi intramissiossa muodostui seuraava kysymys: jos pistemäiset kohteet säteilevät valoa suoraviivaisesti kaikkiin suuntiin, minkä takia lopputulos ei näy silmässä värien ja muotojen kaaoksena? Alhazenin vastaus oli, että silmä vastaanottaa vain kohtisuoraan tulevan valon ja hylkää heijastuneen valon. Kohteen eri pisteistä tulevat säteet muodostavat kartion, jonka kärjessä on vastaanottava silmä. Analyysi jatkui silmän anatomisen rakenteen selvittämisellä.

Alhazenin probleema

Ongelmaa, jossa pallopeililtä etsitään piste, jonka kautta valonlähteestä tuleva säde heijastuu havaitsijan silmään, kutsutaan ”Alhazenin probleemaksi”. Ongelma ratkaistaan kartioleikkauksella. Alhazen laajensi Arkhimedeen kartioita koskevia tuloksia määrittelemällä tilavuuden, joka syntyy, kun paraabelin kaaren, akselin ja paraabelin ordinaatan muodostama kuvio pyörähtää paraabelin huippuun piirretyn tangentin ympäri.

Alhazenin perintö

Alhazenin tutkimukset yhdistelivät matematiikkaa ja luonnontutkimusta. Ne olivat varhaisia esimerkkejä tutkimustavasta, joka 1600-luvulla Euroopassa johti modernin tieteen vallankumoukseen. Alhazenin luottamus empiiriseen kokeiluun ennakoi jo modernia tiedettä. Matematiikan yhdistäminen luonnontieteelliseen tutkimukseen ja kokeellinen metodi liitetään vasta Galileo Galilein työhön 1600-luvulla, mutta sen varhaisia edeltäjiä olivat Ptolemaioksen Almagest ensimmäisellä sataluvulla sekä Alhazenin Kitab al-manazir tuhatluvulla.

Alhazenin vaikutusta on myös liioiteltu. On väitetty, että perinteisen kameran tekniikka perustuisi hänen tutkimuksiinsa tai että vasta hän keksi intramission. Ajatus intramissioista ei kuitenkaan ollut uusi, sillä antiikin Kreikan filosofeista Aristoteles ja Platon kannattivat sitä ainakin ajoittain. Myös camera obscuran jäljet johtavat kauas historiaan. Tieteenhistorioitsija Toby E. Huff toteaa myös, että tieteellisen vallankumouksen kannalta yksittäiset tutkijat eivät olleet avainasemassa vaan tärkeää oli se, missä kulttuurisessa ja institutionaalisessa yhteydessä toiminta tapahtui. Muun muassa sosiologi Max Weber analysoi historiallisia ennakkoehtoja, joiden vaikutuksesta Euroopan kehitys lähti uralle, joka jätti muun maailman taakseen.

Alhazen taivaalla

Kuun Alhazen-kraatteri sekä 59239 asteroidi Alhazen (1999 CR2) on nimetty hänen mukaansa.

Lähteet

• Boyer, Carl.: Tieteiden kuningatar. Matematiikan historia I–II. Art House, 1995. (suomeksi)
• Huff, Toby E.: The Rise of Early Modern Science. Islam, China, and the West. 3rd edition. Cambridge University Press, 2017. ISBN 978-1-107-57107-5 (englanniksi)
• David C. Lindberg & Michael H. Shank (toim.): The Cambridge History of Science. Volume 2. Medieval Science. Cambridge University Press, 2013. (englanniksi)