邮说医学史48:海什木

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邮说医学史48

现代光学的开拓者——海什木

伊本·海什木(Ibn Al-Haitham,约965-1039),欧洲人称他为阿尔哈曾(Alhazen)(www.51mc.net)。他是中世纪阿拉伯又一位在多个知识领域都做出重大贡献的“通才”,是物理学家、数学家、天文学家、医学家。他的身上闪烁着耀眼的智慧之光,勇于质疑经典,首次提出“科学方法”(scientific method),开创了对实验物理学的研究,被后世称为“实验物理学的开创者”。他有大量的著作和被现代科学证明了的科学发现,尤其在光学研究和医学(眼科学)方面有突出成就,有着“光学之父”的美誉。作为第一位使用科学方法的人,他被视为“世界上第一位科学家”。

约旦(1971):中世纪阿拉伯“通才”海什木

海什木出生于今伊拉克东南方的巴士拉(Basra),卒于开罗(Cairo)。他年轻时在巴格达(Baghdad)学习,阅读了大量希腊科学的书籍,接触到欧几里德(Euclid)的《几何原理》,并将其应用到工程建设中。之后他前往开罗,在智慧宫里学习研究。当时的埃及哈里发哈基姆(Al-hakim bi-Amr Allah,985-1021)得知海什木懂得工程建设,便让他参与在尼罗河上筑水坝控制洪水泛滥的大工程。海什木仔细研究后发现这是根本无法实现的工程,他怕激怒哈基姆而选择装疯,虽逃过了一死,但被软禁了十年,直到1021年哈基姆死后才被放出来。

海什木像

哈基姆软禁了海什木十年,他关得了海什木的人,却关不了海什木科学研究的灵魂。这十年间,海什木将自己的软禁之地变成了研究工作坊,做了大量光学实验,对光线进行了细致的研究,取得了惊人的发现,完成了名垂千古的光学著作《光学全书》(Book of Optics)。这部著作多达7卷,是世界上最早的实验科学著作。

海什木的《光学全书》

海什木是一个朴素自然神论的科学先贤,早期的“科学方法”就是海什木在开罗时提出来的。他特别重视实验研究与数据量化,是首位采用科学方法的人,开创了对实验物理学的研究。他追逐真理,勇于对经典提出质疑,从不轻信别人的观点,一定要亲自动手,经过系统的观察研究后,才会根据所看见的现象归纳出理论。

巴基斯坦(1965)“光学之父”海什木的光学实验示意图

海什木认为“学则需疑,疑则有进”。他说:“探寻真理是很困难的,而探寻之路更是充满艰辛,因为真理总被埋没在模糊的表象中。神没有庇护科学家不受错误的困扰,也没有守卫科学免于缺陷与谬误。所以,真理的寻求者不是那些随着自己的本性,豪不怀疑地埋头古典书籍的人,而是那些对于经典传授的知识大胆质疑的人。真理的寻求者同样应该服从于论据与演示,而不是听凭一个人的随口一言。一个追逐真理研究科学的人的义务,就是与他所有读到的东西为敌,用他的大脑去仔细思索内容的方方面面,对于读到的东西全方位地质疑。他也同样应该对于自己的分析抱有谨慎的怀疑态度,以至于不落入偏见与宽容的陷阱中。”

2003版伊拉克10000第纳尔纸币上的海什木头像

作为现代光学研究的先驱,海什木在承袭古希腊光学的最高峰——托勒密(Ptolemy)光学的基础上,用自己倡导的实验科学方法对光和人的视觉进行研究,开创了光学与视觉的科学革命,被称为“托勒密第二”。当时,埃及流行眼病,海什木便对眼睛进行研究。为了弄清楚眼睛里到底有什么,他解剖了牛的眼睛,还画了精致的示意图,用来阐释眼睛的结构和工作机制。他最先记述和采用了眼睛的某些解剖名称,如角膜与晶状体等,这些名字一直沿用至今。

海什木手绘的人眼结构示意图

当时,对光线是怎样传播的还不很清楚,海什木对此进行了深入的研究。通过不断的观察和推理,海什木得出了一个大胆的猜想:光可能是沿直线传播的。为了证明这个猜想,他制作了一个暗箱,并通过暗箱小孔成像实验证明了光的直线传播。同时他还发现,直线传播的光线通过小孔形成了上下颠倒、左右相反的影像。

海什木的小孔成像实验

海什木通过对颜色、光的传播、视觉反射、折射、透镜、反射镜、暗室视觉等所做的大量光学实验,否定了托勒密《光学》所认为视觉是由从眼睛里发射出来的光线反射回来而形成的旧观念,以实验说明光照在物体上后向各个方向反射出无限多的光线,其中一部分进入了我们的眼睛,于是我们看到了东西。他不但是第一个阐述视觉产生的人,还详细研究了视觉和距离、角度、物体大小的关系,并通过实验证明视觉是如何在大脑中而不是眼睛里产生的。他解释了视觉和视知觉的过程,推进了眼部手术的发展。在对折射的研究中,他首先发明了将反射光和折射光在水平和竖直方向上分解这一几何光学中的基本方法。这些成果,都被收集在《光学全书》中。

马拉维(2008):被称为“实验物理学的开创者”的海什木,邮票上使用了他的拉丁名阿尔哈曾

海什木是第一位真正意义上的实验科学家,他的《光学全书》推翻了古代极多的错误观念,尤其是指出了我们能看见物体是因为眼睛能发光的错误观念。《光学全书》被开罗艾资哈尔大学当作光学基本教材使用了1000余年,十二世纪末被译成拉丁文,后来又被译成多种文字,促进了现代几何光学的发展。 在海什木之后,13世纪晚期研究彩虹的波斯学者卡马尔继承、发扬了前辈的研究。由于中世界的伊斯兰世界坚守着古典智慧,并在除了数学和光学之外的地图学、医学、哲学等领域积累、发展了新知识,因此令西方受益无穷,迎来了随之而来的文艺复兴。

卡塔尔(2003):“世界上第一位科学家”海什木

作者简介

王平,南京医科大学医学史研究中心客座教授,中华医学集邮研究会副会长。

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