十一世纪初的开罗,一间遮光的屋子只留一个小孔,屋外阳光下的市井与天光穿过孔洞,在对面墙上投出一幅倒立的图景。一位学者在黑暗里反复挪动灯盏、镜面与屏板,记录光落在哪里、像怎样颠倒。他叫阿布·阿里·哈桑·伊本·海赛姆,约生于九六五年的巴士拉,约卒于一〇四〇年,中古拉丁文献把他的名字讹转作阿尔哈曾。在他之前千余年,讲视觉多因袭古希腊成说;他要用手和眼睛,把人怎样看见世界重新问一遍。
他先拿暗室做文章。屋外三盏灯隔着小孔,墙上便有三个光点,挡住一盏,对应的光点随即消失;孔小则像清,孔大则像糊。由这些可重复的试验,他确认光沿直线行进,小孔所成倒像是光线路径的必然。他转而系统批判古希腊的「视觉射线说」:欧几里得与托勒密一脉以为眼睛放出射线,射线触及物体人才看见;海赛姆反问,抬眼便见满天星辰,射线怎能瞬息抵达。他给出相反的答案:光自发光体发出,或自物体表面反射,进入眼睛,视觉才告发生。
论证不止于断言。他用平面镜、球面镜、抛物面镜逐一试验反射,又在水与玻璃等介质中测量折射,考察像的偏折;他解释暗室成像、白昼不见星等现象,把几何证明与实验检验拴在同一处。七卷本《光学书》便是这条路线的总汇,还涉及双眼视觉与视觉心理,把光线问题推进到知觉如何成立。他在数学上也留下曲面镜反射的极值难题,后世称阿尔哈曾问题,直到十七世纪才有完整的几何解。
他在埃及的岁月另有一层疑云。据后世传记所记,他曾向法蒂玛王朝的哈基姆哈里发夸口能调控尼罗河水,沿河考察后自知工程非当时人力可及,畏惧暴君,遂佯狂避祸,被软禁十年,借闭门岁月潜心著述。这则轶事不见于同时记载,主要出自二三百年后的传记家笔,当与他的论著分层而观,不宜字字坐实;可确定的是,他确在开罗长期治学,著作宏富,除《光学书》外还著有《论光》《论世界的构造》,对托勒密天文学的若干环节也有质疑。
《光学书》十二世纪被译成拉丁文,此后数百年间成为欧洲光学的基本读本,罗杰·培根与维泰洛沿它的路数研究光与虹,开普勒后来订正其眼球成像之说,仍自认是接着他讲。近代科学史家多把他视为科学实验方法的先驱,或称现代光学之父。一个生卒只能写约字的人,在暗室中立下的规矩——让可重复的试验,而非古人的名头裁决是非——比他的任何一条结论都走得更远。
❝求知者不是研治古人之书便一味信从的人,而是对所信生出疑问、向所读索求证据的人。(大意)❞