مجلة الرسالة/العدد 297/الحسن بن الهيثم

لَلأستاذ عبد الحميد حمدي

المدرس الأول للعلوم بوزارة المعارف

للحسن بن الهيثم منزلة رفيعة في عالم العلوم الفيزيقية لا ينتقص من قدرها أنه غير معروف في الشرق بقدر ما هو معروف في الغرب بين علماء الفيزيقا الذين قدروه فكتبوا عنه وترجموا مؤلفاته وعلقوا عليها وشرحوا الغامض منها.

وهو أبو علي الحسن بن الهيثم، ولد بالبصرة عام 355هـ (965م) ومات بالقاهرة عام 430هـ (1038م) وكان قد استقدمه الحاكم بأمر الله الخليفة الفاطمي لينظم لم مياه النيل لينتفع بها الزرع أوقات الزيادة والنقصان. وأمده الحاكم بالمال والرجال وقصد إلى أسوان وعاين النيل عندها ودرس مشروعاً كان قد أعده هو أثناء إقامته في العراق ليطبقه على حالة نيل مصر، فرأى تعذر الأمر ورجع وأعتذر إلى الخليفة بما تظاهر بقبوله ثم ولاه بعض الدواوين.

وقد ساهم الحسن بن الهيثم في الحركة العلمية في مصر إذ قام بالتدريس في الجامع الأزهر وتخرج عليه كثيرون من المصريين نذكر منهم أبا الوفاء الميشر بن فانك من أعيان أمراء مصر وأفاضل علمائهم، وقد أخذ عنه كثيراً من علوم الهيئة والعلوم الرياضية، كما كانت لابن الهيثم مساجلات ومحاضرات ومراسلات قامت بينه وبين العلماء في مصر وفي غير مصر

وقد كان الحسن بن الهيثم أحد الأساتذة الذين تكونت منهم (دار الحكمة) وهي نوع من الأكاديمية العلمية أنشأها الحاكم بأمر الله الخليفة الفاطمي وأمدها بآلاف الكتب وأغدق عليها الهبات واختصها بعنايته. وقد كان الحسن بن الهيثم زميلا في هذه الأكاديمية العلمية لأبن يونس وعمار وعلي بن رضوان وماسويه المارديني، وكلهم من قادة الفكر في العالم الإسلامي في ذلك العصر، وكانوا من أصدقاء الحاكم وكانت لهم معه مجالس ومحاضرات

حضر الحسن بن الهيثم إلى القاهرة عام 386هـ (966م). وعاش فيها عيشة النسك والزهد، فقد كان في السنين الأخيرة من حياته يكتب في كل سنة اقليدس والمجسطي ويبيعهما ويقتات من ثمنهما ولم تزل هذه حاله إلى أن توفي عام 430هـ (1038م).

فيكون قد قضى بالقاهرة حتى وفاته أكثر من اثنين وأربعين عاماً؛ فهو مواطن مصري انقضت على وفاته تسعة قرون كان فيها اسمه مغموراً غير مشهور لا تذكره المحافل العلمية الشرقية ولا تشيد بذكره؛ فمن الواجب علينا ومن الإنصاف له ونحن نحتفل بالسنة الهجرية الجديدة أن نحيي ذكراه في وقت نحن أحوج ما نكون إلى الإشادة بذكر السلف الصالح وإلى الكشف عن أعمالهم ومؤلفاتهم لتنشط الهمم ولنصل بين ماض تليد وحاضر مرتقب النتائج معقود عليه الرجاء أن يتفتح عن مستقبل حافل بالعلم والعرفان. ويمتاز الحسن بن الهيثم في بحوثه الفيزيقية عن سواه من الفلاسفة الذين عاصروه أو تقدموه ممن كتبوا في العلوم الفيزيقية، فقد كان له منهج علمي اتبعه في بحوثه يتلخص في: المشاهدة والتجربة والاستنباط. وفي ذلك يقول جورج سارتون في كتابه (مقدمة لتاريخ العلوم): وهو أعظم عالم فيزيقي مسلم وأحد كبار العلماء الذين بحثوا في البصريات في جميع العصور. وقد كان فوق ذلك فلكياً ورياضياً وطبيباً، وله شروح على مؤلفات أرسطو وجالينوس؛ والترجمة اللاتينية لكتابه (المناظر) وهو أهم مؤلفاته - كان لها أثر عظيم على العلم في الغرب وخصوصاً على روجر بيكون وكبلر وفيها يتجلى الرقي العظيم الذي وصلت إليه الطرق التجريبية) ويقول في ذلك أيضاً إيفور ب هارت في كتابه (الفيزيقيون العظام): (وقد أدخل تحسيناً ذا شأن في جهاز بطليموس لقياس زوايا الانكسار في الأوساط المختلفة، وقد كانت طرائقه في الحقيقة تذكارات ماضية لطرائق البحث العلمي في معاملنا في الوقت الحاضر.

ونحن نعرض الآن لبعض أجهزة للحسن بن الهيثم استخدمها لإثبات بعض الظواهر الضوئية، ونذكرها على سبيل المثال لا الحصر، لأن التجارب ابن الهيثم التي تضمنها كتابه (المناظر) أكثر من أن تحصى. وسيكون بحثنا في هذه الناحية التجريبية التي بز بها ابن الهيثم غيره من العلماء الفيزيقيين بحثاً مقارناً فنذكر تجاربنا الحديثة وأجهزتها ونقرنها بتجارب ابن الهيثم موضحة بالأجهزة التي استخدمها

أولاً: الضوء ينتشر على سموت خطوط مستقيمة

إذا وضعت جسما معتما بين عينيك ومنبع ضوء صغير يبعد بمسافة قصيرة فإنك لا ترى الضوء إذا كان الجسم والمنبع والعين على استقامة واحدة؛ وإذا نظرت إلى شعاع ضوئي نافذ من ثلمة من نافذة حجرة مظلمة تشاهد مسير الشعاع داخل الحجرة في خطوط مستقيمة. والحقيقة أن الضوء في ذاته لا يرى، ولكن الجسيمات الصغيرة المبعثرة في الهواء هي التي تعكس الضوء إلى العين وتساعدها على تتبع مسيرها. وإذا راقبت مغرب الشمس عندما تختفي تحت الأفق تشاهد أن الأشعة المنبعثة منها تكون في خطوط مستقيمة؛ ويمكنك أن تثبت هذه الظاهرة عملياً بعدة تجارب نقتصر منها على ما يأتي:

خذ ثلاثة أفرخ من الورق المقوى ا، ب، ج (شكل 1 - 1) واثقب كل منهما بثقب في وسطه، ثم ضعها رأسياً على حوامل ثلاثة بحيث تكون الثقوب على استقامة واحدة. أشعل شمعة (ش) وضعها أمام الثقب الأول ثم انظر من خلف الثقب الثالث عند (ع) تر الشمعة. أزح أحد الأفرخ في أية جهة لا تر الشمعة. وهذا يدل على أن الضوء ينتشر في خطوط مستقيمة في الوسط المتجانس (الوسط هنا الهواء طبعاً)

وإليك شرح ابن الهيثم لهذه الظاهرة وتجربته التي أثبت بها صحتها:

(. . . فأما كيف يكون نفوذ الضوء في الأجسام المشفة فهو أن الضوء يمتد في الأجسام المشفة على سموت خطوط مستقيمة، ولا يمتد إلا على سموت الخطوط المستقيمة، ويمتد من كل نقطة من الجسم المضيء على كل خط مستقيم يصح أن يمتد من تلك النقطة في الجسم المشف المجاور للجسم المضيء. وهذا المعنى قد بيناه في كتابنا (المناظر) بياناً مستقصي، ولكنا نذكر الآن منه طرفاً يقنع فيما نحن بسبيله، فنقول: إن امتداد الضوء على سموت خطوط مستقيمة يظهر ظهوراً بيناً من الأضواء التي تدخل من ثقوب إلى البيوت الظلمة، فإن ضوء الشمس وضوء القمر وضوء النار إذا دخل في ثقب مقتدر إلى بيت مظلم، وكان في البيت غبار أو أثير في البيت غبار فإن الضوء الداخل من الثقب يظهر في الغبار الممازج للهواء ظهوراً بيناً، ويظهر على وجه الأرض أو على حائط البيت المقابل للثقب ويوجد الضوء ممتداً من الثقب إلى الأرض أو إلى الحائط المقابل للثقب على سموت مستقيمة). وبعد هذا الشرح يدلي ابن الهيثم بالتجربة فيقول (شكل ا - ب): (وإن اعتبر هذا الضوء الظاهر بعود مستقيم وجد الضوء ممتداً على استقامة العود، وإن لم يكن في البيت غبار وظهر الضوء على الأرض أو على الحائط المقابل للثقب، ثم جعل بين الضوء الظاهر وبين الثقب عود مستقيم، أو مد بينهما خيط مدّاً شديداً، ثم جعل فيما بين الضوء والثقب جسم كثيف ظهر الضوء على ذلك الجسم الكثيف وبطل من الموضع الذي كان يظهر فيه، ثم إن حرك الجسم الكثيف في المسافة الممتدة على استقامة العود وجد الضوء أبداً يظهر على الجسم الكثيف، فيتبين من ذلك أن الضوء يمتد من الثقب إلى الموضع الذي يظهر فيه الضوء على سموت خطوط مستقيمة).

ثانياً: إن البصر يرى المبصرات على سموت خطوط مستقيمة

في تجاربنا الحديثة لا توجد تجربة خاصة لإثبات هذه الظاهرة ولكنا نستنتجها من التجربة السابقة. أما الحسن بن الهيثم فيثبتها بتجربة مستقلة وبجهاز خاص. . . وإليك شرح تجربته وجهازه (شكل 2)

(يتخذ المعتبر مسطرة في غاية الصحة والاستقامة ويخط في وسطها خطاً مستقيماً موازياً لخطي نهايتها، ويتخذ أنبوباً أسطوانياً أجوف طوله في غاية الاستقامة واستدارته في غاية الصحة ودائرتا طرفيه متوازيتان، ونهايته متشابهة ومقتدر السعة وليس بأوسع من محجر العين، ويكون طوله أكثر من طول المسطرة بقدر يسير ويخط في سطحه الظاهر خطاً مستقيماً ويقسم الخط الذي على المسطرة ثلاثة أقسام أوسطها مساو لطول الأنبوب ويطبق خط الأنبوب على الأوسط من الأقسام الثلاثة بحيث يتطابق طرفاهما ويلصق الأنبوب بالمسطرة على هذا الوضع إلصاقاً ثابتاً ملتحماً

ثم يعين على مبصر من المبصرات ويلصق طرف المسطرة بالجفن الأسفل من إحدى عينيه والطرف الآخر بسطح المبصر ويغمض العين الأخرى وينظر من ثقب الأنبوب فإنه يرى من المبصر الجزء المقابل لثقب الأنبوب الذي يليه

وإذا ستر الثقب بجسم كثيف استتر ذلك الجزء فإذا رفعه عات الرؤية، وإن ستر بعض الثقب استتر من ذلك الجزء البعض المقابل لجزء الثقب المستتر الذي هو والمبصر والساتر على خط مستقيم، وإذا ستر الثقب استتر الجزء المقابل له

فمعلوم أن بين البصر وذلك الجزء هواء متصلاً لا يتخلله كثيف ومسافات لا نهاية لها، كلها غير مستقيمة؛ فلو كان ممكناً أن يدرك البصر شيئاً على غير استقامة في الهواء من غير انعكاس لكان يدرك الجزء في تلك الحال - فتبين أن هذه الرؤية لا تتهيأ إلا من سموت خطوط مستقيمة ثالثاً: الحجرة المظلمة (شكل 3)

إذا أغلقت جميع نوافذ حجرة وتركت ثلمة صغيرة فيها ووضعت خلفها حاجزاً كلوح من الخشب شاهدت تكون صورة عليه للمرئيات التي خارج الحجرة وهذه تكون مقلوبة ويمكن إثبات ذلك عملياً (شكل 4) فإنك إذا ثقبت لوحاً رقيقاً من المعدن عند (ث) وثبته على حامل ووضعت شمعة موقدة (1ب) أمامه وحائلاً من الورق الأبيض خلفه تتكون على الحائل صورة مقلوبة للهب الشمعة هو (اب) ويعلل ذلك بأن الأشعة تتفرق في جميع الجهات من كل نقطة من نقط الجسم المضيء، ومن هذه الأشعة تنفذ حزمة صغيرة للغاية من الثقب فيخرج من (ا) شعاع ينفذ من الثقب ويسقط على الحائل فتتكون عليه صورة (ا) لهذه النقطة وكذلك يخرج من (ب) شعاع ينفذ من الثقب ويلاقي الحائل في (بَ) تكون هي صورة النقطة (ب) وبالمثل تتكون على الحائل بين (ا، ب)، صورة لجميع نقط اللهب الأخرى بين (ا، ب)، وإذا كان الثقب ضيقاً كانت الصورة واضحة ومحدودة، وإذا كان الثقب متسعاً كانت الصورة غير واضحة وغير محدودة. ويرجع انقلاب الصورة إلى انتشر الأشعة الضوئية في خطوط مستقيمة وتقاطعها عند الثلمة، فالأشعة الآتية من الأجزاء العليا تقابل الحائل في أجزائه السفلى، وبالعكس الآتية من الأجزاء السفلى تلاقي الحائل في أجزائه العليا والأشعة الآتية من الأجزاء المتيامنة تقابل الحائل في أجزائه المتياسرة، وبالعكس الآتية من الأجزاء المتياسرة تلاقي الحائل في أجزائه المتيامنة فتكون الصورة مقلوبة من عامة الوجوه، وإليك قول ابن الهيثم في هذه الظاهرة:

(. . . وبعد ذلك نقول: كل صورة مضيئة قابلت ثقباً مستديراً في غاية الصغر فإن المخروط المتشكل بينها وبين مركز الثقب ينفذ إلى السطح الموازي ويحدث ضوؤها على السطح على شكل شبيه بشكل الصورة، لكنه يكون معكوساً، ولنسمه الضوء المتوسط، فإذا تعددت الصور المضيئة تعددت أضواؤها المتوسطة لكن الضوء الحادث من الصورة المتيامنة عن الثقب يتياسر، ويتيامن ضوء المتياسرة، ويتعالى ضوء المتسافلة، ويتسافل ضوء المتعالية

وأشكال الأضواء تشبه أشكال الصور ونسبتها إلى أشكال الصور واحدة، وضوء كل صورة يرد في جميع المخروطات المتشكلة بينها وبين كل نقطة من سطح الثقب إلى ما يقابله، وقواعد تلك المخروطات على السطح المقابل متساوية

. . . فإن كان الثقب في غاية الصغر فإن شكل الضوء الحادث يكون قريب الشبه بشكل الضوء المتوسط، ويقل الشبه بقدر زيادة فسحة الثقب. . . وهكذا إلى أن يخفى الشبه ويبقى الشبه في مجرد الضوء واللون. . . وكلما كان الثقب أضيق والسطح أبعد كان شكل الوسط أشبه بالصورة

وكذلك أيضاً إذا قابلت قطع سحاب بيض ثقباً ضيقاً يفضي إلى موضع نقي اللون لا يصل إليه ضوء آخر فإنه يرى في ذلك الموضع قطع أضواء إلى البياض بعدد قطع السحاب مخالفة الأوضاع لها، وإن كانت قطع السحاب تتحرك نحو جهة فإن الأضواء أيضاً تتحرك لكن إلى خلاف تلك الجهة

وكذا لو طار بعض الكبار من الطيور قريباً من ثقب كما ذكر فإن صورة لونه تظهر على ما يقابل الثقب متشكلاً بشكل يشبه شكله متحركا في خلاف جهته

رابعاً: دوامة الحسن بن الهيثم وقرص نيوتن

يمكث التأثير الذي يحدثه أحد الألوان على شبكية العين برهة

من الزمن صغيرة 101 ثانية فإذا تتابعت عدة تأثيرات من

ألوان مختلفة في زمن أقل من 101 ثانية لا يضيع أثر أي

لون من هذه الألوان بل تتأثر العين بها جميعاً في وقت واحد

وتحس العين بلون خاص هو نتيجة اندماج تأثيرات الألوان

المختلفة. ويمكن إثبات هذه الظاهرة باستخدام قرص نيوتن

(شكل 5 - 1) وهو قرص مستدير من الورق المقوى مقسم

سطحه إلى قطاعات ملونة تختلف مساحتها وترتيبها حسب

وضعها الطبيعي في الطيف الشمسي ويثبت القرص عند مركزه على محور عمودي على مستواه، فإذا أدير القرص

بسرعة تكفي لسقوط الألوان كلها على العين في فترة تقل عن

101 ثانية اندمجت التأثيرات من الألوان المختلفة على العين

وظهر القرص أبيض قليلاً. وإذا كانت ألوان الأقسام ليست في

ترتيب وضعها في الطيف الشمسي ولم يراع مساحتها فيه

أحست العين بلون مركب من ألوان القرص كلها

وإليك شرح ابن الهيثم لنظرية تركيب الألوان ووصف دوّامته (شكل 5 - ب)

نقول إن إدراك ماهية اللون ليس يكون إلا في زمان وذلك لأن إدراكها ليس إلا بالتمييز والتشبيه وذلك لا يتأتى إلا في زمان والذي يدل على ذلك ما يظهر من الدوامة عند حركتها فإن الدوامة إذا كانت فيها أصباغ مختلفة وكانت الأصباغ خطوطاً ممتدة من وسط سطحها الظاهر وما يلي عنقها إلى نهاية محيطها ثم أديرت الدوامة بحركة شديدة فإنها تتحرك على الاستدارة في غاية السرعة

(وإذا تأملها الناظر في حال حركتها فإنه يدرك لوناً واحداً مخالفاً لجميع الألوان التي فيها كأنه لون مركب من جميع ألوان تلك الخطوط ولا يدرك تخطيطها ولا اختلاف ألوانها

ويدركها مع ذلك كأنها ساكنة إذا كانت حركتها في غاية السرعة، وإذا كانت في حركتها فلا تثبت نقطة منها في موضع واحد زمانً محسوساً وهي تقطع في أقل القليل من الزمان جميع الدائرة التي تدور عليها فتحصل صورة النقطة في ذلك الزمان اليسير على محيط دائرة من جميع محيطها الذي يحصل في البصر فيدرك لون تلك النقطة في الزمان القليل مستديراً

(وكذلك حكم جميع النقاط التي في سطح الدوامة وجميع النقاط المتساوية الأبعاد عن المركز تتحرك حينئذ على محيط دائرة واحدة فيعرض لذلك أن يظهر لون كل نقطة من النقاط المتساوية الأبعاد عن المركز على محيط دائرة فتظهر ألوان جميع تلك النقاط في جميع محيط الدائرة ممتزجة ولا تتميز للبصر فلذلك يدرك سطح الدوامة لوناً واحداً ممتزجاً من جميع الألوان التي في سطحها)

وبعد فهذه تجارب وأجهزة نسوقها على سبيل التمثيل لا الحصر فهي قليل من كثير؛ ولعلنا نكون قد وفقنا إلى الكشف عن ناحية عظيمة - هي البحث العلمي التجريبي - امتاز بها الحسن بن الهيثم في بحوثه فكان لها أكبر الأثر في قادة البحث العلمي في أوربا في العصور القديمة ولا يزال أثرها محسوساً في عصرنا الحالي.

عبد الحميد حمدي مرسي