阿拉伯人
阿拉伯民族的发展史在整个思想史中显得格外非凡。离散而居的野蛮部落,在经历了宗教狂热这个大熔炉的洗礼之后,突然融合成了一个极为强大的民族。在战争和征服停止之后,随即而来的是一个知识活跃时期。大约在8世纪,他们十分迅速地获得了古印度人和希腊人的科学和哲学智慧成果,那些古典书籍从希腊语翻译成了阿拉伯语,化学、天文学、数学、地理等都变成了受人们青睐的学科。阿拉伯人在科学方面作出了一些独创性的贡献,但是大体而言,他们并没有跟那些古老的研究划清界限,他们更多的是在学习知识,而非创造学问。
就我们所知,物理学中只有一个分支在阿拉伯的科学土壤中茁壮成长,而且只有一个人在这方面取得了巨大成就。这个分支就是光学,这个人是阿尔·哈森(Al Hazen)(965? —1038),其阿拉伯的全名是阿布·阿里·阿尔·哈桑·伊布恩·阿尔·哈桑·伊布恩·阿尔·海塔姆。他出生在底格里斯河附近的波斯拉,并成功地获得了维奇尔(伊斯兰教国家高官)的位置。之后一位哈里发将阿尔·哈森调到了埃及,因为哈里发听说阿尔·哈桑设计出了一些治理尼罗河的方案,使得每年有丰富的河水用于灌溉。阿尔·哈桑在埃及进行实地考察之后,不得已放弃了自己的计划。此外他还犯了一些其他错误,他失去了哈里发的青睐。他伪装成精神失常的样子,并一直藏匿到这位哈里发去世之后。后来他通过抄写手抄本维持生计,在天文学、数学和光学方面都有著作。
阿尔·哈桑的著作《光学》被翻译成了拉丁文,于1572年在贝尔出版。除了从古希腊人那里学到的入射角和反射角相等定律,他还增加了两个角都处于同一平面的定律。他研究了球面镜和抛物柱面镜:通过某一点的光线数量越多,产生的热量也就越大;与球面镜主轴平行的光线在进入到球面镜时会被反射到这条轴线上;镜子上各个点反射的光线都处于一个圆的圆周之内,其跟球面镜的轴线是垂直的,并且这些光线通过的都是轴线上的同一点。他用几个单独的球形环做成一个镜子,其中每个环都有自己的半径和圆心,但是要使所有的环将所有的光线精确地反射到同一点上。接下来就是十分著名的“阿尔·哈森问题”:已知发光点和眼睛的位置,求球面镜、圆柱状镜或圆锥面镜上发生反射的位置。这个问题最初出现在托勒密的光学研究中,在阿尔·哈森对其进行了十分精妙又复杂的论述之后,该问题就开始闻名欧洲,因为这个普遍性的问题带来了一系列几何学难题。
阿尔·哈森重复了托勒密曾经做过的工作,测量了入射角和折射角的角度,但是跟他的前辈一样,他并没有发现真正的折射定律。他所使用的仪器是一个带有刻度的圆形铜环,将其放在垂直位置,并把其一半浸入水中。入射光线通过铜环边上的一个小孔,并且穿过中间穿孔的圆盘。这个仪器跟现在在初级教学中使用的仪器十分相似,其能够让我们十分便捷地读出入射角和反射角的角度。
关于太阳和月亮在接近地平线时,其直径会明显增大这一现象,他认为只是幻觉罢了,因为我们是根据相距较近的地球上的物体来判断这些天体的大小的。即使今天,这样的说法依旧存在,但是它并没有被普遍接受。阿尔·哈森得出的结论是:行星和恒星并不是接收太阳的光,它们本身就会发光。
阿尔·哈森也是第一位详细描述人类眼睛的物理学家,声称自己的解释是根据解剖学著作作出的。眼睛某些部位的名称,起源于译为拉丁文的阿勒·哈增的描述,如“网膜”“角膜”“玻璃状液”(玻璃体)、“前房液”等术语。
他的一些阿拉伯前辈和其同时代的一些人,包括他本人都强烈反对欧几里得和柏拉图学派的观点,即视觉的产生是因为眼睛发射光线。他们支持亚里士多德和德谟克利特的观点,即产生视觉的原因在于被看到的物体。
阿拉伯人还提出了“比重”的概念,并通过实验对其进行了测定。为了进行测定,阿尔·比鲁尼(Al Biruni)使用了一个带有向下方倾斜喷嘴的容器。而后向容器中注水,使水达到喷嘴的高度,再把固体放入水中,测出溢出水的重量。这样测出的水的重量与物体在空气中的重量进行比较,就得到了物体的比重。阿尔·哈齐尼在1137年所著的《智慧秤》一书中描述了一个奇妙的杠杆秤:其带有五个秤盘,可以分别测量物体在水中和空气中的重量,其中一个秤盘可以沿着带有刻度的秤杆移动。他指出,空气对物体也有一定的浮力,使得物体在空气中失去一定的重量。