ค.ศ.2015 เป็นปีที่องค์การสหประชาชาติได้ประกาศให้เป็นปีสากลแห่งแสง และเทคโนโลยีที่ใช้แสง (International Year of Light and Light-based Technology) เพื่อให้ชาวโลกได้ตระหนักในความสำคัญของทัศนศาสตร์และเทคโนโลยีแสง ที่ได้พัฒนาอารยธรรมของมนุษย์ ตั้งแต่อดีตตราบจนปัจจุบัน
อนึ่งในปีเดียวกันนี้ UN ก็ได้ถือโอกาสจัดงานแสดงความยิ่งใหญ่ของ Ibn al-Haytham ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์อาหรับผู้มีผลงานทัศนศาสตร์มากมายด้วย เพราะเขาคือคนที่ได้ให้ข้อคิดกับคนรุ่นหลังว่า ในการแสวงหาความจริง คนเราจะต้องไม่เพียงอ่านงานของปราชญ์ในอดีตเท่านั้น แต่ต้องรู้จักตั้งประเด็นสงสัยในความถูกต้องของสิ่งที่อ่าน โดยการซักถามหรือซักไซ้ความเชื่อนั้น เพราะ “ปราชญ์” ที่เขียน “ความรู้” ยังรู้ไม่สมบูรณ์ ด้วยเหตุนี้ความรู้ที่บันทึกจึงยังมีข้อบกพร่อง ดังนั้นผู้อ่านจึงควรวิพากษ์วิจารณ์สิ่งที่อ่านไป แล้ววิเคราะห์ความคิดต่างๆ ด้วยความเข้าใจและด้วยเหตุผล นอกเหนือจากการวางรากฐานของการทำงานวิทยาศาสตร์แล้ว al-Haytham ยังได้บุกเบิกการศึกษาวิทยาศาสตร์ของแสงเมื่อ 1,000 ปีก่อน จนทำให้ได้รับการยกย่องว่าเป็นบิดาของวิชาทัศนศาสตร์ด้วย
Abu Ali al Hassan ibn al-Haytham คือบุคคลที่ชาวตะวันตกรู้จักในชื่อละตินว่า Alhazen ได้ถือกำเนิดเมื่อ ค.ศ.965 ที่เมือง Basra ในอิรักตอนใต้ และได้รับการศึกษาเป็นอย่างดีที่ Basra กับ Baghdad เมื่อสำเร็จการศึกษาได้ทำงานรับราชการเป็นครูสอนคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ให้ลูกหลานของขุนนางผู้ใหญ่ แต่พบว่าชีวิตในกำกับโดยศาสนาอิสลามทำให้ไม่มีความสุข ดังนั้นในปี 1011 Alhazen จึงเดินทางไปอียิปต์ และตั้งใจจะอุทิศชีวิตที่เหลือศึกษาวิทยาศาสตร์ กรุงไคโรในขณะนั้นมีกาหลิบ Al-Hakim bi’amr Illah ปกครอง พระองค์ทรงศรัทธาวิชาโหราศาสตร์ และวิศวกรรมโยธามาก ขณะทำงานอยู่ที่ไคโร Alhazan รู้ข่าวน้ำในแม่น้ำไนล์ไหลท่วมฝั่งทุกปี ทำให้ชาวบ้านเดือดร้อนอย่างแสนสาหัส Alhazan จึงอาสาจะแก้ปัญหานี้ และได้เขียนจดหมายทูลกาหลิบว่า จะสร้างเขื่อนเพื่อแก้ปัญหาน้ำท่วมอย่างถาวร กาหลิบทรงพอพระทัยมาก จึงเสด็จนำ Alhazen ไปดูสภาพของแม่น้ำไนล์
แต่เมื่อ Alhazen เห็นความยิ่งใหญ่ของแม่น้ำ เขาก็ตระหนักรู้ทันทีว่า ไม่มีปัญญาและความสามารถจะสร้างเขื่อนที่มีสมรรถภาพดังที่อ้างในจดหมายได้ นั่นหมายความว่าชีวิตของตนกำลังจะมีปัญหา เพราะถ้าทูลชี้แจงต่อกาหลิบตามความเป็นจริงว่า ทำไม่ได้ นั่นคือการรับสารภาพว่าตนได้กราบทูลเท็จ เพราะได้อวดอ้างความสามารถว่าทำได้ และโทษที่จะได้รับคือการถูกประหารชีวิต แต่ถ้าทูลว่าทำได้ แล้วทำไม่ได้ โทษก็คือศีรษะจะต้องขาดเช่นกัน เพราะรู้ดีว่ากาหลิบทรงเป็นกษัตริย์ที่โหดร้ายมาก ดังนั้น Alhazen จึงหาทางออกโดยแกล้งทำเป็นคนวิกลจริต และถูกขังคุกด้วยข้อกล่าวหาว่าทำให้กาหลิบทรงเสียเวลาอันมีค่าของพระองค์ จึงถูกขังนานจนกระทั่งกาหลิบสิ้นพระชนม์ในปี 1021 จากนั้น Alhazen ก็ได้รับการปลดปล่อยเป็นไท และได้เดินทางไปสเปนซึ่งขณะนั้นเป็นส่วนหนึ่งของอาณาจักรอาหรับเพื่อค้นคว้าหาความรู้ด้านแสงเพิ่มเติม และได้ศึกษาหาสาเหตุการเกิดเงา สีของดวงอาทิตย์ในยามใกล้จะตกดิน รุ้งกินน้ำ ภาพลวงตา สุริยุปราคา และจันทรุปราคา ฯลฯ แล้วเรียบเรียงองค์ความรู้เหล่านี้ลงในตำราชื่อ Kitab-al-Manathir (Book of Optics) หนังสือที่ทรงอิทธิพลทั้ง 7 เล่มได้รับการแปลเป็นภาษาละตินในปี 1270 หลังจากที่ Alhazen เสียชีวิตแล้ว 231 ปี และถูกนำไปตีพิมพ์เผยแพร่เป็นครั้งแรก โดย Friedrich Risner แห่งเมือง Basel ในปี 1572 ภายใต้ชื่อว่า Optical Thesaurus Alhazeni (ตำราทัศนศาสตร์ของ Alhazen)
ในความเป็นจริง คนโบราณได้สนใจเรื่องแสงมานานแล้ว ชาวบาบิลอน อียิปต์ อัสซีเรียนรู้จักใช้เลนส์ที่ทำจากหิน quartz เป็นแว่นขยายทั้ง Plato และ Euclid ต่างก็รู้กฎเบื้องต้นของแสง เช่น แสงเดินทางเป็นเส้นตรง และกฎการสะท้อนของแสงที่ตกกระทบกระจกราบ ปราชญ์อาหรับในคริสต์ศตวรรษที่ 9 ชื่อ Yagub ibn Ishag al-Kindi ก็ได้เคยศึกษาสมบัติบางประการของแสงก่อน Alhazen เสียอีก
เมื่อตำราทั้ง 7 เล่มปรากฏ ทุกคนก็ยอมรับว่านี่คือผลงานสำคัญที่สุดของ Alhazen และผลงานนี้ได้มีอิทธิพลต่อวงการวิชาการยุโรปก่อนยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาเป็นเวลานานถึง 600 ปี ปราชญ์ยุโรป เช่น Robert Grossetestes, Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, Rene Descartes, Johannes Kepler และ Isaac Newton ล้วนได้รับอิทธิพลทางความคิดจากตำรา Optics ของ Alhazen ดังนั้นตำรานี้จึงยิ่งใหญ่เทียบเท่าตำรา Opticks ของ Newton ที่ตีพิมพ์ในอีก 700 ปีต่อมา
ในตำราเล่มแรก Alhazen ได้เขียนเรื่อง แสงแดด แสงไฟ และแสงที่สะท้อนจากกระจกว่าต่างก็เป็นแสงที่มีสมบัติเหมือนกันทุกประการ และสำหรับการเห็นวัตถุนั้น Alhazen เห็นแตกต่างจาก Ptolemy ผู้เชื่อว่าตาคนสามารถปล่อยแสงไปกระทบวัตถุ แล้วแสงสะท้อนนำภาพของวัตถุกลับเข้าตา โดย Alhazen ให้เหตุผลว่า เวลาตาคนเห็นแสงที่สว่างจ้ามาก ตาจะพร่าและรู้สึกเจ็บ แต่ตาคนไม่เคยรู้สึกเจ็บ ไม่ว่าจะดูอะไร ณ ที่ใด หรือเวลาใด ดังนั้น ตาคนไม่มีแสงอยู่ภายใน หลังจากนั้น Alhazen ได้เรียบเรียงความคิดเกี่ยวกับเรื่องนี้ลงในหนังสือ Doubts Concerning Ptolemy และสรุปว่า การที่ตาเห็นวัตถุ เพราะวัตถุสะท้อนแสงมาเข้าตา
ในหนังสือเล่มที่ 2 Alhazen ได้บรรยาย เรื่องกลไกของตาในการเห็นภาพ โดยใช้ลูกตาของวัวเป็นตาตัวอย่าง ภาพวาดของ Alhazen ที่แสดงการทำงานของลูกตามีเส้นประสาท cornea สารน้ำในลูกตา (aqueous humour) วุ้นตา (vitreous humour) จอตา (retina) ที่อยู่ทางด้านหลังของลูกตา และรูตาดำ (pupil) ผลงานนี้ได้สังเคราะห์ผลงานกายวิภาคศาสตร์ของ Galen กับทฤษฎีรังสีแสงของ Euclid อธิบายการที่ตาสามารถเห็นภาพได้
หนังสือเล่มที่ 3 กล่าวถึงเงื่อนไขต่างๆ ที่ทำให้ตามองเห็นภาพได้ชัด และบรรยายลักษณะของภาพที่บกพร่องว่าเกิดจากสาเหตุใด
ในหนังสือเล่มที่ 4 Alhazen ได้วางพื้นฐานของทัศนศาสตร์สาขา catoptrics โดยสร้างทฤษฎีการสะท้อนของแสงคือโดยกระจกราบและกระจกโค้ง (ทั้งเว้าและนูน) รวมถึงการสะท้อนจากกระจกทรงกระบอก และทรงกรวย หนังสือเล่มนี้ยังมีโจทย์ Alhazen ที่โด่งดังมาก คือให้หาจุดตกกระทบของแสงบนกระจกนูนหรือเว้า ถ้ากำหนดตำแหน่งของวัตถุ และตำแหน่งของตามาให้ เพื่อตาสามารถเห็นวัตถุนั้นได้
ในหนังสือเล่มที่ 5 และ 6 Alhazen ได้วางพื้นฐานของทัศนศาสตร์สาขา dioptrics โดยได้กล่าวถึง ภาพลวงตาและสาเหตุการเห็นภาพที่บิดเบี้ยวโดยเลนส์ หลังการหักเหของแสงผ่านเลนส์ เช่นเลนส์นูนให้ภาพจริง ที่มีขนาดใหญ่กว่าวัตถุ และเลนส์เว้าให้ภาพเสมือนซึ่งมีขนาดเล็กกว่าวัตถุ
หนังสือเล่มสุดท้าย กล่าวถึงการหักเหของแสง เวลาแสงจากตัวกลางหนึ่งผ่านไปยังอีกตัวกลางอีกชนิดหนึ่ง โดย Alhazen ได้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างมุมตกกระทบกับมุมหักเห แต่ไม่ได้พบกฎการหักเห (Willebrod Snell คือผู้พบกฎหักเหของแสงในอีก 600 ปีต่อมา) นอกจากนี้ Alhazen ก็ยังได้พบอีกว่า แสงในยามโพล้เพล้เกิดจากการหักเหของแสงอาทิตย์ในบรรยากาศโลก ขณะดวงอาทิตย์อยู่ต่ำกว่าขอบฟ้าไม่เกิน 19 องศา และ Alhazen ใช้องค์ความรู้นี้คำนวณพบว่า บรรยากาศโลกหนาประมาณ 15 กิโลเมตร
Alhazen ยังได้บรรยายการทำงานของกล้อง camera obscura (ภาษาละตินแปลว่า ห้องมืด) เพราะภายในกล้องมืดสนิท ที่ผนังด้านหนึ่งของกล้องมีการเจาะรูเล็กให้แสงทะลุผ่านได้ บนผนังห้องด้านในที่อยู่ตรงข้ามกับรู ถูกทาสีขาว ดังนั้นเวลาแสงจากภายนอกทะลุผ่านรูเล็ก ไปกระทบผนังภายในที่อยู่ตรงข้ามกับรูจะเกิดภาพหัวกลับที่เลือนราง แต่ Alhazen ได้ทำให้เห็นภาพชัดขึ้น โดยการขยายรูมีขนาดใหญ่ขึ้นเล็กน้อย ห้องมืดนี้เป็นอุปกรณ์ที่ Alhazen แสดงสาธิตให้เห็นว่าแสงเดินทางเป็นเส้นตรง ตัวกล้องที่ Alhazen ใช้คือต้นแบบของกล้องถ่ายรูปในปัจจุบัน
ในความพยายามอธิบายเหตุผลที่แสงหักเห Alhazen อ้างว่า แสงมีความเร็วไม่เท่ากันในตัวกลางที่แตกต่างกัน ดังนั้นเขาจึงแตกความเร็วออกเป็นสองแนว คือ แนวขนานกับผิว และแนวตั้งฉากกับผิว เพราะความเร็วในแนวขนานกับผิวไม่เปลี่ยนแปลง แต่ความเร็วในแนวดิ่งที่ตั้งฉากกับผิวเปลี่ยนแปลง ดังนั้นแสงจึงหักเห
ปราชญ์อิสลามในเวลาต่อมา เช่น Qutb al-Din al-Shiraz และ Kamal al-Din al-Faris แห่งเปอร์เซียได้ขยายผลงานของ Alhazen ต่อไปโดยเขียนตำราชื่อ The Revision of the Optics เพื่ออธิบายสาเหตุการเกิดรุ้งกินน้ำตั้งแต่ต้นคริสต์ศตวรรษที่ 13
ตำรา Book of Optics ของ Alhazen ที่ได้รับการแปลเป็นภาษาละตินภายใต้ชื่อ De Aspectibus และได้รับการสรุปเนื้อหาโดย Roger Bacon ในปลายคริสต์ศตวรรษที่ 12 จากนั้นได้ถูกนำไปใช้ทั่วยุโรป แม้แต่ Kepler ก็ยังศึกษางานของ Alhazen ศิลปินต่างๆ ในยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาก็ได้แปล De Aspectibus (Book of Optics) เป็นภาษาอิตาเลียนด้วย
ในคริสต์ศตวรรษที่ 14 สถาปนิก Leon Batista Alberti และนักปฏิมากรรม Lorenzo Gilbert กับ Pietro Della Francesca ได้ใช้หลักการของ Alhazen แสดงภาพวัตถุใน 3 มิติ
โดยสรุปตำราทั้ง 7 เล่มของ Alhazen ได้วางรากฐานของทัศนศาสตร์ โดยได้กำหนดรายละเอียดของอุปกรณ์ทดลอง อธิบายการสะท้อนของแสงที่ผิวราบและผิวโค้งของกระจก ผลการวัด แล้วใช้ข้อมูลที่ได้ยืนยันความถูกต้องของทฤษฎี Alhazenยังได้ชักจูงบุคคลอื่นให้ทดลองทำสิ่งที่เขาทำไปแล้วเป็นการตรวจสอบ แนวคิดนี้ทำให้นักประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์หลายคนลงความเห็นว่า Alhazen คือผู้นำด้านความคิดและวิธีการทางวิทยาศาสตร์ และแนวคิดนี้ได้มีอิทธิพลต่อวิธีคิดของปราชญ์ เช่น Roger Bacon แห่งอังกฤษ Johannes Kepler นักดาราศาสตร์เยอรมัน และ Francis Bacon ชาวอังกฤษที่ได้นำโลกเข้าสู่ยุควิทยาศาสตร์ในอีก 600 ปีต่อมา
ในปี 1038 Alhazen วัย 73 ปี แห่งมหาวิทยาลัย Al-Azhar ในอียิปต์ ได้ตีพิมพ์ผลงานชื่อ The Model of the Motions: Each of the Seven Planets นี่เป็นตำราดาราศาสตร์เล่มที่สองต่อจากตำราของ Ptolemy ที่ว่าด้วยแบบจำลองของระบบสุริยะ ตำรานี้มีความคิดที่ล้ำสมัยว่า โลกหมุนรอบตัวเอง
เมื่ออายุ 74 ปี Alhazen ได้เสียชีวิตที่กรุงไคโร โดยทิ้งมรดกเป็นหนังสือกว่า 200 เรื่อง บทความวิทยาศาสตร์ประมาณ 100 เรื่อง คณิตศาสตร์ 50 เรื่อง ดาราศาสตร์ 23 เรื่อง ทัศนศาสตร์ 14 เรื่อง และที่เหลือเป็นบทความแพทย์ศาสตร์ ตำราหลายเล่มได้หายสาบสูญไปแล้ว กระนั้นผลงานที่หลงเหลืออยู่ก็ยิ่งใหญ่พอที่จะทำให้โลกยกย่อง Alhazen เป็นปราชญ์ของโลกโบราณที่มีชื่อประจำหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ เป็นชื่อของดาวเคราะห์น้อย 59239 Alhazen มีภาพเหมือนปรากฏบนธนบัตรอิรักใบละ 10,000 ดินาร์ และเป็นผู้วางรากฐานการใช้แสงเลเซอร์ควบคุมการเคลื่อนที่ของอะตอม รวมถึงใช้เลเซอร์กระตุ้นเซลล์ประสาทให้ทำงาน เหนือคำชื่นชมอื่นใด Alhezen คือ บุคคลที่องค์การสหประชาชาติได้ประกาศยกย่องให้เป็นปราชญ์แห่งปีสากลของแสงและเทคโนโลยีแสง เขาจึงเป็นนักฟิสิกส์อิสลามผู้ยิ่งใหญ่ที่สุดของโลกโบราณ
อ่านเพิ่มเติมจาก From Sight to Hight: The Passage from Ancient to Modern Optics โดย Mark Smith จัดพิมพ์โดย University of Chicaco Press 2015
เกี่ยวกับผู้เขียน
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์
