İbnü'l-Heysem
Çalışmaları > Işık kuramı

İbn Heysem, aydınlatılmış bir alandaki her nokta ya da nesnenin her doğrultuda ışık ışınları yaydığını, ama bu ışınlardan yalnızca birinin göze dik olarak çarptığını ve ancak bunu görebildiğimizi söyler. Diğer ışınlar farklı açılarda yayılırlar ve görünmezler. Gölge, tutulma olayları ve gökkuşağı gibi çeşitli fiziksel görüngülere ilişkin kuramları geliştirmeye çalıştığı eserlerinde, ışığın büyük ama sonlu bir hıza sahip olduğunu ve ışığın kırılması olayının ışığın farklı maddeler (ortamlar) içindeki hızlarının farklı olmasından kaynaklandığını duyumsatan ifadelere yer vermiştir. Ayrıca küresel ve parabolik aynaları incelemiş, bir mercek yardımıyla kırılma olayının odaklama sonucu nasıl görüntü oluşturduğunu, görüntüyü nasıl büyütebildiğini anlamış ve küresel bir aynada niçin sapma meydana geldiğini matematiksel olarak kavramıştır. Işık hızının ilk nicel kestirimi 1676'da astronom Ole Christensen Romer (1644-1710) tarafından, Jüpiter'in uydusu Io'nun dönme süresinin bir teleskop yardımıyla ölçümü ile yapılarak 228 bin km/s olarak verilmiş; astronom James Bradley (1692-1762) ise ışık hızını 1728 yılında yıldız ışığının sapması üzerinden 283 bin km/s olarak belirlemiştir. 1848 yılında ışıkta "Doppler etkisi"ni keşfeden Armand Hippolyte Louis Fizeau (1819-1896), 1849'da dişli çark yöntemiyle ışık hızını 298 bin km/s olarak ölçmüştür. 1851 tarihli sarkaç deneyi ile ünlenen Jean-Bernard Leon Founcault (1819-1868) ise 1850 yılında döner ayna yöntemiyle laboratuvarda ilk olarak ışık hızını 298 bin km/s olarak belirlemiştir.
İbn el-Heysem, gözden çıkan ışınlar konusunda şunları söyler:
Karanlıkta göremiyoruz. Işınlar gözden cisme doğru gitseydi karanlıkta da görmemiz gerekirdi.
Kuvvetli bir ışığa baktığımızda gözlerimiz kamaşır. Eğer ışınlar gözden çıksaydı kamaşmaması gerekirdi.
Karanlık bir odanın tavan ya da duvarında bir delik açarsak yalnızca o noktadan gelen ışığı görürüz. Oysa ışınlar gözümüzden çıksaydı her tarafı görmemiz gerekirdi.
Yıldızlara baktığımızda onları anında görürüz. Eğer ışınlar gözden çıkmış olsaydı yıldızları görmemiz için belirli bir süre geçmesi gerekirdi.
İbn el-Heysem’in ünlü yapıtına yorumlar Doğulu yazarlarca çokça yapılmış ama onun ardıllarının çoğu onun görme kuramını benimsememişlerdir. Ancak el-Biruni ve İbn Sina birbirlerinden bağımsız olarak İbn el-Heysem’in “görmeyi sağlayan şey, gözden çıkarak nesneye giden ışınlar değildir; tersine, algılanan nesnenin görünümü gözün içine doğru gider ve gözün saydam cismi (yani mercekler) tarafından biçimi değiştirilerek şekillenir” biçimindeki düşüncesine katılmışlardır.
İbn el-Heysem tüm zamanların en büyük fizikçilerinden biri olarak kabul edilir. Optik konusunda en yüksek düzeyde deneysel çalışmalar yapmıştır. O, “bir ortamdan geçen bir ışık ışınının en kolay ve çabuk olan yoldan gideceğini” bildirmiştir. Böylece, Pierre de Fermat'nın (1601-1665) “en küçük süre ilkesi”ne birkaç yüzyıl önceden katkıda bulunmuştur. Ayrıca, daha sonraları Isaac Newton’ın (1642-1726) “Birinci Hareket Yasası” olacak olan Eylemsizlik Yasası'ndan söz etmiştir: “Her cisim, hareketini değiştirecek kuvvetler uygulanmadığı sürece bulunduğu konumu korur ya da doğrusal bir yörüngede düzgün hareketini sürdürür”
Roger Bacon'ın (1214-1294) 1267 yılında tamamladığı Opus Majus (=Büyük Yapıt) adlı yapıtının V. bölümü, pratik olarak İbn el-Heysem'in ünlü yapıtının bir alıntısı niteliğindedir. İbn el-Heysem ışığın kırılma sürecini mekanik terimler cinsinden tanımlamıştır. Ona göre, “iki ortamın ayrılma yüzeyi boyunca geçen ışık parçacıklarının hareketi, kuvvetlerin bileşke yasasına uyar. Bu yaklaşım daha sonraları Newton tarafından yeniden keşfedilerek işlenmiştir.
İbn el-Heysem’in araştırmaları hem astronomik gözlemler hem de meteoroloji bakımından çok önemliydi. İbn el-Heysem atmosfer kalınlığı, göksel olayların gözlenmesinde atmosfer etkisi, alacakaranlığın başlangıç ve sonu (bu durumlar güneş ufkun 19 derece altındayken başlıyor ve bitiyordu), güneş ve ayın ufukta gökyüzünün ortasında göründüğünden daha büyük görünmesinin nedeni ve benzeri olayların optik sonuçları üzerine pek çok konuyu gün yüzüne çıkarmıştı.
İbn el-Heysem aynı zamanda hem düşünür, hem matematikçi hem de deneyci idi. Deneyleri için kullandığı mercekler yardımıyla bir düzenek tasarladı. “Karanlık oda” üzerinde ilk kez matematiksel incelemelerde bulundu. Güneş tutulması sırasında güneş imgesinin yarımay şeklini bir pencere kepenginde oluşmuş küçük bir deliğin zıt yönündeki duvar üzerinde gözlemleyerek “karanlık oda”nın ilk denemesinde bulunmuştur. İbn el-Heysem, ışığı, atmosferin küresel sınırında yansımaya uğrayan bir tür ateş olarak nitelemiştir. “Alacakaranlık görüngüleri Üzerine Kitap” adlı yapıtının günümüzde yalnızca Latince çevirisi (Liber crepusculis) mevcuttur. Onun bu konudaki başka incelemeleri gökkuşağı, ışık halkalanması (hâle), küresel ve parabolik aynalar üzerinedir. Bunlar ve güneş tutulması ile gölge konularına ilişkin öteki kimi kitapları yüksek oranda matematiksel karakter taşımaktadır. Bu hesaplamalara dayanak olması için metalden aynalar yapmıştır. Işık ışınlarının hava ve su gibi farklı yoğunluktaki ortamlardan birinden diğerine geçerken kırılmaları konusunda açıklamalarda bulunmuş, bunlara dayanarak atmosfer tabakasının kalınlığını şaşılacak denli doğru hesaplayarak 15 km.olduğu sonucuna varmıştır. Yalnız içbükey aynalarda görüntüyü büyütme ve güneş ışınlarını bir noktada toplama etkilerini incelemekle kalmamış, pertavsızlarla ve merceklerle de bu tür incelemeler yapmıştır. İlk olarak okunacak yazıları büyütmede kullanılan bir yüzü düz, öteki yüzü dışbükey bir mercek “okuma taşı” betimlemiştir. Işık ışınlarının su ve hava gibi saydam ortamlar boyunca kırılmasını incelerken suya daldırılmış yuvarlak dipli cam kaplarla oluşturduğu küre kesmeleriyle yürüttüğü deneylerinin ayrıntısında, büyüteçlerin kuramsal keşfine hemen hemen yaklaşmıştır. Bu buluş pratik olarak İtalya'da üç yüzyıl sonra gerçekleşmiş, kırılmaya ilişkin yasanın 1620'de Willebrord va Roijen Snell (Snellius) (1580-1626) ve Rene Descartes (Renatus Cartesius) (1596-1650) tarafından bulunması için ise altı yüzyıldan daha uzun bir süre geçmesi gerekmiştir. Snell, açıların trigonometrik sinüs değerleri yer aldığı için “sinüs yasası” diye de bilinen kırılma yasasını 1621 yılı dolayında ifade etmiştir. 13.yüzyılda Roger Bacon ve Orta Çağ batı dünyasının optikle ilgilenen başta Erazm Ciolek Vitellio (Witelo) (1225-1290) gibi öteki yazar ve araştırmacıları kendi optik çalışmalarında büyük ölçüde İbn el-Heysem'in bu ünlü eserine (Latincesi Opticae Thesaurus…) dayanmışlardır. Bu yapıt Leonardo da Vinci (1452-1519) ve Johannes Kepler'i (1571-1630) de etkilemiştir.
İbn el-Heysem daha önceki yıllarında Mısır'da Nil taşkınlarını önlemek üzere görevlendirildiği sıradaki başarısızlığının ertesinde kendisini deli gibi göstererek kapandığı hapishanede ve ondan sonraki özgürlük yıllarında yürütmüş olduğu deneylerde geometrik optiğin bütün alanlarıyla uğraştı. Bunlardan başka, İbn el-Heysem, matematikte ancak 4.dereceden bir denklemle çözülebilecek ve “Alhazen problemi” diye kendi adıyla anılacak olan problemi de çözmüştür. Bu problem, küresel bir dışbükey ya da içbükey ayna, bir nesne ve nesnenin aynaya yansıyan görüntüsü verildiğinde, yansıma noktasının bulunmasıdır. İbn el-Heysem bunu bir hiperbol yardımıyla çözmüştür.
İbn el-Heysem'e göre ışının alacağı yol en kolay ve en hızlı olacaktır. Yani ışın eğer yoğun ortama giriyorsa daha büyük bir dirençle karşılaşacak ve hareketi zorlanacaktır. Bu nedenle ışın, daha rahat edebileceği bir yöne, normale (girdiği ortam yüzeyine olan dikmeye) doğru bükülecektir; tersi durumda ise normalden öteye doğru kırılacaktır.