Kitab Optik

Kitab Optik ([Kitab al-Manaẓir] Error: {{Lang-xx}}: text has italic markup (help) (كتاب المناظر); [Ketāb e Manzarehā] Error: {{Lang-xx}}: text has italic markup (help) (کتاب منظره‌ها); Latin: De Aspectibus or Opticae Thesaurus: Alhazeni Arabis; Bahasa Inggeris: Book of Optics Bahasa Itali: Deli Aspecti) ialah tujuh jilid treatis mengenai optik, fizik matematik, anatomi dan psikologi yang ditulis di antara tahun 1011 hingga 1021 M oleh ahli sains Islam Zaman Pertengahan, Ibn al-Haitham (nama Latin, Alhazen).^[1][2] Kitab ini dihasilkan sewaktu Ibn al-Haitham sedang menjalani tahanan rumah di Kaherah, Mesir. Ia pada asalnya ditulis dalam Bahasa Arab dan kemudiannya kitab ini diterjemahkan ke dalam bahasa Parsi, Latin dan Itali dalam beberapa abad berikutnya.

Kitab ini menjadi pengaruh penting terhadap perkembangan optik kerana ia menetapkan dasar optik fizikal moden dengan mengubah secara drastik mengenai pemahaman tentang persepsi penglihatan. Kitab ini juga secara amnya mempengaruhi sains dengan memperkenalkan kaedah saintifik bereksperimen. Ibn al-Haitham diberi gelaran "bapa optik moden"^[3] dan pengasas fizik bereksperimen.^[4]

Kitab Optik diletak setaraf dengan Philosophiae Naturalis Principia Mathematica Isaac Newton sebagai satu daripada buku yang paling terpengaruh dalam sejarah fizik,^[5] kerana ianya dianggap pencetus revolusi sains dalam bidang-bidang optik dan persepsi penglihatan,^{[6][7][8][9][10][11]} yang juga dikenali sebagai "Revolusi Optik". ^[12] Ianya memberi konsepsi fizik-matematik kepada optik lebih awal daripada disiplin matematik lain, iaitu ilmu falak dan mekanik.^[13]

Kitab Optik juga mengandungi perbincangan dan gambaran terawal tentang psikologi bereksperimen^[14] dan gambaran tepat terawal tentang camera obscura, pelopor kamera moden.^[15] Dalam bidang perubatan dan oftalmologi, kitab ini juga membuat kemajuan penting dalam pembedahan mata kerana buat masa kali pertamanya, ia menjelaskan proses penglihatan.^[16]

Dalam bukunya Science in Medieval Islam, Howard Turner menulis, "daripada kesemua teks saintifik Zaman Pertengahan, karya komprehensif Ibn al-Haitham, Kitab al-Manazir, mungkin merupakan contoh terulung dari segi hujah matematik dan eksperimen, dan juga penyampaian teori baharu dan asli. Ibn al-Haitham menyelidiki hampir setiap aspek cahaya dan penglihatan manusia ..."^[17]

Optik dan penglihatan

Cahaya pada permukaan udara-plexi di dalam eksperimen ini mengalami pembiasan (sinaran bawah) dan sedikit pantulan (sinaran atas).

Pada zaman purba ataupun baharian klasik, terdapat dua teori utama berkaitan persepsi penglihatan. Teori pertama, teori sinaran didokong pemikir-pemikir seperti Ptolemy dan Euclid. Mereka percaya bahawa proses penglihatan wujud apabila mata mengeluarkan sinaran cahaya. Teori kedua, teori intromisi (penyusupan), yang didokong Aristotle dan pengikutnya, mempercayai bahawa bahan-bahan fizikal dari benda yang dilihat memasuki mata. Berlandaskan pemerhatian umum (misalnya mata boleh kesilauan atau tercedera apabila memandang cahaya yang amat terang) dan hujah-hujah (argumen) logik (misalnya bagaimana mungkin pancaran dari mata boleh sampai ke bintang berjauhan pada saat kita membuka mata) Ibn Al-Haitham menyatakan bahawa kita tidak boleh melihat dengan sinaran yang terpancara daripada mata mahupun melalui bahan fizikal yang memasuki mata. Sebaliknya Ibn Al-Haitham membangunkan satu teori yang amat berjaya yang dapat menerangkan proses penglihatan melalui sinar cahaya yang memasuki mata dari setiap titik di objek yang dilihat, yang dibuktikannya melalui ujikaji.^[18] Penyatuan optik geometri dengan fizik Aristotle (fizik falsafah) menjadi asas optik moden.^[19]

Al-Haitham membuktikan bahawa sinaran cahaya bergerak dalam garis lurus, dan beliau telah menjalankan beberapa eksperimen menggunakan kanta optik, cermin, pembiasan, dan pantulan.^[20] Beliau orang pertama yang menguraikan sinaran cahaya terbias dan terpantul kepada komponen menegak dan mendatar. Ini merupakan perkembangan asas dalam bidang optik geometri.^[21] Namun, beliau tidak memanjangkan pengetahuan itu untuk menemu hukum pembiasan yang dikenali sebagai Hukum Snell,^[22] yang digubal seorang sezamannya, Ibn Sahl yang mengkaryakan Berkaitan Cermin Pembakar dan Kanta (984 M).^[23][24]

Ibn al-Haitham juga dianggap pencipta kamera obskura dan kamera lubang jarum.^[15][25]

Ibn Al-Haitham menulis tentang pembiasan cahaya, terutamanya berkaitan pembiasan atmosfera sebagai penyebab teja (cahaya samar-samar) pada waktu fajar dan senja. Beliau juga menyelesaikan masalah berkaitan titik di cermin cembung di mana sinaran dari satu titik dipantul ke titik yang lain.

Lagi, Ibn Al-Haitham melakukan ujikaji terhadap penyerakan cahaya kepada warna juzuk,^[20] menjalankan eksperimen berkaitan kelajuan terhingga cahaya,^[26][27][28] mendapati bahawa cahaya berubah-ubah dan bergerak lebih perlahan di dalam badan yang lebih padat,^[26] mengagak akan aspek-aspek perambatan cahaya melurus dan elektromagnet cahaya,^[28] dan berhujah bahawa sinaran cahaya ialah aliran zarah tenaga^[29] yang bergerak dalam garisan lurus.^[30] Beliau juga menemui aberasi sfera (penyimpangan sfera).^[31]

Sifat kaca pembesar yang mula-mula digambarkan Ibn Al-Haitham dalam Kitab Optik.

Bukti terawal berkaitan "sebuah alat pembesar, sebuah kanta cembung yang menghasilkan imej besar", terkandung di dalam Kitab Optik yang diterbitkan pada tahun 1021 M. Sifat-sifat kaca pembesar diketahui orang Eropah hanya selepas buku ini diterjemahkan ke dalam Latin dalam abad ke-12.^[32] Ibn Al-Haitham menggambarkan kaca pembesarnya sedemikian:

Jika sesuatu objek diletakkan di dalam bahantara padat di mana permukaan lengkung dihadapkan ke arah mata dan berada di antara mata dan pusat sfera, objek akan kelihatan besar.^[33]

Kaedah saintifik

Kitab Optik ialah buku pertama yang menitikberatkan peranan ujikaji sebagai sebentuk pembuktian dalam penyelidikan saintifik.^[34] Keazalian istilah experiment (eksperiman) itu sendiri mungkin terdapat di dalam Kitab Optik. Ibn Al-Haitham menggunakan perkataan-perkataan Arab i'tabara, 'itibar dan mu'tabir untuk merujuk kepada ujikajinya. Dalam proses terjemahan kitab ini ke dalam Latin, perkataan-perkataan Arab ini masing-masing diterjemahkan sebagai experimentare (atau experiri), experimentum dan experimentatar.^[35]

Roshdi Rashed menulis bahawa "dengan menampilkan penggunaan eksperimen dalam penyelidikan saintifik, Al-Haitham telah memainkan peranan penting terhadap pembetukan sains moden."^[36]

Dalam pengenalan kepada bukunya, beliau menggambarkan pendekatan menggunakan eksperimen berikut:

Kita harus membezakan sifat-sifat terperinci, dan mengumpulkan maklumat melalui proses induksi tentang apa yang berlaku kepada mata apabila penglihatan terjadi dan kederiaan apa yang terjumpa yang seragam, tidak berubah, nyata dan tidak ada sangsi. Selepas itu kita harus tingkatkan penyelidikan dan taakulan, secara beransur dan teratur, sambil mengkritik pangkal-pangkal fikir atau premis-premis dan berhati-hati terhadap kesimpulan yang dirumuskan — matlamat kita dalam menaklukkan kesemua ini kepada pemeriksaan dan semakan ialah keadilan, tidak menurut prasangka, dan demi memastikan dalam semua perkara yang kita nilai dan kritik, kita mencari kebenaran dan tidak dipengaruhi oleh pendapat.

Ibn al-Haitham melihat kajian saintifiknya sebagai satu pencarian kebenaran:

Kebenaran dicari semata-mata kerananya. Dan sesiapa yang berusaha mencari sesuatu semata-mata kerananya tidak berminat akan perkara lain. Mencari kebenaran amat sukar, and perjalanan berliku-liku...^[37]

Melalui kaedah saintifik, Ibn al-Haytham membuktikan cahaya bergerak dalam garisan lurus.

Pendekatan beliau terhadap sains bereksperimen mendokong kebanyakan saranan beliau di dalam Kitab al-Manazir (The Optics; De aspectibus atau Perspectivae) dan melandaskan teori-teori beliau berkaitan penglihatan, cahaya dan warna, di samping kajian beliau terhadap katoptrik (cabang ilmu optik yang berkaitan dengan pemantulan cahaya oleh cermin) dan dioptrik (ilmu optik berkaitan pembiasan cahaya). Warisan peninggalan beliau dimajukan lagi melalui 'pembaharuan' kitab al-Manzil oleh Kamal al-Din al-Farisi (meninggal 1318 M) di dalam bukunya Kitab Tanqih al-Manazir (Semakan "Kitab al-Manazir" Ibn Al-Haytham).^[38][39]

Kajian Ibn al-Haitham termasuk terkaan bahawa "Cahaya bergerak hanya dalam garisan lurus semasa merentasi badan-badan lut sinar", sesuatu yang beliau dapat mentahkikkan hanya selepas berusaha bertahun-tahun. Beliau berkata, "[Ini] dapat diperhatikan dengan jelas pada cahaya yang memasuki bilik gelap melalui lubang. ... cahaya yang memasuki boleh dilihat dengan jelas pada habuk yang memehui udara."^[40] Beliau juga menunjukkan terkaan itu dengan meletakkan sebatang kayu lurus atau seutas tali tegang di samping pancaran cahaya.^[41]

Ibn al-Haitham juga menggunakan kaedah kewahaman saintifik dan kritikan, dan menitikberatkan peranan empirisme. Selain itu beliau juga menerangkan peranan taakulan induktif dalam silogisme, dan mengkritik Aristotle kerana tidak menyumbang kepada kaedah induksi yang dianggap Ibn al-Haitham sebagai lebih hebat daripada silogisme. Ibn al-Haitham menganggap induksi sebagai keperluan asas bagi penyelidikan saintifik sebenar.^[42]

"Sains dan Islam", satu dokumentari baharu daripada BBC menggambarkan Ibn al-Haitham sebagai seorang ahli sains eksperimen yang pertama. Justeru dalam erti kata semasa, beliau juga merupakan ahli sains moden pertama dalam sejarah dunia.[] [Siaran BBC bertajukScience and Islam:The Empire of Reason].

Kitab Optik ialah satu karya yang panjang kerana Ibn al-Haitham menulis dengan terperinci kedua-dua ujikaji yang telah dilakukan dan taakulan berkaitan penjelasan yang diberikan. Apabila memeriksa hipotesis bahawa cahaya hanya bergerak dalam garisan lurus, beliau bukan sahaja menguji untuk mengiakan hipotesis dengan melihat api lilin menggunakan tiub sempit yang didapati lurus; beliau juga menguji untuk mendapatkan keputusan sebaliknya, iaitu dengan menyekat tiub dan kemudian melihat ke dalamnya, justeru mencatatkan bahawa tiada cahaya dapat dilihat apabila tiada laluan lurus. Keputusan-keputusan ini digabungkan secara logik dengan penemuannya berkaitan pembiasan cahaya, yakni saranan bahawa sementara cahaya bergerak dalam garisan lurus, ia juga mengubah arah apabila melalui satu bahantara ke dalam bahantara yang lain, misalnya udara dan air.

Terjemahan awal Eropah

Kitab Optik diterjemahkan ke dalam bahasa Latin di antara abad ke -12 atau ke-13 Masihi.^[43] By the 14th century, Alhazen's Book of Optics was available in Italian translation, entitled Deli Aspecti.^[44] Terjemahan Latin kemudiannya dicetak oleh Friedrich Risner dalam tahun 1572, dengan judul berbunyi, Opticae thesaurus: Alhazeni Arabis libri septem, nuncprimum editi; Eiusdem liber De Crepusculis et nubium ascensionibus. Risner juga orang yang membuat variasi nama Ibn al-Haitham, Alhazen, yang sebelum itu dikenali sebagai Alhacen.^[45]

Karya ini menikmati darjat yang tinggi dalam Zaman Pertengahan. Karya-karya Ibn al-Haitham dapat ditemukan di dalam Bibliothèque nationale di Paris pada tahun 1834 oleh EA Sedillot. Manuskrip-manuskrip lain disimpan di perpustakaan Bodleian di Oxford dan di dalam perpustakaan Leiden.

Legasi

Kitab Optik memulakan revolusi sains dalam bidang optik^[6] dan persepsi visual]],^[7] dan meletakkan asas optik moden,^[3] fizik^[4] dan psikologi bereksperimen.^[14] Oleh sebab itu ia diletakkan bersama-sama Philosophiae Naturalis Principia Mathematica karya Sir Isaac Newton sebagai satu daripada buku yang amat berpengaruh dalam sejarah fizik.^[5] Terjemahan Optik dalam bahasa Latin mempengaruhi karya-karya ahli sains Eropah terkemudian, seperti Robert Grosseteste, Roger Bacon, John Peckham, Witelo, William dari Ockham, Leonardo da Vinci, Francis Bacon, Rene Descartes, Johannes Kepler, Galileo Galilei, Isaac Newton, dan lain-lain.^[46][47] Kitab Optik juga meletakkan asas pelbagai teknologi optik terkemudian, kaca mata,^[32] kamera,^[15] the teleskop dan mikroskop, mikroscopi, pembedahan retina, dan penglihatan robot.

Richard Powers menyatakan pendapat bahawa kaedah saintifik dan kewahaman saintifik Ibn al-Haitham dalam eksperimennya terhadap optik merupakan calon sebagai idea terpenting alaf kedua.^[47]

Selain pengaruhnya terhadap sains dan teknologi, Kitab Optik juga mempengaruhi beberapa aspek budaya Barat. Dalam bidang keagamaan, misalnya, John Wycliffe, pelopor intelek Pembaharuan Protestan, merujuk kepada Ibn al-Haitham apabila membincangkan "tujuh dosa besar" dengan menggunakan gambaran tujuh jenis cermin yang dianalisis dalam Kitab Optik ataupun nama Latinnya, De aspectibus. Dalam bidang kesusasteraan Kitab Optik dipuji di dalam buku Roman de la Rose karya Guillaume de Lorris' dan buku Geoffrey Chaucer, The Canterbury Tales. Dalam seni khususnya, Kitab Optik mengasaskan teknik perspektif linear dan penggunaan alat optik pembantu dalam seni lukis Zaman Pembaharuan (lihat tesis Hockney-Falco di bawah).^[48] Lorenzo Ghiberti, seorang pelukis Zaman Pembaharuan banyak bergantung pada Ibn al-Haitham, dengan "banyak memetiknya secara verbatim [kata demi kata]" semasa merangka kisah seni dan perkara-perkara penting dalam seni di dalam penulisannya berjudul "Commentario terzo." Justeru, karya Ibn al-Haitham "berada di tengah-tengah pemikiran Ghiberti berkaitan seni dan estetik visual (tampak)" dan kebarangkalian "berada di tengah-tengah perkembangan perspektif buatan dalam lukisan awal Itali dalam Zaman Pembaharuan."^[44] Teknik perspektif linear juga digunakan di dalam carta-carta ilmu alam Eropah pada Zaman Penjelajahan, seperti carta Paolo Toscanelli yang digunakan oleh Christopher Columbus semasa dia menjelajah ke Dunia Baharu.^[47]

Robert S. Elliot menulis yang berikut tentang Kitab Optik:

{{quote|Ibn al-Haitham ialah pengkaji optik yang amat berkebolehan dan telah menerbitkan treatis tujuh jilid berkaitan tajuk ini yang mendapat sambutan sepanjang Zaman Pertengahan dan yang mempengaruhi pemikiran Barat, khususnya Roger Bacon dan Kepler. Treatisnya membincangakan cermin melengkung (cermin cembung dan cekung dalam kedua-dua geometri silinder dan sfera, menjangka Prinsip Fermat, dan menimbangkan pembiasan serta kuasa membesar [[kanta (optik)|kanta]. Kitab Optik mengandungi penjelasan jelas tentang sistem optik mata, yang membawa kepada kepercayaan Ibn Al-Haitham bahawa cahaya terdiri daripada sinaran yang berasal dari benda yang dilihat dan bukannya mata, pendirian yang bercanggah dengan pendapat Euclid dan Ptolemy.^[49]}}

Di dalam Pengenalan kepada Sejarah Sains, George Sarton, bapa sejarah sains, menulis:

Penulisan Ibn al-Haitham memperlihatkan perkembangan halusnya terhadap keupayaan bereksperimen. Jadual sepadan sudut tujunya dan pembiasan cahaya yang merentasi satu bahantara ke bahantara yang lain menampakkan betapa hampirnya beliau menemui Hukum Snell (hukum kemalaran nisbah sinus), yang kemudiannya disandarkan kepada Snell. Ibn al-Haitham menjelaskan dengan betul bahawa cahaya aram-temaram disebabkan pembiasan atmosfera, dengan mengagak bahawa pada saat terjadinya fenomena tersebut, ketundukan matahari ialah pada 19 darjah di bawah ufuk, pada waktu permulaan kejadian tersebut di waktu fajar dan senja.^[50]

Matthias Schramm menulis di dalam Ibn al-Haythams Weg zur Physik:

Melalui pemeriksaan rapi terhadap tanggapan Ibn al-Haitham berkaitan model matematik dan peranan mereka dalam teori persepsi derianya, ia menjadi jelas bahawa beliau ialah pengasas sebenar fizik dalam erti kata moden; malah, beliau mendahului dengan jarak enam ratus tahun idea-idea subur yang menandakan permulaan cabang kajian sains [fizik] ini.^[51]