把灯放回原处

十一世纪初的开罗,一盏灯被移到镜前。伊本·海赛姆在纸上画出光碰到镜面的点,再从那里竖起一条法线。他改变灯的位置,重新画线,重新量角,然后再做一遍。

这听起来不像英雄故事,却是一种很难退回去的做法。欧几里得和托勒密的书可以告诉他应该看见什么,镜子却允许他检查那些话。灯从左边来,光从右边离开;两边的角度必须经得起同一把尺。

灯与镜面 平面镜反射图 法线 法线 M M lamp lamp θᵢ θᵢ θᵣ θᵣ θᵣ = θᵢ θᵣ = θᵢ 入射角 = 反射角 = 35° 入射角 = 反射角 = 35°
图示说明

静态物理图:灯与镜面。

图示复现的正是故事里的桌面实验。灯、镜面和法线都在场,改变 incidence_angle,反射光会随之重画。这里没有用一张平面镜图去代替暗室,也没有让图承担故事里从未出现的装置。

眼睛不再向外伸手

许多个世纪里,关于视觉的争论常常从眼睛开始:它是不是向外发出某种东西,碰到物体以后才让人看见?伊本·海赛姆把方向倒了过来。光从发光或被照亮的物体出发,沿路径进入眼睛。镜面实验检查反射,带小孔的暗室检查直线传播,不同装置共同逼近同一个解释。

约在 1021 年完成的《光学之书》,把几何证明、受控装置和知觉问题放在了一起。伊本·海赛姆没有因为尊敬欧几里得和托勒密就停止怀疑他们。恰恰相反,他读得足够仔细,才知道应该把灯移到哪里,让旧解释在一次可以重复的观察面前接受检验。

故事依据:UNESCO: Ibn al-Haytham’s scientific method