Alhazen – optik tisíciletí

Jeho dílo vznikalo právě před tisíci lety a bylo natolik významné, že ještě 570 let poté je přeložil Risner do latiny a v roce 1572 vydal tiskem pod názvem Opticae Thesaurus Alhazeni Arabis libri VII, čili Poklad optiky od Araba Alhazena v VII knihách. V tomto díle a několika dalších menších optických pracích se zrcadlí dvojí zásluhy autora – Alhazena syntetika, ale také jakési menší, dílčí zásluhy Alhazena analytika. Abychom o něco lépe porozuměli těmto takřka heslovitě vyjádřeným zásluhám arabského optika, vsuňme následující poznámku:

Je nepochybné, že v dějinách vědy, zejména fyziky a optiky, mají trvalé místo velcí badatelé a vynálezci, kteří přinášejí lidstvu něco nového a důležitého – ať už z hlediska teoretického, čistého poznání, nebo z hlediska praktického užitku. K těmto svým výsledkům dospívají někteří převážně empiricky, experimentálně, jiní převážně matematicky a filozoficky. Jejich výsledkem pak bývají objevy, resp. vynálezy nových metod, nových jevů a zákonů, případně celých teorií, nových přístrojů a celých zařízení. Vedle těchto uznávaných skupin novátorů, „analytiků“, existuje však ještě skupina „syntetiků“, tj. vědců-spisovatelů, kteří v příslušném oboru dovedou shrnout veškeré vědění své doby i dob minulých, trvajících nejednou celá staletí, do logicky skloubených děl syntetické povahy, což je stejně obtížné a stejně záslužné, jako výsledky zmiňovaných „analytiků“. V optice se například během jejího zhruba 2 500 let trvajícího vývoje objevilo každých 500 let jedno geniální syntetické dílo, čili do dnešního dne máme již pět takových grandiózních syntéz, a mezi nimi je jedna Alhazenova. To, co bylo dosud řečeno, lze schematicky znázornit zhruba takto: vědecké tvůrce a vynálezce lze rozdělit na dvě základní skupiny.

Vidíme, že vědecké zásluhy badatelů, objevitelů, vynálezců a vědeckých spisovatelů je možné zhruba zařadit do některé ze třinácti uvedených skupin, přičemž někteří z nich mohou vyniknout i v několika skupinách zároveň.

Například Alhazen byl především velký syntetik, ale také ve „třídě“ 1.1.2.4 formuloval problém, který po staletí řešili mnozí velcí matematici; jeho popis stavby oka, k němuž nemohl dospět jinak než experimentálně, přičemž neměl žádného předchůdce v této oblasti, lze řadit do „třídy“ 1.1.1.3. Ke každé z uvedených skupin by bylo ovšem možné uvést řadu zajímavých případů, z nichž nejeden byl učiněn zcela náhodně, jiný až po desetiletích vyčerpávající, svědomité práce.

Význam Alhazenovy syntézy v optice zase vynikne ze srovnání s obdobnými syntézami objevivšími se za uplynulých 2 500 let, a to zhruba každého půl tisíciletí.

A. Za dobu od úsvitu řecké antické vzdělanosti reprezentované Thálétem a jeho milétskou školou až do počátku našeho letopočtu (tj. za léta 600 př. n. l. až do dob Kristových) reprezentuje optiku dílo Eukleidovo z 3. stol. př. n. l. Jde o jednoho z největších matematiků vůbec, který kolem roku 300 př. n. l. založil geometrii svými Základy, jež jsou prvním velkým vědeckým dílem v dějinách vůbec. Kromě toho se mu však připisují dva spisy optické: Optika a Katoptrika. U druhého se však nakonec prokázalo, že jeho autorem být nemůže, u prvého není zcela jasno.
Proč vůbec se kdysi objevovala taková falza? Stačí si uvědomit, že jediným způsobem šíření vědeckých spisů bylo až do Guttenberga opisování, což byla záležitost velmi pracná a pro zájemce velmi drahá. A když už nějaký opisovač a zároveň optik shrnul tehdejší vědění z optiky, pak jistě nějaký vědychtivý boháč či panovník sáhl spíše po knize uvádějící jako autora světově proslulého Eukleida, než po díle neznámého opisovače-kompilátora. „Na vině“ tedy byla přesně opačná tendence než dnes: kdysi připisovali skuteční autoři svá díla slavným cizím mužům, dnes zase „čerpají“ méně slavní studenti a doktoranti z děl mužů slavných a vydávají se za autory..., takže se v dnešní době dokonce zřizují instituce snažící se odhalit skutečné autory.

B. V období prvních pěti století našeho letopočtu provedl velkou syntézu optiky velký astronom a autor Almagestu Klaudios Ptolemaios (čili Kulhavý Ptolemaios) – aby se odlišil od panujícího faraona Ptolemaia v téže egyptské Alexandrii. Jeho „Optika v pěti knihách“ ze 2. století n. l. dokonce jako první v dějinách popisuje pokusy, které konal, aby zjistil zákon lomu světla; jde tedy o první dílo dotýkající se experimentální fyziky – dávno před Galileiem – a navíc přináší všechna důležitá fakta z tehdejší optiky, přičemž neztrácí na vážnosti ani tím, že ke správnému zákonu lomu nedospěl.

C. Léta 500–1000 reprezentuje v optice Alhazenova „Optika v sedmi knihách“ psaná jistě několik let kolem roku 1000 n. l. a nazvaná Kitáb al-Manázir. Poznamenejme, že Manázir je množné číslo od Manzara = optika, nikoli od manzar = pohled, vidění.

D. Za léta 1000–1500 je obdobným dílem – mimochodem zahrnujícím také celou Optiku Alhazenovu – dílo slezského mnicha Ciołka Vitellia z polské Lehnice ležící na sever od Krkonoš – „Vitellionis perspectivae libri X“, Norimberk 1533 tiskem – ze 13. století. Právě na ni navázal ještě po bezmála 400 letech Kepler, když nazval své optické dílo „Ad Vitellionem Paralipomena“, čili „Dodatky k Vitelliovi“.

E. Po těchto starých dobách optiky následovala bezprecedentní lavina objevů v letech 1500–2000. Jejich syntézu představuje 10 svazků ze 79svazkového díla Handbuch der Physik = Encyclopedia of Physics. Jde o systém monografií vydávaných J. Springrem v Berlíně aj. v redakci Sigfrieda Flüggeho od 50. let po dobu téměř 40 let. K tomu se dále pojí 40 svazků sborníků Progress in Optics redigovaných pražským rodákem prof. Emilem Wolfem v Rochestru. Je zřejmé, že vývoj optiky je exponenciální a na delší dobu nepředvídatelný; z tohoto kontextu je také patrný význam tisíc let starého díla Alhazenova, na jehož autora se nyní podíváme poněkud podrobněji.

O jeho životě se ví jen málo spolehlivých faktů, legend je ovšem mnoho. Dokonce ani jeho jméno nebývá uváděno správně. Jeho skutečné jméno napíšeme kurzivou, vysvětlivky dáme do závorek: Abu Ali Muhammad (je jeho jméno) ben al Hasan (je příjmení, přičemž ben je obdoba německého von, al je obdoba členu) ibn al Haitam (= syn al Haitamův) el Basri (z města Basra na jihu dnešního Iráku). Za podstatné považovali ve středověké Evropě příjmení „al Hasan“, což zkomolili do zlatinizované podoby Alhazen. Je však zajímavé, že arabští autoři ho jmenují Ibn al-Haytham, čili syn Haitamův, aniž vůbec přihlížejí k jeho osobnímu jménu i příjmení! Úplná maličkost je varianta y, i při přepisech do angličtiny a češtiny. Protože zemřel v Káhiře, přidává se někdy za el Basri také el Misri, tj. z Egypta. České prameny říkají, že rok narození není znám a že rok úmrtí je 1038. Data v nadpisu našeho článku jsou převzata z arabského pramene.

Již v mládí, v Basře, dosáhl Alhazen vysokého vzdělání zejména v matematice, jíž pak bohatě využil v optice a astronomii. Záhy dosáhl vědeckého věhlasu v dalekém islámském světě, a když dokonce prohlašoval, že nejen ví, jak, ale že by také dovedl regulovat pravidelné záplavy Nilu, jež přinášely jednou pohromu, jindy hladomor ze sucha, netrvalo dlouho a byl pozván samotným kalifem a vládcem Egypta a byl dokonce slavnostně přijat v jeho soukromém letním sídle al-Khandaq u Káhiry, známým mecenášem Fatimovcem al-Hákimem (996–1021).

Tento kalif byl známý svou podporou astronomie, založením hvězdárny a knihovny, protěžováním fyzika a astronoma Iunise, ale také přísností až krutostí a náladovostí, stejně jako rozhodností. A tak netrvalo dlouho a Alhazen se ocitl v čele velké technické výpravy směřující na samotný jižní okraj Horno-egyptské říše za Asuánem u tamního obrovského nilského kataraktu (tj. prahu, vodopádu). Již na delší než tisícikilometrové cestě na jih po březích Nilu Alhazen pozoroval stále dokonalejší technické úpravy a stavby kolem řeky, pochopil jejich význam a získal nejen obdiv k mistrovství svých předchůdců, ale i přesvědčení, že kdyby bylo vůbec možné opanovat nesmírné masy nilské vody, že by to byli právě oni již dávno uskutečnili. Výsledkem byla skepse, zármutek a stud, s nímž se vrátil před tvář zklamaného kalifa a stal se z milosti jakýmsi úředníkem v jeho službách. Tradice se dále zmiňuje o tom, že snad v úřadě nějak pochybil, jiná zase říká, že se stal kdesi místodržitelem, ale nejpravděpodobnější je ta nejnepříznivější, že začal předstírat šílenství a ocitl se v nemilosti, v domácím vězení daleko od Káhiry a hlavně z dosahu kalifa, a tam setrval až do smrti bývalého „dobrodince“.

Poté přešel do Káhiry, učil soukromě, psal četné práce hlavně z matematiky a optiky, ale aby si přilepšil, opisoval také mnohá velká stará vědecká díla a získal tak poměrně vysoký životní standard. Tím zároveň nabyl velkých vědomostí, což je patrné zejména na jeho pracích matematických, ale také optických.

Co nám tedy zanechal v optice? Optika v sedmi knihách nebyla jeho jediným dílem v tomto oboru, nicméně právě ona zasluhuje největší pozornost. Hned v 1. knize podává anatomický popis oka jako nikdo před ním. Samozřejmě, že nemohl být úplně správný: rozeznává v oku 4 obaly (blány) uzavírající tři tekutiny, jimž se v překladech dostalo latinských názvů: tunica consolidativa (později sclerotica), cornea, uvea a retina – tekutiny pak humor albugineus (aquens), humor crystallinus (čočka) a humor vitreus (sklivec). Mylně ovšem považuje za nejdůležitější část oka čočku, o níž se domnívá, že leží ve středu oční bulvy a že na ní (nikoliv na sítnici) prý vzniká obraz. Světelné paprsky tvoří kužel vycházející z pozorovaného předmětu a jeho vrchol je v oku, přičemž vehementně vyvrací dávnou řeckou domněnku, že světelné paprsky vycházejí z oka! Skutečnost, že vidíme vždy jen jeden předmět, ač ho pozorujeme oběma očima, vysvětluje tak, že oba obrazy vznikají na souhlasných místech obou očí a posléze se spojují v jediný obraz ve zrakovém nervu! Prohlašuje, že se světlo šíří přímočaře (což ověřuje přikládáním pravítka k paprsku vstupujícímu do tmavé místnosti), a to konečnou rychlostí! Studuje rovněž mísení barev rozmístěných na výsečích rotujícího kotouče, přičemž smísení v bílou barvu považuje za důkaz oné konečné rychlosti šíření světla. Podrobně zkoumá odraz světla (v dalších kapitolách) a zobrazení nejrůznějšími zrcadly různých tvarů. Formuluje známou Alhazenovu úlohu: je-li dáno zrcadlo libovolného tvaru, poloha zdroje světla a oka, je úkolem určit bod na zrcadle tak, aby se paprsek ze zdroje dostal právě do oka. Zavádí pojem prostředí opticky hustšího a řidšího, na formulaci zákona lomu však ztroskotává. Zkoumá zvětšení při zobrazení čočkami, zkoumá soumrakové jevy a mnoho dalších problémů. Ve zvláštním spise jedná „O koulích zápalných“ a neví si rady s výkladem duhy. Právě na jeho problémech si nejlépe uvědomujeme, jaká propast času nás dělí od úsilí a výsledků tohoto zasloužilého muže.