تجربه (دوران باستان و دوره اسلامی)
ذخیره مقاله با فرمت پی دی اف
در این مقاله بحث
تجربه در علوم فیزیکی در دوران باستان و دوران اسلامی مورد کنکاش و بررسی قرارگرفته است.
از دیدگاه فلسفه‌های جدید
علم، مسئله
تجربه همان مسئله نسبت میان گزاره‌های شخصی حاصل از ادراکات جزئی با گزاره‌های کلی یا نظریه‌های علمی است. این نسبت از دو جهت درخور بررسی است: یکی نسبت توالد میان گزاره‌های شخصی و گزاره‌های کلی است، به این معنی که آیا گزاره‌های کلی علمی از انباشت گزاره‌های شخصی تجربی حاصل می‌شوند یا نه، و اگر می‌شوند به چه صورت؟ این همان مسئله
استقرا ست. از جهت دیگر، مسئله به این صورت مطرح می‌شود که فارغ از این‌که گزاره‌های کلی علمی از چه راهی به دست می‌آیند و استقرا در این میان چه نقشی ایفا می‌کند، با در دست داشتن یک گزاره کلی علمی، مشاهده مواردی از مصادیق آن گزاره تا چه اندازه می‌تواند در تأیید یا اثبات آن گزاره مؤثر باشد، و به عکس، مشاهده یک مورد نقیض چگونه می‌تواند به نقض آن گزاره کلی بینجامد.
از دیدگاه تاریخی، روی آوردن به تجربه و
تجربه‌گرایی یکی از ممیزات علم جدید شمرده می‌شود. انقلاب علمی قرن‌های ۱۶- ۱۸م/۱۰-۱۲ ق را معمولاً با ظهور تجربه‌گرایی در
فلسفه و تجربه‌گری در علم مقارن می‌شمارند. بر خلاف تجربه‌گرایی سنتی ــ که پایه‌اش بر اعتماد به گواهی حواس غیر مسلح است و قوانین طبیعت را از راه مشاهده کارکرد عادی آن جست و جو می‌کند ــ اساس تجربه‌گری جدید بر احتیاط در استفاده از گواهی‌های غیرمنظم
حواس است و آنچه را تجربه مستقیم و روزمره بر ما آشکار می‌کند، به منزله قانون طبیعت نمی‌شمارد. برخلاف تجربه بسیط ــ که ممکن است دانسته یا بر حسب جریـان طبیعی امـور صورت گیـرد ــ تجربـه‌گری رویکردی عامدانه و آگاهانه در تحقیق در پدیده‌های طبیعی است و به این اعتبار، تجربه در معنی جدید خود، نه تنها مشاهدات معمولی را که از راه حواس غیرمسلح حاصل می‌شود، در بر می‌گیرد، بلکه مهم‌تر از آن، مشاهداتی را شامل می‌شود که مستلزم استفاده از ابزارها و اندازه‌گیری است.
مدلول دیگر واژه تجربه، آزمایش است و آن تجربه‌ای است مهار شده که غالباً در شرایطی که خود به خود در
طبیعت رخ نمی‌دهند، بلکه به صورت طراحی شده در آزمایشگاه ایجاد می‌شوند، انجام می‌گیرد. همچنین ظهور تجربه‌گری در علوم فیزیکی با ریاضی شدن این علوم ارتباط مستقیم دارد. هدف تجربه و تجربه‌گری در علوم جدید، نه توصیف
جهان به زبان کیفیات محسوس، بلکه به دست دادن الگویی کمّی و ریاضی از آن است.
در بخش‌های دیگر این مقاله، برخی از این مسائل از دیدگاه مفهومی بررسی شده‌اند. وجهه نظر ما، در این بخش، تاریخی است و به این مسئله خواهیم پرداخت که عالمان و فیلسوفان دوران باستان و دوران اسلامی این نسبت را چگونه می‌دیده‌اند و تجربه در علم در نظر ایشان چه مفهومی داشته است.
از دوران یونانی تاکنون، میان آنچه فیلسوفان در باب روش علمی گفته، و نوشته‌اند و شیوه‌هایی که عالمان در عمل به کار بسته‌اند، هیچ‌گاه وحدت کامل وجود نداشته است و برخلاف تصور رایج، روش علمی هر دوران را تنها از راه بررسی اقوال فیلسوفان نمی‌توان دریافت، بلکه گاه تفاوت میان شیوه‌های عمل عالمان و نسخه‌هایی که فیلسوفان برای علم تجویز می‌کرده‌اند، منشأ پیدایش تصورات تازه‌ای از علم و روش علمی شده است. دوران باستان و دوران اسلامی نیز نه تنها در این میان استثنا نبوده است، بلکه نمونه‌هایی بسیار در خور بررسی از این تعارض پرثمر را به دست می‌دهد. در این بخش از این دیدگاه تاریخی مسئله را بررسی می‌کنیم.
در بررسی مسئله تجربه و تجربه‌گری در سنت ارسطویی باید به طبقه‌بندی علوم در این سنت و تمایزی که گذشتگان میان علوم مختلف قائل بوده‌اند، توجـه کرد. در تقسیم‌بندی‌های متـعارف فلسفه ــ که بر تمایز انواع جواهر
و یا میزان تعلق موضوعات علوم به ماده
یا حرکت و بی‌حرکتی
استوار است ــ جـای طبیعیات یـا فیزیک پس از
مابعدالطبیعه یـا متافیزیک و علوم ریاضی یا تعلیمی است.
این تقسیم بندی را غالب فیلسوفان دوران اسلامی پذیرفته‌اند. از این نظر، انتظار می‌رود که
فیزیک که موضوع آن، هم در وجود و هم در تصور با
ماده همراه است،
بیش از علوم دیگر با تجربه پیوند داشته باشد. اما چنین نیست و سبب آن هم تصوری است که ارسطوییان از تفاوت میان روش علمی در فیزیک و در
علوم ریاضی داشتند. این تصور که مبادی آن در آثار
ارسطو یافت می‌شود، در آثار مفسران یونانی ارسطو و نیز فیلسوفان اسلامی پرورده‌تر شده است و حاصل آن مفهومی از فیزیک است که مبادی آن از دستبرد تجربه به دور است.
بر اساس الگویی که ارسطو در «تحلیلهای دومین» (آنالوطیقای ثانی) خود عرضه کرده است، هر گونه معرفت علمی و هر علم برهانی باید بر مقدماتی صادق، اوّلی، بی‌میانجی و مقدم بر نتایج استوار باشد. گذشته از این، مقدمات علوم باید از نتایج آنها شناخته‌تر باشند و نیز باید میان مقدمات و نتایج، گذشته از رابطه دلیل و نتیجه،
رابطه علت و معلولی برقرار باشد.
در مورد خصوصیت پنجم، ارسطو میان آنچه برای ما شناخته‌تر است و آنچه در واقع شناخته‌تر است، تفاوت قائل می‌شود. آنچه برای ما شناخته‌تر است، امور جزئی محسوس است، اما آنچه در واقع شناخته‌تر است، خصوصیات کلیِ دسته‌هایی از موجودات است که علت پدیده‌های جزئی‌ای است که ما در آنها مشاهده می‌کنیم.
وقتی مقدماتی با این خصوصیات حاصل شد، علم چیزی جز سلسله‌ای از استنتاج‌های منطقی که در پی یکدیگر می‌آیند، نخواهد بود. درباره این‌که بـه این خصوصیات کلی ــ کـه علوم بایـد بر آنها استـوار باشنـد ــ چگونـه پـی می‌بریم، هم در نوشته‌های ارسطو ــ از جملـه در همان «تحلیلهای دومیـن» ــ و هم در تعبیر نظر او در میان ارسطو شناسان، اختلاف دیده می‌شود. اما مسلّم این است که ارسطو هیچ‌گاه نقش تجربه را در علم انکار نکرده است. به عکس، «تجربه، از طریق توسل به گواهی حواس، گردآوری منظم واقعیات، و حتی آن نوع تجربه جمعی که در قالب باورهای معتبر جلوه می‌کند، در همه آثار ارسطو نقش مهمی برعهده دارد».
با این حال، از لحاظ تصور ارسطویی از علم، تجربه تنها در اکتساب مقدمات دخیل است، یعنی تجربه جایی در میان می‌آید که محقق می‌خواهد یا از راه استقرا مبانی‌ای برای نظریه خود کشف کند، و یا از میان نظریه‌های موجود یکی را انتخاب کند و مبنای علم خود قرار دهد. این کاری است که ارسطو خود می‌کند. در گزینش هر نظریه یا در بنا نهادن هر علم، او خود را با نظریات متفاوت و گاه متعارضی رو به رو می‌بیند که می‌باید یکی را از آن میان برگزیند. این گزینش طبعاً مستلزم رد نظریه‌های دیگر است. این عمل از راه
استدلال جدلی، و به نیت کشف
تناقض در این نظریه‌ها صورت می‌گیرد.
برای رد این نظریه‌های رقیب، ارسطو نه تنها از استدلال عقلانی، بلکه از شواهد تجربی نیز استفاده می‌کند. با این همه، به نظر می‌آید که به اعتقاد ارسطو، کار توسل به شواهد تجربی در آن‌جا که محقق به مبانی‌ای با شرایط شش گانه دست می‌یابد، متوقف می‌شود و این گونه مبانی، همین که به دست آمدند، دیگر از گزند ابطال تجربی در امان خواهند بود. این مبانی، هر چند ممکن است از تجربه به‌دست آیند، اما درستی خود را مرهون تجربه نیستند، بلکه درستی آنها به این دلیل است که اوّلی، و بنابراین، بدیهی‌اند و بدین سبب، صرف تصور آنها موجب تصدیق آنها ست؛ و نیز چون در
نفس‌الامر شناختنی‌ترند از ذاتیات امور سخن می‌گویند و ذاتیات نه تغییر می‌پذیرند و نه تعلیل می‌خواهند.
گریز ارسطوییان از این‌که مبانی علوم را قابل
ابطال تجربی بدانند، باعث نمی‌شد که در تأیید این مبانی، یا در تأیید نتایجی که در علوم به دست می‌آید، به شواهد تجربی متوسل نشوند. در واقع، در فرض بدیهی بودن مبانی علوم این فرض نیز مستتر بود که هر شاهد تجربی «مناسب» آنها را تأیید می‌کند. به این دلیل در نحوه استفاده ارسطوییان از شواهد تجربی، بی‌آنکه به این امر تصریح کنند، نوعی عدم تقارن دیده می‌شود: علوم اگر واقعی باشند، قابل ابطال تجربی نیستند، اما از تجربه می‌توان در تأیید آنها استفاده کرد. این خصوصیت به ویژه در بخشی از فیزیک ارسطویی دیده می‌شود که به
سماع طبیعی معروف است و از کلی‌ترین خصوصیات اجسام سخن می‌گوید. این خصوصیات عمدتاً از راه تحلیل منطقی به دست می‌آیند. از این راه است که ارسطو به وجود دوگونه
جوهر (جوهری که پذیرای
کون و فساد است و
زمین و دنیای پیرامون آن از آن ساخته شده، و جوهری ابدی که
آسمان از آن ساخته شده است) و دو گونه حرکت طبیعی معتقد می‌شود: ۱. حرکات مستقیم الخطی که آغاز و انجام دارند (در عالم زیر فلک قمر)؛ ۲. حرکت دورانی یکنواخت و همیشگی (در آسمان).
این «ثنویت کیهان شناختی» در فیزیک ارسطویی سبب می‌شود که جهان آسمانی، به دلیل تفاوت‌های بنیادی آن با جهان زمینی، از دسترس تجربه دورتر شود.
علوم ریاضی و فیزیک: آنچه گفته شد، از لحاظ نظری بود، و گرنه در عمل، ارسطو و ارسطوییان کمتر توانسته‌اند علمی پایه‌گذاری کنند که با صورت آرمانی علم، بدان شکل که در «تحلیلهای دومین» آمده است، مطابقت داشته باشد. آثار علمی ارسطو ــ بـه ویـژه آثــار او در
زیست‌شناسی ــ سرشـار از مشاهدات حیرت‌آور تجربی در کنار استدلالات پیشینی است. با این حال، اتکا بر مشاهدات تا حدی است که با مقدماتی که حائز شرایط شش گانه یاد شده است، ناسازگار نباشند. در دیگر آثار او ــ از جملـه «دربـاره آسمان» ــ نیـز دلیل‌های تجربی در کنـار ادله عقلی و پیشینی به کار رفته است. در «آثار علوی»، هر چند ارسطو می‌کوشد تا همه پدیده‌های جوی را بر اساس نظریـه‌ای منسجم ــ کـه بـه نظـریـه دو بخـار معـروف است ــ توضیح دهد، اما این کار را به صورتی انجام می‌دهد که اصول فیزیک آسمانی او ــ کـه در کتاب لاندای مابعدالطبیعه و در «درباره آسمان» پی‌ریزی شده است ــ خدشه‌دار نشود. به این دلیل است که ارسطو همه پدیده‌هایی را که به نحوی ممکن است شاهدی بر ضد نظریه تغییرناپذیری عالم سماوی، و یا بر ضد کروی بودن شکل اجرام سماوی تلقی شود ــ از جمله شهاب‌ها و راه شیری را ــ به عالم تحت فلک قمر متعلق می‌داند.
این شگرد ارسطویی، به عنوان تمهیدی برای دفاع از یک نظریه در برابر شواهد تجربی، در آثار برخی از فیلسوفان جدید علم مورد بحث قرار گرفته است.
با این حال، آرمان ارسطویی علم به صورت ساختمانی از اصول مسلّم و براهین، نه در علوم طبیعی، که در
ریاضیات و علوم وابسته بدان تحقق یافته است
و حتی می‌توان گفت که ارسطو این تصور از ساختمان علم را از برخی از علوم ریاضی‌ای که در روزگار او وجود داشته، گرفته است. علوم اصلی ریاضی در نظر یونانیان
حساب و
هندسه بود. هندسه به صورتی که اندکی پس از زمان ارسطو در
کتاب اصول اقلیدس تدوین شده، بر چند اصل استوار است و قضایای این علم از این اصول منتج می‌شوند. فیلسوفان بعدی فرض می‌کردند که این اصول اوّلی، و بدیهی‌اند و به این دلیل است که ریاضی‌دانان قرن‌ها برای اثبات اصل پنجم از اصول اقلیدس ــ کـه بدیهی به نظر نمی‌آمد ــ کوشیـده‌اند. اما مراد یونانیان و فلاسفه ارسطویی از واژه ریاضیات به این دو علم منحصر نمی‌شد، بلکه در کنار هندسه و حساب که علوم اصلی ریاضی محسوب می‌شدند، دسته‌ای از علوم نیز وجود داشت که تابع ریاضیات شمرده می‌شد. مهم‌ترین این علوم عبارت بودند از
موسیقی،
نجوم، علوم استاتیک و هیدرواستاتیک (تعادل سطوح و تعادل مایعات) و علم مناظر یا اپتیک.
ابن سینا بر این علوم علمِ «اُکَرِ متحرک» را هم می‌افزاید،
هر چند در جای دیگری از
شفا نجوم و موسیقی را جزو علوم اصلی ریاضی می‌آورد. ظاهراً او در این کار از
فارابی تبعیت کرده است. پس از
ابن‌سینا نیز
نصیرالدین طوسی همین طبقه‌بندی را تکرار کرده است. این علوم را ما امروزه شاخه‌هایی از فیزیک می‌دانیم، اما در سنت ارسطویی علومی «آمیخته» بودند که پاره‌ای از مبانی خود را از طبیعیات، و پاره‌ای دیگر را از ریاضیات می‌گرفتند.
با این همه، دست کم برخی از این علوم، نه به‌صورت علومی که مبانی خود را از تجربه اخذ کرده باشند، بلکه به صورتی عرضه می‌شدند که با ساختمانی که ارسطو در «تحلیهای دومین» برای علم به دست داده است، مطابقت داشته باشند. شاید به این دلیل باشد که در رساله‌های ارشمیدس درباره استاتیک و هیـدرواستـاتیک ــ کـه نخستین آثاری است که از یونانیان در این‌باره باقی‌مانده است ــ این دو علم به صورت نظام‌هایی اصل موضوعی عرضه شده‌اند. ارشمیدس در رساله خود، «درباره تعادل سطوح و مرکز ثقل سطوح»، این علم را بر پایه هفت اصل پی‌ریزی می‌کند،
بی‌آنکه چیزی درباره منشأ تجربی این اصول بگوید و یا بکوشد تا صحت آنها را از راه آزمایش تحقیق کند. ارشمیدس رساله دیگر خود، به نام «درباره اجسام شناور» را نیز بر دو اصل بنیاد می‌نهد و در این رساله قانون معروف خود درباره اجسام غوطه‌ور در مایعات را ــ نه به صورت یک قانون تجربی، بلکه به صورت یک
قضیه ــ ثابت می‌کند.
همین ساختار اصل موضوعی در رساله «مناظر» اقلیدس هم رعایت شده است.
با این حال، هر چند در نظر ارسطو و ارسطوییان، دست کم در علـوم نظری، یک روش علمی بیشتر وجـود نـداشت ــ کـه همان روش برهانی بود ــ و تمایز علوم نه به تمایز روش، بلکه به تمایز موضوعات آنها بود،
در علوم تابع ریاضیات (به ویژه نجوم)، روش‌های دیگری هم کاربرد داشت. به این اعتبار، می‌توان از وجود تلویحی دو گونه روش یا دو شیوه استدلال در علوم نظری سخن گفت؛ زیرا هر چند یونانیان این علوم را شاخه‌هایی از ریاضیات می‌دانستند، از جنبه تجربی آنها هم غافل نبودند. این وجه تجربی بر حسب نسبتی که موضوعات و مسائل این علوم با ماده داشت، تعیین می‌شد. به این اعتبار، ارسطو نجوم را نزدیک‌ترین علم ریاضی به
فلسفه می‌شمارد.
برای
ابن‌سینا نیز علم نجوم دارای چنین مرتبتی است، زیرا این علم حتی در برخی از مسائل نیز با علم طبیعی اشتراک دارد.
علم نجوم از همان روزگار باستان وضعی ویژه داشت، زیرا پی‌بردن به احوال
ستارگان جز از راه رصد، یعنی از راه مشاهده پدیده‌هایی که در آسمان رخ می‌دهد، ممکن نیست. به این دلیل است که
ابن‌سینا تصریح می‌کند که برخی از مقدمات علم نجوم «مناظری و رصدی» است.
با این حال، او میان «نظر طبیعی»، یعنی روشی که طبیعـی‌دان در بحث از پدیده‌ها ــ و از جمله پدیده‌های آسمانی ــ به کار می‌برد و «نظر تعلیمی»، یعنی روش ریاضی‌دانان تفکیک قائل می‌شود. هر چند این دو گروه در علومی چون نجوم و مناظر به پدیده‌های واحدی می‌پردازند، اما روش آنها عکس یکدیگر است. طبیعی‌دان از مقدماتِ بدیهی که از ذاتیات اشیاء سخن می‌گویند، آغاز می‌کند؛ در حالی که ریاضی‌دان براهین خود را، دست کم تا اندازه‌ای، بر آنچه از مشاهده اخذ می‌شود، بنا می‌نهد. از این نظر، موضوعات علمی مانند سماء و عالم (که بخشی از علم طبیعی است) و علمی چون هیئت (که یکی از علوم وابسته به ریاضی است) «یکی بُوَد و به دو اعتبار استعمال کنند».
نظر
ابن‌سینا درباره تفاوت میان روش طبیعی‌دانان و ریاضی‌دانان احتمالاً از
اسکندر افرودیسی و از طریق او از گِمینوس (قرن ۱ قم) گرفته شده است. به اعتقاد گمینوس، «در مواردی که طبیعی‌دان و منجم می‌خواهند امر واحدی را ثابت کنند،... طبیعی‌دان هر امر را با ملاحظه جوهر یا ذات و نیروها... یا به وجود آمدن و دگرگونی آن بررسی می‌کند، در حالی که منجم همین امور را از روی خواص شکل‌ها و مقادیر یا به کمک حرکات و زمان لازم برای این حرکات ثابت می‌نماید».
مثالی که
ابن‌سینا در تفاوت روش منجم و طبیعی‌دان در بررسی یک مسئله ذکر می‌کند، از لحاظ نقش مشاهده در کار این دو گروه گویاتر است. اگر در اثبات کروی بودن زمین به این استناد کنیم که زمین کروی است، زیرا سایه آن‌که هنگام
خسوف بر روی
ماه می‌افتد، همیشه قوسی از
دایره است، نظر تعلیمی را به کار برده‌ایم، در حالی که طبیعی‌دان در اثبات کروی بودن زمین می‌گوید که زمین کروی است، زیرا جسمی است بسیط و وجود تمایزی میان اجزاء جسم بسیط، به این معنی که بخشی از آن در یک جهت تمایل داشته باشد و بخشی دیگر در جهت دیگر، یا گوشه‌دار بودن آن، با بساطت مغایرت دارد. به این ترتیب، در نظر
ابن سینا، استناد به شواهد تجربی (از نوع سایه زمین بر روی ماه) در علوم طبیعی مجاز نیست، و اگر طبیعی‌دان به این گونه شواهد متوسل شود، در واقع به روش ریاضی دانان عمل کرده است.
ابن رشد نیز همین تمایز را قائل می‌شود و کسانی را که میان این دو نحوه برخورد با مسائل جمع می‌کنند، برخطا می‌داند: «و من جَمَع النظرَین فقد اَخطأَ».
بدین گونه، هر چند ارسطو در آثار علمی خود عملاً میان این دو نظر تمایز اکیدی قائل نمی‌شود و برای مثال در اثبات کروی بودن زمین ادله «تعلیمی» را در کنار دلیل‌های طبیعی می‌آورد،
پیروان او تصور تنگ‌تری از نوع براهینی که درعلم طبیعی می‌توان آورد، اختیار می‌کنند که دامنه دخیل بودن تجربه را در علم طبیعی محدودتر می‌کند.
گذشته از این، از دیدگاه فیلسوفان مشایی، ریاضی‌دانان به این دلیل که برخی از مقدمات خود را از تجربه اخذ می‌کنند، تنها از چگونگی پدیده‌ها سخن می‌گویند و از بیان «چرایی» آنها ناتوان‌اند.
به عبارت دیگر، براهینی که در علم طبیعت اقامه می‌شود،
براهین لِمّی است و براهین علوم ریاضی
براهین اِنّی . بدین دلیل، تبیین‌هایی که در علوم ریاضی عرضه می‌شود، یکی از شرط‌هایی را که ارسطو برای هر تبیین علمی قائل است، ندارند. همچنین علوم ریاضی، چون موضوعشان تغییر ناپذیر است، از
علت غایی هم سخن نمی‌گویند،
از این نظر، براهین ریاضی در علومی که موضوعشان تغییر پذیر است، کارایی ندارند.
هر چند تجربه در معنای اول آن، یعنی مشاهده، در تصور ارسطویی از علم طبیعت جایی داشت، این علم به هیچ روی با مفهوم دوم تجربه، یعنی آزمایش، سازگار نبود. این ناسازگاری از یکی دیگر از تعاریف ارسطویی فیزیک ناشی می‌شود. بر اساس این تعریف، فیزیک یا طبیعیات، هر نوع معرفتی را که موضوع آن اشیاء محسوسی باشد که مبدأ تغییرشان در خود آنها ست، در برمی‌گیرد.
به عبارت دیگر، موضوع
فیزیک بحث درباره طبیعت است و طبیعت همان علت درونی حرکت و سکون اجسام است.
پس اگر جسمی را به حال خود (و به اصطلاح امروزی دور از تأثیر نیروهای خارجی) رها کنیم، رفتار طبیعی خواهد داشت، و این رفتار همیشگی است. در حالی که تأثیر نیروهای خارجی همیشه موقتی است و وقتی این تأثیر رفع شود،
جسم به حرکت طبیعی خود باز می‌گردد. از این‌رو، می‌توان گفت که از دیدگاه ارسطویی، توسل به آزمایش در مطالعه پدیده‌های طبیعی نقض غرض است، زیرا آزمایش بررسی رفتار جسم در شرایطی است که معمولاً در طبیعت دیده نمی‌شوند. به عبارت دیگر، آزمایش مستلزم ایجاد یک حالت قَسری است، در حالی که از نظر ارسطو حالت قسری پایدار نمی‌ماند و با از میان رفتن علت از میان می‌رود، در حالی که آنچه پایدار و درخور مطالعه است، رفتار طبیعی اجسام است.
نظریه ارسطو درباره
حرکت قسری با مشاهدات روزانه تعارض داشت، زیرا در حرکت پرتابی، مثلاً حرکت گلوله‌ای که از دهانه توپ خارج شود، یا حرکت سنگی که با دست به هوا پرتاب شود، حرکت جسم با این‌که قسری است، حتی وقتی که تأثیر عامل خارجی از میان می‌رود (گلوله از دهانه توپ خارج می‌شود یا سنگ از دست رها می‌شود)، ادامه می‌یابد. این مسئله هر چند از دیرباز مشکلی برای نظریه ارسطویی بود و راه‌های گوناگون برای حل آن پیشنهاد می‌شد، باعث نمی‌شد که ارسطوییان نظریه خود را رها کنند، بلکه سعی می‌کردند که این مشکل را به نحوی چاره کنند. در راه حل خود ارسطو،
علت ادامه حرکت فشار هوای پیرامون شمرده می‌شود.
این راه حل فیلسوفان دیگر را قانع نمی‌کرد و بسیاری دلیل‌های تجربی و نظری در رد آن می‌آوردند. جست و جو راه حل دیگر برای این مشکل منجر به تدوین نظریه میل قسری در یونان و
جهان اسلام شد و این نظریه، به اعتقاد برخی از مورخان علم، در پیدایش فیزیک جدید مؤثر بوده است..
حال به تجربه، اندازه‌گیری و آزمایش در علوم ریاضی می‌پردازیم:
چنان‌که گفته شد، در سنت ارسطویی، در فیزیک یا علم طبیعت از مشاهده تنها برای تأیید فرضیه‌هایی که به دلیل‌های دیگری پذیرفته شده بودند، استفاده می‌شد و آزمایش هم در این علوم جایی نداشت. همچنین، فیزیک ارسطویی فیزیکی کیفی بود و تلاش‌هایی که برخی از مورخان فلسفه کرده‌اند تا از برخی از نوشته‌های ارسطو
قوانینی کمّی درباره حرکت استنتاج کنند، به نتیجه نرسیده است.
برخلاف این علم، از میان علومی که از آنها به عنوان علوم ریاضی یاد کردیم، علم نجوم به مشاهدات منظم که نتایج آنها به صورت مقادیر عددی عرضه می‌شد، وابستگی داشت. الگوهای ریاضی‌ای که در نجوم قدیم ساخته می‌شد، به مشاهداتی وابسته بود که به‌طور منظم و در زمان‌های طولانی درباره حرکات سیارات صورت می‌گرفت و میزان دقت این الگوها تابع دقت این مشاهدات بود، و با دقیق‌تر شدن این مشاهدات گاهی این الگوها نیز تغییر می‌کرد. مثلاً هنگامی که در قرن ۵ قم دو ریاضی‌دان یونانی به نام‌های مِتُن و ایوکْتِمُن تفاوت طول فصول را اندازه گرفتند،
معلوم شد که حرکت ظاهری
خورشید به دور زمین را نمی‌توان با یک حرکت دورانی ساده توضیح داد. تفاوت‌هایی که در حرکات سیارات دیگر دیده می‌شد، در قرن ۳ قم منجر به ابداع الگوهای افلاک حامل و افلاک تدویر برای حرکات سیارات شد. این الگوها سرانجام در قرن ۲ م در کتاب
مجسطی بطلمیوس ادغام شد که نه تنها بر مشاهدات شخصی او، بلکه بر مشاهداتی که از دوران بابلی (قرن ۷ قم) تا آن زمان انجام گرفته بود، تکیه داشت.
بطلمیوس همچنین در کتاب الاقتصاص خود سعی کرد که الگوهای مجسمی برای حرکت سیارات عرضه کند که با اصول فیزیک ارسطویی سازگار باشد . کوشش بطلمیوس در این کتاب نشان می‌دهد که او برخلاف آنچه از برخی از عبارات مجسطی برمی‌آید، پیرو مکتب «نجات پدیدارها» نبوده، بلکه به سازگاری میان
طبیعیات و نجوم قائل بوده است.
هر چند منجمان یونانی سعی داشتند که حرکت سیارات را بر حسب ترکیبی از حرکـات دورانی یکنواخت ــ که از لحاظ طبیعیات ارسطویی تنها حرکتی بود که اجرام آسمانی می‌توانستند داشته باشند ــ توضیح دهند، اما گاهی در این کار ناگزیر از ابداع الگوهایی می‌شدند که با اصل حرکت دورانی یکنواخت سازگار نبود. مهم‌ترین این الگوها، الگوی معدل مسیر است که مشکل بزرگی در راه سازگاری نجوم با طبیعیات بود. همچنین برخی از الگوهای نجوم قدیم با مشاهده سازگار نبود. مثلاً الگوی بطلمیوسی حرکت ماه ایجاب می‌کرد که قطر ظاهری ماه متغیر و اندازه آن هنگام تربیع دو برابر اندازه آن هنگام مقابله باشد، در حالی که چنین تغییری در قطر ظاهری ماه مشاهده نمی‌شود.
در دوران اسلامی، دقیق‌تر شدن مشاهدات نجومی باعث شد که تغییرهایی در الگوهای نجومی صورت گیرد. یکی از مهم‌ترین دستاوردهای این مشاهدات کشف حرکت اوج خورشید در قرن ۳ق بود. منجمان با مشاهداتی که بین سال‌های ۲۱۵-۲۱۷ق/۸۳۰ - ۸۳۲ م) در
بغداد انجام دادند، مکان اوج خورشید را نسبت به
ستارگان ثابت اندازه گرفتند و با مقایسه آن با مقداری که بطلمیوس به دست داده بود، نتیجه گرفتند که اوج خورشید، بر خلاف نظر بطلمیوس متغیر است. این امر منجر به تجدید نظر در الگوی نجومی خورشید شد.
کوشش برای ایجاد سازگاری میان نجوم و مبانی فیزیک ارسطویی در قرن‌های بعد نیز ادامه یافت، هر چند در بیشتر موارد ضرورت‌های تجربی منجمان را به این کار وادار نمی‌کرد. این جریان ــ که با نقد الگوهای بطلمیوسی همراه بود ــ به پیدایش مکتب مراغه در قرن‌های ۷- ۹ق منجر شد.
منجمان باستان نه تنها با اندازه‌گیری سرو کار داشتند، بلکه برای اندازه‌گیریهای خود ابزارهایی هم می‌ساختند. اما تا پیش از اختراع
تلسکوپ کار این ابزارها تنها این بود که مشاهده دقیق‌تر را امکان‌پذیر سازند، ولی نمی‌توانستند میدان دید را وسیع‌تر کنند. در دوران اسلامی، کوشش برای افزودن بر دقت دستگاه‌ها ادامه یافت. این کوشش بیشتر در جهت ساختن دستگاه‌های بزرگ‌تری بود که بتوان روی قسمت مدرّج آنها اجزاء دقیقه را هم قرائت کرد. نمونه این دستگاه‌ها سُدس فخری است که
ابوحامد خجندی در زمان فخرالدوله دیلمی (حک ۳۶۶-۳۸۶ق/۹۷۷-۹۹۶م) در
ری ساخت و توصیف آن را
بیرونی در رساله خود به نام حکایة الآلة الموسومة بالسدس الفخری آورده است.
یک سدس فخری بسیار بزرگ، به شعاع ۴۰ متر، آلت اصلی رصدخانه الغ بیگ بود که در ۸۲۸ق/۱۴۲۵م در سمرقند بنا شد.
در نقدهای برخی از متفکران و دانشمندان دوران اسلامی بر مبانی نجوم و کیهان‌شناسی ارسطویی، محدودیت تجربه حسی مورد توجه قرار گرفته است. بیرونی در مکاتبات خود با
ابن‌سینا بر ارسطو ایراد می‌گیرد که چرا در دو موضع از کتاب «درباره آسمان» خود این نکته را که از دیرباز تاکنون کسی تغییری در آسمان‌ها ندیده است، دلیل بر این گرفته است که کون و فساد در
فلک راه ندارد.
فخرالدین رازی نیز بر منجمان اشکال می‌کند که چرا سرعت ستارگان ثابت را یکسان می‌دانند و این امر را دلیل بر آن می‌دانند که همه این ستارگان بر یک فلک واقع‌اند. زیرا این امر که سرعت ستارگان به چشم یکسان می‌آید، دلیل بر این نیست که سرعت‌های آنها در واقع نیز مساوی باشد؛ چه، ممکن است که اختلاف سرعت آنها به حدی کم باشد که به چشم نیاید.
نتیجه‌ای که فخرالدین رازی تلویحاً می‌گیرد این است که نظریه‌ها و مدل‌های نجومی‌ای که برپایه مشاهده ساخته می‌شوند، هیچ‌گونه ضرورتی ندارند و می‌توان به جای آن مدل‌های نجومی دیگری ساخت که به همان اندازه مدل‌های موجود در تبیین مشاهدات کارایی داشته باشند.
فخرالدین رازی در آثار دیگر خود نیز، به ناتوانی حواس در پی بردن به حرکات واقعی افلاک و مشکلاتی که در این راه وجود دارد، اشاره می‌کند.
با این حال، غالب فیلسوفان و منجمان دوران اسلامی چندان در مبانی نجوم بطلمیوسی و کیهان‌شناسی ارسطویی
تردید نمی‌کردند، و انتقادهای ایشان از بطلمیوس متوجه مواردی بود که ساخته‌های نظری او را با اصول طبیعیات ارسطویی ناسازگار می‌دیدند؛ زیرا طبیعیات را علمی برتر می‌دانستند که نه تنها اصول حاکم بر حرکات اجرام سماوی از آن به دست می‌آید، بلکه علت این حرکات را نیز بیان می‌کند. بنابراین، در نجوم اصولی که از طبیعیات اخذ می‌شد، بر اصول ریاضی و نیز مشاهدات حاکم بود. این معنی را
نصیرالدین طوسی در تذکره چنین بیان کرده است: «اینها دلیل‌هایی است انّی که از رخ دادن -پدیده‌ها -خبر می‌دهد، اما ادله لمّی‌ای که ضرورت رخ دادن -این پدیده‌ها - را نشان دهد، آنهایی است که در کتاب سماء و عالم از علم طبیعی آمده است».
حتی الگوهای غیربطلمیوسی‌ای که منجمان مکتب مراغه می‌ساختند، با همه اهمیت تاریخی‌شان بیشتر به نیت رفع ناسازگاری‌های الگوهای بطلمیوسی با اصول طبیعیات بود. تنها استثنا در این میان الگوی
ابن‌شاطر برای حرکات خورشید است که ملاحظات مشاهداتی در آن دخیل بوده است.
علم مناظر یا اپتیک، در کنار نجوم، یکی از کهن‌ترین علوم ریاضی دوران باستان است.
ارسطو در آثار خود از نتایج این علم استفاده کرده است. هر چند این علم بر خروج پرتوهای بصری از چشم استوار بود و ارسطو این مقدمه را قبول نداشت، برخی از پدیده‌ها، و از جمله
رنگین‌کمان را بر اساس این مقدمه توضیح داده است. در المناظر اقلیدس که نخستین کتابی است که در این علم برای ما بازمانده، این علم به صورت یک علم ریاضی و برپایه ۷ اصل بنا شده، و بقیه این کتاب قضایایی است که از این اصول منتج می‌شود.
علم مناظر، دست کم از زمان تألیف کتاب المناظر بطلمیوس در قرن ۲م، دو خصوصیت عمده دیگر یافت: یکی کوشش در اثبات تجربی مقدمات این علم، به خصوص این مقدمه که پرتوهای بصری به خط مستقیم سیر می‌کنند، و دیگر استفاده از آزمایش برای تحقیق در برخی از ویژگی‌های رؤیت. در مقاله اولِ این کتاب که اکنون از میان رفته، بطلمیوس راجع به انتشار مستقیم الخط پرتوهای بصری از راه آزمایش تحقیق کرده بوده است. در مقالات دیگر آن نیز درباره برخی از خصوصیات رؤیت، از جمله دید دو چشمی، از راه آزمایش تحقیق شده، و در مقاله پنجم درباره شکست پرتوهای بصری پژوهش از راه آزمایش صورت پذیرفته است. بطلمیوس برای این کار از ابزاری که خود طراحی کرده، بهره گرفته است.
در دوران اسلامی، توسل به آزمایش در علم مناظر به حدی توسعه یافت که نه تنها ماهیت این علم، بلکه رابطه میان طبیعیات و ریاضیات را دگرگون کرد. کندی، فیلسوف قرن ۳ق/ ۹م در رساله‌ای به‌نام فی تقویم الخطأ و المشکلات التی لاقلیدس فی المناظر
و رساله دیگری که تنها ترجمه لاتینی آن با عنوان «در مناظر۲» باقی مانده است،
برای اثبات این‌که مسیر پرتوهای نور مستقیم الخط است، به نوعی آزمایش متوسل می‌شود. وی از راه مطالعه نوری که از روزنه‌ای می‌گذرد و بررسی مرز میان بخش‌های سایه و روشن
فضا، نتیجه می‌گیرد که
نور هنگام انتشار از یک منبع روشن به خط مستقیم سیر می‌کند. همچنین از راه بررسی تجربی سایه جسمی که یک منبع نورانی آن را روشن کرده باشد، نتیجه می‌گیرد که نور از همه نقاط منبع روشن گسیل می‌شود. وی این نتیجه را ــ که به تحلیل نقطه‌ای معروف است ــ به رؤیت نیز تعمیم می‌دهد. هر چند این «آزمایش‌ها»ی کندی فاقد بسیاری از خصوصیت آزمایش واقعی‌اند، اما ترکیب مشاهده نسبتاً دقیق با استدلال ریاضی در آنها دیده می‌شود.
با این حال، کندی کوشیده است تا با دلیل‌های فلسفی، درستی اصل صدور پرتوهای بصری از چشم را ثابت کند.
یکی از مهم‌ترین پدیده‌های بصری‌ای که از دیرباز در تحقیقِ مسائل طبیعی به کار رفته است، پدیده اختلاف منظر، یعنی تغییر مکان ظاهری
جسم به تبع تغییر مکان جسم یا تغییر مکان ناظر است. بطلمیوس در کتاب الاقتصاص خود، از وجود اختلاف منظر در مورد ماه نتیجه می‌گیرد که ماه از سیارات دیگر به زمین نزدیک‌تر است. ریاضی‌دانان دوران اسلامی دامنه توسل به این پدیده، یعنی اختلاف منظر را توسعه داده، و از آن در مسائل دیگری استفاده کرده‌اند.
ابوریحان بیرونی از این واقعیت که راه شیری اختلاف منظر ندارد، استفاده کرده، و حکم کرده است که راه شیری، بر خلاف نظر ارسطو که آن را ــ بـه دلیــل شکل غیـرکـروی‌اش ـ پدیـده‌ای جـوی می‌شمرده، در واقع به
آسمان تعلق دارد.
همین نتیجه را
ابن‌هیثم نیز در رساله مفردی که در این موضوع نوشته، گرفته است.
پیش از این دو، ابوسهل کوهی، ریاضی‌دان ایرانی، در رساله‌ای راهی برای اندازه‌گیری فاصله شهاب‌های ثاقب با زمین پیشنهاد کرده که بر استفاده از اختلاف منظر آنها استوار است
. کوهی در رساله دیگری، با استفاده از یک آزمایش بصری ثابت می‌کند که برخلاف نظر ارسطو، یک لکه نورانی می‌تواند فاصله‌ای نامتناهی را در زمان متناهی بپیماید، و از اینجا نتیجه می‌گیرد که بر خلاف نظر ارسطو، حرکت با سرعت بی‌نهایت ممکن است (همان، ۹۷۵-۹۹۰). هر چند استدلال کوهی درست نیست (زیرا لکه‌ای که او از آن سخن می‌گوید، یک جسم مادی نیست)، اما از این نظر که او استدلال ریاضی، یعنی استدلال بر پایه مشاهدات را برای فیصله دادن به یک مسئله طبیعی کافی می‌شمارد، نشانه نسبتِ جدیدی است که دست کم در نزد برخی از ریاضی‌دانان این زمان میان این دو علم برقرار شده بوده است. با توسل به همین پدیده، یعنی اختلاف منظر است که
ابن
هیثم در رساله فی الاثر الظاهر فی وجه القمر نشان می‌دهد که لکه‌هایی که بر روی ماه دیده می‌شود، سایه هیچ جسم خارجی نیست، بلکه به خود ماه تعلق دارد.
ابن‌سینا که معاصر
ابن
هیثم است، این لکه‌ها را سایه اجسامی می‌داند که در فلک ماه و بسیار نزدیک به ماه هستند.
ابن‌سینا این نظر را اختیار می‌کند تا بساطت ماه حفظ شود. اما
ابن
هیثم در رساله خود این احتمال را هم در نظر می‌گیرد و آن را رد می‌کند (در مورد تفاوت میان شیوه استدلال
ابن هیثم و بیرونی از یک سو، و برخی از شارحان آراء ارسطو از سوی دیگر، و نیز تأثیر احتمالی نظر
ابن
هیثم در این مسئله بر متفکرانی چون ابوالبرکات بغدادی و فخرالدین‌رازی).
اوج رهیافت نو به تجربه در علم مناظر و در آثار همین
ابن
هیثم است. نورشناسی جدیدی که او در کتاب المناظر و دیگر نوشته‌های خود بنیاد می‌نهد، بر اساس انتشار نور استوار است و پدیده ابصار نیز در آن یکی از شقوق انتشار نور است.
ابن
هیثم در مقاله اولِ المناظر که موضوع آن بحث در کلی‌ترین ویژگی‌های
نور و رؤیت است، درباره این مسائل تحقیق می‌کند: مستقیم الخط بودن رؤیت، انتشار مستقیم الخط نور از هر نقطه از جسم نورانی و در همه جهات، انواع نور (اولی و ثانوی)، یکسان بودن قوانین انتشار نور در مورد این دو نوع، ضعیف‌بودن نور ثانوی نسبت به نور اولی و شرایط کلی رؤیت و انتشار نور. او در بررسی هر یک از این ویژگی‌ها، ابتدا مجموعه‌ای از مشاهدات گوناگون را عرضه می‌کند و این گونه مشاهدات را که در مورد «همه اجسام مرئی و در همه اوقات» انجام گرفته‌اند، «
استقرا» می‌نامد. میان کاربرد استقرا در نظریه معرفت
ابن
هیثم و کاربرد این واژه در نظریه ادراک بصری او تناظری هست. در مورد اخیر، استقرا نوعی «ادراک بالتأمل» است و ویژگی آن این است که شخص ناظر چشم خود را (در واقع محور بصری خود را) روی همه نقاط جسم می‌گرداند، به طوری که هیچ‌یک از جزئیات جسم از نظر او پوشیده نماند.
به همین قیاس، هرگاه مشاهده‌ای به صورتی انجام گیرد که همه وجوه پدیده مورد مشاهده استقصا شود،
ابن
هیثم آن مشاهده را استقرا می‌نامد. به این اعتبار، استقرا برخلاف معنای ارسطویی آن، تنها نوعی استدلال نیست، بلکه هم شامل استدلال استقرایی و هم متضمن مرحله استقصای مقدم بر آن است. این‌گونه استقرا نشان می‌دهد که ویژگی مورد بحث کلی است و تغییر نمی‌پذیرد: مطّرد لایختلف و لایتغیر
استقرا از نظر
ابن
هیثم یکی از شیوه‌های اثبات تجربی است و در مواردی چون شرایط کلیِ ابصار که پدیده مورد بحث قابل بررسی هندسی نیست، تنها شیوه است. این شرایط را نمی‌توان به زبان هندسی بیان کرد، با این حال، همچون قوانین هندسی انتشار نور تغییر ناپذیرند.
با این همه، در نظر
ابن
هیثم تنها راه اثبات تجربی استقرا نیست، بلکه این کار غالباً با توسل به روش دیگری صورت می‌گیرد که
ابن
هیثم آن را «اعتبار» می‌نامد.
ابن
هیثم این
اصطلاح را همواره به یک معنی به کار نمی‌بَرَد، بلکه معنای آن بر حسب مسئله‌ای که او درصدد تحقیق در آن است، فرق می‌کند. برای نمونه، در نظریه ابصار او «اعتبار به مشاهده ساده دلالت می‌کند».
گاهی نیز
ابن
هیثم آن را به معنای مشاهده دقیق به کار می‌برد،
اما در نجوم هندسی، «اعتبار» کم و بیش به معنای یک روش آزمایشی به کار می‌رود
هدف اعتبار عبارت است از جدا کردن و مشاهده‌پذیر کردن پدیده‌ای که در شرایط عادی مشاهده‌پذیر نیست و یا بررسی ویژگی‌هایی که در شرایط عادی به آسانی به چشم نمی‌آیند. به این معنی، مفهوم اعتبار در غالب موارد، به آنچه ما امروزه از واژه آزمایش می‌فهیم نزدیک می‌شود. مهم‌تر این‌که اعتبار در نظر
ابن
هیثم روشی است برای اثبات؛ و به همان اندازه یقین‌آور است که برهان قیاسی در قضایای ریاضی. این نکته‌ای است که
ابن
هیثم بارها پس از ذکر آزمایش‌های خود بر آن تأکید کرده است؛ مثلاً می‌نویسد: «فیجب من هذا الاعتبار وجوباً تسقط معه الشبهات»،
و نیز «و قد یمکن ان یُعتبر هذا المعنی... اعتباراً محرَّراً یقع معه الیقین».
درباره منشأ ره‌یافتِ تجربی و آزمایشی
ابن
هیثم، نظریات گوناگونی عرضه شده است. صبره معتقد است که روش او ریشه در کار منجمان دارد.
هر چند این نظر، برخی از جنبه‌های تاریخی کار
ابن
هیثم را توضیح می‌دهد، با این حال، نمی‌توان شیوه کار
ابن هیثم را با منجمان یکسان دانست، زیرا اولاً مشاهدات گروه اخیر هرگز مبانی علم ایشان را شامل نمی‌شد، بلکه ایشان این مبانی (و به ویژه اصل حرکت دورانی یکنواخت) را بدون تحقیق تجربی می‌پذیرفتند. ثانیاً هر چند
ابن
هیثم در طراحی برخی از ابزارهای خود، از ابزارهای نجومی
الهام گرفته است ــ از جمله طراحی ابزاری که در مقالة فی ضوء القمر به کار می‌برد، چنان که خود گفته است، برپایه «ذات الثقبتین» منجمان است ــ اما کارکرد این ابزارها را دگرگون کرده است. صالح بشاره عُمَر منشأ این روش را در نظریه ادراک
ابن
هیثم و نیز اعتقاد او به خطاپذیری حواس می‌داند.
با این حال، به نظر ما، باید دلیل مهم‌تر را در تازگی موضوع تحقیق
ابن
هیثم جست و جو کرد. به این معنی که پیش از او نور و انتشار آن، مستقل از مسئله
ابصار، موضوع هیچ تحقیق جداگانه‌ای قرار نگرفته بود، و اگر گاهی فیلسوفان، ضمن بحث در مسئله رؤیت به نور نیز می‌پرداختند، نتایجی که از این پژوهش به دست می‌آوردند، نه‌تنها بنیاد استواری برای علم نورشناسی پدید نمی‌آورد، بلکه این علم را از هر گونه تکیه‌گاه تجربی و نظری محروم می‌کرد.
به این طریق
ابن
هیثم بر خود فرض می‌دانست که چنین تکیه‌گاهی را خود فراهم بیاورد. به این دلیل است که او اصول علم نورشناسی، یعنی انتشار مستقیم نور از هر منبع نورانی و در همه جهات را به محک آزمون تجربی می‌زند.
گذشته از این، آزمون تجربی انتشار مستقیم الخط نور کارکرد دیگری هم دارد و آن اثبات وجود مادی نور در همه نقاط محیطی است که در آن منتشر می‌شود. هر چند
ابن
هیثم می‌گوید که نور نوعی «
صورت» است، اما در همه کتاب خود با آن به مثابه موجودی مادی رفتار می‌کند. مثلاً آزمایش‌هایی که در ابتدای فصل سوم از مقاله اول المناظر
شرح داده شده است، در آن واحد چندین کارکرد دارد. این آزمایش‌ها که در مورد پرتوهای نوری خارج شده از روزنه‌های تنگ صورت می‌گیرد، اولاً نشان می‌دهند که نور به خط مستقیم سیر می‌کند، به این معنی که میان هر نقطه از منبع نورانی و هر نقطه از جسمی که نور آن را روشن می‌کند، رابطه‌ای یک به یک وجود دارد؛ ثانیاً، وقتی که نورهایی که از روزنه تنگی خارج می‌شوند، از اتاق تاریک یا هوای غبار آلودی عبور کنند، ردّ روشنی که دیده می‌شود، فقط رنگ هوای اطراف نیست. زیرا هر چند نور باعث ظهور
رنگ می‌شود، از آن متمایز است. این ردّ روشن در واقع خود نور است و حتی هنگامی که اتاقْ تاریک، یا هوا غبارآلود نباشد، می‌توان از راهِ قرار دادن پرده‌ای بر سر راه انتشار نور، در هر نقطه از محیط، «نور» را آشکار کرد. گذشته از این، با جا به جا کردن پرده در فضای اتاق، می‌توان نشان داد که نور فقط در نقاطی وجود دارد که روی خطوط مستقیمی باشند که منبع نورانی را به جسم متصل می‌کنند.
ابن
هیثم با آزمایش دیگری نشان می‌دهد که مجموعه این نقاط روی خط مستقیمی قرار دارند. مجموع این عوامل باعث می‌شود که آزمایش‌های
ابن هیثم، به ویژه در مورد بازتاب و شکست نور، از آنچه در المناظر بطلمیوس یافت می‌شود، بسیار پیچیده‌تر باشد.
ابن هیثم در آثار دیگر خود، این رهیافت تجربی و ریاضی را ادامه می‌دهد. برخی از این آثار به پدیده‌های شناخته شده بصری اختصاص دارند. در مقالة فی الهالة و قوس القزح، وی به دو پدیده
هاله ماه و
رنگین‌کمان می‌پردازد. پدیده اخیر دست کم از زمان
ارسطو موضوع تحقیق علمی بوده است. ارسطو در «آثار علوی» (گ ۳۷۲a-۳۷۵a)، این پدیده را به شیوه‌ای «التقاطی» توضیح داده بود.
وی رنگین‌کمان را نتیجه بازتــاب نور در
ابر مرطوب ــ کـه مثـل
آیینه عمل کنـد ــ می‌داند. این توضیح ارسطو، به ویژه آنچه درباره ترتیب رنگ‌های رنگین‌کمان گفته بود، حتی برخی از پیروان او مانند
ابن سینا را هم خرسند نمی‌کرد،
هر چند خود او مشاهدات جالب توجهی در این باره داشته است.
توضیح
ابن
هیثم در این باره در راستای همان توضیح ارسطویی است. با این حال، شارح آثار او، کمال‌الدین فارسی، با
الهام از بحث
ابن
هیثم در مقاله هفتم المناظر در مورد شکست نور در یک کره شفاف (کره بلورین مملو از
آب) نخستین توضیح درست را درباره رنگین‌کمان، بر اساس شکست دوگانه نور در قطرات آبی که ابر را تشکیل می‌دهند، عرضه می‌کند.
ابن هیثم در مقالة فی صورة الکسوف شکل تصویری را که از هلال روشن خورشید به هنگام
کسوف، بر اثر عبور نور آن از یک روزنه، بر روی دیوار یک «اتاق تاریک» تشکیل می‌شود، مطالعه می‌کند و با استدلال ریاضی نشان می‌دهد که میزان شباهت این تصویر به هلال به قطر روزنه و فاصله خورشید از آن بستگی دارد.
این تحقیق
ابن
هیثم نخستین پژوهش دقیق در پدیده «اتاق تاریک» محسوب می‌شود که اساس کار
دوربین عکاسی است. کمال‌الدین فارسی در تحریر فی صورة الکسوف، از تصاویر پاره ابرهای متحرک و
پرندگان در اتاق تاریک سخن می‌گوید و تصریح می‌کند که جهت حرکت این تصاویر در خلاف جهت ابرها و پرندگان است.
از لحاظ نسبت میان علوم ریاضی و طبیعی و جایگاه تجربه و استدلال ریاضی در این علوم، مقالة فی ضوء القمر
ابن هیثم اهمیت ویژه دارد. در این رساله،
ابن
هیثم نخست ثابت می‌کند که نور ماه مقتبس از نور خورشید است و سپس با استفاده از ابزاری که خود طراحی کرده است، نشان می‌دهد که این نور ثانوی از همه نقاط ماه به ما می‌رسد. آن‌گاه با یک برهان هندسی ثابت می‌کند که نور خورشید از راه انعکاس روی سطح ماه به ما نمی‌رسد، چون اگر چنین می‌بود، بخش مرئی ماه بسیار کوچک‌تر از این می‌بود که هست.
این نتیجه که از راه ترکیب آزمایش و برهان هندسی به دست آمده، نه تنها بر خلاف نظری است که تقریباً همه فیلسوفان و منجمان تا زمان
ابن
هیثم داشته‌اند، بلکه تا قرن‌ها بعد از آن نیز، به رغم کشف مهم
ابن هیثم، بیشتر دانشمندان و فیلسوفان همچنان بر اعتقاد به صیقلی بودن سطح ماه باقی‌مانده بودند. در میان دانشمندان و فیلسوفان دوران اسلامی، تنها
ابن‌رشد این رساله را مستقیماً می‌شناخته است، زیرا می‌نویسد: «در
علم مناظر ثابت شده است که نورگرفتن
ماه از
خورشید ممکن نیست که از طریق بازتاب باشد، و
ابن
هیثم این را در رساله‌ای جداگانه ثابت کرده است».
قطب‌الدین شیرازی،
عبیـدالله عبیدی،
علی جرجانی و ــ احتمالاً از طریق او ــ
عبدالعلی بیرجندی از این کشف
ابن
هیثم آگاه بوده‌اند. با این حال، قطب‌الدین، جرجانی، عبیدی و بیرجندی هیچ‌یک به تبعات چنین نظری توجه نداشته‌اند و
ابن رشد، با این‌که درستی استدلال
ابن
هیثم را می‌پذیرد، روشی را که در به دست آوردن آن به کار رفته است، رد می‌کند؛ زیرا به اعتقاد او، این روش مستلزم «جمع» میان دو شیوه پژوهش طبیعی و ریاضی است و «کسانی چون
ابن
هیثم که این کار را کرده‌اند، به خطا رفته‌اند».
در قرن ۱۷م/۱۱ق گالیله به این نکته توجه کرد که رد نظریه صیقلی بودن ماه یکی از گام‌های اساسی در راه درافتادن با ثنویت کیهان‌شناختی ارسطویی است. از همین رو ست که او در «گفت و گو درباره دو نظام بزرگ جهانیِ» خود، صفحاتی را به این مطلب اختصاص می‌دهد و با براهینی شبیه به براهین
ابن
هیثم، نشان می‌دهد که سطح ماه صیقلی نیست.
براهینی که گالیله برای اثبات صیقلی نبودن سطح ماه می‌آورد، هر چند از همان آبشخور براهین
ابن
هیثم سیراب می‌شوند، اما از آن بسیار اجمالی‌تر و کیفی‌تر‌ند. دلیل این امر این است که گالیله ناهموار بودن سطح ماه را به کمک
تلسکوپ مشاهده کرده بوده است، در حالی که همه مشاهدات
ابن هیثم با چشم غیرمسلح صورت می‌گرفته است. با این حال، هر چند هیچ مدرکی دالّ بر آشنایی گالیله با مقالة فی ضوء القمر
ابن
هیثم وجود ندارد، می‌توان گفت: او مستقیم یا غیرمستقیم از اندیشه‌های
ابن
هیثم ــ که از راه ترجمه لاتینی المناظر در
اروپا رواج کامل یافته بود ــ آشنا بوده است. تصور گالیله از «نور ثانوی» همان تصور
ابن
هیثم است و قوانینی که در مورد بازتاب نور و تشکیل تصویر در آینه‌ها به کار می‌گیرد، همان قوانینی است که اولین‌بار در المناظر تدوین شده است. گذشته از این، گالیله نیز با همه دستاوردهای تجربی‌اش، در وهله اول به سنت ریاضی متعلق بوده است.
او نیز مانند
ابن
هیثم در بررسی پدیده‌های طبیعی از ترکیبی از مشاهده و آزمایش و استدلال ریاضی استفاده می‌کرده است و مهم‌تر از همه این‌که او نیز مانند
ابن هیثم، مشاهده و آزمایش را برهان‌هایی می‌دانسته است که به تنهایی می‌توانند مسائل طبیعی را فیصله دهند و برای تکمیل آنها به براهینی از نوع دیگر نیاز نیست.
(۱)
ابن‌رشد، محمد، تلخیص الآثار العلویة، به کوشش جمال‌الدین علوی، بیروت، ۱۹۹۴م.
(۲)
ابن سینا، حسین بن عبدالله، دانشنامه علایی، طبیعیات، به کوشش محمد مشکوٰة، تهران، ۱۳۳۱ش.
(۳)
ابن سینا، حسین بن عبدالله، الشفاء، الاهیات، به کوشش جرج قنواتی و سعید زاید، قاهره، ۱۳۸۰ق/۱۹۶۰م.
(۴)
ابن سینا، حسین بن عبدالله، الشفاء، طبیعیات، سماع طبیعی، به کوشش سعید زاید، قم، ۱۴۰۵ق/۱۹۸۵م.
(۵)
ابن سینا، حسین بن عبدالله، الشفاء، طبیعیات، معادن و آثار علوی، به کوشش عبدالحلیم منتصر و دیگران، قاهره، ۱۳۸۵ق/۱۹۶۵م.
(۶)
ابن سینا، حسین بن عبدالله، عیون الحکمة، به کـوشش عبدالرحمان بدوی، قاهره، ۱۹۵۴م.
(۷)
ابن هیثم، حسن، فی المجرة، نسخه خطی‌کتابخانه مرکزی دانشگاه تهران، شم ۱۵.
(۸)
ابن هیثم، حسن، المناظر، به کوشش عبدالحمید صبره، کویت، ۱۹۸۳م.
(۹) بیرجندی، عبدالعلی، شرح التذکرة، نسخه خطی کتابخانه شماره ۱ مجلس شورای اسلامی، شم ۶۰۷۱.
(۱۰) بیرونی، ابوریحان، القانون المسعودی، بیروت، ۲۰۰۲م.
(۱۱) بیرونی، ابوریحان،
ابن‌سینا حسین بن عبدالله، الاسئلة و الاجوبة، به کوشش حسین نصر و مهدی محقق، تهران، ۱۳۵۲ش.
(۱۲) جرجانی، علی، شرح المواقف، قاهره، ۱۳۲۵ق/۱۹۰۷م.
(۱۳) صبره، عبدالحمید، «
ابن
هیثم»، ترجمه حسین معصومی همدانی، زندگی نامه علمی دانشمندان اسلامی، به کوشش حسین معصومی همدانی، تهران، ۱۳۶۵ش.
(۱۴) عبیدی، عبیدالله، شرح التذکرة، نسخه خطی کتابخانه شماره ۱ مجلس شورای اسلامی، شم ۱۵۱۴.
(۱۵) فارابی، ابونصر، احصاء العلوم، ترجمه حسین خدیو جم، تهران، ۱۳۶۴ش.
(۱۶) رازی، فخرالدین، التفسیر الکبیر، چ ۳.
(۱۷) رازی، فخرالدین، المطالب العالیة، به کوشش احمد حجازی سقا، بیروت، ۱۴۰۷ق/۱۹۸۷م.
(۱۸) شیرازی، قطب‌الدین، نهایة الادراک فی درایة الافلاک، نسخه خطی کتابخانه شماره ۱ مجلس شورای اسلامی، شم ۶۴۵۷.
(۱۹) فارسی، کمال‌الدین، تنقیح المناظر، حیدرآباد دکن، ۱۳۴۷- ۱۳۴۸ق.
(۲۰) معصومی همدانی، حسین، از آسمانی دیگر، نشر دانش، تهران، ۱۳۸۰ش، س ۱۸، شم ۲.
(۲۱) معصومی همدانی، حسین، حرف تازه
ابن هیثم، نشر دانش، تهران، ۱۳۶۲ش، س ۳، شم ۶.
(۲۲) معصومی همدانی، حسین، کندی،
ابن‌سینا و مبانی علم مناظر، جشن‌نامه استاد دکتر محمد خوانساری، به کوشش حسن حبیبی، تهران، ۱۳۸۴ش.
(۲۳) معصومی همدانی، حسین، میان فلسفه و کلام، معارف، تهران، ۱۳۶۵ش، دوره سوم، شم ۱.
(۲۴) نصیرالدین طوسی، محمد، اساس الاقتباس، به کوشش محمدتقی مدرس رضوی، تهران، ۱۳۲۷ش.
(۲۵) نصیرالدین طوسی، محمد، اقسام الحکمة، تلخیص المحصل، به کوشش عبدالله نورانی، تهران، ۱۳۵۹ش.
(۲۶) نصیرالدین طوسی، محمد، تحریر المناظر، مجموع الرسائل، حیدرآباد دکن، ۱۳۵۸ق.
(۲۷) نصیرالدین طوسی، محمد، التذکرة فی علم الهیئة، (مل، نصیرالدین).
(۲۸) نظیف، مصطفی، الحسن بن
الهیثم، بحوثه و کشوفه البصریة، قاهره، ۱۳۶۱ق/۱۹۴۲م.
(۲۹) نویگباور، اوتو، علوم دقیق در عصر عتیق، ترجمه همایون صنعتی‌زاده، تهران، ۱۳۷۵ش.
(۳۰) نیازف، ت ن ق، «الغ بیگ»، ترجمه حسین معصومی همدانی، زندگی‌نامه علمی دانشمندان اسلامی.
(۳۱) Aristotle، Analytica posteriora.
(۳۲) Aristotle، De Caelo.
(۳۳) Aristotle، Metaphysica.
(۳۴) Aristotle، Meteorologica.
(۳۵) Aristotle، Physica.
(۳۶) Crubellier، M and P Pellegrin، Aristote: Le Philosophe et les savoirs، Paris، ۲۰۰۲.
(۳۷) Euclid، L’Optique et la catoptrique، tr P Ver Eecke، Paris، ۱۹۵۹.
(۳۸) Galilei، G، Dialogue sur les deux grands systèmes du monde، tr R Fréreux and F De Gandt، Paris، ۱۹۹۲.
(۳۹) Granger، G-G، La Théorie aristotélicienne de la science، Paris، ۱۹۷۶.
(۴۰) Heath، Th L، Greek Astronomy، London، ۱۹۳۲.
(۴۱) Heath، Th L، The Thirteen Books of Euclid’s Elements، Cambridge، ۱۹۰۸.
(۴۲) Heath، Th L، introd The Works of Archimedes، New York، ۱۸۹۷.
(۴۳) Koyré، A، Études galiléennes، Paris، ۱۹۶۶.
(۴۴) Kuhn، Th S، The Essential Tension، Chicago/London، ۱۹۷۷.
(۴۵) Masoumi Hamedani، H،» Ibn al-Haytam e la nuova fisica «، Storia della Scienza، Rome، ۲۰۰۲، vol III.
(۴۶) Masoumi Hamedani، H،» La Lumière et sa propagation chez Alhazen et Avicenne «، Du visible à l’intelligible: Lumière et ténèbres de l’Antiquité à la Renaissance، eds Ch Trottmann and A Vasiliu، Paris، ۲۰۰۴.
(۴۷) Masoumi Hamedani، H، L’Optique et la physique céleste: L’Œuvre optico-cosmologique d’Ibn al-Haytham (to be published).
(۴۸) Morelon، R، Histoire des sciences arabes، ed R Rashed، Paris، ۱۹۹۷، vol I.
(۴۹) NaŞīr al-Dīn al-Ŧūsī، Memoir on Astronomy، ed and tr F J Ragep، New York، ۱۹۹۳.
(۵۰) Neugebauer، O، A History of Ancient Mathematical Astronomy، New York، ۱۹۷۵.
(۵۱) Omar، S، Ibn al-Haytham’s Optics، Minneapolis، ۱۹۷۷.
(۵۲) Pines، Sh، Studies in Abu’l-Barakāt al-Baghdādī: Physics and Metaphysics، Leiden، ۱۹۷۹.
(۵۳) Rashed، R، Geometry and Dioptrics in Classical Islam، London، ۲۰۰۵.
(۵۴) Rashed، R،» Le Modèle de la sphère transparente et l’explication de l’arc-en-ciel: Ibn al-Haytham، al-Fārisī «، Revue d’histoire des sciences، ۱۹۷۰، vol XXIII.
(۵۵) Rashed، R، Œuvres philosophiques et scientifiques d’al-Kindī، Leiden، ۱۹۹۷، vol I.
(۵۶) Rashed، R،» Al- Qūhī: From Meteorology to Astronomy «، Arabic Sciences and Philosophy، ۲۰۰۱، vol XI.
(۵۷) Sabra، A I،» The Astronomical Origins of Ibn al-Haytham’s Concept of Experience «، Actes du XII e Congrès International d’Histoire des Sciences، Paris ۱۹۶۸، Paris، ۱۹۷۱.
(۵۸) Rashed، R، Commentary on the Optics of Ibn al-Haytham، tr id، London، ۱۹۸۹.
(۵۹) Saliba، G،» Theory and Observation in Islamic Astronomy «، Journal for the History of Astronomy، ۱۹۸۷، vol XVIII.
(۶۰) Sédillot، L A،» Les instruments astronomiques des arabes «، Mémoires…à l’Académie royale des inscriptions، vol I، ۱۸۴۴.
(۶۱) Simon، G،» L’Expérience sur la réflexion et la réfraction chez Ptolémée et Ibn al-Haytham «، De Zénon d’Elée à Poincaré: Recueil d’études en hommage à Roshdi Rashed، eds R Morelon and A Hasnawi، Paris، ۲۰۰۴.
دانشنامه بزرگ اسلامی، مرکز دائرة المعارف بزرگ اسلامی، برگرفته از مقاله «تجربه (دوران باستان و دوره اسلامی)»، شماره۵۷۸۲.
