Durante la edad de oro de la civilización islámica, vino al mundo el primer científico que podía calificarse como tal, el primer personaje de la antigüedad en emplear una metodología basada en la verificación de toda hipótesis teórica mediante la experimentación: Ibn al-Haytham (conocido en la cultura occidental como Alhacén). Sus importantes y numerosas aportaciones a las matemáticas, la física, la medicina, la anatomía y la astronomía le convierten en una de las figuras más relevantes de la Historia de la Ciencia.

El Renacimiento islámico comenzó a mediados del siglo VIII con la ascensión al poder de los califas Abasidas que, influenciados por los preceptos del Corán y las tradiciones del Hadiz, daban mucho valor al conocimiento. Bajo su mandato, el mundo musulmán se convirtió en el centro intelectual de la ciencia, las artes, la filosofía, la medicina, la navegación, la literatura y la educación. Se llevaron a cabo importantes aportaciones en todos estos campos al tiempo que se recuperaron y tradujeron al árabe muchas obras de la antigüedad clásica que, de lo contrario, se hubiesen perdido.

Alhacén nació en Basora en pleno esplendor cultural. Durante su infancia no cursó matemáticas ni otras asignaturas académicas como los demás niños sino que se preparó para ejercer lo más parecido a un trabajo en la administración pública. Como resultado, fue nombrado ministro de Basora y de la región circundante. Pero el cargo no fue muy duradero, Alhacén decidió tomar otro camino y dedicarse por entero al estudio de la ciencia.

Tiempo después, cuando Alhacén contaba con 31 años y ya era un reputado científico en Basora, Al-Hakim se convirtió en califa. La relación que mantuvieron ambos no se conoce con exactitud puesto que se dispone de diversas fuentes que discrepan entre sí.

Al-Hakim fue un líder cruel y excéntrico que sintió una especial debilidad por la ciencia. Fue mecenas de eminentes científicos como Ibn Yunus, poseía y se interesaba por los instrumentos astronómicos y construyó una biblioteca que llegó a ser la segunda en importancia después de la de la Casa de la Sabiduría que se había erigido en Bagdad 150 años antes.

En los escritos de al-Qifti se cuenta que el califa se enteró de una propuesta de Alhacén para regular el caudal de agua del Nilo y le convocó para encargarle que la llevase a cabo. Por desgracia, cuando el científico navegó por el Nilo y pudo estudiar mejor el  emplazamiento, se dio cuenta de que la construcción que había ideado no era viable. Al regresar a Egipto e informar a Al Hakim, este se mostró decepcionado por la incapacidad científica de Alhacén y lo relegó a un puesto administrativo. Al principio, aceptó la situación sin reparos pero pronto se dio cuenta de lo peligroso que podía llegar a ser el califa y prefirió hacerse pasar por loco y permanecer en arresto domiciliario hasta que este muriese en 1021. Durante el periodo de reclusión desarrolló una brillante y extensa producción científica que publicó al ser liberado y demostrar que había fingido su demencia. Después de este episodio, pasó el resto de sus días cerca de la mezquita de Azhar, en El Cairo, escribiendo textos de matemáticas, ejerciendo de profesor y ganando dinero como copista.

Según otra fuente, Alhacén, después de fracasar en su misión de regular el Nilo, huyó a Siria para pasar allí el resto de su vida. Este relato no parece muy verosímil puesto que existen informes en los que hay constancia de que Alhacén estuvo en Egipto en 1038. Incluso la obra del propio científico titulada La respuesta de Alhacén a una pregunta geométrica dirigida a él en Bagdad parece rebatirla.  Resulta más plausible pensar que es cierta la primera versión y que, tras la muerte del califa, pasó algún tiempo en Siria antes de volver a Egipto.

LA CIENCIA DE ALHACÉN

Alhacén defendía que toda hipótesis teórica debía ser probada con evidencias. Este requerimiento le alejaba de la creencia de los griegos de que el hecho científico podía descubrirse a través de la razón. Para él, la experimentación era imprescindible para comprobar si los desarrollos matemáticos que elaboraba tenían sentido. Su forma de proceder, alejada de la practicada en la Antigüedad, guardaba gran similitud con lo que entendemos por método científico cuyo origen suele establecerse en el siglo XVII.

El erudito científico escribió casi un centenar de obras de las que se conservan más de 55. Si bien comprenden un amplio abanico de materias, me centraré en sus contribuciones a la óptica.

Alhacén escribió un tratado de óptica de siete volúmenes titulado Kitab al-Manazir (traducido al latín como Opticae tesauro Alhazeni) que muchos consideran su obra magna y que supuso la siguiente contribución fundamental a la óptica después de la publicación del Almagesto de Ptolomeo. En su inicio deja claro que su investigación se basa en la evidencia experimental y no en teorías abstractas. También resalta cómo siendo el objetivo la búsqueda de la verdad, es imprescindible no dejarse llevar por prejuicios u opiniones preconcebidas.

“Opticae Thesaurus” Traducción al latín del “Kitab al-Manazir”

Una breve mirada a la obra de Alhacén sobre óptica revela no sólo su revolucionaria naturaleza, sino también su gran amplitud. Tocó todas las ramas conocidas de la óptica modificando el significado de la misma. La Óptica ya no se limitaba a ser una teoría de la visión, sino que también afectaba a la teoría de la luz, su propagación, y sus efectos como agente material. Alhacén revolucionó la Óptica y, con ella, la propia física.

Alhacén estableció una distinción clara e inequívoca entre la luz como entidad física y el ojo como detector. Como resultado, la Óptica se organizó en dos partes: por un lado, la teoría de la visión, la fisiología asociada al ojo y la psicología de la percepción; y, por el otro, la teoría de la luz que engloba la óptica geométrica y la óptica física. Esta nueva situación quedó reflejada en la composición y ordenación de su obra que dedicó capítulos diferenciados a cada uno de los aspectos. La reforma también dio lugar a la aparición de nuevos problemas, como El problema de Alhacén en catóptrica; al estudio de la lente esférica como instrumento óptico en dispositivos basados en la refracción; y al empleo del control experimental como método general de investigación.

Las aportaciones de Alhacén lograron superar bastantes de las dificultades que habían planteado modelos anteriores como la llamada teoría de las emisiones, introducida por Empédocles de Agrigento en el siglo V a.C. El poeta, médico y filósofo griego sostenía que el fuego, que era uno de los cuatro elementos fundamentales que formaban el ojo, emitía efluvios luminosos que viajaban en línea recta hasta los objetos, que al recibirlos, emitían sus propios efluvios en respuesta. Demócrito y Platón, formularon las primeras teorías granulares sobre la luz, describiendo dichas emisiones como chorros de partículas moviéndose a velocidad finita. Medio siglo más tarde, Aristóteles de Estagira introdujo la primera teoría dinámica confiriendo a los efluvios la capacidad de cambiar las cualidades del medio al inundarlo de forma instantánea.

Basándose en el hecho de que el color con que se ven los objetos está en consonancia con la luz que los ilumina, pensó que la luz debía ser considerada como una entidad independiente del objeto y del ojo que hace de intermediario en la visión. Esto significaba el entierro de los supuestos rayos emitidos por los ojos.

Su Libro de óptica (1021) está considerado uno de los tratados más influyentes en la historia de la física. Por primera vez utilizó procedimientos del método científico para demostrar la propagación rectilínea de la luz. Estudió la reflexión, la refracción y la dispersión en colores, y realizó varios experimentos con dióptricos y espejos.

Fue el primero en dar una interpretación clara del funcionamiento de la cámara oscura que consistía en un cajón oscuro con un pequeño orificio en una de sus paredes que, al ser atravesado por un rayo de luz, proyectaba la imagen invertida del objeto exterior. A partir de la cámara oscura, planteó un modelo de visión según el cual la imagen óptica se formaba en el interior del ojo de forma semejante a como lo hacía en la cámara. Los rayos de luz emitidos por cada punto del objeto iluminado atravesaban el pequeño agujero de la pupila para formar el punto correspondiente de la imagen en una “pantalla interior”. Recuperó la hipótesis corpuscular de Demócrito y Platón considerando que la luz consistía en un flujo de pequeñas partículas que viajaban en línea recta a gran velocidad que eran percibidas como un continuo.

La concepción de la visión y de la imagen óptica de Alhacén se sustentó en varios conceptos novedosos. Dos de los más importantes fueron considerar las fuentes luminosas extensas como conjuntos de fuentes puntuales que emiten rayos en todas las direcciones; y distinguir entre fuentes de luz propia y fuentes secundarias. Según Alhacén, si podemos ver objetos que no emiten luz propia, deben entenderse como fuentes secundarias de luz.

En sus estudios, consideró los rayos de luz como trazos rectos de cuyo comportamiento geométrico se podían derivarse consecuencias ópticas. Al estudiar la reflexión y la refracción, fue el primero en descomponer los rayos en componentes horizontal y vertical e incluso encontró un resultado precursor a la ley de Snell de la refracción, aunque no lo expresó matemáticamente. Estos avances le permitieron explicar varios fenómenos de visión indirecta como la forma en la que observamos los objetos sumergidos en el agua.

Su modelo de visión superó muchos vacíos anteriores pero erró al considerar que cada punto del objeto correspondía a un solo punto en el ojo porque era evidente que para objetos extensos, a cada punto del ojo llegaban múltiples rayos de los diferentes puntos del objeto. Trató de soslayar el problema afirmando que solo eran percibidos los rayos que incidían perpendicularmente en el ojo y por tanto no eran refractados. Argumentó con una analogía física que, al igual que una pelota lanzada perpendicularmente a una tabla puede romper el tablero, mientras que una lanzada oblicuamente rebotaría,  los rayos perpendiculares eran más fuertes que los refractados y eran los únicos percibidos por el ojo. Como sólo había un rayo perpendicular que entrase en el ojo en un punto, y todos estos rayos convergían en el centro del ojo en un cono, existía una correspondencia biunívoca que resolvía la confusión. Lo que no explicó es porqué sólo se percibían los rayos perpendiculares y no se veían los oblicuos aunque fuese más débilmente. Más tarde afirmó que otros rayos se refractaban a través del ojo y se percibían como si fuesen perpendiculares, pero esto tampoco resultaba convincente. Sin embargo, a pesar de sus debilidades, ninguna otra teoría de la época fue tan amplia y completa. Aunque estudió las lentes y dióptricos esféricos y semiesféricos, partía de demasiado atrás para poder formular las leyes cuantitativas de la refracción y esta fue la causa de la insuficiencia de las explicaciones comentadas.

Alhacén está considerado como uno de los físicos más importantes de la Edad Media. Si bien sus estudios fundamentales se refirieron a la óptica, hizo aportaciones destacadas en muchos otros campos como las matemáticas, la astronomía, la física o la filosofía.  Su trabajo ejerció una profunda influencia en científicos posteriores. Alhacén fue el mayor de los gigantes sobre el que subió Sir Isaac Newton.

En el 2015, el Año Internacional de la Luz y de las tecnologías basadas en la luz proclamado por la UNESCO, se celebra el milenio de la publicación del tratado de óptica de Alhacén  “Kitab al-Manazir”.

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