Alhazen | Abu Ali al-Hasan ibn al-Heithem –
Der Erfinder der LUPE, der Vater der Optik.
Vergeblich hatten sich die alten Griechen den Kopf darüber zerbrochen, wie das Sehen funktioniert.
Senden die Augen Strahlen aus? Oder die betrachteten Objekte?
Das Rätsel lösten arabische Wissenschaftler, namentlich einer: Al-Hassan ibn al-Haitham, kurz Alhazen.
Im 10. Jahrhundert entdeckte er, dass die Dinge der Umwelt das Sonnenlicht reflektieren – sofern sie nicht selbst leuchten – und dadurch ein Bild der Außenwelt durch die Linse der Pupille ins Auge projiziert wird.
Mit seinem Schatz der Optik schuf Alhazen ein Grundlagenwerk, das europäische Gelehrte und Tüftler im Hochmittelalter zur Herstellung erster Brillen inspirierte.
Jahrelang hat Alhazen mit Glaslinsen unterschiedlichen Schliffs hantiert und seine Beobachtungen ausgewertet. Allein mit dieser experimentellen Methode war er seiner Zeit um Jahrhunderte voraus.
Eine Lupe dürfte jedem bekannt sein, im Allgemeinen auch als Vergrößerungsglas bezeichnet, was Gegenstände oder Dinge vergrößert. Im fachmännischen wird es als eine Konvexlinse mit kleiner Brennweite bezeichnet. Befindet sich ein Gegenstand innerhalb der Brennweite, erzeugt sie ein aufrechtes virtuelles Bild von ihm. Was für uns ein normaler Gebrauchsgegenstand geworden ist, haben wir dem dem arabischen Gelehrten Abu Ali al-Hasan Ibn Al-Haitham zu verdanken, der in der westlichen lateinischen Welt als der gelehrte Alhazen, der Vater der Optik, bekannt wurde.
Abu Ali al-Hasan ibn al-Haitham wurde 965 in Basra geboren und verstarb 1040 in Kairo. Er war ein der bedeutender Mathematiker, Optiker und Astronom in der arabischen Welt. Zunächst diente er am königliche Hof von Mansur und stieg bis zum Wesir auf. Das Amt eines Wesirs reizte ihn aber nicht so sehr wie die Wissenschaft. Um nicht in Ungnade zu fallen, gab er vor geisteskrank zu werden, um so von seinem Amt als Wesir freigestellt zu werden. Danach forschte und unterrichtete er als Gelehrter im Haus Weisheit der Wissenschaft, was sich in Bagdad befand.
Er beschäftigte sich ausgiebig mit Mathematik, Geometrie und Astronomie, doch von größter geschichtlich-wissenschaftlicher Bedeutung gelten seine optischen Experimente. Er studierte so u.a. altgriechische optische Forschungen von Aristoteles, Euklid und Ptolemäus und widerlegte deren damalige Forschungsergebnisse durch neue Experimente, besonders in den Bereichen Lichtbrechung und Lichtreflexion. Er erkannte auch die Bedeutung der Linse im Auge, was dazu führte, das er die damaligen Forschungen mit geschliffenen Linsen aus Glas erweiterte. Er konzentrierte sich hauptsächlich mit den Eigenschaften von gewölbten Linsen und Glasoberflächen zur optischen Vergrößerung von Gegenständen und Dingen. Mit diesen Erkenntnissen stellte er erste Leselupen und Lesehilfen (Brillen) aus Glas her. Somit gilt er als Erfinder der Lupe und wahrscheinlich auch der Brille. Es wird vermutet, das Alhazen als begeisterter Astronom auch mit Fernrohren experimentierte, und sogar mit einer Camera Obscura für Sonnenbeobachtungen und Lichtbrechungen arbeitete, die er bereits mit einer Sammellinse ausstattete.
Sein Werk Kitab al-Manazir, auf Deutsch Schatz der Optik, mit zahlreichen Abbildungen, gab es bereits zu seine Lebzeiten, was auch ins türkische und persische übersetzt wurde. Das Werk Schatz der Optik war ein Teil einer siebenbändigen Schrift, in er unter anderem optische, physikalische, astronomische und meteorologische Themen abgehandelt wurden. Erst etwa 1270 soll sein Werk ins lateinische übersetzt worden sein und hieß Opticae thesaurus. Doch es wird vermutet, das arabische Werke bereits durch Kreuzritter etwa um 1100 nach Europa gelangten, diese aber von der Kirche beschlagnahmt wurden, wie schon zuvor viele andere arabische und persische Werke, die ebenfalls in klösterlichen Archiven verschwunden sind. Sie dazu im Beitrag „Al-Dschazari-verkanntes Genie“ den Absatz „Bücherverbot-die Rolle der Kirche“.
1572 schließlich wurde das Werk von Friedrich Risner, eine begabten Mathematiker seiner Zeit, neu gedruckt. Der Neudruck des Buches von Alhazen gilt (erneut) als der Startpunkt einer neuzeitlichen europäischen Entwicklung in der Optik. Es wird angenommen das auch Roger Bacon ganz bestimmt Zugang zu solchen konfiszierten arabische Quellen hatte, was ihm vielleicht dazu inspirierte, die Brille und Camera obscura „neu“ zu erfinden.
Abu Ali al-Hasan ibn al-Haitham gilt zu Recht als einer der ganz großen islamischen Wissenschaftler und Naturforscher seiner Zeit. Er beeinflußte maßgeblich die Entwicklung in der Optik und gilt als Wegbereiter für die Erfindung des Lesesteins, der letztendlich zur Erfindung der Brille führte, obwohl er solch optische Hilfsmittel nicht selbst hergestellt hatte. Er lebte in den sogenannten „Goldenen Jahrhunderten“ des islamischen Kulturkreises, also im dritten und vierten Jahrhundert der islamischen Zeitrechnung bzw. von 965 bis 1039 n.Chr. unserer Zeitrechnung.
Den Ausdruck „Goldene Jahrhunderte“ entstand aufgrund der zahlreichen arabischen Übersetzungen griechischer und syrischer Schriften, welche in Bagdad, der Hauptstadt des abbasidischen Kalifenreiches geschaffen wurden.
Unter der Dynastie der Abbasiden (8.-10. Jahrhundert) kam es zu einer kulturellen und wissenschaftlichen Blütezeit. Diese „Goldenen Jahrhunderte“, übten einen beträchtlichen Einfluß auf die Entwicklung im Mittelalter aus. Im 9. Jahrhundert kam es in Bagdad im „bait al-hikma“, zu deutsch Haus der Weisheit, zu reichhaltigen Übersetzungen der Schriften des klassischen Altertums in das Arabische.
Das „bait al-hikma“ beinhaltete eine bedeutende Bücherei, welche Übersetzungen griechischer, persischer und indischer Werke besaß. Ibn al-Haitham erblickte 965 in Bassra das Licht der Welt und erlangte wahrscheinlich in der näheren Umgebung sein Wissen. Ibn al-Haitham schrieb mehrere Bücher über mathematische, physikalische, astronomische, medizinische und philosophische Themen.
Schapurian berichtete von einer Zählung Ibn Abi-Usaibi’s (Kairo 1203-1270) über etwa 200 Werke und Abhandlungen. Die Arbeit al-Haitams war geprägt durch Übersetzungen und Kommentare bedeutender medizinischer Schriften Galenos und wichtiger Werke der griechischen Gelehrten Aristoteles, Archimedes, Apollonius, Ptolemaeus, Euklid, Porphyrius und Diophantus.
Das für uns wohl wichtigste Werk „Kitab-al-Manazir“ zu deutsch „Schatz der Optik“ legte den Grundstein für das optische Verständnis im Mittelalter.
Ibn al-Haitham, im Mittelalter auch Alhazen genannt, teilte sein optisches Meisterwerk in sieben Bücher. Die ersten beiden Bände sind auch Meilensteine in der Augenoptik:
- Über die Beschaffenheit des Sehens im Allgemeinen Über die klare Unterscheidung der Objektqualitäten, die das Auge erfaßt, deren Ursachen, und wie das Auge sie wahrnimmt Über die optische Täuschung bei direktem Sehen und deren Ursachen Was das Auge durch die Reflexion von glatten Körpern erfaßt. Über die Lage der Spiegelbilder, d.h. Bilder welche man in glatten Körpern sieht. Über die optische Täuschung beim Sehen durch die Reflexion und deren Ursachen.
- Über die Art, wie das Auge mittels Brechung Gegenstände sieht, die sich hinter durchsichtigen Körpern befinden, deren Durchsichtigkeit von derjenigen der Luft abweicht.
Ibn al-Haithams Beschreibung der Anatomie des Auges:
Ibn al-Haitham berichtet von vier Augenhäuten – Hornhaut, Sehnenhaut, Traubenhaut (Regenbogenhaut), Netzhaut – und von 3 Flüssigkeiten – Kammerwasser, Linse, Glaskörper.
Er bezeichnet den Ursprung des Auges im Vorderteil des Gehirnes, genauer gesagt bei zwei ähnlich hohlen Sehnerven, welche vom Vorderteil des Gehirns aus beiden Seiten des vorderen Gehirns ausgehen!
Anders als seine griechischen Vorgänger (Sehen entsteht durch Strahlen die vom Auge ausgehen), erklärte er den Sehvorgang dadurch, daß Licht an den Gegenständen reflektiert wird und dann geradlinig zum Auge läuft und dabei durch alle Medien ungebrochen zum Augenmittelpunkt durchdringt. Er vermutete, daß die Augenlinse der Empfänger der Lichteindrücke ist und diese über einen Kanal zum Gehirn weitergeleitet werden. Weitere Überlegungen befassen sich mit dem Farbsehen, Nachbildern und zu Reizschwellen, d.h. ein Reiz muß einen gewissen Schwellenwert erreichen um wahrgenommen zu werden.
Das Licht braucht nach al-Haithams Annahme zu seiner Fortbewegung Zeit. Dämmerung wird von ihm auf die Reflexion des Lichtes am Himmel zurückgeführt. Den Umstand, daß die Dämmerung nur bis zu einem Sinken der Sonne unter einen gewissen Winkel am Horizont andauert, verhalf ihm zur Berechnung der Höhe unserer Atmosphäre.
Die vier letzten Bücher befassen sich mit ausführlichen Untersuchungen zur Katoptrik und Dioptrik. Er beschrieb die Wirkungsweise optischer Linsen durch die Krümmung der Linsenoberfläche. Besonderen Ehrgeiz widmete er Reflexion und Lichtbrechung. Er wies auf den Zusammenhang zwischen Einfalls- und Reflexionswinkel hin und schrieb über die Reflexion an konkaven, sphärischen und parabolischen Spiegeln, sowie an Kugeln und Zylindern.
Er bemerkte beim erhabenen, konvexen Spiegel die sphärische Aberration, wiederholte Ptolomäus Versuche zur Lichtbrechung und verfaßte eine Tabelle über Einfalls- und Brechungswinkel. Er fand aber noch kein „konstantes Verhältnis“ der beiden Winkel zueinander. Bemerkt hatte er den Grenzwinkel der Totalreflexion bei Wasser zu Luft. Sein Bestreben bestand in einer Nutzbarmachung dieser Erscheinungen mittels Linsen und Spiegel. Ibn al-Haitham wies seine Beobachtungen experimentell nach.
Der senkrechte Mittelstrahl dringt ungebrochen ein, der Schräge wird gebrochen, im dichteren Medium zur Senkrechten hin, im Dünneren von ihr fort.
Er bemerkte, daß um einen kleinen Gegenstand vergrößert erscheinen zu lassen ein gläsernes Kugelelement zu verwenden wäre. Theorie und Praxis
waren zu dieser Zeit noch unkoordiniert. Er scheint aber seine Erkenntnisse nicht praktisch umgesetzt zu haben. So empfiehlt er, daß die stärker konvexe Seite einer Linse dem Auge zugewandt sein soll um eine bessere Vergrößerung zu erzielen. Eine falsche Empfehlung, die er sicher nicht der Nachwelt hinterlassen hätte, wenn er seine theoretischen Kenntnisse praktisch umgesetzt hätte.
Bedauerlicher Weise fiel Ibn al-Haitham beim ägyptischen Kalifen al-Hakim in Ungnade, da er den Forderungen des Regenten, betreffend einer technischen Lösung zur Nilregulierung, nicht nachkommen konnte. Um sein Leben zu retten gab er sich als Narr aus und mußte Gefangenschaft und Beschlagnahmung seiner Güter erdulden. Erst im Jahr 1021, beim Tod des Kalifen al-Hakim, erhielt er Freiheit und Güter zurück. Bis zu seinem Tod im Jahr 1039 lebte er in der Moschee al-Azhar.
Um 1240 übersetzte Erazm Golek Vitello (1220-1280) den „Kitab-al-Manazir“ ins Lateinische und brachte handwerklich begabte Mönche auf die Idee eine überhalbkugelige Plankonvexlinse – den Lesestein anzufertigen.
Der aus Oxford stammende Franziskanermönch Roger Bacon (1214-1294) beschrieb 1267 in seinem „Opus majus“ denLesestein, suchte nach einer wissenschaftlichen Erklärung und führte optische Verbesserung desselben durch. Geistliche Gelehrte des Abendlandes setzten die theoretischen Erkenntnisse des Morgenländers Alhazen offensichtlich erst über 200 Jahre später in die Praxis um.
Neue Erkenntnisse über die Funde von asphärischen Vergrößerungslinsen aus dem 11. Jahrhundert in Visby, auf schwedisch Gotland, lassen Fragen und Zweifel über den Zeitraum zwischen Ibn al-Haithams Buch und den ersten europäischen Lesesteinen im 13. Jahrhundert entstehen.
Nach Meinung von M. Stenberger wurden die in Visby gefundenen Kristalle von Wikingern wahrscheinlich aus dem Orient oder Persien nach West- oder Südwestrußland gebracht, wo sie mit einer Silberfassung versehen wurden. Von dort aus könnten sie dann nach Gotland gebracht worden sein. Alternativ dazu könnten Mitglieder der sogenannten „Waräger-Garde“ die Linsen aus Byzanz nach Gotland mitgebracht haben.
Im weiteren Verlauf der Brillenentwicklung schliff man die Kugelsegmente flacher und bikonvex. Diese Linsen hielt man über die Schrift, näherte sie dem Auge und faßte sie schließlich in eine Linsenhalterung. Das Einglas war erfunden. Bald kam man darauf zwei solche Eingläser durch eine Fassung zu verbinden. Die eigentliche Brille war erfunden. Den Namen erhielt die Brille vom Lesestein, auch beril, berel oder Kristall genannt, welcher unter anderem aus dem meergrünen Halbedelstein Beryll angefertigt wurde. Das französische Adjektiv „briller“ (glänzen) darf als weiterer etymologisch interessanter Umstand betrachtet werden.
Ergänzend sei auf die in der Fachliteratur oft geschilderte älteste, bekannte Brillenabbildung im Kapitelsaal bei der Kirche San Nicolo / Treviso des 1352 geschaffenen Frescos von Tommaso di Modena hinweisen. Neben den wenigen Abbildungen aus dem 14.Jahrhundert gibt es auch eine sehr schöne, gut erhaltene Abbildung im österreichischen Stift Klosterneuburg aus dem Jahre 1439.
Literatur:
[1.] Die Sehhilfe im Wandel der Jahrhunderte, Emil Heinz Schmitz, 1961
[2.] Die deskriptive Bedeutung von Ibn-al-Haithans Optik „Kitab-al-Manazir“ für die Wahrnehmungslehre, Reza Schapurian, 1960
[3.] Naturwissenschaft und Technik: Schall, Bild, Optik, Zweiburgen, 1991
[4.] Die Brille, Frank Rossi, 1989
[5.] Etymologie der deutschen Sprache, Günther Drosdowski, 1989
[6.] Die Visby-Linsen, Olaf Schmidt, Karl-Heinz Wilms und Bernd Lingelbach, DOZ 11/98
[7.] Die Optik und die optischen Instrumente, Karl Gentil, 1927
[8.] Geschichte der Optik, Edmund Hoppe, 1926
[9.] Handbuch zur Geschichte der Optik, E.-H. Schmitz, Die Brille, J.P. Wayenborgh, 1995
Vielen Dank auch an enfal.de, optiker.at sowie an alle anderen Menschen die im Netz über ihm geschrieben haben.
Tausendundeine Idee Vom Kaffee bis zum Taschenrechner: Viele unserer Alltagsdinge bergen ein Stück islamischer Kulturgeschichte.