Image processed by CodeCarvings Piczard ### FREE Community Edition ### on 2015-01-21 10:43:36Z | http://piczard.com | http://codecarvings.com

ابرنواختر (Supernova)

by with No Comment اختر فیزیکفیزیک

ابرنواختر (Supernova) یک انفجار بسیار شدید و درخشان است که در پایان عمر یک ستاره بزرگ یا در نتیجه تعاملات خاصی در سیستم‌های ستاره‌ای رخ می‌دهد. این پدیده به قدری قدرتمند است که می‌تواند درخشان‌تر از کل کهکشان‌ها شود و به مدت چند هفته یا چند ماه قابل مشاهده باشد.

انواع ابرنواختر:

ابرنواخترها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1. ابرنواختر نوع I:
– ویژگی‌ها: این نوع ابرنواخترها به دلیل انفجار یک ستاره کوتوله سفید در یک سیستم دوتایی رخ می‌دهند. زمانی که ستاره کوتوله سفید به حد بحرانی (حد چاندراستیکر) برسد، به طور ناگهانی مواد اضافی را از ستاره همدم خود جذب می‌کند و در نتیجه انفجار رخ می‌دهد.
– زیرگروه‌ها: ابرنواخترهای نوع I به چند زیرگروه تقسیم می‌شوند، از جمله:
– نوع Ia: این نوع به دلیل انفجار یک کوتوله سفید در حال جذب مواد از یک ستاره همدم رخ می‌دهد و به عنوان یک استاندارد برای اندازه‌گیری فاصله‌های کیهانی استفاده می‌شود.

2. ابرنواختر نوع II:
– ویژگی‌ها: این نوع ابرنواخترها به دلیل پایان عمر ستاره‌های بزرگ (بیش از ۸ برابر جرم خورشید) رخ می‌دهند. زمانی که این ستاره‌ها هسته خود را به آهن تبدیل می‌کنند و دیگر نمی‌توانند انرژی تولید کنند، هسته آن‌ها به شدت فشرده می‌شود و در نهایت منجر به انفجار می‌شود.
– شکل‌گیری: در این نوع ابرنواختر، لایه‌های بیرونی ستاره به سمت بیرون پرتاب می‌شوند و یک ابر گاز و غبار به جا می‌گذارند که به نام “سحابی ابرنواختری” شناخته می‌شود.

اهمیت ابرنواخترها:
ابرنواخترها نقش مهمی در کیهان‌شناسی و اخترشناسی دارند. آن‌ها نه تنها به تولید عناصر سنگین (مانند طلا و نقره) کمک می‌کنند، بلکه می‌توانند به عنوان نشانه‌هایی برای اندازه‌گیری فاصله‌های کیهانی و مطالعه تکامل کهکشان‌ها مورد استفاده قرار گیرند. همچنین، ابرنواخترها می‌توانند تأثیرات قابل توجهی بر محیط اطراف خود داشته باشند و به شکل‌گیری ستاره‌های جدید کمک کنند.

حال سوالی پیش می آید که آیا در این زمان ما میتوانیم شاهد ابرنواختر شویم؟آیا گزارشی از ایجاد ابرنواختر در زمان معاصر ما وجود دارد؟

بله، در زمان معاصر ما، شاهد ابرنواخترها بوده‌ایم و برخی از آن‌ها به وضوح قابل مشاهده بوده‌اند. ابرنواخترها معمولاً در کهکشان‌های نزدیک به زمین رخ می‌دهند و می‌توانند به مدت چند هفته یا چند ماه در آسمان قابل مشاهده باشند.

نمونه‌هایی از ابرنواخترهای معاصر:

1. SN 1987A:
– تاریخ: این ابرنواختر در سال 1987 در کهکشان بزرگ مقیاس (Large Magellanic Cloud) مشاهده شد.
– ویژگی‌ها: SN 1987A اولین ابرنواختری بود که به طور مستقیم با تلسکوپ‌های مدرن مشاهده شد و به دلیل نزدیکی آن به زمین (حدود ۱۶۰,۰۰۰ سال نوری) اطلاعات زیادی درباره فرآیندهای ابرنواختری به دانشمندان ارائه داد.

2. SN 2014J:
– تاریخ: این ابرنواختر در ژانویه 2014 در کهکشان M82 (کهکشان سیگار) مشاهده شد.
– ویژگی‌ها: SN 2014J یکی از نزدیک‌ترین ابرنواخترهای نوع Ia بود که در چند دهه اخیر مشاهده شده و به عنوان یک نمونه مهم برای مطالعه انفجارهای ابرنواختری و فرآیندهای مرتبط با آن مورد استفاده قرار گرفت.

3. SN 2020fqv:
– تاریخ: این ابرنواختر در سال 2020 در کهکشان NGC 2525 مشاهده شد.
– ویژگی‌ها: این ابرنواختر به عنوان یک ابرنواختر نوع II شناخته می‌شود و به دلیل درخشش و ویژگی‌های خاص خود مورد توجه قرار گرفت.

نتیجه‌گیری:
با توجه به اینکه ابرنواخترها پدیده‌های طبیعی هستند که در کهکشان‌های مختلف رخ می‌دهند، احتمال مشاهده ابرنواخترهای جدید در آینده وجود دارد. اخترشناسان به طور مداوم آسمان را زیر نظر دارند و با استفاده از تلسکوپ‌های پیشرفته، به دنبال نشانه‌هایی از ابرنواخترهای جدید هستند.

This artist's conception illustrates the brown dwarf named 2MASSJ22282889-431026. NASA's Hubble and Spitzer space telescopes observed the object to learn more about its turbulent atmosphere. Brown dwarfs are more massive and hotter than planets but lack the mass required to become sizzling stars. Their atmospheres can be similar to the giant planet Jupiter's. Spitzer and Hubble simultaneously observed the object as it rotated every 1.4 hours. The results suggest wind-driven, planet-size clouds. Image credit:

کوتوله قهوه ای (Brown Dwarfs)

by with No Comment اختر فیزیکفیزیک

کوتوله‌های قهوه‌ای (Brown Dwarfs) نوعی از اجرام آسمانی هستند که به عنوان “ستاره‌های ناکام” شناخته می‌شوند. این اجرام بین ستاره‌های معمولی و سیارات غول‌پیکر قرار دارند و ویژگی‌های خاصی دارند که آن‌ها را از هر دو دسته متمایز می‌کند.

 ویژگی‌های کوتوله‌های قهوه‌ای:

1. جرم: کوتوله‌های قهوه‌ای معمولاً جرمی بین ۱۳ تا ۸۰ برابر جرم سیاره مشتری دارند. آن‌ها به اندازه کافی بزرگ نیستند که بتوانند فرآیندهای هسته‌ای مشابه ستاره‌ها را آغاز کنند.

2. عدم همجوشی هیدروژن: در حالی که ستاره‌ها می‌توانند هیدروژن را به هلیوم همجوشی کنند و انرژی تولید کنند، کوتوله‌های قهوه‌ای به دلیل جرم ناکافی، نمی‌توانند این فرآیند را آغاز کنند. به همین دلیل، آن‌ها به عنوان “ستاره‌های ناکام” شناخته می‌شوند.

3. دما: دمای سطح کوتوله‌های قهوه‌ای معمولاً بین ۳۰۰ تا ۲۵۰۰ کلوین است. این دما به آن‌ها رنگ قهوه‌ای می‌دهد و به همین دلیل به این نام شناخته می‌شوند.

4. نورانی بودن: کوتوله‌های قهوه‌ای به دلیل دمای پایین‌تر خود، نورانی نیستند و معمولاً با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند. آن‌ها بیشتر در ناحیه مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی قابل مشاهده هستند.

5. تشکیل: کوتوله‌های قهوه‌ای معمولاً در فرآیندهای مشابه تشکیل ستاره‌ها به وجود می‌آیند، اما به دلیل عدم رسیدن به جرم کافی، نمی‌توانند به ستاره‌های کامل تبدیل شوند.

 

در زیر به برخی از کوتوله‌های قهوه‌ای معروف اشاره می‌شود که به دلیل ویژگی‌های خاص یا تحقیقات علمی مورد توجه قرار گرفته‌اند:

1. Luhman 16: این سیستم شامل دو کوتوله قهوه‌ای به نام‌های Luhman 16A و Luhman 16B است. این دو کوتوله قهوه‌ای نزدیک‌ترین سیستم کوتوله قهوه‌ای به زمین هستند و در فاصله حدود ۶.۵ سال نوری از ما قرار دارند.

2. Gliese 229 B: این کوتوله قهوه‌ای یکی از اولین کوتوله‌های قهوه‌ای شناسایی شده است و در سیستم ستاره‌ای Gliese 229 قرار دارد. Gliese 229 B به دلیل ویژگی‌های خاص خود و دما و ترکیب شیمیایی‌اش مورد توجه قرار گرفته است.

3. Teide 1: این کوتوله قهوه‌ای در سال ۲۰۰۱ کشف شد و در فاصله حدود ۱۰ سال نوری از زمین قرار دارد. Teide 1 به عنوان یکی از نزدیک‌ترین کوتوله‌های قهوه‌ای به زمین شناخته می‌شود.

4. Kelu-1: این کوتوله قهوه‌ای در سال ۲۰۰۰ کشف شد و به عنوان یکی از نزدیک‌ترین کوتوله‌های قهوه‌ای به زمین شناخته می‌شود. Kelu-1 در فاصله حدود ۱۸ سال نوری از ما قرار دارد.

5. 2MASS J12073346-3932545: این کوتوله قهوه‌ای به عنوان یکی از سردترین کوتوله‌های قهوه‌ای شناخته می‌شود و دماهای بسیار پایینی دارد. این کوتوله قهوه‌ای در فاصله حدود ۱۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد.

این کوتوله‌های قهوه‌ای به دلیل ویژگی‌های خاص خود و نقش آن‌ها در تحقیقات نجومی، مورد توجه قرار گرفته‌اند و به ما کمک می‌کنند تا درک بهتری از فرآیندهای تشکیل ستاره‌ها و سیارات داشته باشیم.

The bright star in the centre of this image is not the star of this show. At the bottom centre is a rather unremarkable smudge of red which is in fact a rare and valuable object. First discovered by amateur Japanese astronomer, Yukio Sakurai, in 1996, and noted as a nova-like object, Sakurai’s discovery turned out to be far more interesting than the supernova he initially supposed it to be. The object is actually a small white dwarf star undergoing a helium flash — one of only a handful of examples of such an event ever witnessed by astronomers. Normally, the white dwarf stage is the last in the life cycle of a low-mass star. In some cases, however, the star reignites in a helium flash and expands to return to a red giant state, ejecting huge amounts of gas and dust in the process, before once again shrinking to become a white dwarf. It is a dramatic and short-lived series of events, and Sakurai’s Object has allowed astronomers a very rare opportunity to study the events in real time. The white dwarf emits sufficient ultraviolet radiation to illuminate the gas it has expelled, which can just be seen in this image as the ring of red material. This image was taken using the FORS instrument, mounted on ESO’s Very Large Telescope.

کوتوله سفید (White Dwarf)

by with No Comment اختر فیزیکفیزیک

در علم نجوم، “کوتوله سفید” (White Dwarf) به نوعی ستاره اشاره دارد که در مراحل پایانی زندگی خود قرار دارد. این ستاره‌ها معمولاً از ستاره‌های مشابه خورشید به وجود می‌آیند و پس از پایان فرآیندهای هسته‌ای خود، به این مرحله می‌رسند.

ویژگی‌های کوتوله‌های سفید:
1. حجم کوچک: کوتوله‌های سفید معمولاً اندازه‌ای مشابه زمین دارند، اما جرم آن‌ها می‌تواند تا حدود ۱.۴ برابر جرم خورشید باشد.

2. چگالی بالا: این ستاره‌ها دارای چگالی بسیار بالایی هستند. به طوری که یک قاشق چای‌خوری از ماده آن‌ها می‌تواند به وزن چند تن برسد.

3. نورانی بودن: کوتوله‌های سفید به دلیل دمای بالای سطحی خود، نورانی هستند، اما به تدریج با گذشت زمان سرد می‌شوند و نور آن‌ها کاهش می‌یابد.

4. پایان عمر ستاره: کوتوله‌های سفید معمولاً نتیجه انفجار سوپرنوا یا از دست دادن لایه‌های بیرونی یک ستاره بزرگ‌تر هستند. پس از این فرآیند، هسته باقی‌مانده به صورت یک کوتوله سفید باقی می‌ماند.

5. مدت زمان طولانی: کوتوله‌های سفید می‌توانند میلیاردها سال به آرامی سرد شوند و در نهایت به یک “کوتوله سیاه” تبدیل شوند، که در واقع یک مرحله نهایی و غیرقابل مشاهده از ستاره‌ها است.

کوتوله‌های سفید به عنوان یکی از مراحل مهم در چرخه زندگی ستاره‌ها شناخته می‌شوند و مطالعه آن‌ها به ما کمک می‌کند تا درک بهتری از فرآیندهای نجومی و تکامل ستاره‌ها داشته باشیم.

کوتوله های سفید معروف:
در علم نجوم، چندین کوتوله سفید معروف وجود دارند که به دلیل ویژگی‌های خاص یا تحقیقات علمی مورد توجه قرار گرفته‌اند. در زیر به برخی از این کوتوله‌های سفید اشاره می‌شود:

1. سیرس (Sirius B): این کوتوله سفید بخشی از سیستم ستاره‌ای سیرس است که شامل دو ستاره می‌باشد. سیرس B در واقع یک کوتوله سفید است که به دور سیرس A، یک ستاره اصلی، می‌چرخد. این کوتوله سفید اولین کوتوله سفیدی بود که در سال ۱۸۴۴ شناسایی شد.

2. وگای (Vega): اگرچه وگا به عنوان یک ستاره اصلی شناخته می‌شود، اما در واقع یک کوتوله سفید به نام وگا B نیز در این سیستم وجود دارد. وگا یکی از درخشان‌ترین ستاره‌ها در آسمان شب است.

3. گلیزه ۵۸۱ (Gliese 581): این سیستم ستاره‌ای شامل یک کوتوله سفید به نام گلیزه ۵۸۱ d است که به دلیل وجود سیارات قابل سکونت در اطراف آن مورد توجه قرار گرفته است.

4. پروکسیما قنطورس (Proxima Centauri): این کوتوله سفید نزدیک‌ترین ستاره به زمین است و بخشی از سیستم ستاره‌ای قنطورس است. پروکسیما قنطورس به عنوان یک کوتوله قرمز شناخته می‌شود، اما در واقع یک کوتوله سفید نیز در این سیستم وجود دارد.

5. آرکتوروس (Arcturus): این ستاره یکی از درخشان‌ترین ستاره‌ها در آسمان شب است و در واقع یک کوتوله سفید به نام آرکتوروس B نیز در این سیستم وجود دارد.

این کوتوله‌های سفید به دلیل ویژگی‌های خاص خود و نقش آن‌ها در تحقیقات نجومی، مورد توجه قرار گرفته‌اند و به ما کمک می‌کنند تا درک بهتری از فرآیندهای ستاره‌ای و تکامل آن‌ها داشته باشیم.

ebn-heysam02

ابن هیثم: پدر فیریک نور

by with No Comment فیزیک برای همهمفاخر فیزیک

آشنایی با ابن هیثم

دانشمند مسلمان عرب، ابوعلی الحسن بن هیثم که در غرب به الحسن یا الحازن معروف است در سال 965 در شهر بصره در جنوب عراق به دنیا آمد و از این رو به البصری نیز معروف است. او در بصره و بغداد تحصیل کرد و در شهر قاهره مصر در سال 1040 درگذشت.

 در گذشت  ۱۰۴۰ میلادی قاهره 

 زاد روز  ۹۶۵ میلادی بصره 

این هیثم با توجه به سطح علمی بالایی که در شاخه های مختلف داشت، با القاب متعددی شناخته می شود:

  – پدر روش علمی نوین

  – بطلمیوس دوم

  – اولین دانشمند واقعی جهان

  – پدر علم فیزیک نور

  – پدر اپتیک مدرن

دستاوردهای مهم ابن هیثم

ابن هیثم پدر علم فیزیک نور و آغاز کننده تحولاتی است که بعدها به ساخت دوربین عکاسی، دوربین سینما و پروژکتور پخش فیلم منجر شد. از بزرگترین ریاضیدانان و بنا بر دائرة المعارف الاسلامیه بی‌گمان بهترین فیزیکدان مسلمان که اولین دانشمند فیزیک نور در جهان است که در زمینه شناخت نور و قانون ‌های شکست و بازتاب آن نقش مهمی ایفا کرده ‌است. او در طی دوران زندگی خود به دستاورد های مهمی نایل آمده که این دستاورد ها به قرار ذیل اند:

– نخستین کسی است که ۷۰۰ سال قبل از نیوتن به بررسی ویژگی ‌های نور پرداخت.
– رساله ‌ای درباره نور نوشت و نخستین آزمایش ها را درباره خواص نور را انجام داد.
– به نسبت زاویه تابش و زاویه انکسار پی برد (برخی از مورخان این علم بر این باورند که قانون اِسنل در واقع نشات گرفته از تحقیقات ابن سهل و ابن هیثم می ‌باشد).
– اصول تاریکخانه یا اتاقک تاریک (camera obscura) را شرح داد و ذره بین را ساخت (در سده پنجم هجری/یازدهم میلادی این ابزار را برای بررسی خورشید گرفتگی به کار برد، این ابزار در زمان جنگ‌ های صلیبی به اروپا راه یافت).
– قوانین شکست نور را کشف کرد.
– در مورد قسمت‌ های مختلف چشم بحث کرد.
– ذره ‌بین را ساخت و اصول تاریکخانه را شرح داد که منجر به ساخت دوربین عکاسی گردید.
– بررسی سایه ها، رنگین کمان، خورشیدگرفتگی و ماه گرفتگی و همچنین تخمین ارتفاع جو زمین از دیگر دستاورد های این محقق است.
– شهرت ابن هیثم در نجوم بیشتر به سبب تألیف رساله ‌ای به نام مقاله فی هیئته العالم است.
– نخستین دانشمند در عصر خود بود که برای بررسی تئوری‌ های خود، از شواهد عملی استفاده می‌کرد.
– ابن هیثم رنگ‌ ها را واقعی و متمایز از نور دانست و گفت که اجسام رنگین، نور خود را در خط مستقیم در همه جهات می ‌پراکنند.
– او گفت رنگ‌ ها همیشه با نور حضور دارند٬ در آن آمیخته‌ اند و بدون آن هرگز به چشم نمی‌آیند.
– به دید برخی پژوهشگران ابن هیثم نخستین دانشمند جهان است که سرعت صوت را محاسبه کرده ‌است.
– وی با معیار متعارف اندازه‌گیری طول در زمان خود؛ که واحد ذرع بود، سرعت نور و دور کره زمین را اندازه گرفت.
– او را اولین دانشمندی می ‌شناسند که از روش مبتنی بر آزمایش در کارهایش استفاده کرده است.
– سیارک شماره ۵۹۲۳۹ به افتخار این دانشمند ۵۹۲۳۹ ابن هیثم نامیده شده‌ است.
– بيش از ۲۰۰ كتاب از تأليفات او نام برده اند از جمله: كتاب المناظر، كيفيات الاظلال، كتاب فى المرايا المحرقه بالقطوع، كتاب فى المرايا المحرقه بالدوائر، كتاب فى مساحة المجسم المكافى، فقراتى از رسالة فى المكان، فى مسئلة عدديّة، فى شكل بنى موسى، فى اصول المساحه.

ebn-heysam06
شکل اصلی ساختار چشم ها و اعصاب وابسته، از کتاب المناظر (کتاب Optics) ابن هیثم، استانبول، قرن یازدهم.

فیزیک نور

نظریه نور و بینایی ابن هیثم با هیچ یک از نظریه هایی که قبلاً در عهد باستان یا در اسلام وجود داشته است، یکسان نیست و همچنین برگرفته از آنها نیز نمی باشد. به نظر می رسد اولین درک واقعی از عملکرد یک عدسی، به ویژه توانایی یک شکل محدب برای ایجاد تصویر بزرگنمایی شده از یک جسم، به ابن هیثم نسبت داده شود. در اواخر قرن سیزدهم بود که عینک ها اختراع شدند که نشان دهنده اولین استفاده عملی از بزرگنمایی در جامعه بود.

ابن هیثم به بررسی کامل عبور نور از حالت های مختلف ماده پرداخت و قوانین شکست را کشف کرد. او همچنین اولین آزمایش‌ها را در مورد پراکندگی نور در تشخیص رنگ‌های تشکیل‌دهنده آن انجام داد. رساله هفت جلدی ابن هیثم در اپتیک، کتاب المناظر (کتاب اپتیک)، که او در حبس بین سال های 1011 تا 1021 نوشته است، در کنار کتاب فلسفه طبیعی اصول ریاضی اسحاق نیوتن به عنوان یکی از تأثیرگذارترین کتاب هایی که تا کنون نوشته شده است، قرار گرفته است. ابن هیثم، در فیزیک، درک نور و بینایی را به شدت متحول کرد.

او به طور طولانی مدت به تحقیق در رابطه با پدیده های فیزیکی مختلف مانند سایه ها، کسوف و رنگین کمان پرداخت و در مورد ماهیت فیزیکی نور اندیشید. او همچنین سعی کرد دید دوچشمی (binocular vision) را توضیح دهد و توضیح درستی از افزایش ظاهری اندازه خورشید و ماه در نزدیکی افق ارائه کرد. او به خاطر اولین استفاده از دوربین ابسکورا (obscura) و دوربین پین هول(pinhole) شناخته شده است. همانطور که گفته شد، او با نظریه بطلمیوس و اقلیدس در مورد بینایی که اجسام توسط پرتوهای نوری که از چشم ها ساطع می شود، دیده می شوند، مخالفت کرد. به گفته ابن هیثم پرتوها از یک منبع نشات می گیرند نه از چشم. با این تحقیقات گسترده در زمینه اپتیک، او را پدر اپتیک مدرن دانسته اند.

او در کتاب المناظر دو شیوه انتشار نور را اینگونه بیان کرده است که بازتاب از سطحی صاف و شکست نور هنگام عبور از یک جسم شفاف به جسم شفاف دیگر است. وی برای اثبات نظریه خود درباره بازتاب و شکست نور و نور تابیده از جسم منیر و غیرمنیر با استفاده از ابزاری، چون لوله دیدگر، رشته و اتاقک تاریک آزمایش‌های فراوانی انجام داد.

 

علاوه بر اینها، وی بر آن بود که رنگ هم مانند نور واقعی است، ولی با آن تفاوت دارد و در آخر با آزمایش نشان داده که رنگ همیشه همراه نور و آمیخته با آن است و بدون وجود نور به چشم نمی‌آید. وی در مورد ماهیت نور نظریه‌ای عرضه کرده که در آن مفهوم کمترین نور را بیان کرده است به این صورت که کمترین نور، تک پرتوی است که فقط در امتداد خط راستی انتشار می‌یابد که در طول آن گسترش دارد و نور در تمام راستا چه موازی، چه متقاطع گسیل می‌شود. او چنین نتیجه گرفت که هر روزنه‌ای یا آن‌قدر گشاد است که به نور امکان انتشار مستقیم می‌دهد یا به قدری تنگ است که نور به هیچ‌وجه از آن نمی‌گذرد.از کار‌های دیگر او تشریح ساختار چشم است. وی با دقتی بسیار ساختار چشم را چنان توصیف کرد که با توضیح وی درباره دید سازگار باشد و پس از آن نظریه خود را درباره دید و علت دیده شدن اجسام بیان کرده است.

برخلاف پیشینیانش او بر آن بود که نور از اشیا به چشم می‌رسد و علت دیده شدن اجسام همین موضوع است. او در این‌باره پژوهش‌های علوم طبیعی خود را با ریاضی ترکیب کرد. با آوردن مثال‌هایی مانند احساس درد در چشم هنگام خیره شدن به نور شدید، بیان کرد که در نور خاصیتی است که بر چشم اثر می‌گذارد و چشم نیز خاصیتی دارد که از آن تأثیر می‌پذیرد و به همین سبب تنها راه توضیحِ “دیدن” این است که بپذیریم نور از جسم به چشم می‌رسد. او در ادامه تلاش کرد تا بیان کند چه شرایطی لازم است که تصویر سالم و کامل اجسام به چشم برسد و در آنجا تأثیر دیداری بگذارد و در واقع با این کار، وی نخستین کسی بود که توانست رابطه شکل اجسام مرئی و چشم را توصیف کند. ابن هیثم در پایان کتابش علت دیدن شکل کامل اجسام را نور‌هایی دانسته که از اجسام به خط راست به چشم می‌رسد یا شکسته می‌شود، اما در نهایت تصویر کاملی به ما ارائه می‌دهد.

ساختارچشم، تألیف ابن هیثم، از کتاب اپتیک.

شرح اصول اتاقک تاریک و اختراع ذره‌بین از کارهای برجستهٔ ابن هیثم می باشد که در نهایت منجر به ساخت دوربین عکاسی گردید. او ابزاری را به نام جعبه تاریک (camera obscura) را برای بررسی خورشیدگرفتگی به کار برده بود. این ابزار در زمان جنگ‌های صلیبی به اروپا راه یافت. اتاقک تاریک، عبارت بود از جعبه یا اتاقکی که فقط بر روی یکی از سطوح آن روزنه‌ای ریز، وجود داشت. عبور نور از این روزنه باعث می‌شد که تصویری نسبتاً واضح اما به صورت وارونه در سطح مقابل آن تشکیل شود.این وسیله به شدت مورد توجه نگارگران قرار گرفت و همهٔ نگارگران به‌ویژه نگارگران ایتالیایی سدهٔ شانزدهم از آن برای طراحی دقیق چشم‌اندازها و دیدن دورنمایی صحیح بهره می‌بردند، به این ترتیب که کاغذی را بر روی سطح مقابل روزنه قرار می‌دادند و تصویر شکل گرفته را ترسیم می‌کردند. این تصاویر بسیار واقعی و از ژرفانمایی (پرسپکتیو) صحیحی برخوردار بود.

ابن هیثم علاوه بر کتاب اپتیک، مقاله ای با عنوان رساله فی الدّوع نوشت. این مقاله حاوی تحقیقات بیشتر در مورد خواص شدت روشنایی و پراکندگی تابشی آن از طریق مواد مختلف شفاف و نیمه شفاف بود. ابن هیثم در رساله خود به نام میزان الحکمه، تراکم جو را مورد بحث قرار داده و آن را به ارتفاع مربوط می کند. او همچنین انکسار اتمسفر را مطالعه کرد. نوشته های نوری وی بر بسیاری از روشنفکران غربی مانند راجر بیکن، جان پچام، ویتلو و یوهانس کپلر تأثیر زیادی گذاشت.

ebn-heysam05
شروع عکاسی در دنیا، ابن هیثم در «مقالة فی صورة الکسوف» برای اولین بار از مفهوم "اتاق تاریک" استفاده کرد.

نجوم

ابن هیثم، در حالی که در زمره بزرگترین منجمان عرب به حساب نمی آید، اما آثار او نشان می دهد که بر تکنیک های نجوم بطلمیوسی تسلط داشته است. برخی از این آثار وی همچنین توانایی او در حل مسائلی که مورد توجه منجمان عرب بوده، مانند تعیین قبله (جهت نماز) را آشکار می کند. به نظر می‌رسد انتقاد او از مدل‌های سیاره‌ای بطلمیوسی(Ptolemaic planetary models)، همانطور که در فرضیه‌های Almagest و Planetary ارائه شده است، الهام‌بخش تحقیقاتی باشد که منجر به جایگزینی آنها شد.

این اثر نجومی بین سال‌های 1025 تا 1028 با عنوان «الشکوک الا بطلمیوس» ( Al-Shukūk alā Batlamyūs) نوشته شد و سپس به‌عنوان شبهاتی درباره بطلمیوس یا آپوریاس ترجمه شد. کتاب مدل حرکات هر یک از هفت سیاره ابن هیثم که در سال 1038 نوشته شد، کتاب مهمی در زمینه نجوم بود. نسخه خطی بازمانده از این اثر به تازگی کشف شده است و قسمت های بسیاری از آن هنوز مفقود است. اصلاحات او کیهان شناسی را مستثنی می کرد، زیرا او مطالعه سیستماتیک حرکتی اجرام آسمانی را توسعه داد که کاملاً هندسی بود و این امر به نوبه خود منجر به تحولات نوآورانه در هندسه در ابعاد کوچک شد.

پروفسور جیم الخلیلی درباره ابن هیثم می گوید: هنگامی که در خاورمیانه برای ساخت فیلمم سفر می‌کردم، با متخصصی در دانشگاه اسکندریه مصر گفت‌وگو کردم که به من پاره‌ای از کارهای تازه کشف شده ‌ابن ‌هیثم را در اخترشناسی نشان داد. به نظر می‌رسد او آن‌چه را که امروز مکانیک سماوی نامیده می‌شود و اصول حرکت مداری سیارات را توضیح می‌دهد، بنیان نهاده باشد؛ همان علمی که بعدها توسط دانشمندان غربی چون کوپرنیک، گالیله، کپلر و نیوتن ادامه پیدا کرد. این باورنکردنی است که ما تازه امروز به دِین علم فیزیک به یک دانشمند مسلمان که هزار سال پیش می‌زیسته، پی می‌بریم.

ابن هیثم نخستین کسی است که ذره بین را اختراع کرد که در نهایت منجر به اختراع عینک توسط راجر بیکن و تلسکوپ توسط گالیله که آثار او را مطالعه میکردند شد.

ریاضیات

ابن هیثم در ریاضیات، بر اساس کارهای ریاضی اقلیدس و ثابت ابن قره پیش رفت و پس از پیوند جبر به هندسه، مقاطع مخروطی، نظریه اعداد و هندسه تحلیلی را نظام‌بندی کرد. سهم او در ریاضیات گسترده بود. او هندسه تحلیلی را با ایجاد پیوند بین جبر و هندسه توسعه داد.

 او مکانیک حرکت یک جسم را مطالعه کرد و اولین کسی بود که معتقد بود یک جسم دائما حرکت می کند مگر اینکه نیروی خارجی آن را متوقف کند یا جهت حرکت آن را تغییر دهد. این نظریه به طرز شگفت انگیزی شبیه قانون اول حرکت است که قرن ها بعد توسط اسحاق نیوتن توصیف شد.

ebn-heysam13
مسئله الهازن، نظریه ابن هیثم

تحقیقات او در مورد منعکس کننده ها (catoptrics) در کتاب پنجم از مجموعه کتاب اپتیک حاوی مسئله مهمی است که به عنوان مسئله آلهازن (Alhazen’s problem)  شناخته می شود و شامل ترسیم خطوط از دو نقطه در صفحه یک دایره است که در نقطه ای از محیط دایره به هم می رسند و زوایایی برابر با حالت عادی در آن نقطه ایجاد می کنند و منجر به معادله درجه چهارم می شود. این امر سرانجام باعث شد که ابن هیثم اولین فرمول را برای مجموع توان های چهارم (sum of fourth powers) بدست آورد و با استفاده از یک اثبات اولیه توسط استقراء ریاضی، روشی را برای تعیین فرمول کلی برای مجموع انتگرال ها ایجاد کرد که برای توسعه انتگرال ها قدمی اساسی بود.

در واقع این مسئله در سال ۱۵۰ میلادی توسط بطلمیوس طرح شده بود و ابن هیثم نخستین کسی بود که آنرا پس از قریب ۷ سده در مسیر تحقیقات خود بر روی جهت نور در یک کره حل کرد. مسئله از اینقرار است که نور را به کدام نقطه از سطح یک کره (یا دایره) پرتاب کنیم تا انعکاس آن (که طبق قانون انعکاس با زاویه مساوی رخ می‌دهد) به نقطه مورد نظر ما برخورد کند. این مسئله را در بیلیارد نیز طرح کرده‌اند که توپ را به کجا بزنیم تا انعکاس آن به توپ حریف برخورد کند.ابن هیثم برای حل مسئله مجبور شد به حل معادلات درجه چهارم و ایجاد نوعی حساب انتگرال روی بیاورد. محاسبات ابن هیثم بقدری پیچیده و طولانی بودند که برای فهم آنها لازم شد چند سده بعد به کمک روشهایی که دکارت ابداع کرد دوباره به آنها رجوع کنند تا آنها را بفهمند. سر انجام در ۱۹۶۵ میلادی جک الکین یک روش ریاضی برای حل مسئله پیدا کرد.

ابن هیثم هندسه تحلیلی را با ایجاد پیوند بین جبر و هندسه توسعه داد. ابن هیثم همچنین فرمولی برای جمع 100 عدد طبیعی اول کشف کرد. سهم او در نظریه اعداد شامل نظریه های وی در مورد اعداد کامل است. ابن هیثم در تحلیل خود اولین کسی بود که متوجه شد هر عدد کامل(perfect number) زوج به شکل  2n-1 (2n-1)است که  در آن 2n-1 عدداول است، اما او نتوانست این نتیجه را با موفقیت ثابت کند و بعداً در قرن 18 توسط اویلر ثابت شد. در تئوری اعداد، یک عدد کامل، یک عدد صحیح مثبت است که با مجموع مقسوم علیه های مثبت آن، بدون احتساب خود عدد، برابر است.

> وی برای نخستین بار معادلات کوشی-ریمان را در ریاضیات مطرح کرد.

> قانون کتانژانتها نخستین بار توسط ابن هیثم مطرح شد.

پزشکی و روانشناسی

ابن هیثم اولین کسی بود که قسمت های مختلف چشم را به طور دقیق توصیف کرد و در مورد روند بینایی توضیح علمی داد. ابن هیثم در پزشکی و چشم پزشکی به پیشرفت های مهمی در جراحی چشم دست یافت و برای اولین بار روند بینایی و ادراک بصری را مطالعه و توضیح داد. “چشم، نور و رنگ موجود در سطح جسم مورد نظر را درک می کند. چشم لزوماً همه اشیاء را از طریق خطوط مستقیم فرضی که بین جسم و نقطه مرکزی دید پخش می شوند، درک می کند”.

برخی ابن هیثم را بنیانگذار روان فیزیک (psychophysics) و روانشناسی تجربی می دانند، زیرا او را پیشگام در روانشناسی ادراک بصری می دانند.

ebn-heysam10
توضیح ساختار چشم و درک نور برای اولین بار توسط ابن هیثم

یادبودها

  • سیارک شماره ۵۹۲۳۹ به افتخار این دانشمند ۵۹۲۳۹ ابن هیثم نامگذاری شده‌است.
  • سال ۲۰۱۵ که سال جهانی نور نامگذاری شده بود مصادف با هزارمین سالگرد انتشار کتاب المناظر نیز بود که توسط یونسکو از خدمات ابن هیثم تجلیل شد.
  • یک دهانه آتشفشانی در کره ماه، Alhazen (نام لاتین ابن هیثم) نامگذاری شده‌است.
مجسمه ابن هیثم در عمارت باغ موزه فردوس تهران