Le physicien arabe, astronome et mathématicien al-Hasan ibn al-Haytham (vers 966-1039), ou Alhazen, a établi la théorie de la vision qui a prévalu jusqu'au 17ème siècle. Il a également défendu une théorie de la réalité physique des modèles planétaires de Ptolémée.
Al-Hassan est né à Bassora, dans le sud de l'Irak, où il a dû recevoir toute son éducation. Il a acquis une renommée suffisante pour sa connaissance de la physique dans sa jeunesse qu'il a été appelé en Egypte par le dirigeant Fatimide al-Hakim pour tenter de réguler le flux du Nil. Faute de cet effort, il fut déshonoré et s'établit comme copiste de manuscrits mathématiques; il existe encore à Istanbul un manuscrit de la version de Banu Musa des Coniques d'Apollonius copiés par lui en 1024. Il a continué à pratiquer l'art scribal au Caire pour le reste de sa vie.
Il n'a cependant pas cessé de poursuivre ses études scientifiques et a publié un grand nombre d'œuvres très originales. Il a produit deux catalogues de son propre travail, qui sont conservés par Ibn Abi Usaybia. Le premier de ceux-ci, compilé en 1027, comprend 25 livres sur les mathématiques et 44 sur la physique et la métaphysique, y compris Sur la structure du monde. Le second catalogue supplémentaire a été respecté en 1028.
Travail en astronomie
L'intérêt principal d'al-Hasan était l'explication des phénomènes par des hypothèses mathématiques et physiques. Son intérêt pour l'astronomie était motivé par la divergence entre le modèle physique et mécanistique aristotélicien des sphères célestes et le modèle mathématique ptolémaïque. Sur la Structure du Monde, dont seule la traduction latine a été publiée, décrit le monde sublunaire aristotélicien de quatre éléments et les sphères célestes ptolémaïques dans toute leur complexité (son seul changement est d'accepter la théorie selon laquelle l'apogée solaire est fixe par rapport aux étoiles fixes) comme si elles étaient matérielles. Il insère une discussion de la perception des éclipses lunaires et solaires basée sur l'hypothèse que la lune et le soleil sont des corps physiques solides.
Ce problème al-Hasan reprend dans Sur la lumière de la lune, dans lequel il réfute l'ancienne théorie selon laquelle la lune réfléchit la lumière du soleil comme un miroir. Il croit plutôt que la lune est un corps auto-éclairant parce que chaque point de sa surface diffuse des rayons lumineux dans toutes les directions, alors que chaque point de la surface d'un miroir reflète un rayon lumineux provenant d'une seule source (ici le soleil) direction. Cependant, il croit en outre que l'œil reçoit deux impressions primaires dans l'acte de vision: la lumière et la couleur. Il conclut donc que seul un effet physique des rayons lumineux du soleil sur la lune rend visible la couleur de celle-ci (et donc sa lumière). Cette explication ouvre la possibilité de réconcilier Aristote et Ptolémée, car l'élément dont les corps célestes sont constitués est maintenant perçu, quoique qualitativement immuable comme le soulignait Aristote, mais soumis à un changement quantitatif qui rend leur lumière visible lorsqu'ils sont frappés par la lumière du soleil.
Travail en optique
Les plus grandes réalisations scientifiques d'Al-Hasan se situent dans le domaine de l'optique. Dans la discussion sur la nature de la vision au début de Optics, il soutient que la lumière affecte physiquement l'œil, citant la douleur ressentie en regardant directement le Soleil et l'image rémanente en regardant le feu puis en regardant dans un endroit faiblement éclairé. A partir de là, il soutient que l'hypothèse de l'émission de rayons visuels de l'œil utilisée par les opticiens mathématiques, bien que pratique pour leur analyse géométrique, doit être physiquement erronée. Les rayons lumineux vont plutôt de l'objet visible à l'œil et sont toujours accompagnés de couleurs.
Ces rayons mixtes de lumière et de couleur émettent dans tous les sens à partir d'un objet visible, qu'il soit auto-éclairant ou éclairé par un corps non transparent. Ils sont perçus lorsque l'objet se trouve dans le champ visuel de l'œil, chaque point de la surface de l'objet visible émettant un rayon perpendiculaire à la face avant de «l'humour glacial» (ou «cristallin»); les rayons non perpendiculaires ne sont pas perçus par l'œil. L'œil ne reçoit physiquement que les rayons de lumière et de couleur, mais l'esprit interprète les motifs produits sur l'humeur glaciaire comme certaines formes à certaines distances. Cette théorie de la vision, après la traduction du livre d'al-Hasan en latin à la fin du XIIe ou au début du XIIIe siècle, est devenue la base de toutes les discussions sur l'optique en Occident jusqu'au XVIIe siècle.
Dans la dernière partie de Optics et dans plusieurs autres travaux, al-Hasan étudie les problèmes de réflexion de diverses sortes de miroirs. Sa fameuse solution est celle du "problème d'al-Hasan" qu'il a rencontré en examinant des miroirs sphériques concaves: deux points A et B sur le plan d'un cercle avec centre O et rayon R, trouvent le point M sur la circonférence du cercle où un rayon de lumière émis par A doit être reflété pour que il passe à travers B. Ceci conduit à une équation biquadratique qu'al-Hasan résout géométriquement par l'intersection d'une hyperbole équilatérale avec un cercle.
Son influence
Al-Hasan, qui a été appelé, avec une certaine exagération, le fondateur de la physique moderne, semble certainement avoir été le plus grand étudiant musulman de la théorie physique, à l'exception peut-être du moins connu Qutb al-Din al -Shirazi. Il est injustifié d'insister trop sur son originalité jusqu'à ce qu'on en sache davantage sur ses prédécesseurs. Ses contributions à la science étaient, toutefois, uniformément du plus haut niveau.
Lectures supplémentaires sur al-Hasan ibn al-Haytham
Le meilleur livre sur al-Hasan est en allemand: Matthias Schramm, Ibn al-Haythams Weg zur Physik (1963). Charles Singer, éd., Études sur l'histoire et la méthode des sciences, vol. 2 (1921); A. C. Crombie, Médiéval et Early Modern Science, vol. 1: La science au Moyen Age: V-XIII siècles (1959, initialement publié comme Augustin à Galilée: L'histoire de la science, A.D. 400-1650, 1952); et Seyyed Hossein Nasr, Science et civilisation, dans l'Islam (1968). George Sarton, Introduction à l'histoire des sciences, vol. 1: D'Homère à Omar Khayyam (1927), inclut un aperçu de l'état de la science au 11ème siècle.