下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
阿布·阿里·本哈桑·伊布·哈旦是中世纪最伟大的科学家，他的很多成就在伽利略、开普勒、牛顿时代前的500年里无人超越。他在欧洲被称之为海桑。他写了很多书（我们现在称其为科学论文），涉及科学和数学的很多方面；但他最伟大的成就是关于光学的七本书，作于公元1000年前后。这些工作在12世纪末被译为拉丁文（直到牛顿时代后的很长时间，它一直是欧洲受过教育的人所使用的语言），但直到1572年才在欧洲出版（拉丁文），书名是《光学分类词典》。这本书被广泛研究，并对欧洲17世纪发起科学革命的思想家产生了深远的影响。
海桑认为视觉并非是由眼睛发出光来探测周围世界而产生的，而只是光从外部进入眼睛的结果，他用几个逻辑论据来支持这一观点，第一个即所谓的“后视图像”。如果你盯着亮光看半分钟，然后闭上眼睛，你还能看到亮光轮廓，一般与原来的颜色不同（补色）
。这种后视图像在你睁开眼后依然存在，即“眼前的斑点”。经过推理，海桑认为这只能是外部某种东西作用于眼睛的结果，并产生了一个很强的效果，以至于闭上眼睛时这一效果依然存在，因为这时光既不能进来也不能出去。
此外还有一些例子，海桑视光为从外部进入眼睛的效应。但是他对光学发展最有影响的思想在于他对“黑暗的房子”中成像方式的理论，我们现在称之为“暗房”（或“暗室”）。这种现象古人自然早已知道，但对此明确的描述却是最早见于海桑的文章。要观察这一现象，可以在阳光明媚的天气里，待在一间黑暗的房子里，在窗户上蒙一块厚布。在厚布上开一个大约像圆珠笔滚珠大小的孔，让光从这个小孔进入房间。这时在正对窗户的墙上就会投影出外面世界色彩斑斓的影像，但它是倒立的。
这种现象十分惊人和有趣，时至今日的电视时代，在一些城市（包括苏格兰的爱丁堡）建立了现代版的“黑暗的房子”来招揽游客。同样的现象也出现在针孔相机中，这里的“房子”可能是鞋盒或其他大小相当的东西，在一头有一个小孔，在小孔对面盒壁被剪开，贴一张透射纸做屏幕。让这个屏幕和你的头处于黑暗中（例如，拉起衣服把头包起来），而把小孔向外放在有光的地方，你就会在这个小屏幕上看到外面世界的倒影，“黑暗的房子”最终发展成了光学相机。但它是怎么工作的呢？
正如海桑所认识到的，最重要的一点在于光是沿直线传播的。假设在远处正对着“黑暗的房子”的窗户有一棵树，从树顶发出的光线经过小孔会向下走，打到对面墙上接近于地面的一点。而从树根发出的光线会向上走，穿过小孔打到接近房顶的一点。从树的其他点发出的光线经小孔会打到墙上相应的点上。这样便出现了一幅倒立的树的图像（以及花园中其他的景物）。
海桑认为光是由一束微小的粒子组成的，在太阳上产生，照亮地球，它沿直线传播并在碰到物体时弹回去。光从太阳出发碰到花园里的树上而弹起来，通过窗帘上的小孔，碰到“黑暗房子”的后墙上并最终进入你的眼睛。这样你就在“黑暗的房子”中看到了图像。海桑还想到了光不能以无限的速度传播，虽然它的传播速度必然很快——考虑这样的现象，把一根直棍的一端放入水中，棍看起来像是弯的，他认识到这种折射现象是由于光在水中和空气中传播速度不同引起的。他还研究了透镜和曲面镜，发现透镜的曲率使它能通过折射而把光全聚起来。
但11世纪时的欧洲并没有做好准备。第一个接过海桑传下来的接力棒的人是开普勒，他生活在1571年到1630年，主要成就是发现了行星绕太阳运动的定律。早在17世纪，基于海桑在《光学分类词典》中的论述，开普勒用小孔相机同样的原理解释了人眼。光从瞳孔射入，并在眼睛后部的视网膜上成像，显示出外界的图像。这一解释留下了一个令人困惑的问题——视网膜上的图像是倒立的——雷尼·笛卡儿（René Descartes）从一头死牛身上取出一只眼睛，把后壁刮成透明的，然后观察视网膜上的图像，发现图像的确是倒立的——而为什么我们看到的世界都是正立的呢？我们现在知道，这是由于人的大脑可以自动将倒立的图像正过来，这就好像电视屏幕上的图像可以通过电学手法正过来，即使电视机本身是倒立的。
在那个时代（笛卡儿生活在1596年到1650年间），人们对光的兴趣大增。伽利略生于1564年（威廉·莎士比亚生于这一年），死于1642年。1608年，他听说荷兰眼镜师发明了望远镜，他自己很快也做了出来，并把它对准天空，创立了现代天文学。在望远镜后显微镜也很快被发明了出来，使科学家们能够同时向内探索微观世界，向外探索宇宙空间。通过望远镜，伽利略于1610年发现了木星四颗最大的卫星。到1676年，对这些卫星运动的研究使测量光速第一次成为了可能。
测量方法由丹麦天文学家德·勒默提出，需要测量的是这些卫星被木星自己遮住的时间。这个时间似乎与地球及木星是否位于太阳同侧有关。勒默将这种时间上的差异归结为木星位于太阳另一侧时，光从卫星上到达地球所需的额外时间。按现在的数值，光以30万千米每秒的速度从太阳出发穿过地球轨道半径的距离到达地球需要八分多钟。因此，在观察木星某颗卫星“月食”时，最大的时间延迟为上述时间的两倍，即超过一刻钟。