Wissen Der erste Naturwissenschaftler

Wer sich mit der Optik beschäftigt, wird vielleicht an Johannes Kepler denken oder an Isaac Newton. Aber vermutlich nicht an den arabischen Gelehrten Alhazen, der bereits im 11. Jahrhundert vieles in der Physik verstand, was Europäer erst viel später begriffen.

Ob da einer den Mund nicht doch zu voll genommen hat? Abu Ali al-Hassan ibn al-Haytham – in unseren Breiten besser bekannt als Alhazen – behauptet glatt, den Nil bändigen zu können. Im frühen 11. Jahrhundert schlägt der arabische Gelehrte vor, einen Damm durch jenen großen Fluss zu bauen, der dem ägyptischen Volk seinen Wohlstand sichert. Ein System aus Gräben, Kanälen und Reservoiren soll im Herbst das Hochwasser sammeln und speichern, bis es im trockenen Sommer benötigt wird. Dadurch will Alhazen sowohl Dürreperioden als auch Überschwemmungen entgegenwirken. So schreibt Jim al-Khalili in seinem Buch „Im Haus der Weisheit. Die arabischen Wissenschaften als Fundament unserer Kultur“.

Der ehrgeizige Plan beeindruckt al-Hakim, den jungen Herrscher Ägyptens. Er lädt den Gelehrten um 1010 ins heutige Kairo ein. Vor Ort wird Alhazen aber recht bald klar, dass sein Projekt nicht zu realisieren ist. Aus Angst vor dem Zorn des Kalifen täuscht er eine Geisteskrankheit vor – so ist es zumindest überliefert. Übrigens nicht zum ersten Mal. Schon ein paar Jahre zuvor soll Alhazen sich als unzurechnungsfähig ausgegeben haben, um einer unbefriedigenden Stelle im Staatsdienst zu entkommen. Ob er nur simulierte, weiß man nicht. Fest steht, dass Alhazen von al-Hakim bis zu dessen Tod im Jahr 1021 in eine Anstalt eingewiesen wird. Das dürfte dem Gelehrten nicht unrecht sein, findet er doch dort offenbar Zeit und Ruhe, um nachzudenken und zu schreiben. Nachdem er aus dem Hausarrest entlassen ist, publiziert er seine Werke in hohem Tempo.

Alhazen wächst in unruhigen Zeiten auf

Der Weg in die Wissenschaft scheint für den um 965 im südirakischen Basra geborenen und um 1039 verstorbenen Alhazen vorgezeichnet zu sein. In seiner Jugend erhält er eine sehr gute Ausbildung. Das lässt vermuten, so interpretiert es Autor al-Khalili, dass seine Familie finanziell abgesichert ist und Zugang zu den richtigen politischen und gesellschaftlichen Kreisen hat. Alhazen lebt in einer Zeit des Umbruchs: Kairo und das ebenfalls unter arabischer Herrschaft stehende Bagdad blühen als neue Zentren der Wissenschaft und der Medizin auf. Über Spanien und Italien breitet sich die arabische Kultur in Europa aus. Die Rolle der Araber werde bei diesem Umwälzungsprozess gern heruntergespielt und auf die Funktion purer Mittler antiker, zumeist griechischer Kultur und Wissenschaft reduziert, schreibt Bernd Schuh in seinem Sammelband „50 Klassiker: Naturwissenschaftler“. Dabei gehen arabische Gelehrte ab dem 9. Jahrhundert eigene Wege, sie hinterfragen das antike Wissen, korrigieren und erweitern es.

Das trifft besonders auf Alhazen zu, der zum Beispiel die Brechung von Licht untersucht und sich dafür interessiert, wie Licht von einem Medium in ein anderes wechselt. Er versteht, dass Lichtstrahlen sich in dünneren Medien wie Luft rascher ausbreiten als in dichteren wie Glas. Damit weiß Alhazen schon mehr als lange nach ihm René Descartes oder Isaac Newton, die rund 600 Jahre später noch das Gegenteil behaupten werden. Zwar gelte, schreibt Jim al-Khalili, Newton als Vater der modernen Optik. Tatsächlich beschäftigten sich aber schon die alten Griechen mit den Eigenschaften des Lichts. Zur Erklärung des Sehvermögens kursierten bei ihnen mehrere, miteinander konkurrierende Theorien. Euklid und Ptolemäus gingen davon aus, dass unsere Augen Lichtstrahlen aussenden und Objekte beleuchten, sodass wir sie sehen können. Das ist die sogenannte Emissionstheorie. Aristoteles hingegen glaubte, dass Licht von dem betrachteten Gegenstand in unsere Augen fällt. Diese Vorstellung wird als Intromissionstheorie bezeichnet. Noch etwas komplizierter ist die Idee von Platon und Galen, die eine Kombination der beiden ersten Theorien für richtig hielten: Sie dachten, dass vom Auge Lichtstrahlen zum betrachteten Objekt ausgehen und der Gegenstand das Licht zum Auge zurückwirft.

Seinen Forscher-Kollegen voraus

Für Alhazen klingt keiner dieser Gedanken wirklich überzeugend. Sein „Buch der Optik“, das bis zu den Werken von Johannes Kepler das wichtigste auf dem Fachgebiet sein sollte, fängt an mit der Beobachtung, dass es dem Auge wehtut, wenn es in besonders helles Licht, also etwa in Richtung der Sonne, schaut. Das, schlussfolgert Alhazen, kann nichts mit Strahlen zu tun haben, die das Auge aussendet. Es muss von der Lichtquelle ausgehen. Alhazen nimmt an, dass die Lichtstrahlen von den Gegenständen gesendet, im Auge gesammelt und wahrgenommen werden.

Obwohl er als Erster das Prinzip der „Camera obscura“ beschreibt – gemeint ist ein fensterloses Zimmer oder auch ein geschlossener Karton, in das oder den nur durch ein kleines Loch in einer der Wände Licht eindringt –, sieht er nicht, wie es mit der Funktionsweise des Auges zusammenhängt. Alhazen legt den Weg der Lichtstrahlen im Auge weitgehend korrekt dar und begreift, dass wir nur sehen können, weil das Licht in der Linse gebrochen wird. Den letzten Schritt aber vollziehe er nicht, erläutert Autor al-Khalili: Der arabische Gelehrte erkennt nicht, dass auf der Netzhaut ein umgekehrtes Bild der Umwelt entsteht. Erst Anfang des 17. Jahrhunderts wird der Mathematiker Kepler erklären, dass das Auge wie eine Kamera funktioniert.

Eine Glanzleistung ist das „Buch der Optik“, das gegen Ende des 12. Jahrhunderts unter dem Titel „De aspectibus“ in einer lateinischen Übersetzung erscheint, trotzdem. Auch weil Alhazen seine Experimente, die verwendeten Apparaturen und ihren Aufbau, seine Messungen und Ergebnisse im Detail beschreibt. Tatsächlich unternimmt er nicht nur gelegentliche Tests, sondern ganze Versuchsreihen und schildert die noch so, dass jeder sie nachvollziehen kann. Manche Historiker begreifen Alhazen deshalb auch als ersten echten Naturwissenschaftler.

Zum Lebensabend Astronomie

Als solcher setzt er sich mit vielen Phänomenen und Fragen auseinander. Etwa mit der Mondtäuschung, einer optischen Täuschung, die uns annehmen lässt, der Mond sei in der Nähe des Horizonts größer, als wenn er hoch am Himmel steht. Alhazen experimentiert als einer der Ersten, um das Licht in seine Farbbestandteile zu zerlegen. Er beschäftigt sich mit Schatten, Regenbogen, Sonnen- und Mondfinsternissen und beeinflusst mit seinen Erläuterungen zur Perspektive im „Buch der Optik“ auch verschiedene Renaissancekünstler.

Gotthard Strohmaier schreibt Alhazen in seinem Artikel für „Spektrum der Wissenschaft“ auch die Erfindung der Leselupe zu. Bei solchen Vermutungen sollte man bedenken, dass viele ungenaue und falsche Angaben über Alhazen und seine Leistungen kursieren, wie al-Khalili schreibt. Sein letztes Lebensjahrzehnt widmet Alhazen fast vollständig der Astronomie und entwirft eine neue Theorie der Planetenbewegungen, die laut Jim al-Khalili weit über die Schriften von Ptolemäus hinausgeht. Zwar hat der arabische Wissenschaftler noch ein geozentrisches Weltbild, er glaubt also, dass die Erde im Mittelpunkt des Universums steht. Beeindruckend ist seine Leistung aber dennoch, weil er versucht, die Bewegung der Planeten mathematisch und damit unabhängig von der Perspektive zu erklären. Einen genialen Geistesblitz, der alles veränderte, mag Alhazen nicht gehabt haben. Dafür hat er gezeigt, wie man Wissenschaft betreibt, indem er das Experimentieren zur Standardmethode macht.