Les contributions des savants musulmans à la science de l’optique
Comme pour bien d’autres sciences apparues avant l’avènement de l’islam, l’optique a suscité l’intérêt des Grecs et d’autres peuples de l’Antiquité. Ceux-ci ont laissé des contributions notables dans ce domaine, que les savants musulmans ont étudiées et exploitées dans leurs recherches. Ils ont ainsi repris aux Grecs leurs idées sur la réfraction de la lumière, les miroirs ardents, et d’autres concepts encore. Toutefois, leur apport ne s’est nullement limité à la transmission : ils ont considérablement approfondi et enrichi cette science, y apportant des innovations majeures issues de leur propre génie, et ont ainsi inscrit leur nom avec éclat dans l’histoire de l’optique.
L’optique dans la civilisation grecque
À ses débuts, l’optique grecque était dominée par deux théories opposées :
- La théorie de l’intromission, selon laquelle quelque chose représentant l’objet pénètre dans les yeux ;
- Et la théorie de l’émission, qui suppose que la vision se produit lorsque des rayons émanent des yeux pour atteindre les objets visibles.
La pensée grecque oscillait sans trancher définitivement entre ces deux positions. Les recherches d’Aristote dans ce domaine manquaient de précision et de rigueur expérimentale. Quant à Euclide, bien que ses travaux soient marqués par un effort géométrique manifeste, sa conception restait incomplète. Il réduisait l’explication de la vision à un schéma abstrait, ignorant les aspects physiques, physiologiques et psychologiques des phénomènes visuels.
Il affirmait que l’œil émet un rayon lumineux dans un milieu transparent situé entre lui et les objets observés, et que seuls les objets atteints par ce rayon sont perçus. Il ajoutait que les objets vus sous un angle large apparaissent grands, tandis que ceux vus sous un angle étroit semblent petits.
Ptolémée, pour sa part, chercha à concilier approche géométrique et perspective physique. Pourtant, ses travaux échouèrent à proposer une théorie complète, car il se contentait d’utiliser les observations pour confirmer des conclusions préétablies. Il allait même parfois jusqu’à ajuster les données expérimentales afin qu’elles correspondent à ses hypothèses.
Les contributions des savants musulmans
Les recherches en optique restèrent longtemps confinées dans ces cadres antiques, sans véritable évolution ni progrès, jusqu’à l’avènement de la civilisation islamique. À partir de là, l’étude de l’optique prit un tournant radical : les savants musulmans, grâce à leur excellence dans des disciplines connexes comme l’astronomie, la mécanique ou encore les mathématiques, développèrent une approche novatrice, intégrant avec subtilité les connaissances croisées de plusieurs sciences.
Abū Yūsuf al-Kindī
Le philosophe Abū Yūsuf al-Kindī fut l’un des premiers savants musulmans à s’intéresser aux sciences de la nature, et notamment à l’optique. Il étudia les phénomènes lumineux dans son célèbre traité intitulé « Kitāb al-Manāẓir » (Le Livre de l’optique). Al-Kindī reprit la théorie de l’émission défendue par les Grecs, mais il y ajouta une description rigoureuse du phénomène de radiation lumineuse. À partir de là, il posa les fondements d’un nouveau système de représentation de la vision, destiné à remplacer peu à peu la conception antique.
Son ouvrage jouit d’un large écho dans les milieux scientifiques du monde islamique, puis dans les cercles européens du Moyen Âge.
Al-Ḥasan ibn al-Haytham – Le maître fondateur de l’optique
Vint ensuite al-Ḥasan ibn al-Haytham, dont les travaux scientifiques ont marqué une véritable révolution dans la compréhension de la lumière et du fonctionnement de la vision. Ses écrits constituèrent le socle sur lequel les savants européens construisirent ultérieurement leurs propres théories optiques.
Parmi ceux qui s’inspirèrent de ses travaux – parfois sans lui rendre justice – figurent Roger Bacon, Vitello, et d’autres savants occidentaux, notamment dans leurs recherches sur la loupe, le télescope et le microscope.
Une refonte complète des théories antiques
Ibn al-Haytham commença par une critique approfondie des théories d’Euclide et de Ptolémée. Il démontra les erreurs contenues dans leurs conceptions de la vision, et proposa en parallèle une description minutieuse de l’œil, des lentilles et du mécanisme de la vision binoculaire.
Il analysa les phénomènes de réfraction des rayons lumineux en traversant l’atmosphère terrestre, en particulier lorsqu’ils passent par des milieux transparents comme l’air, l’eau, ou les particules en suspension. Il décrivit également la réflexion de la lumière et les angles qui en résultent.
Il expliqua ainsi pourquoi les astres apparaissent à l’horizon avant d’y être réellement arrivés, ou restent visibles après s’être en réalité couchés : un effet dû à la réfraction atmosphérique.
Ibn al-Haytham fut aussi le premier à mentionner l’usage de la chambre noire (al-bayt al-muẓlim), principe fondamental de ce qui deviendra plus tard la photographie.
Le « Kitāb al-Manāẓir » – Une œuvre fondatrice
L’ouvrage qui a immortalisé Ibn al-Haytham dans l’histoire des sciences est son traité monumental : Kitāb al-Manāẓir (Le Livre de l’optique). Dans ce livre, il propose une conception entièrement nouvelle de la vision, rompant avec la théorie du rayon visuel émis par l’œil, héritée d’Euclide et encore soutenue par al-Kindī.
Ibn al-Haytham y introduit une méthodologie scientifique expérimentale, s’intéressant non pas à la nature philosophique de la vision, mais à la manière concrète dont elle se produit. Il y résout des problématiques que les anciens n’avaient su ni expliquer, ni même formuler clairement.
Il rédigea à lui seul près de vingt-quatre traités sur l’optique, dont beaucoup furent malheureusement perdus. Ceux qui nous sont parvenus sont conservés dans les bibliothèques d’Istanbul, de Londres, et d’autres grandes institutions. Le Kitāb al-Manāẓir, lui, fut épargné, et demeure une œuvre capitale, contenant des théories novatrices. Après sa traduction en latin, il devint la principale référence en optique jusqu’au XVIIe siècle.
Ses découvertes fondamentales
- Il réfute la théorie de Ptolémée selon laquelle la vision est due à un rayon émis par l’œil, affirmant au contraire que la lumière émane de l’objet pour pénétrer dans l’œil.
- Il démontre par l’expérience que la lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène.
- Il explique mathématiquement pourquoi l’homme peut voir avec ses deux yeux sans voir double, affirmant que les deux images se superposent parfaitement sur les rétines, posant ainsi les fondements du stéréoscope.
- Il est le premier à avoir étudié scientifiquement l’anatomie de l’œil, en dessinant ses parties, en leur attribuant des noms qui furent repris ou traduits par les savants européens :
- Cornea (la cornée)
- Retina (la rétine)
- Vitrous humour (l’humeur vitrée)
- Aqueous humour (l’humeur aqueuse)
Il est aussi le premier à expérimenter l’image inversée à l’intérieur d’une boîte obscure à travers un petit trou, ce qui posa les bases de l’appareil photographique.
Ces expériences précèdent de cinq siècles celles de Léonard de Vinci ou de Della Porta.
Précision sur la loi de la réfraction
Ibn al-Haytham établit pour la première fois les lois de la réflexion et de la réfraction. Il explique pourquoi les rayons lumineux changent de trajectoire en traversant des milieux comme l’eau, le verre ou l’air — bien avant les théories de Newton.
Son expérience de la « chambre noire » est aujourd’hui considérée comme la première étape vers l’invention de l’appareil photo. L’Encyclopédie scientifique moderne considère même qu’Ibn al-Haytham est le véritable inventeur de la caméra, connue sous le nom de Camera Obscura.
Une redécouverte moderne méritée
Celui qui redonna à Ibn al-Haytham la place qu’il mérite fut le chercheur égyptien Muṣṭafā Naẓīf, qui lui consacra une étude monumentale, publiée en deux volumes par l’Université du Caire. Après avoir analysé ses manuscrits et des centaines de sources, il conclut que Ibn al-Haytham est à juste titre le pionnier de l’optique moderne dès le début du XIe siècle.
Conclusion
Tout ce que nous avons mentionné ici n’est qu’un échantillon modeste des contributions prodigieuses offertes par les savants musulmans à la science de l’optique. Ils ont su transformer, enrichir et renouveler un savoir ancien, lui donnant un nouveau souffle et jetant les bases de ce qui allait devenir la science optique moderne.
Quel héritage majestueux !