Si Aristote est le prophète théorique du principe de la chambre noire. Alhazen (Ibn al-Haytham, latinisé en Alhacen) est le premier à en faire une science. Ce polymathe arabe du XIe siècle, dans son Livre de l’optique (Kitāb al-Manāzir), démontre par l’expérimentation systématique que la lumière se propage en ligne droite. Que la vision résulte de la réception de la lumière par l’œil.
Il décrit avec précision le mécanisme de la chambre noire. Son œuvre, traduite en latin aux XIIe–XIIIe siècles, inspira directement Kepler, Descartes et Léonard de Vinci. Elle devient le pont essentiel entre l’optique antique et la photographie.
I. De Bassora au Caire : le parcours d’un savant
Alhazen (Abū ʿAlī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Haytham) naît vers 965 à Bassora (actuel Irak), à l’apogée de la dynastie abbasside. Il reçoit une formation en mathématiques et en sciences, et sa vaste érudition le rend célèbre. Une anecdote largement diffusée rapporte qu’il fut convoqué au Caire par le calife fatimide. Il lui confia la régulation des crues du Nil.
Après examen, Alhazen conclut que ce projet était techniquement irréalisable avec les moyens de l’époque. Pour avoir refusé une mission impossible, il fut disgracié. Et il se consacra dès lors à la recherche scientifique. Vers 1020, il s’installe au Caire, où il demeure jusqu’à sa mort vers 1040. C’est là qu’il rédige l’œuvre la plus importante de l’histoire de l’optique.
II. Le Livre de l’optique : un traité qui bouleverse la théorie de la vision
Le Livre de l’optique (Kitāb al-Manāzir) est composé vers 1028–1038, en sept volumes. Les historiens des sciences le considèrent comme le traité d’optique le plus important du Moyen Âge, comparable, par son influence, aux Principia de Newton.
Sa portée révolutionnaire réside d’abord dans le renversement complet de la théorie de la vision. Depuis Euclide et Ptolémée, la tradition grecque soutenait que la vision résultait de rayons émis par l’œil venant toucher les objets. Alhazen réfute cette théorie de l’émission visuelle. Et il démontre par l’expérience que la lumière part des objets observés et pénètre en ligne droite dans l’œil. Cette inversion apparemment simple bouleverse l’optique et la physiologie. En termes modernes, il prouve que la vision est un processus de réception, non d’émission.
III. L’expérience de la chambre noire : comment la lumière dessine une image
La contribution d’Alhazen à la chambre noire tient à ce qu’il conçoit des expériences contrôlées, au-delà de la simple observation.
Il utilise une pièce entièrement obscurcie. Ensuite il perce une petite ouverture dans un mur, et voit apparaître sur le mur opposé une image inversée du monde extérieur. Il nomme ce dispositif al-bayt al-muzlim, la chambre obscure. Ce terme arabe sera traduit en latin par camera obscura, à l’origine du mot anglais camera.
Sa méthode expérimentale est particulièrement ingénieuse. Dans une expérience classique, il place plusieurs lampes à l’extérieur de la chambre noire. Et il observe comment leurs lumières se projettent séparément sur la paroi intérieure à travers le petit trou. Lorsqu’il masque l’une des lampes, la tache lumineuse correspondante, située en diagonale par rapport à l’ouverture, disparaît. Il la découvre, et la tache réapparaît. Ce dispositif prouve avec précision que chaque rayon lumineux se propage indépendamment en ligne droite et forme, après le trou, une correspondance point par point avec la source.
Alhazen réalise également une expérience d’observation d’éclipse. Il perce l’ouverture dans la fenêtre d’une chambre noire et observe l’image du soleil sur la paroi intérieure en vérifiant l’observation d’Aristote : lors d’une éclipse partielle, l’image du soleil prend la forme d’un croissant et non d’un cercle. Il découvre en outre que plus le diamètre de l’ouverture est petit, plus l’image est nette, et en donne l’explication.
IV. Le problème de Salomon dans l’image de la chambre noire
Alhazen touche, dans ses expériences, à une difficulté optique qui obsédera les savants pendant des siècles. Qu’est-ce qui détermine la forme de l’image : la forme de l’ouverture ou celle de la source lumineuse ?
Dans ses expériences, lorsque la lumière du soleil traverse une ouverture carrée ou circulaire, l’image formée sur la paroi est toujours celle du soleil (un cercle, ou un croissant lors d’une éclipse), indépendamment de la forme de l’ouverture. Sa conclusion : c’est la forme de la source ou de l’objet qui détermine celle de l’image ; l’ouverture n’est qu’un canal pour l’image, non un moule. Cette distinction est capitale en théorie optique : elle signifie que la chambre noire est essentiellement un dispositif de projection, et non un outil qui copie la forme de l’ouverture.
Il met également en évidence le compromis entre diamètre de l’ouverture et netteté :
- une ouverture trop petite laisse passer trop peu de lumière et donne une image sombre ;
- une ouverture trop grande mélange excessivement les rayons et rend l’image floue ;
il existe une dimension intermédiaire qui donne l’image la plus nette.
V. Au-delà de la chambre noire : la nature physique de la lumière et la méthode scientifique
L’apport d’Alhazen dépasse largement la chambre noire. Dans le Livre de l’optique, il avance plusieurs théories fondatrices :
La lumière se propage en ligne droite et sa vitesse est finie. Il conçoit une expérience démontrant que, lorsqu’on obstrue puis rouvre brièvement l’ouverture d’une chambre noire, la lumière met un certain temps à se propager de l’ouverture au mur opposé. Ce temps est trop court pour se percevoir par les sens. Mais la vitesse de la lumière est finie et non infinie.
L’optique comme discipline à la croisée des mathématiques et de la physique. Dans son Traité sur la lumière (Maqāla fī al-ḍawʾ), Alhazen distingue clairement : l’aspect géométrique des rayons relève des mathématiques, tandis que la nature, les rayons et la transparence de la lumière relèvent de la physique ; les deux sont indispensables.
Une méthode expérimentale systématique. Les historiens soulignent que la singularité d’Alhazen réside dans sa capacité à décomposer des problèmes complexes en sous-problèmes simples et interconnectés, et à analyser quantitativement les variables dans des conditions strictement contrôlées. Cette méthodologie alliant expérience et mathématiques le fait considérer par certains historiens des sciences comme l’un des précurseurs de la méthode scientifique moderne.
VI. Du Caire à l’Europe : la transmission du terme camera obscura
Le Livre de l’optique est traduit en latin vers 1200. Il circule en Europe sous les titres De Aspectibus ou Perspectiva. Le nom d’Alhazen se latinise en Alhacen. C’est par cette traduction latine que les savants européens du Moyen Âge accèdent à sa théorie.
L’arabe al-bayt al-muzlim (chambre obscure), au fil des traductions, via l’hébreu notamment, aboutit à la forme camera obscura dans les langues européennes. Le mot camera en dérive, passant de chambre à appareil photographique. Cette évolution linguistique porte elle-même la trace de l’apport fondateur de la tradition optique arabe à la photographie moderne.
VII. Place historique : de Kepler à la photographie
La chaîne d’influence d’Alhazen est clairement identifiable. Roger Bacon, Léonard de Vinci, Kepler, Descartes, Huygens subissent directement ou indirectement l’influence de son traité d’optique. C’est Kepler qui, poursuivant le travail d’Alhazen, établit finalement la théorie correcte de la formation de l’image sur la rétine.
Dans l’histoire de la photographie, l’apport d’Alhazen est le suivant. Il fait passer la chambre noire du statut de jouet philosophique ou d’instrument d’observation à celui d’instrument scientifique dont le principe est précisément compris. En 1589, l’Italien Giovanni Battista della Porta décrit dans Magia Naturalis la méthode permettant d’obtenir une image inversée avec une chambre noire. Certains historiens, sans preuve concluante, le considèrent comme l’inventeur de la chambre noire à sténopé. Mais le fondement de cette connaissance avait été établi par Alhazen cinq siècles plus tôt.
C’est précisément la logique de formation de l’image perfectionnée par Alhazen. C’est à dire la propagation rectiligne de la lumière, image inversée par un petit trou, netteté dépendant du diamètre de l’ouverture. Cela constitue le présupposé optique indispensable à la naissance de la photographie en 1839. Lorsque Niépce et Daguerre placent un matériau photosensible à l’endroit où se forme l’image dans la chambre noire. Ils fixent exactement cette image qu’Alhazen, dans sa chambre obscure du Caire, avait été le premier à décrire scientifiquement.
Vous pouvez consulter ce site : Britannica : page biographique sur Ibn al-Haytham. Vous retrouvez la Bio complète de Alhazen.
Malentendus courants
- Alhazen a inventé l’appareil photo ? La formulation exacte est : il a décrit scientifiquement pour la première fois le fonctionnement de la chambre noire et démontré le mécanisme de formation de l’image par l’expérience. Il n’a pas cherché à fixer l’image, ni fabriqué d’appareil portable.
- La camera obscura est une invention européenne ? Le terme lui-même provient de la traduction latine de l’arabe al-bayt al-muzlim. Et la description systématique du principe vient d’un ouvrage arabe. L’apport européen consiste en l’introduction de la lentille au XVIe siècle et en la fixation chimique au XIXe.
- Alhazen ne fait que répéter Aristote ? Aristote observe et déduit le phénomène. Alhazen conçoit des expériences et quantifie les variables et élabore une théorie. Passer de l’observation d’une tache en croissant à la démonstration par l’expérience des multiples lampes que les rayons se propagent indépendamment en ligne droite; constitue un saut qualitatif de la philosophie naturelle à la science expérimentale.