TEORÍAS DE LA VISIÓN: DE PTOLOMEO A ALHAZEN (y III)

BREVES APUNTES SOBRE LA ÓPTICA EN EL  MUNDO ÁRABE

También aquí están representadas las tres corrientes a las que hemos nos hemos referido en la panorámica somera realizada sobre las teorías de la visión en Grecia.

1.- Así, Al-Kindi (fmales del siglo VIII) aparece como un defensor, aunque crítico, de las teorías de Euclides. Se alinea, pues, con los partidarios de las teorías extraemisionistas y lanza una crítica profunda contra la idea introemisionista que, a su juicio, es insostenible. Revisa, no obstante, la teoría del cono visual y concibe el modo en que se percibe, a través de él, de un modo diferente a como lo hacen Euclides y Ptolomeo.

1.1.- Crítica del introemisionismo

A juicio de Al-Kindi todas las teorías de la visión desarrolladas en Grecia, excepto la de Euclides, tienen algún elemento introemisionista por lo que, a fin de defender a aquélla, somete a crítica exhaustiva la idea introemisionista.

Sus argumentos son de diversa naturaleza y a lo largo de ellos no duda en apoyarse en las razones más diversas. Así repetirá el argumento aristotélico acerca de la capacidad de las personas de vista débil para percibir su propia imagen frente a ellos a causa de que el poder procedente de la vista, cuando no puede penetrar el aire a causa de su debilidad, retorna a través del aire al cuerpo del observador.

Siguiendo a Teón de Alejandría afIrma que la estructura del órgano determina su funcionamiento y, a diferencia de los oídos, huecos para recoger el aire que produce sonido, el ojo, esférico y móvil, está diseñado no para recoger impresiones sino para, a través de su movilidad, desplazarse y seleccionar el objeto sobre el que enviará sus rayos. Otro argumento es que sólo la teoría extraemisionista tiene capacidad para explicar la selectividad de la mirada y la dependencia de la agudeza con la posición dentro del campo visual Por otra parte, el proceso de aprehensión del objeto en las teorías introemisionistas es, a juicio de Al.Kindi, "global": es decir, si las formas de los objetos sensibles penetran en el ojo, entonces, la perspectiva con la que son observados no tiene por qué tener ninguna influencia y un círculo, visto desde cualquier punto, debe aprehenderse siempre como tal. No obstante y (... ) por el contrario cuando los círculos y el observador están en el mismo plano, los círculos son vistos como rectas. Por tanto -concluye- un cierto poder va desde el observador a los objetos y por medio de él aquellos son percibidos.

1.2.- Naturaleza de los "rayos visuales"

Para Al-Kindi la teoría de Euclides que mantiene que los rayos visuales tienen un carácter discreto, resulta insostenible. Éstos deben tener anchura y longitud y el cono visual debe ser continuo.

1.3.- Variaciones de sensibilidad dentro del cono visual 

Al-Kindi, al polemizar con los seguidores de Euclides, se ve obligado a reconsiderar las razones por las que los objetos cerca del eje visual se ven con más nitidez que aquellos otros que están en la periferia. Concluye que ello no se debe, como aseguran los euclidianos, a que el rayo que se dirige a lo largo del eje visual sea el más corto y por tanto el que percibe con mayor fuerza -parece aceptarse así que la potencia perceptiva varía en relación inversa a la longitud del rayo- sino a otras razones. Que no es así se demuestra, a su juicio, sin más que observar que un objeto colocado en el punto de la periferia E está más próximo que otro, sobre el eje óptico, situado en D y, sin embargo, éste último aparece más nítido. De hecho, dirá, una estrella situada a lo largo del eje óptico aparece más nítida que cualquier objeto situado en los laterales del campo visual. El factor determinante de la clarida de visión no es, pues, la longitud del rayo.

Las razones para Al-Kindi son de dos tipos:

a) Su teoría se inscribe dentro de la tradición estoica y por ello afirma que al ser la acción de ver una transformación del medio, éste se modifica de diferente modo según sea el poder del rayo. El rayo axial posee en mayor grado que cualquier otro esta capacidad de modificación y a través de él se percibe con mayor nitidez.

b) Por otra parte, y al igual que lo que sucede cuando a una linterna se añade otra: crece la iluminación, los lugares sobre losque inciden más rayos visuales se ven con mayor claridad. A fin de ilustrar como se explica geométricamente este hecho haremos referencia a la figura.

Parece, pues, que la mayor claridad con la que se perciben los objetos alineados con el eje óptico se debe, no a la mayor potencia de los rayos emitidos a lo largo de él, sino al hecho de que están en la zona que recibe una mayor cantidad de ellos.

Estos rayos proceden de la parte exterior del ojo que se convierte así en el elemento activo -se separa pues de Euclides y Ptolomeo que situaban el centro de actividad (el vértice del cono visual) dentro del ojo-.

Es también importante señalar que Al-Kindi introduce, en la proposición que acabamos de comentar, serias correcciones al modelo de cono visual de la tradición matemática anterior porque aquí llegan a cada punto del campo visual multitud de rayos en lugar del rayo único que lo alcanzaba en las teorías de Euclides y Ptolomeo.

2.- La enorme influencia de Galeno, como consecuencia del profundo interés que suscitó en el Islam la medicina, provocó que la física médica tuviera importantes defensores, entre los que cabe destacar a Hunain ibn Ishaq (muerto en el 877). Hunain se centra, en el libro Diez tratados sobre el ojo (Sobre las estructuras del ojo, sus enfermedades y sus tratamientos), en la descripción de la anatomía y fisiología ocular y en el estudio de los nervios ópticos, desarrollando, en la última parte del tercero de ellos, una teoría de la visión de raíces profundamente galénicas.

2.1.- ¿Cómo concebían los médicos de la época el proceso de percepción visual? ¿Qué conocían sobre anatomía y fisiología ocular?

Acabamos de apuntar la enorme influencia ejercida por Galeno en la medicina árabe, no es extraño por tanto que la anatomía y fisiología del ojo sea, en el Islam, profundamente galénica. Así, Hunain, usa, en los dos primeros capítulos del libro antes referido, el contenido del libro 10 del tratado de Galeno Del uso de las partes.

El objeto central del ojo es el humor cristalino que es incoloro, transparente, luminoso y redondo. Su redondez no es, no obstante, total puesto que presenta un cierto achatamiento cuya finalidad no es otra que permitirle recibir más impresiones de los objetos perceptibles que las que recibiría en el caso de que fuera perfectamente redondo; ya que un cuerpo achatado encuentra más de los objetos que están en su camino que lo que encuentra un cuerpo esférico perfecto. El humor cristalino ocupa la posición central del ojo no sólo con el objeto de recibir los servicios de los otros humores oculares y túnicas sino como expresión de su rango al ser el asiento o sede del poder visual.

Detrás del humor cristalino está el humor vítreo cuya función principal es la de nutrir al primero mediando entre él y los vasos sanguíneos de la retina.

Hunain lo expresa así: La nutrición tiene lugar de este sabio modo: que el miembro nutrido reciba una adición de sustancia que posea su misma naturaleza (... ) Como las lentes necesitan nutrirse y como, según hemos ya señalado, su humor es blanco, transparente y luminoso, resulta imposible que reciba su nutrición directamente de la sangre. Se requiere un elemento de intermediación entre él y la sangre; el humor vítreo, de características más próximas a la blancura y transparencia que la sangre, cumple esa función. Por ello el humor vítreo tiene una posición adyacente a las lentes, sin separación alguna, y éstas yacen sumergidas en aquél.

Detrás del humor vítreo hay tres túnicas: la retina, la coroide y la esclerótica.

La retina nace desde el nervio óptico y encierra el humor vítreo. A través de sus venas y artenas nutre a éste y por su intermedio al humor cristalino, transportando además a este último, por medio del nervio óptico, el pneuma visual. La coroide, que nace de la envoltura interior del nervio óptico, cubre y alimenta a la retina mientras que la esclerótica, nace de la envoltura externa del nervio óptico y su función es eminentemente protectora.

Hay también un humor y tres túnicas en la parte anterior del cristalino. El humor acuoso (o albuminoide) de apariencia similar a la clara de un huevo, separa el humor cristalino de la úvea (túnica que se asemeja a la cáscara de una uva y que prolonga la coroide por la parte anterior del ojo) y su función es nutrir y humedecer al cristalino. La úvea que posee una apertura en su parte anterior a través de la cual puede salir el pneuma, nutre, a su vez, a la córnea y evita que ésta pueda dañar al cristalino. La córnea, prolongación de la esclerótica, es transparente y dura actuando como elemento de protección del globo ocular. Finalmente una última túnica, la conjuntiva, recubre el conjunto.

Además del globo ocular, el aparato óptico consta de los denominados nervios ópticos que nacen en la parte posterior de los ventrículos anteriores del cerebro, se unen brevemente en el quiasma óptico y se dirigen a los ojos, de modo que el nervio que tiene su origen en la parte derecha del cerebro va al ojo derecho y el que nace en el lado izquierdo termina también en el ojo izquierdo. Los nervios ópticos son huecos de modo que puedan actuar como canales que conducen el pneuma óptico desde el cerebro a los ojos.

La función del quiasma óptico es, para Hunain, la de redistribuir el pneuma, de forma que cuando se ciega o se cierra un ojo el que queda abierto expele mayor cantidad de fluido visual reforzándose su capacidad perceptiva: (...) si uno cierra uno de los ojos, la visión obtenida con el otro deviene más clara y aguda. La razón no es otra que el que todo el poder que antes se repartía entre los dos ojos ... ahora se concentra en uno sólo.

Esto queda conftrmado, a su juicio, porque si se cierra un ojo, la pupila del otro se agranda como consecuencia de que la úvea se distiende a causa del incremento de pneuma que sale a través del ojo abierto.

Otra de las funciones de este quiasma, cuya importancia no necesita justificarse, es la de dotar al fluido visual de un origen común a fm de que la visión binocular no genere dos imágenes distintas.

Este esquema anatómico y ftsiológico será utilizado, con algunas ligeras matizaciones, por todos aquellos que se ocuparon del problema de la visión en el mundo islámico.

3.- Las traducciones de Aristóteles al árabe fueron múltiples y muy tempranas, no es extraño que su filosofía ejerciera una influencia importantísima en todos los campos del saber y en concreto en el ámbito de la Física. Su psicología, como ya hemos señalado con anterioridad, conceptúa a los órganos de los sentidos como elementos pasivos en los procesos de percepción y por ello el extraemisionismo no tiene cabida en su sistema. No es extraño, pues, que los aristotélicos árabes desarrollaran una crítica acerada de las teorías extraemisionistas en sus diferentes versiones euclídea y estoica.

3.1.- Crítica del extraemisionismo

Serán Avicena (980-1037) y Averroes (1126-1198) los dos filósofos árabes que con mayor rigor defenderán las tesis aristotélicas sobre el proceso de visión; someterán por ello a crítica la física extraemisioista que subyace en las corrientes euclídea y estoica.

a)    Refutación de la teoría euclídea de la visión: A fin de tomar en consideración todas las alternativas presentes en el esquema euclídeo, Avicena considera cuatro modos de "entender" dicho esquema: a) la sustancia emitida por el ojo radialmente es de naturaleza corpórea y continua y mediante ella se establece el contacto entre el ojo y el objeto visible; b) lo que se emite desde el ojo del observador es una sustancia continua que hace contacto con el objeto visible desligándose de aquél; c) la sustancia emitida desde el ojo consta de rayos separados que tocan al objeto sólo en ciertos puntos del mismo; y d) la sustancia corpórea no establece contacto alguno con el objeto visible.

 

Para Avicena resulta absurdo suponer que algo tan pequeño como el ojo puede emitir una sustancia material continua capaz de llenar una semiesfera tan amplia como la que visualizan nuestros ojos. Por otra parte esa emisión material, de acuerdo con el principio general de que dos cuerpos no pueden ocupar simultáneamente el mismo lugar, deberá barrer el aire existente entre el objeto visto y el foco emisor. A Avicena tal posibilidad le resulta absurda. A su juicio, además, el hecho de que sea la base del cono visual la que perciba el tamaño y forma de los objetos impide explicar el por qué los objetos más alejados nos resultan más pequeños -dotar de contenido físico a la teoría euclídea la inhabilita, pues, para explicar la perspectiva-. A este tema volverá más tarde cuando defienda la concepción aristotélica.

La tercera de las versiones, que es en realidad la más próxima a las ideas de Euclides, tiene, desde el punto de vista de Avicena, la dificultad de que al percibir los rayos sólo aquello que tocan, el observador sólo verá las zonas donde estos rayos caigan y dejará de ver aquellas otras donde los rayos no incidan; el cuerpo solo será, así, percibido parcialmente (...). Por otra parte, y como consecuencia de la imposibilidad de existencia del vacío, Avicena se interroga en estos términos: Si los rayos visuales penetran en el agua -puesto que vemos a través de ella creando pasadizos que antes no existían, ¿cómo es que no aumenta el volumen del liquido a causa de la adición de la sustancia corpórea de los rayos visuales?

b) Refutación de la teoría galénica: de acuerdo con su conceptuación, los partidarios de esta teoría sostienen que los rayos emitidos por el ojo no perciben directamente el objeto visible sino que utilizan el medio transparente -aire o cualquier otro- que hay entre observador y objeto observado, como su instrumento. El medio transparente, pues, adquiere una nueva disposición o estado de tensión que, a juicio de Avicena, resulta imposible porque ello implicaría que tal estado sería compartido por todos los que en aquél momento estuvieran observando el objeto y, así, las personas de vista debilitada verían mejor si se agruparan (...) y un hombre de poca vista vería con más nitidez si estuviera cerca de otro cuya visión es más potente (...) Constatamos que un hombre de vista debilitada no mejora su visión uniéndose a otros con mejor vista o a muchos otros también débiles de vista. Esta opinión es, por tanto, falsa. La conversión del medio en "algo" distinto -bien sea transmisor de las impresiones visuales a cada individuo concreto o bien prolongación del órgano visual que siente- por la acción del pneuma es criticada ampliamente por Avicena en su tratado Kitab al-Shifa en el que concluye que la teoría galénica debe rechazarse por redundante.

c) Reafirmación de la teoría aristotélica: en el libro que acabamos de mencionar Avicena afirma: Al igual que otros sensibles no son percibidos porque algo se extienda desde los órganos de los sentidos hacia ellos y los encuentre o se una a ellos o les envíe un mensajero, la visión no tiene lugar como consecuencia de que sea emitido un rayo, de una u otra manera, y alcance al objeto sino a causa de que la forma del objeto llega a la vista transmitido por el medio transparente.

Avicena acepta en todos sus extremos la versión expuesta por Aristóteles en el tratado Acerca del Alma (comentada más arriba) pero la lleva un poco más lejos tratando de incorporar lo que de más atractivo tiene la teoría euclídea: su lenguaje matemático, y para ello no duda en afmnar lo siguiente: el ojo es como un espejo, y el objeto visible es como el objeto que se refleja en un espejo por la mediación del aire o de otro cuerpo transparente; y cuando la luz incide sobre el objeto visible, proyecta la imagen del objeto sobre el ojo (...) Si un espejo poseyera alma, vería la imagen que se forma sobre él.

Puede resultar interesante analizar la explicación que da Avicena al cambio de tamaño de los objetos con la distancia utilizando esta idea de que la visión se obtiene como consecuencia de la reflexión especular porque, por primera vez, se hace un uso de la matemática en una teoría introemisionista.

 Un objeto situado en HD estampará una imagen en AB, sobre la superficie del ojo; si el mismo objeto se traslada a KZ la imagen en el ojo se restringirá al arco TY, menor que AB: (...) Y todo lo que se forma sobre un arco menor se ve también menor; por tanto la imagen del objeto colocado en KZ es menor. Más adelante escribirá: Es extraño que la gente que defiende la teoría de los rayos (que emanan del ojo) hablen también del ángulo (formado en el ojo por el objeto visible); porque este ángulo sólo resulta útil cuando la imagen viene hacia el ojo pero no cuando la vista avanza hacia el objeto. Avicena sostiene, pues, que solo la teoría introemisionista de Aristóteles es consistente con el tratamiento geométrico del proceso de visión robándole al extraemisionismo su arma más poderosa y atractiva.

LA ÓPTICA DE ALHAZEN

Alhazen somete nuevamente a crítica las teorías extraemisionistas añadiendo, a los argumentos hasta entonces esgrimidos, otros nuevos que recoge en su obra maestra de óptica Kitab al·Manazir (De aspectibus).

Así, en primer lugar, señala: Encontramos que cuando el ojo se fija en una luz extremadamente brillante, sufre a causa de ello y es dañado; así, cuando alguien mira al Sol no puede verlo con claridad porque sus ojos experimentan dolor a causa de su luz. Esto mismo ocurre cuando mira, desde la posición en que la luz es reflejada, un espejo pulimentado sobre el que incide la luz del Sol. Sus ojos se verán nuevamente dañados por la luz que los alcanza y"no será capaz de mantenerlos abiertos. Las heridas se producen por medio de agentes externos y, por ello, el proceso de visión es producto de una acción exterior. El proceso de la visión posterior o retardada también avala, a su juicio, esta posición introemisionista.

Alhazen es cauto, sin embargo, y, consciente de la capacidad adaptativa de las teorías físicas, afIrma solamente que es una propiedad de la luz el actuar sobre el ojo y está en la naturaleza del ojo en ser afectado por aquélla.

En segundo lugar Alhazen, totalmente convencido de que la percepción visual tiene lugar en el ojo y la mente del observador y no en el lugar en que los rayos contactan con el objeto (...) el ojo no percibe la luz y el color a menos que algo llegue al ojo desde el objeto iluminado y coloreado (...), se dedicará a mostrar que los rayos visuales resultan superfluos y así escribirá: (...) (1os matemáticos que postulan la existencia de rayos visuales) solo usan en sus demostraciones líneas imaginarias a las que llaman líneas radiales... y la creencia de los que consideran a estos rayos como simples líneas imaginarias es correcta, pero no lo es la de aquellos otros que suponen que algo real es emitido desde el ojo. Los rayos pueden, pues, utilizarse matemáticamente pero no poseen realidad física alguna.

Alhazen acepta la descripción galénica del aparato óptico y admite que es en el cristalino donde se produce la "fijación" de las formas y los colores provenientes de los objetos: (...) (cuando la forma de la luz) alcanza la superficie del humor cristalino, actúa sobre él, y éste sufre a causa de la forma, porque es una propiedad de la luz el actuar sobre el ojo y una propiedad de éste el sufrir a causa de aquélla. Y este efecto, que la luz produce en el cristalino, lo atraviesa (...) y lo percibe a través del ordenamiento de las partes de la forma en la superficie y en todo el cuerpo del cristalino (...). Será este ordenamiento de la forma en la superficie y en el volumen del cristalino el problema que Alhazen tendrá que resolver para que su teoría introemisionista sea aceptada.

Recordemos que, después de las críticas a las que habían sido sometidas las teorías extra e introemisionistas, parecía complicado construir un nuevo esquema que fuera capaz de dar respuesta a las diferentes objeciones. Alhazen llevará a cabo esa labor y desarrollará una teoría que integra en un cuerpo único los aspectos positivos que presentan las tres corrientes de pensamiento cuya historia hemos intentado trazar.

¿QUÉ RASGOS NUEVOS TIENE SU TEORÍA?

La primera diferencia sustancial en relación a las teorías introemisionistas que le precedieron hay que buscarla en que en su caso la emisión desde el objeto es puntiforme: cada punto del objeto iluminado y coloreado radia en todas direcciones: (...) desde cada punto de todo objeto coloreado, iluminado por cualquier luz, mana luz y color a lo largo de cualquier línea recta que pueda trazarse desde dicho punto. La impresión visual coherente que percibimos debe pues reconstruirse a partir de la emisión desde multitud de fuentes de radiación incoherente. Parece claro que una de las dificultades máximas para desarrollar una teoría coherente del proceso de visión es el que concierne al modo en que se forma la imagen en el ojo o en la mente. De ahí que la mayor parte de las teorías hayan concebido el proceso mediante una aprehensión completa bien por medio de la emisión de simulacros desde el objeto o bien mediante una especie de palpación por medio de los rayos visuales. A Alhazen se debe el mérito de acabar con este esquema porque mediante su teoría la reconstrucción de la imagen del objeto se hace a través de una integración a partir de puntos.

.

Las dificultades de esta reconstrucción aparecen de modo inmediato porque a cada punto del ojo llega luz y color procedente de cada punto del objeto, ¿cómo es que no se produce una confusión y mezcla de luces y de colores?, ¿cómo es que se percibe una imagen que reconstruye la forma y el color del objeto observado?, ¿cómo es posible que pueda establecerse una correspondencia biunívoca entre los puntos de un objeto enorme con los de una imagen de tamaño muy inferior?

El problema de la reconstrucción tiene, pues, una dimensión física producto de la sobreabundancia de rayos que llegan a la superficie exterior del ojo y una dimensión matemática que tiene que ver con la medida de los conjuntos infinitos.

En efecto, una reconstrucción que reproduzca la forma y color del objeto emisor exige que cada punto de la superficie del cristalino reciba un solo rayo procedente de aquél, es decir, hay que establecer una correspondencia biunívoca entre los puntos del campo visual y los puntos del cristalino. Expresado de un modo sencillo diríamos que en el trayecto desde la superficie del ojo a la superficie del cristalino --en el que se produce la detección si consideramos que la recomposición debe ser "idéntica y no invertida"- deben "perderse" (o atenuarse) todos los rayos excepto uno.

Alhazen hará uso de un fenómeno que ya había sido estudiado por Ptolomeo y que hasta ahora no había sido utilizado en ninguna de las teorías ópticas: la refracción.

 

A pesar de que no había sido posible obtener las leyes cuantitativas de este fenómeno sí era conocido el comportamiento cualitativo de los rayos refractados que, como sabemos, se desvían de la línea de incidencia acercándose o alejándose de la normal según se pase desde un medio menos denso a otro más denso o viceversa. Sólo los rayos que inciden perpendicularmente a la superficie de separación pasan sin desviación alguna; serán precisamente éstos los que jueguen un papel fundamental en la teoría óptica de Alhazen quien en su obra ya citada De aspectibus escribirá: A través de cada punto de la superficie del ojo pasan simultáneamente las formas de todos los puntos del campo visual, pero sólo la forma de un único punto incide perpendicularmente y pasa directamente (sin refractarse) a través de la transparencia de las túnicas y humores oculares, ese punto (del campo visual) está localizado en el extremo de la perpendicular trazada desde el punto de la superficie del ojo que estamos considerando. El resto de las formas de otros puntos del campo visual son refractados en el punto de la superficie del ojo considerado y atraviesan la transparencia de las túnicas y humores oblicuamente.

Cada punto de la córnea recibe, pues, un único rayo perpendicular que pasa al cristalino sin refractarse, el conjunto de todos estos rayos constituye un cono con el campo visual como base y el centro del ojo como vértice (¡el cono visual de la teoría matemática encuentra aquí su homólogo!). Una teoría introemisionista consigue, por primera vez, incorporar a su estructura la potencia que comporta el uso de las matemáticas.

Alhazen dedicará parte de su tratado a buscar argumentos (que desde nuestra perspectiva actual no son excesivamente convincentes) que justifiquen la eliminación de los rayos refractados intentando convencer al lector de su escasa capacidad de "dejar huella". Por otra parte también mostrará con su invención de la cámara oscura que los numerosos rayos que penetran a través de la pupila en su paso hacia el cristalino no se perturban entre sí y se propagan independientemente.

BIBLIOGRAFÍA

Aristóteles, Acerca del Alma, Ed. Gredos

Cohen Mortis and Drabkin L. E., A Source Book in Greek Science, Harvard University Press

Lindberg David C., Theories of Vision, Chicago Press

Park David, The fire within the eye, Princeton University Press

Platón, Timeo, Ed. Gredos

Sambursky S., El mundo físico de los griegos y El mundo físico a finales de la Antigüedad, Alianza

Smith A. Mark, Ptolemy's Theory of Visual Perception (Optics), Transactions of the American Philosophical Society

Zajonc Arthur, Catching the Light, Oxford University Press