Kurzbiographie von Christian Huygens. Huygens, Christen Wissenswertes aus dem Leben von Huygens

Huygens Christian (1629–1695), niederländischer Physiker, Mathematiker, Mechaniker, Astronom.

Geboren am 14. April 1629 in Den Haag. Mit 16 Jahren trat er in die Universität Leiden ein, zwei Jahre später setzte er sein Studium an der Universität Breda fort. Hauptsächlich in Paris gelebt; war Mitglied der Pariser Akademie der Wissenschaften.

Huygens wurde als brillanter Mathematiker bekannt. Das Schicksal entschied jedoch, dass er ein Zeitgenosse von I. Newton war, was bedeutet, dass er immer im Schatten des Talents eines anderen stand. Huygens war einer der Entwickler der Mechanik nach Galileo und Descartes. Er gehört zu den führenden Herstellern von Pendeluhren mit Hemmung. Es gelang ihm, das Problem der Bestimmung des Schwingungszentrums eines physikalischen Pendels zu lösen und die Gesetze festzulegen, die die Zentripetalkraft bestimmen. Er untersuchte und leitete auch die Gesetzmäßigkeiten des Stoßes elastischer Körper ab.

Vor Newton entwickelte Huygens die Wellentheorie des Lichts. Das Prinzip von Huygens (1678) – der von ihm entdeckte Mechanismus der Lichtausbreitung – ist heute anwendbar. Basierend auf seiner Lichttheorie erklärte Huygens eine Reihe optischer Phänomene, maß die geometrischen Eigenschaften des isländischen Spats mit großer Genauigkeit und entdeckte darin Doppelbrechung, dann sah er dasselbe Phänomen in Quarzkristallen. Huygens führte das Konzept der „Kristallachse“ ein, entdeckte die Polarisation des Lichts. Er arbeitete mit großem Erfolg auf dem Gebiet der Optik: Er verbesserte das Fernrohr entscheidend, konstruierte ein Okular und führte Blenden ein.

Als einer der Schöpfer des Pariser Observatoriums leistete er einen bedeutenden Beitrag zur Astronomie - er entdeckte den 8. Ring von Saturn und Titan, einen der größten Satelliten im Sonnensystem, zeichnete die Polkappen auf dem Mars und die Bänder auf Jupiter aus. Der Wissenschaftler entwarf mit großem Interesse die sogenannte Planetenmaschine (Planetarium) und erstellte eine Theorie der Erdfigur. Er kam als Erster zu dem Schluss, dass die Erde in Polnähe zusammengedrückt wird, und schlug vor, die Schwerkraft mit Hilfe eines zweiten Pendels zu messen. Huygens stand kurz davor, das Gesetz der universellen Gravitation zu entdecken. Seine mathematischen Methoden werden noch heute in der Wissenschaft verwendet.

Planen:

Einführung

• 1 Biographie
• 2 Wissenschaftliche Tätigkeit
  • 2.1 Mathematik und Mechanik
  • 2.2 Astronomie
  • 2.3 Optik und Wellentheorie
  • 2.4 Andere Erfolge
• 3 Hauptschriften
• 4 Notizen
Literatur
• 5.1 Huygens' Werke in russischer Übersetzung
• 5.2 Literatur über ihn

Einführung

Porträt von Kaspar Necher (1671), Öl, Boerhaave Museum, Leiden

Christian Huygens (hören (inf.)) van Zeulichem(Niederländisch. Christiaan Huygens, IFA: [ˈkrɪstijaːn ˈɦœyɣə(n)s], 14. April 1629, Den Haag - 8. Juli 1695, ebenda) - Niederländischer Mechaniker, Physiker, Mathematiker, Astronom und Erfinder.

1. Biographie

Huygens wurde in Den Haag geboren. Sein Vater Konstantin Huygens (Huygens), Geheimberater der Prinzen von Oranien, war ein bemerkenswerter Schriftsteller, der auch eine gute wissenschaftliche Ausbildung erhielt.

Der junge Huygens studierte Jura und Mathematik an der Universität Leiden und beschloss dann, sich der Wissenschaft zu widmen.

Zusammen mit seinem Bruder verbesserte er das Teleskop auf 92-fache Vergrößerung und begann, den Himmel zu studieren. Der erste Ruhm kam Huygens, als er die Ringe des Saturn entdeckte (Galileo sah sie auch, konnte aber nicht verstehen, was sie waren) und den Satelliten dieses Planeten, Titan.

1657 erhielt Huygens ein niederländisches Patent für das Design einer Pendeluhr. In den letzten Jahren seines Lebens versuchte Galileo, diesen Mechanismus zu schaffen, aber die fortschreitende Erblindung hinderte ihn daran. Die Uhr von Huygens funktionierte wirklich und bot für diese Zeit eine hervorragende Genauigkeit. Zentrales Element der Konstruktion war der von Huygens erfundene Anker, der das Pendel periodisch antreibt und ungedämpfte Schwingungen aufrechterhält. Eine von Huygens entworfene genaue und kostengünstige Pendeluhr fand schnell weltweite Verbreitung.

1665 ließ er sich auf Einladung von Colbert in Paris nieder und wurde als Mitglied der Akademie der Wissenschaften aufgenommen. 1666 wurde er auf Vorschlag desselben Colberts erster Präsident. Huygens leitete die Akademie 15 Jahre lang.

1673 erschien unter dem Titel „Pendeluhr“ ein außerordentlich informatives Werk über die Kinematik beschleunigter Bewegungen. Dieses Buch war ein Desktop-Buch für Newton, der den von Galileo begonnenen und von Huygens fortgesetzten Aufbau der Grundlagen der Mechanik vollendete.

1681: Im Zusammenhang mit der beabsichtigten Aufhebung des Edikts von Nantes kehrte Huygens, der nicht zum Katholizismus konvertieren wollte, nach Holland zurück, wo er seine wissenschaftlichen Forschungen fortsetzte.

Benannt nach Huygens:

• ein Krater auf dem Mond;
• Berg Mons Huygens Auf dem Mond;
• Krater auf dem Mars
• Asteroid 2801 Huygens;
• die europäische Raumsonde, die Titan erreichte;
• Huygens Laboratory: Labor an der Universität Leiden, Niederlande.

2. Wissenschaftliche Tätigkeit

Lagrange schrieb, dass Huygens "dazu bestimmt war, die wichtigsten Entdeckungen von Galileo zu perfektionieren und weiterzuentwickeln".

2.1. Mathematik und Mechanik

Christian Huygens
Stich nach einem Gemälde von Caspar Necher von G. Edelink, 1684-1687.

Christian Huygens begann seine wissenschaftliche Tätigkeit 1651 mit einem Aufsatz über die Quadratur von Hyperbel, Ellipse und Kreis. 1654 entdeckte er die Theorie der Evoluten und Evolventen.

1657 veröffentlichte Huygens eine Beschreibung des Designs der von ihm erfundenen Uhr mit einem Pendel. Zu dieser Zeit verfügten die Wissenschaftler nicht über ein für Experimente notwendiges Gerät wie eine genaue Uhr. Galileo zum Beispiel zählte beim Studium der Fallgesetze die Schläge seines eigenen Pulses. Uhren mit Rädern, die durch Gewichte angetrieben werden, sind seit langem in Gebrauch, aber ihre Genauigkeit war unbefriedigend. Seit der Zeit von Galileo wurde das Pendel separat zur genauen Messung kleiner Zeiträume verwendet, und es war notwendig, die Anzahl der Schwingungen zu zählen. Die Uhr von Huygens hatte eine gute Genauigkeit, und der Wissenschaftler wandte sich dann fast 40 Jahre lang immer wieder seiner Erfindung zu, verbesserte sie und studierte die Eigenschaften des Pendels. Huygens beabsichtigte, eine Pendeluhr zu verwenden, um das Problem der Längengradbestimmung auf See zu lösen, erzielte jedoch keine wesentlichen Fortschritte. Ein zuverlässiges und genaues Marinechronometer erschien erst 1735 (in Großbritannien).

1673 veröffentlichte Huygens das klassische mechanische Werk The Pendulum Clock. Horologium Oscillatorium, sive de Motu Pendulorum und Horologia Aptato Demos Geometry"). Der bescheidene Name sollte nicht irreführen. Neben der Uhrentheorie enthielt das Werk viele erstklassige Entdeckungen auf dem Gebiet der Analysis und der theoretischen Mechanik. Huygens quadriert dort auch eine Reihe von Rotationsflächen. Diese und seine anderen Schriften hatten einen tiefgreifenden Einfluss auf den jungen Newton.

Im ersten Teil der Arbeit beschreibt Huygens ein verbessertes Zykloidenpendel, das unabhängig von der Amplitude eine konstante Schwingungszeit hat. Um diese Eigenschaft zu erklären, widmet der Autor den zweiten Teil des Buches der Herleitung der allgemeinen Bewegungsgesetze von Körpern in einem Gravitationsfeld - frei, sich entlang einer schiefen Ebene bewegend, eine Zykloide hinabrollend. Es muss gesagt werden, dass diese Verbesserung keine praktische Anwendung gefunden hat, da bei kleinen Schwankungen die Genauigkeitssteigerung durch die zykloidische Gewichtszunahme unbedeutend ist. Die Forschungsmethodik selbst ging jedoch in den Goldfonds der Wissenschaft ein.

Huygens leitet die Gesetze der gleichmäßig beschleunigten Bewegung frei fallender Körper ab, basierend auf der Annahme, dass die auf den Körper durch eine konstante Kraft ausgeübte Wirkung nicht von der Größe und Richtung der Anfangsgeschwindigkeit abhängt. Bei der Ableitung der Beziehung zwischen der Fallhöhe und dem Quadrat der Zeit macht Huygens die Bemerkung, dass die Fallhöhen als Quadrate der erfassten Geschwindigkeiten in Beziehung stehen. Wenn er ferner die freie Bewegung eines nach oben geworfenen Körpers betrachtet, stellt er fest, dass der Körper sich zur größten Höhe erhebt, nachdem er alle ihm mitgeteilte Geschwindigkeit verloren hat, und sie beim Zurückkehren wieder erlangt.

Galileo ließ ohne Beweis zu, dass Körper beim Fallen entlang unterschiedlich geneigter gerader Linien aus derselben Höhe gleiche Geschwindigkeiten erreichen. Huygens beweist dies wie folgt. Zwei gerade Linien unterschiedlicher Neigung und gleicher Höhe werden mit ihren unteren Enden aneinander befestigt. Wenn ein Körper, der vom oberen Ende eines von ihnen abgesenkt wird, eine größere Geschwindigkeit erreicht als der, der vom oberen Ende des anderen gestartet wird, kann er entlang des ersten solchen Punktes unterhalb des oberen Endes gestartet werden, so dass die erhaltene Geschwindigkeit darunter liegt ausreichend, um den Körper bis zum oberen Ende der zweiten geraden Linie zu heben; aber dann würde sich herausstellen, dass der Körper auf eine Höhe gestiegen ist, die größer ist als die, von der er gefallen ist, und das kann nicht sein.

Von der Bewegung eines Körpers entlang einer geneigten geraden Linie geht Huygens zu einer Bewegung entlang einer unterbrochenen Linie und dann zu einer Bewegung entlang einer Kurve über, und er beweist, dass die Geschwindigkeit, die beim Fallen aus beliebiger Höhe entlang der Kurve erreicht wird, gleich der Geschwindigkeit ist, die während des Sturzes erreicht wird freier Fall aus derselben Höhe entlang einer vertikalen Linie, und dass dieselbe Geschwindigkeit erforderlich ist, um denselben Körper sowohl in einer vertikalen geraden Linie als auch in einer Kurve auf dieselbe Höhe zu heben. Dann, indem er zur Zykloide übergeht und einige ihrer geometrischen Eigenschaften betrachtet, beweist der Autor den Tautochronismus der Bewegungen des schweren Punktes entlang der Zykloide.

Im dritten Teil der Arbeit wird die vom Autor bereits 1654 entdeckte Theorie der Evoluten und Evolventen vorgestellt; hier findet er Form und Lage der Evolute der Zykloide.

Der vierte Teil stellt die Theorie des physikalischen Pendels vor; hier löst Huygens das Problem, das so vielen zeitgenössischen Geometern nicht gegeben war - das Problem der Bestimmung des Schwingungszentrums. Es basiert auf folgendem Vorschlag:

Wenn ein komplexes Pendel, nachdem es die Ruhe verlassen hat, einen bestimmten Teil seiner Schwingung abgeschlossen hat, mehr als eine halbe Schwingung, und wenn die Verbindung zwischen all seinen Teilchen zerstört ist, dann wird jedes dieser Teilchen auf eine solche Höhe steigen, dass sie gemeinsam sind Schwerpunkt wird auf jener Höhe liegen, auf der er sich beim Austritt des Pendels aus der Ruhe befand.

Dieser von Huygens nicht bewiesene Satz erscheint ihm als Grundprinzip, während er jetzt eine einfache Konsequenz aus dem Energieerhaltungssatz ist.

Die Theorie des physikalischen Pendels wurde von Huygens in ganz allgemeiner Form gegeben und auf Körper verschiedener Art angewandt. Huygens korrigierte Galileis Fehler und zeigte, dass die von diesem proklamierte Isochronie der Pendelschwingungen nur näherungsweise stattfindet. Er bemerkte auch zwei weitere Fehler von Galileo in der Kinematik: Eine gleichmäßige Bewegung im Kreis ist mit Beschleunigung verbunden (Galileo bestritt dies), und die Zentrifugalkraft ist nicht proportional zur Geschwindigkeit, sondern zum Quadrat der Geschwindigkeit.

Im letzten, fünften Teil seiner Arbeit gibt Huygens dreizehn Theoreme über die Zentrifugalkraft an. Dieses Kapitel gibt zum ersten Mal einen genauen quantitativen Ausdruck für die Zentrifugalkraft, die später eine wichtige Rolle bei der Untersuchung der Planetenbewegung und der Entdeckung des universellen Gravitationsgesetzes spielte. Huygens gibt darin (verbal) mehrere Grundformeln an:

1657 schrieb Huygens einen Anhang „ Über Glücksspiel Siedlungen“ zum Buch seines Lehrers van Schooten „Mathematical Etudes“. Es war eine sinnvolle Darstellung der Anfänge der damals aufkommenden Wahrscheinlichkeitstheorie. Huygens legte zusammen mit Fermat und Pascal den Grundstein. Aus diesem Buch lernte Jacob Bernoulli die Wahrscheinlichkeitstheorie kennen, die die Schaffung der Grundlagen der Theorie vervollständigte.

Titelblatt von Huygens' populärer astronomischer und philosophischer Abhandlung Cosmotheoros

2.2. Astronomie

Huygens verbesserte das Teleskop selbst; 1655 entdeckte er den Saturnmond Titan und beschrieb die Saturnringe. 1659 beschrieb er in einem von ihm veröffentlichten Werk das gesamte Saturnsystem.

1672 entdeckte er eine Eiskappe am Südpol des Mars.

Er entdeckte auch den Orionnebel und andere Nebel, beobachtete Doppelsterne, schätzte (ziemlich genau) die Rotationsdauer des Mars um seine Achse.

Das letzte Buch „ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ sive de terris coelestibus earumque ornatu conjecturae“ (auf Latein; veröffentlicht 1698 in Den Haag) ist eine philosophische und astronomische Reflexion über das Universum. Er glaubte, dass auch andere Planeten von Menschen bewohnt seien. Huygens' Buch wurde in Europa weit verbreitet, wo es ins Englische (1698), Niederländische (1699), Französische (1702), Deutsche (1703) und Schwedische (1774) übersetzt wurde. Es wurde 1717 auf Erlass von Peter I. von Yakov Bruce unter dem Titel „Das Buch der Weltanschauung“ ins Russische übersetzt. Es gilt als das erste Buch in Russland, das das heliozentrische System von Kopernikus beschreibt.

2.3. Optik und Wellentheorie

• Huygens beteiligte sich an zeitgenössischen Auseinandersetzungen über die Natur des Lichts. 1678 veröffentlichte er A Treatise on Light, einen Abriss der Wellentheorie des Lichts. Ein weiteres bemerkenswertes Werk, das er 1690 veröffentlichte; dort präsentierte er die qualitative Theorie der Reflexion, Brechung und Doppelbrechung im Isländischen Holm in der gleichen Form, wie sie jetzt in Physiklehrbüchern dargestellt wird. Formuliert die sog. Huygens'sches Prinzip, das es ermöglicht, die Bewegung einer Wellenfront zu untersuchen, das später von Fresnel entwickelt wurde und in der Wellentheorie des Lichts und der Beugungstheorie eine wichtige Rolle spielte.

• Er besitzt die ursprüngliche Verbesserung des Teleskops, das von ihm bei astronomischen Beobachtungen verwendet und im Abschnitt über Astronomie erwähnt wurde. Er ist auch der Erfinder des diaskopischen Projektors – des sogenannten. "Zauberlaterne"
• Erfand das Huygens-Okular, bestehend aus zwei plankonvexen Linsen.

2.4. Andere Erfolge

Mechanische Taschenuhr

• Die theoretische Entdeckung der Abflachung der Erde an den Polen sowie eine Erklärung des Einflusses der Zentrifugalkraft auf die Richtung der Schwerkraft und auf die Länge des zweiten Pendels in verschiedenen Breitengraden.
• Lösung des Problems der Kollision elastischer Körper gleichzeitig mit Wallis und Wren.
• Eine der Lösungen zur Frage nach der Form einer schweren homogenen Kette im Gleichgewicht: (Kettenlinie).
• Die Erfindung der Uhrenspirale, die das Pendel ersetzt, ist für die Navigation äußerst wichtig; Die erste Uhr mit Spirale wurde 1674 in Paris vom Uhrmacher Thuret entworfen.
• 1675 patentierte er eine Taschenuhr.
• Der erste forderte die Wahl eines universellen natürlichen Längenmaßes, das er mit 1/3 der Pendellänge bei einer Schwingungsdauer von 1 Sekunde (das sind etwa 8 cm) vorschlug.

3. Hauptwerke

• Horologium Oszillatorium, 1673 (Pendeluhr, auf Latein).
• Kosmotheeoros. (Englische Übersetzung der Ausgabe von 1698) - Huygens' astronomische Entdeckungen, Hypothesen über andere Planeten.
• Treatise on Light (Abhandlung über Licht, englische Übersetzung).

4. Notizen

1. Gemäß der niederländisch-russischen praktischen Transkription ist es korrekter, diesen Vor- und Nachnamen auf Russisch als wiederzugeben Christian Huygens .
2. Gindikin S.G. Geschichten über Physiker und Mathematiker - www.mccme.ru/free-books/gindikin/index.html. - dritte Auflage, erweitert. - M.: MTSNMO, 2001. - S. 110. - ISBN 5-900916-83-9
3. Kusnezow B. G. Galileo Galilei. - M.: Nauka, 1964, S. 165, 174.
4. Alles über den Planeten Mars - x-mars.narod.ru/investight.htm

Literatur

5.1. Huygens' Werke in russischer Übersetzung

• Güns H. Das Weltanschauungs- und Meinungsbuch über die himmlisch-irdischen Kugeln und ihren Schmuck. Pro. Jakob Bruce. St. Petersburg, 1717; 2. Aufl., 1724 (in der russischen Ausgabe sind der Name des Autors und der Name des Übersetzers nicht angegeben)
• Archimedes. Huygens. Legendre. Lambert.Über die Quadratur des Kreises. Mit einem Anhang zur Geschichte der Frage, zusammengestellt von F. Rudio. Pro. S. N. Bernstein. Odessa, Mathesis, 1913. (Nachdruck: M.: URSS, 2002)
• Huygens H. Eine Abhandlung über Licht, die erklärt, was mit ihm bei Reflexion und Brechung passiert, insbesondere bei der seltsamen Brechung des isländischen Kristalls. M.-L.: ONTI, 1935.
• Huygens H. Drei Memoiren über die Mechanik. - publ.lib.ru/ARCHIVES/G/GYUYGENS_Christian/Gyuygens_H._Tri_memuara_po_mehanike.(1951)..zip M.: Ed. Akademie der Wissenschaften der UdSSR, 1951. Serie: Classics of Science.
  • Pendeluhr.
  • Über die Bewegung von Körpern unter Stoßeinwirkung.
  • Über Zentrifugalkraft.
  • ANWENDUNGEN:
    • K. K. Baumgart. Christian Huygens. Kurze biografische Skizze.
    • K. K. Baumgart. Werke von Christian Huygens über Mechanik.
  • Namensindex.

5.2. Literatur über ihn

• Weselowski I. N. Huygens. Moskau: Uchpedgiz, 1959.
• Geschichte der Mathematik, herausgegeben von A. P. Yushkevich in drei Bänden, M .: Nauka, Band 2. Mathematik des 17. Jahrhunderts. (1970) - ilib.mccme.ru/djvu/istoria/istmat2.htm
• Gindikin S.G. Geschichten über Physiker und Mathematiker. - www.mccme.ru/free-books/gindikin/index.html M: MTsNMO, 2001.
• Costabel P. Die Erfindung des Zykloidenpendels durch Christian Huygens und das Handwerk eines Mathematikers. Historische und mathematische Forschung, Ausgabe. 21, 1976, p. 143-149.
• Mah E. Mechanik. Historisch-kritische Skizze seiner Entwicklung. Ischewsk: RHD, 2000.
• Frankfurt U. I., Frank A. M. Christian Huygens. Moskau: Nauka, 1962.
• Schal, Michel. Historischer Rückblick auf den Ursprung und die Entwicklung geometrischer Methoden - en.wikisource.org/wiki/Historical_Review of the Origin_and_Development of Geometric_Methods/Huygens. T. 1, Anm. 11-14. M., 1883.
• John J. O’Connor und Edmund F. Robertson. Huygens, Christian - www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Huygens.html (Englisch) im MacTutor-Archiv.
• Werke von Christiaan Huygens - www.gutenberg.org/author/Christiaan Huygens bei Project Gutenberg

Große sowjetische Enzyklopädie: Huygens, Christian Huygens (14. April 1629, Den Haag - 8. Juli 1695, ebd.), niederländischer Mechaniker, Physiker und Mathematiker, Begründer der Wellentheorie des Lichts. Das erste ausländische Mitglied der Royal Society of London (seit 1663). G. studierte an den Universitäten Leiden und Breda, wo er Jura und Mathematik studierte. Im Alter von 22 Jahren veröffentlichte er eine Arbeit über die Bestimmung der Länge der Bögen eines Kreises, einer Ellipse und einer Hyperbel. 1654 erschien sein Werk Über die Bestimmung der Größe eines Umfangs, das der wichtigste Beitrag zur Theorie der Bestimmung des Verhältnisses des Umfangs zum Durchmesser (Berechnung der Zahl p) war. Es folgten weitere bedeutende mathematische Abhandlungen zum Studium der Zykloide, Logarithmik und Kettenlinie etc. Seine Abhandlung „Über das Rechnen beim Würfelspiel“ (1657) ist eine der ersten Studien auf dem Gebiet der Wahrscheinlichkeitstheorie. G. stellte zusammen mit R. Hooke die konstanten Punkte des Thermometers fest - den Schmelzpunkt von Eis und den Siedepunkt von Wasser. Während dieser Jahre arbeitete Mr.. an der Verbesserung der Linsen von astronomischen Tuben, indem er versuchte, ihr Öffnungsverhältnis zu erhöhen und chromatische Aberration zu eliminieren. Mit ihrer Hilfe entdeckte G. 1655 den Satelliten des Planeten Saturn (Titan), bestimmte die Periode seiner Umdrehung und stellte fest, dass Saturn von einem dünnen Ring umgeben ist, der nirgendwo an ihn angrenzt und zur Ekliptik geneigt ist. Alle Beobachtungen sind von G. in dem klassischen Werk "System of Saturn" (1659) angegeben. In derselben Arbeit gab G. die Erstbeschreibung des Nebels im Sternbild Orion und berichtete über die Bänder auf den Oberflächen von Jupiter und Mars.
Astronomische Beobachtungen erforderten eine genaue und bequeme Zeitmessung. 1657 erfand G. die erste Pendeluhr mit Hemmung; G. beschrieb seine Erfindung in dem Werk „Pendeluhr“ (1658). Die zweite, erweiterte Auflage dieses Werkes erschien 1673 in Paris. In den ersten 4 Teilen ihrer Arbeit untersuchte G. eine Reihe von Problemen im Zusammenhang mit der Bewegung des Pendels. Er gab eine Lösung für das Problem, den Schwingungsmittelpunkt eines physikalischen Pendels zu finden – das erste Problem in der Geschichte der Mechanik über die Bewegung eines Systems verbundener materieller Punkte in einem gegebenen Kraftfeld. In der gleichen Arbeit stellte G. den Tautochronismus der Bewegung entlang der Zykloide fest und bewies, nachdem er die Theorie der Entwicklung ebener Kurven entwickelt hatte, dass die Entwicklung der Zykloide auch eine Zykloide ist, aber relativ zu den Achsen anders angeordnet ist.
1665, bei der Gründung der Französischen Akademie der Wissenschaften, wurde G. als deren Vorsitzender nach Paris berufen, wo er 16 Jahre (1665-81) fast ohne Unterbrechung lebte. 1680 arbeitete G. an der Schaffung einer "Planetenmaschine" - einem Prototyp des modernen Planetariums - für deren Bau er eine ziemlich vollständige Theorie fortgesetzter oder kontinuierlicher Brüche entwickelte. Dies ist die letzte Arbeit, die er in Paris gemacht hat.
1681 kehrte G. in seine Heimat zurück und beschäftigte sich erneut mit optischen Arbeiten. 1681-87 stellte er Schleiflinsen mit riesigen Brennweiten von 37,54,63 m her. Der gesamte Zyklus von G.'s optischem Werk endet mit der berühmten Abhandlung über das Licht (1690). Darin wird erstmals die Wellentheorie des Lichts in völlig eigenständiger Form dargestellt und auf die Erklärung optischer Phänomene angewendet. In Kapitel 5 der "Abhandlung über das Licht" gab G. eine Erklärung für das Phänomen der Doppelbrechung, das in den Kristallen des isländischen Spats entdeckt wurde; Anhand dieses Kapitels wird noch die klassische Brechungstheorie in optisch einachsigen Kristallen erläutert.
Der „Abhandlung über das Licht“ fügte G. als Antrag die Argumentation „Über die Ursachen der Schwerkraft“ hinzu, in der er der Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation nahe kam. In seiner letzten postum veröffentlichten Abhandlung Kosmoteoros (1698) geht G. von der Theorie der Pluralität der Welten und ihrer Bewohnbarkeit aus. 1717 wurde die Abhandlung ins Russische übersetzt. Sprache im Auftrag von Peter I.

Christian Huygens ist ein niederländischer Wissenschaftler, Mathematiker, Astronom und Physiker, einer der Begründer der Wellenoptik. 1665-81 arbeitete er in Paris. Erfand (1657) eine Pendeluhr mit Hemmung, gab ihre Theorie auf, stellte die Schwingungsgesetze eines physikalischen Pendels auf, legte den Grundstein für die Stoßtheorie. Erstellt (1678, veröffentlicht 1690) die Wellentheorie des Lichts, erklärte Doppelbrechung. Zusammen mit Robert Hooke stellte er die konstanten Punkte des Thermometers fest. Das Teleskop wurde verbessert; entwarf ein nach ihm benanntes Okular. Entdeckt den Ring des Saturn und seinen Satelliten Titan. Verfasser einer der ersten Arbeiten zur Wahrscheinlichkeitstheorie (1657).

Frühes Erwachen von Talenten

Die Vorfahren von Christian Huygens nahmen in der Geschichte seines Landes einen herausragenden Platz ein. Sein Vater Konstantin Huygens (1596-1687), in dessen Haus der später berühmte Wissenschaftler geboren wurde, war ein gebildeter Mensch, sprachkundig, musikbegeistert; nach 1630 wurde er Berater Wilhelms II. (und später Wilhelms III.). König Jakob I. erhob ihn in den Rang eines Ritters und Ludwig XIII. verlieh ihm den Orden des Heiligen Michael. Seine Kinder - 4 Söhne (der zweite - Christen) und eine Tochter - haben ebenfalls einen guten Eindruck in der Geschichte hinterlassen.

Christians Hochbegabung zeigte sich schon früh. Bereits mit acht Jahren lernte er Latein und Rechnen, lernte singen und machte sich mit zehn Jahren mit Erdkunde und Astronomie vertraut. 1641 schrieb sein Lehrer an den Vater des Kindes: "Ich sehe und beneide fast das bemerkenswerte Gedächtnis von Christian", und zwei Jahre später: "Ich bekenne, dass Christian unter Jungen ein Wunder genannt werden muss."

Und Christian interessierte sich zu dieser Zeit, nachdem er Griechisch, Französisch und Italienisch studiert und das Spiel auf dem Cembalo gemeistert hatte, für Mechanik. Aber nicht nur das: Er engagiert sich gerne beim Schwimmen, Tanzen und Reiten. Im Alter von sechzehn Jahren trat Christian Huygens zusammen mit seinem älteren Bruder Konstantin in die Universität Leiden ein, um sich in Jura und Mathematik ausbilden zu lassen (letzterer war bereitwilliger und erfolgreicher; der Lehrer beschließt, Rene Descartes eines seiner Werke zu schicken).

Nach 2 Jahren beginnt der ältere Bruder, für Prinz Frederik Henrik zu arbeiten, und Christian und sein jüngerer Bruder ziehen nach Breda, ans Orange College. Sein Vater bereitete Christian auch auf den öffentlichen Dienst vor, aber er hatte andere Ambitionen: 1650 kehrte er nach Den Haag zurück, wo seine wissenschaftliche Arbeit nur von Kopfschmerzen behindert wurde, die ihn seit einiger Zeit heimsuchten.

Erste wissenschaftliche Arbeiten

Das Spektrum der wissenschaftlichen Interessen von Christian Huygens erweiterte sich kontinuierlich. Er liebt die Werke von Archimedes über Mechanik und Descartes (und später anderer Autoren, darunter die Engländer Newton und Hooke) über Optik, hört aber nicht auf, Mathematik zu studieren. In der Mechanik beziehen sich seine Forschungsschwerpunkte auf die Schlagtheorie und auf das Problem des Uhrendesigns, das damals von außerordentlich großer praktischer Bedeutung war und stets einen der zentralen Plätze in Huygens' Werk einnahm.

Seine ersten Erfolge in der Optik kann man auch „angewandt“ nennen. Zusammen mit seinem Bruder Konstantin beschäftigt sich Christian Huygens mit der Verbesserung optischer Instrumente und erzielt bedeutende Erfolge auf diesem Gebiet (diese Tätigkeit hört viele Jahre nicht auf; 1682 erfindet er ein dreilinsiges Okular, das noch heute seinen Namen trägt. Während der Verbesserung Teleskope, Huygens hingegen im Dioptrien“ schrieb: „... ein Mensch: der ein Teleskop erfinden könnte, nur auf Theorie basierend, ohne Eingreifen des Zufalls, müsste einen übermenschlichen Verstand haben“).

Neue Instrumente ermöglichen wichtige Beobachtungen: Am 25. März 1655 entdeckt Huygens Titan, den größten Satelliten des Saturn (dessen Ringe ihn schon lange interessierten). 1657 erschien ein weiteres Werk von Huygens, „Über Berechnungen beim Würfelspiel“, eines der ersten Werke zur Wahrscheinlichkeitstheorie. Für seinen Bruder schreibt er einen weiteren Aufsatz „On the Impact of Bodies“.

Überhaupt waren die fünfziger Jahre des 17. Jahrhunderts die Zeit der größten Tätigkeit von Huygens. Er erlangt Bekanntheit in der wissenschaftlichen Welt. 1665 wurde er zum Mitglied der Pariser Akademie der Wissenschaften gewählt.

"Huygens-Prinzip"

H. Huygens studierte Newtons optische Arbeiten mit unermüdlichem Interesse, akzeptierte jedoch seine Korpuskulartheorie des Lichts nicht. Viel näher kamen ihm die Ansichten von Robert Hooke und Francesco Grimaldi, die glaubten, dass Licht eine Wellennatur hat.

Aber das Konzept der Lichtwelle warf sofort viele Fragen auf: Wie erklärt sich die geradlinige Ausbreitung des Lichts, seine Reflexion und Brechung? Newton gab scheinbar überzeugende Antworten darauf. Geradlinigkeit ist eine Manifestation des ersten Hauptsatzes der Dynamik: Lichtteilchen bewegen sich gleichmäßig und geradlinig, wenn keine Kräfte auf sie einwirken. Reflexion wurde auch als elastisches Abprallen von Korpuskeln von der Oberfläche von Körpern erklärt. Die Situation mit der Brechung war etwas komplizierter, aber auch hier bot Newton eine Erklärung an. Er glaubte, dass, wenn ein leichtes Teilchen an die Grenze des Körpers fliegt, eine Anziehungskraft von der Seite der Substanz auf es zu wirken beginnt, wodurch das Teilchen beschleunigt wird. Dies führt zu einer Änderung der Richtung der Geschwindigkeit des Korpuskels (Brechung) und seiner Größe; daher ist nach Newton beispielsweise die Lichtgeschwindigkeit in Glas größer als im Vakuum. Diese Schlussfolgerung ist wichtig, schon allein deshalb, weil sie eine experimentelle Überprüfung erlaubt (Experiment widerlegte später Newtons Meinung).

Christian Huygens glaubte, wie seine oben erwähnten Vorgänger, dass der ganze Raum mit einem speziellen Medium gefüllt ist - Äther, und dass Licht Wellen in diesem Äther sind. In Anlehnung an die Analogie mit Wellen auf der Wasseroberfläche kam Huygens zu folgendem Bild: Wenn die Front (d. h. die Vorderkante) der Welle einen bestimmten Punkt erreicht, d. h. die Schwingungen diesen Punkt erreichen, dann werden diese Schwingungen zur Zentren neuer Wellen, die in alle Richtungen divergieren, und die Bewegung der Hülle all dieser Wellen gibt ein Bild von der Ausbreitung der Wellenfront, und die Richtung senkrecht zu dieser Front ist die Richtung der Wellenausbreitung. Wenn also die Wellenfront im Nichts irgendwann flach ist, dann bleibt sie immer flach, was der geradlinigen Ausbreitung des Lichts entspricht. Wenn die Front einer Lichtwelle die Grenze des Mediums erreicht, dann wird jeder Punkt auf dieser Grenze zum Zentrum einer neuen Kugelwelle, und nachdem die Hüllen dieser Wellen sowohl über als auch unter der Grenze im Raum konstruiert wurden, ist es einfach um sowohl das Reflexionsgesetz als auch das Brechungsgesetz zu erklären (aber bei In diesem Fall muss man akzeptieren, dass die Lichtgeschwindigkeit in einem Medium n-mal geringer ist als im Vakuum, wo es n - der gleiche Brechungsindex ist Medium, das in dem kürzlich von Descartes und Snell entdeckten Brechungsgesetz enthalten ist).

Aus dem Huygens-Prinzip folgt, dass Licht wie jede Welle auch Hindernisse umgehen kann. Dieses Phänomen, das von grundlegendem Interesse ist, existiert, aber Huygens war der Ansicht, dass die "Seitenwellen", die während einer solchen Umhüllung entstehen, nicht viel Aufmerksamkeit verdienen.

Die Lichtvorstellungen von Christian Huygens waren alles andere als modern. Er glaubte also, dass Lichtwellen longitudinal sind, d.h. dass die Schwingungsrichtungen mit der Ausbreitungsrichtung der Wellen zusammenfallen. Dies mag umso seltsamer erscheinen, als Huygens selbst offenbar bereits eine Vorstellung vom Phänomen der Polarisation hatte, die nur durch die Betrachtung von Transversalwellen zu verstehen ist. Aber das ist nicht die Hauptsache. Das Huygenssche Prinzip hat unsere Vorstellungen nicht nur über die Optik entscheidend beeinflusst, sondern auch über die Physik jeglicher Schwingungen und Wellen, die heute einen der zentralen Plätze unserer Wissenschaft einnimmt. (V. I. Grigoriev)

Mehr über Christian Huygens:

Christian Huygens von Zuylichen - der Sohn des niederländischen Adligen Constantine Huygens "Talente, Adel und Reichtum waren in der Familie von Christian Huygens offenbar erblich", schrieb einer seiner Biographen. Sein Großvater war Schriftsteller und Würdenträger, sein Vater Geheimberater der Prinzen von Oranien, Mathematiker und Dichter. Der treue Dienst an ihren Souveränen versklavte ihre Talente nicht, und es schien, dass Christian für viele dasselbe beneidenswerte Schicksal bestimmt war. Er studierte Rechnen und Latein, Musik und Verse. Heinrich Bruno, sein Lehrer, konnte von seinem vierzehnjährigen Schüler nicht genug bekommen:

„Ich gestehe, Christian muss unter Jungs als Wunderkind bezeichnet werden … Er setzt seine Fähigkeiten im Bereich Mechanik und Konstruktion ein, baut tolle Maschinen, aber kaum nötig.“ Der Lehrer hat sich geirrt: Der Junge sucht immer nach den Vorteilen seines Studiums. Sein konkreter, praktischer Verstand wird bald Schemata von Maschinen finden, die die Menschen wirklich brauchen.

Allerdings widmete er sich nicht sofort der Mechanik und Mathematik. Der Vater beschloss, seinen Sohn zum Anwalt zu machen, und als Christian sechzehn Jahre alt war, schickte er ihn zum Studium der Rechtswissenschaften an die University of London. Als Rechtswissenschaftler an der Universität interessiert sich Huygens gleichzeitig für Mathematik, Mechanik, Astronomie und praktische Optik. Als gelernter Handwerker schleift er selbst optische Gläser und verbessert die Pfeife, mit deren Hilfe er später seine astronomischen Entdeckungen machen wird.

Christian Huygens war der unmittelbare Nachfolger von Galileo-Galilei in der Wissenschaft. Laut Lagrange war Huygens „dazu bestimmt, die wichtigsten Entdeckungen von Galileo zu verbessern und weiterzuentwickeln“. Es gibt eine Geschichte darüber, wie Huygens zum ersten Mal mit den Ideen von Galileo in Berührung kam. Der siebzehnjährige Huygens wollte beweisen, dass sich horizontal geworfene Körper entlang Parabeln bewegen, aber nachdem er den Beweis im Buch Galilei gefunden hatte, wollte er nicht „die Ilias nach Homer schreiben“.

Nach seinem Universitätsabschluss ziert Christian Huygens das Gefolge des Grafen von Nassau, der sich in diplomatischer Mission auf dem Weg nach Dänemark befindet. Dass dieser hübsche junge Mann Autor kurioser mathematischer Werke ist, interessiert den Grafen nicht, und er weiß natürlich nicht, wie Christian davon träumt, von Kopenhagen nach Stockholm zu Descartes zu kommen. Also werden sie sich nie treffen: In ein paar Monaten wird Descartes sterben.

Im Alter von 22 Jahren veröffentlicht Christian Huygens Discourses on the Square of the Hyperbola, Ellipse, and Circle. 1655 baut er ein Teleskop und entdeckt einen von Saturns Trabanten, Titan, und veröffentlicht Neue Entdeckungen in der Größe eines Kreises. Im Alter von 26 Jahren schreibt Christian Notizen über Dioptrien. Mit 28 Jahren erschien seine Abhandlung „Über das Rechnen beim Würfeln“, in der sich hinter einem scheinbar frivolen Titel eine der ersten Forschungen auf dem Gebiet der Wahrscheinlichkeitstheorie verbirgt.

Eine der wichtigsten Entdeckungen von Huygens war die Erfindung der Pendeluhr. Er patentierte seine Erfindung am 16. Juli 1657 und beschrieb sie in einem kurzen Aufsatz, der 1658 veröffentlicht wurde. Über seine Uhr schrieb er an den französischen König Ludwig XIV.: „Meine Automaten, aufgestellt in Ihren Gemächern, verblüffen Sie nicht nur täglich mit der korrekten Zeitanzeige, sondern sie eignen sich, wie ich es mir von Anfang an erhofft hatte, zur Bestimmung der Zeit Längengrad eines Ortes am Meer.“ Christian Huygens beschäftigte sich fast vierzig Jahre lang mit der Herstellung und Verbesserung von Uhren, insbesondere Pendeluhren: von 1656 bis 1693. A. Sommerfeld nannte Huygens „den brillantesten Uhrmacher aller Zeiten“.

Im Alter von 30 Jahren lüftet Christian Huygens das Geheimnis des Saturnrings. Die Ringe des Saturn wurden zuerst von Galileo als zwei seitliche Anhängsel bemerkt, die Saturn "stützen". Dann waren die Ringe sichtbar, wie eine dünne Linie, er bemerkte sie nicht und erwähnte sie nicht noch einmal. Aber Galileis Pfeife hatte nicht die nötige Auflösung und ausreichende Vergrößerung. Den Himmel mit einem 92x-Teleskop beobachten. Christian entdeckt, dass der Ring des Saturn als Nebensterne genommen wurde. Huygens löste das Rätsel des Saturn und beschrieb zum ersten Mal seine berühmten Ringe.

Damals war Christian Huygens ein sehr gutaussehender junger Mann mit großen blauen Augen und einem ordentlich getrimmten Schnurrbart. Die rötlichen Locken der nach damaliger Mode kühl gekräuselten Perücke fielen auf die Schultern und lagen auf der schneeweißen Brabanter Spitze eines kostbaren Kragens. Er war freundlich und ruhig. Niemand sah ihn besonders aufgeregt oder verwirrt, irgendwo in Eile oder im Gegenteil in langsame Nachdenklichkeit versunken. Er mochte es nicht, im „Licht“ zu sein und erschien dort selten, obwohl ihm seine Herkunft die Türen aller Paläste Europas öffnete. Als er dort auftauchte, sah er jedoch überhaupt nicht verlegen oder verlegen aus, wie es anderen Wissenschaftlern oft passiert.

Aber vergebens sucht der charmante Ninon de Lanclos seine Gesellschaft, er ist ausnahmslos freundlich, nicht mehr, dieser überzeugte Junggeselle. Er kann mit Freunden trinken, aber nicht viel. Ein bisschen schleichen, ein bisschen lachen. Von allem ein bisschen, ganz wenig, damit möglichst viel Zeit für das Wesentliche bleibt – die Arbeit. Die Arbeit – eine unveränderliche, alles verzehrende Leidenschaft – brannte ihn ständig.

Christian Huygens zeichnete sich durch außerordentliches Engagement aus. Er war sich seiner Fähigkeiten bewusst und versuchte, sie voll auszuschöpfen. „Die einzige Unterhaltung, die sich Huygens bei solch abstrakten Arbeiten gönnte“, schrieb einer seiner Zeitgenossen über ihn, „war, dass er sich zwischendurch mit Physik beschäftigte. Was für einen gewöhnlichen Menschen eine mühsame Aufgabe war, war für Huygens Unterhaltung.

1663 wurde Huygens zum Fellow der Royal Society of London gewählt. 1665 ließ er sich auf Einladung von Colbert in Paris nieder und wurde im folgenden Jahr Mitglied der neu organisierten Pariser Akademie der Wissenschaften.

1673 erschien sein Werk „Pendulum Clock“, in dem die theoretischen Grundlagen der Erfindung von Huygens gegeben wurden. In dieser Arbeit stellt Huygens fest, dass die Zykloide die Eigenschaft des Isochronismus hat, und analysiert die mathematischen Eigenschaften der Zykloide.

Huygens untersuchte die krummlinige Bewegung eines schweren Punktes und entwickelte die von Galileo ausgedrückten Ideen weiter und zeigte, dass ein Körper, wenn er aus einer bestimmten Höhe entlang verschiedener Pfade fällt, eine endliche Geschwindigkeit annimmt, die nicht von der Form des Pfades abhängt. hängt aber nur von der Fallhöhe ab und kann bis zu einer Höhe ansteigen, die (bei fehlendem Widerstand) gleich der Anfangshöhe ist. Dieser Satz, der im Wesentlichen den Energieerhaltungssatz für die Bewegung in einem Gravitationsfeld ausdrückt, wird von Huygens für die Theorie des physikalischen Pendels verwendet. Er findet einen Ausdruck für die reduzierte Länge des Pendels, begründet den Begriff des Schwungzentrums und seine Eigenschaften. Er drückt die Formel eines mathematischen Pendels für Zykloidenbewegung und kleine Schwingungen eines Kreispendels wie folgt aus:

"Die Zeit einer kleinen Schwingung eines Kreispendels verhält sich zur Zeit des Herunterfallens um die doppelte Länge des Pendels, wie der Umfang eines Kreises zum Durchmesser verhält."

Es ist bezeichnend, dass der Wissenschaftler am Ende seines Essays eine Reihe von Vorschlägen (ohne Schlussfolgerung) über die Zentripetalkraft macht und feststellt, dass die Zentripetalbeschleunigung proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit und umgekehrt proportional zum Radius des Kreises ist. Dieses Ergebnis bereitete die Newtonsche Theorie der Bewegung von Körpern unter der Wirkung von Zentralkräften vor.

Aus der mechanischen Forschung von Christian Huygens ist neben der Theorie des Pendels und der Zentripetalkraft seine Theorie des Aufpralls elastischer Kugeln bekannt, die er für eine von der Royal Society of London 1668 ausgeschriebene Wettbewerbsaufgabe vorstellte. Die Impakttheorie von Huygens basiert auf dem Erhaltungssatz der lebenden Kräfte, dem Impuls und dem Relativitätsprinzip von Galileo. Es wurde erst nach seinem Tod im Jahr 1703 veröffentlicht. Huygens reiste viel, aber er war nie ein müßiger Tourist. Während der ersten Reise nach Frankreich studierte er Optik, und in London erklärte er die Geheimnisse der Herstellung seiner Teleskope. Fünfzehn Jahre arbeitete er am Hof ​​Ludwigs XIV., fünfzehn Jahre brillante mathematische und physikalische Forschung. Und in fünfzehn Jahren - nur zwei kurze Reisen in seine Heimat, um zu heilen

Christian Huygens lebte bis 1681 in Paris, als er nach der Aufhebung des Edikts von Nantes als Protestant in seine Heimat zurückkehrte. In Paris kannte er Römer gut und half ihm tatkräftig bei den Beobachtungen, die zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit führten. Huygens berichtete als erster in seiner Abhandlung über Römers Ergebnisse.

Zu Hause in Holland baut Huygens, wieder ohne die Müdigkeit zu kennen, ein mechanisches Planetarium, riesige Siebzig-Meter-Teleskope, beschreibt die Welten anderer Planeten.

Huygens' Werk in lateinischer Sprache erscheint über Licht, vom Autor korrigiert und 1690 in französischer Sprache neu veröffentlicht. Huygens' Treatise on Light ging als erstes wissenschaftliches Werk über Wellenoptik in die Wissenschaftsgeschichte ein. Diese „Abhandlung“ formulierte das Prinzip der Wellenausbreitung, das heute als Huygens-Prinzip bekannt ist. Basierend auf diesem Prinzip wurden die Gesetze der Reflexion und Brechung des Lichts abgeleitet und die Theorie der Doppelbrechung im isländischen Spat entwickelt. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in einem Kristall in verschiedene Richtungen unterschiedlich ist, wird die Form der Wellenoberfläche nicht kugelförmig, sondern ellipsenförmig sein.

Die Theorie der Lichtausbreitung und -brechung in einachsigen Kristallen ist eine bemerkenswerte Errungenschaft der Optik von Huygens. Christian Huygens beschrieb auch das Verschwinden eines der beiden Strahlen, wenn sie den zweiten Kristall mit einer bestimmten Orientierung relativ zum ersten passieren. Somit war Huygens der erste Physiker, der die Tatsache der Lichtpolarisation feststellte.

Die Ideen von Huygens wurden von seinem Nachfolger Fresnel hoch geschätzt. Er stellte sie über alle Entdeckungen in Newtons Optik und argumentierte, dass die Entdeckung von Huygens "vielleicht schwieriger zu machen ist als alle Entdeckungen von Newton auf dem Gebiet der Lichtphänomene".

Huygens berücksichtigt in seiner Abhandlung weder Farben noch die Beugung von Licht. Seine Abhandlung widmet sich nur der Rechtfertigung von Reflexion und Brechung (einschließlich Doppelbrechung) aus der Sicht der Wellen. Dieser Umstand war wohl der Grund dafür, dass Huygens' Theorie trotz ihrer Unterstützung im 18. Jahrhundert durch Lomonosov und Euler keine Anerkennung fand, bis Fresnel Anfang des 19. Jahrhunderts die Wellentheorie auf neuer Grundlage wiederbelebte.

Christian Huygens starb am 8. Juni 1695, als in der Druckerei KosMoteoros, sein letztes Buch, gedruckt wurde. (Samin D.K. 100 große Wissenschaftler. - M.: Veche, 2000)

Mehr über Christian Huygens:

Huygens (Christian Huyghensvan Zuylichem) ist ein Mathematiker, Astronom und Physiker, den Newton als großartig erkannte. Sein Vater, Signor van Zuylichem, Sekretär der Prinzen von Oranien, war ein bemerkenswerter Schriftsteller und wissenschaftlich gebildet.

Christian Huygens begann seine wissenschaftliche Tätigkeit 1651 mit einem Aufsatz über die Quadratur von Hyperbel, Ellipse und Kreis; 1654 entdeckte er die Theorie von Evolute und Evolvente, 1655 fand er den Satelliten des Saturn und die Art der Ringe, 1659 beschrieb er das System des Saturn in einer von ihm veröffentlichten Arbeit. 1665 ließ er sich auf Einladung von Colbert in Paris nieder und wurde als Mitglied der Akademie der Wissenschaften aufgenommen.

Uhren mit Rädern, die durch Gewichte angetrieben werden, sind seit langem in Gebrauch, aber die Regulierung solcher Uhren war unbefriedigend. Seit der Zeit von Galileo wurde das Pendel separat zur genauen Messung kleiner Zeiträume verwendet, und es war notwendig, die Anzahl der Schwingungen zu zählen. 1657 veröffentlichte Christian Huygens eine Beschreibung des Designs der von ihm erfundenen Uhr mit einem Pendel. Das später von ihm 1673 in Paris herausgegebene berühmte Werk Horologium Oscillatorium, sive de mota pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica, das eine Darstellung der wichtigsten Entdeckungen der Dynamik enthält, enthält im ersten Teil auch eine Beschreibung des Aufbaus der Uhr, aber mit den zusätzlichen Verbesserungen in der Art und Weise, wie das Pendel gewinnt, wodurch das Pendel zykloidisch wird und eine konstante Schwingungszeit hat, unabhängig von der Größe der Schwingung. Um diese Eigenschaft des Zykloidenpendels zu erklären, widmet der Autor den zweiten Teil des Buches der Herleitung der Fallgesetze freier und bewegter Körper entlang geneigter Geraden und schließlich entlang einer Zykloide. Hier kommt erstmals der Beginn der Eigenständigkeit der Bewegungen deutlich zum Ausdruck: gleichmäßig beschleunigt durch die Wirkung der Schwerkraft und gleichmäßig durch Trägheit.

Christian Huygens beweist die Gesetze der gleichförmig beschleunigten Bewegung frei fallender Körper, indem er davon ausgeht, dass die dem Körper durch eine Kraft konstanter Größe und Richtung erteilte Wirkung nicht von der Größe und Richtung der Geschwindigkeit abhängt, die der Körper bereits besitzt. Bei der Ableitung der Beziehung zwischen der Fallhöhe und dem Quadrat der Zeit macht Huygens die Bemerkung, dass die Fallhöhen als Quadrate der erfassten Geschwindigkeiten in Beziehung stehen. Wenn er ferner die freie Bewegung eines nach oben geworfenen Körpers betrachtet, stellt er fest, dass der Körper sich zur größten Höhe erhebt, nachdem er alle ihm mitgeteilte Geschwindigkeit verloren hat und sie beim Zurückkehren wieder erlangt.

Galileo ließ ohne Beweis zu, dass Körper beim Fallen entlang unterschiedlich geneigter gerader Linien aus derselben Höhe gleiche Geschwindigkeiten erreichen. Christian Huygens beweist dies wie folgt. Zwei gerade Linien unterschiedlicher Neigung und gleicher Höhe werden mit ihren unteren Enden aneinander befestigt. Wenn ein Körper, der vom oberen Ende eines von ihnen gestartet wird, eine größere Geschwindigkeit erreicht als der, der vom oberen Ende des anderen gestartet wird, kann er entlang des ersten solchen Punktes unterhalb des oberen Endes gestartet werden, so dass die erhaltene Geschwindigkeit darunter liegt ausreichend, um den Körper bis zum oberen Ende der zweiten geraden Linie zu heben, aber dann würde sich herausstellen, dass der Körper auf eine Höhe gestiegen ist, die größer ist als die, von der er gefallen ist, aber das kann nicht sein.

Von der Bewegung eines Körpers entlang einer geneigten geraden Linie geht H. Huygens zu einer Bewegung entlang einer unterbrochenen Linie und dann zu einer Bewegung entlang einer beliebigen Kurve über, und er beweist, dass die Geschwindigkeit, die beim Fallen aus einer beliebigen Höhe entlang der Kurve erreicht wird, gleich der Geschwindigkeit ist die im freien Fall aus derselben Höhe in einer vertikalen Linie erworben werden, und dass dieselbe Geschwindigkeit erforderlich ist, um denselben Körper sowohl in einer vertikalen geraden Linie als auch in einer Kurve auf dieselbe Höhe zu heben.

Dann, indem er zur Zykloide übergeht und einige ihrer geometrischen Eigenschaften betrachtet, beweist der Autor den Tautochronismus der Bewegungen des schweren Punktes entlang der Zykloide. Im dritten Teil der Arbeit wird die vom Autor bereits 1654 entdeckte Theorie der Evoluten und Evolventen vorgestellt; hier finden Christen die Form und Position der Evolution der Zykloide.

Der vierte Teil stellt die Theorie des physikalischen Pendels vor, hier löst Christian Huygens das Problem, das so vielen zeitgenössischen Geometern nicht gegeben war - das Problem der Bestimmung des Schwingungszentrums. Es basiert auf dem folgenden Satz: „Wenn ein komplexes Pendel, nachdem es die Ruhe verlassen hat, einen Teil seiner Schwingung, eine größere Halbschwingung, vollendet hat und wenn die Verbindung zwischen all seinen Teilchen zerstört wird, dann wird jedes dieser Teilchen steigen so hoch, dass ihr gemeinsamer Schwerpunkt gleichzeitig auf der Höhe liegt, auf der er sich befand, als das Pendel aus der Ruhe kam. Dieser von Christian Huygens nicht bewiesene Satz erscheint ihm als Grundprinzip, während er nun die Anwendung des Energieerhaltungssatzes auf das Pendel darstellt. Die Theorie vom Pendel des Physischen gibt Huygens in ganz allgemeiner Form und in Anwendung auf Körper verschiedener Art. Im letzten, fünften Teil seiner Arbeit stellt der Wissenschaftler dreizehn Sätze zur Zentrifugalkraft auf und betrachtet die Drehung eines Kegelpendels.

Ein weiteres bemerkenswertes Werk von Christian Huygens ist die 1690 veröffentlichte Theorie des Lichts, in der er die Theorie der Reflexion und Brechung und dann der Doppelbrechung im isländischen Holm in der gleichen Form erläutert, wie sie heute in den Lehrbüchern der Physik dargestellt wird. Von den anderen von H. Huygens entdeckten werden wir die folgenden erwähnen.

Entdeckung des wahren Aussehens der Saturnringe und seiner beiden Satelliten, gemacht mit einem zehn Fuß langen Teleskop, das er selbst arrangiert hatte. Zusammen mit seinem Bruder Christian Huygens beschäftigte er sich mit der Herstellung von optischen Gläsern und verbesserte deren Produktion maßgeblich. Öffnen Sie theoretisch die Ellipsoidform der Erde und ihre Kompression an den Polen, sowie eine Erklärung des Einflusses der Zentrifugalkraft auf die Richtung der Schwerkraft und auf die Länge des zweiten Pendels in verschiedenen Breiten. Lösung des Problems des Stoßes elastischer Körper gleichzeitig mit Wallis und Brenn.

Christian Huygens besitzt die Erfindung der Uhrenspirale, die das Pendel ersetzt, die erste Uhr mit Spirale wurde 1674 in Paris vom Uhrmacher Thuret hergestellt. Er besitzt auch eine der Lösungen zur Frage nach der Form einer schweren homogenen Kette Im Gleichgewicht.

Christian Huygens

Christian Huygens von Zuylichen - der Sohn des niederländischen Adligen Constantine Huygens, wurde am 14. April 1629 geboren. „Talente, Adel und Reichtum waren offenbar in der Familie von Christian Huygens erblich“, schrieb einer seiner Biographen. Sein Großvater war Schriftsteller und Würdenträger, sein Vater Geheimberater der Prinzen von Oranien, Mathematiker und Dichter. Der treue Dienst an ihren Souveränen versklavte ihre Talente nicht, und es schien, dass Christian für viele dasselbe beneidenswerte Schicksal bestimmt war. Er studierte Rechnen und Latein, Musik und Verse. Heinrich Bruno, sein Lehrer, konnte von seinem 14-jährigen Schüler nicht genug bekommen: „Ich gestehe, Christian muss unter Knaben als Wunderkind bezeichnet werden … Er entwickelt seine Fähigkeiten auf dem Gebiet der Mechanik und Konstruktion, baut erstaunliche Maschinen, aber kaum nötig.“

Der Lehrer hat sich geirrt: Der Junge sucht immer nach den Vorteilen seines Studiums. Sein konkreter, praktischer Verstand wird bald Schemata von Maschinen finden, die die Menschen wirklich brauchen.

Allerdings widmete er sich nicht sofort der Mechanik und Mathematik. Der Vater beschloss, seinen Sohn zum Anwalt zu machen, und als Christian sechzehn Jahre alt war, schickte er ihn zum Studium der Rechtswissenschaften an die University of London. Huygens beschäftigt sich mit Rechtswissenschaften an der Universität und interessiert sich gleichzeitig für Mathematik, Mechanik, Astronomie und praktische Optik. Als gelernter Handwerker schleift er selbst optische Gläser und verbessert die Pfeife, mit deren Hilfe er später seine astronomischen Entdeckungen machen wird.

Christian Huygens war Galileis unmittelbarer Nachfolger in der Wissenschaft. Laut Lagrange war Huygens „dazu bestimmt, die wichtigsten Entdeckungen von Galileo zu verbessern und weiterzuentwickeln“. Es gibt eine Geschichte darüber, wie Huygens zum ersten Mal mit den Ideen von Galileo in Berührung kam. Der siebzehnjährige Huygens wollte beweisen, dass sich horizontal geworfene Körper entlang Parabeln bewegen, aber nachdem er den Beweis im Buch Galilei gefunden hatte, wollte er nicht „die Ilias nach Homer schreiben“.

Nach seinem Universitätsabschluss ziert er das Gefolge des Grafen von Nassau, der sich in diplomatischer Mission auf dem Weg nach Dänemark befindet. Dass dieser hübsche junge Mann Autor kurioser mathematischer Werke ist, interessiert den Grafen nicht, und er weiß natürlich nicht, wie Christian davon träumt, von Kopenhagen nach Stockholm zu Descartes zu kommen. Also werden sie sich nie treffen: In ein paar Monaten wird Descartes sterben.

Im Alter von 22 Jahren veröffentlichte Huygens Discourses on the Square of the Hyperbola, Ellipse, and Circle. 1655 baut er ein Teleskop und entdeckt einen von Saturns Trabanten, Titan, und veröffentlicht Neue Entdeckungen in der Größe eines Kreises. Im Alter von 26 Jahren schreibt Christian Notizen über Dioptrien. Mit 28 Jahren erschien seine Abhandlung „Über das Rechnen beim Würfeln“, in der sich hinter einem scheinbar frivolen Titel eine der ersten Forschungen auf dem Gebiet der Wahrscheinlichkeitstheorie verbirgt.

Eine der wichtigsten Entdeckungen von Huygens war die Erfindung der Pendeluhr. Er patentierte seine Erfindung am 16. Juli 1657 und beschrieb sie in einem kurzen Aufsatz, der 1658 veröffentlicht wurde. Über seine Uhr schrieb er an den französischen König Ludwig XIV.: „Meine Automaten, aufgestellt in Ihren Gemächern, verblüffen Sie nicht nur täglich mit der korrekten Zeitanzeige, sondern sie eignen sich, wie ich es mir von Anfang an erhofft hatte, zur Bestimmung der Zeit Längengrad eines Ortes am Meer.“ Christian Huygens beschäftigte sich fast vierzig Jahre lang mit der Herstellung und Verbesserung von Uhren, insbesondere Pendeluhren: von 1656 bis 1693. A. Sommerfeld nannte Huygens „den brillantesten Uhrmacher aller Zeiten“.

Mit dreißig enthüllt Huygens das Geheimnis des Saturnrings. Die Ringe des Saturn wurden zuerst von Galileo als zwei seitliche Anhängsel bemerkt, die Saturn "stützen". Dann waren die Ringe sichtbar, wie eine dünne Linie, er bemerkte sie nicht und erwähnte sie nicht noch einmal. Aber Galileis Pfeife hatte nicht die nötige Auflösung und ausreichende Vergrößerung. Christian beobachtet den Himmel mit einem 92x-Teleskop und entdeckt, dass der Ring des Saturn als Seitensterne genommen wurde. Huygens löste das Rätsel des Saturn und beschrieb zum ersten Mal seine berühmten Ringe.

Damals war Huygens ein sehr gutaussehender junger Mann mit großen blauen Augen und einem ordentlich getrimmten Schnurrbart. Die rötlichen Locken der nach damaliger Mode kühl gekräuselten Perücke fielen auf die Schultern und lagen auf der schneeweißen Brabanter Spitze eines kostbaren Kragens. Er war freundlich und ruhig. Niemand sah ihn besonders aufgeregt oder verwirrt, irgendwo in Eile oder im Gegenteil in langsame Nachdenklichkeit versunken. Er mochte es nicht, im „Licht“ zu sein und erschien dort selten, obwohl ihm seine Herkunft die Türen aller Paläste Europas öffnete. Als er dort auftauchte, sah er jedoch überhaupt nicht verlegen oder verlegen aus, wie es anderen Wissenschaftlern oft passiert.

Aber vergebens sucht der charmante Ninon de Lanclos seine Gesellschaft, er ist ausnahmslos freundlich, nicht mehr, dieser überzeugte Junggeselle. Er kann mit Freunden trinken, aber nicht viel. Ein bisschen schleichen, ein bisschen lachen. Von allem ein bisschen, ganz wenig, damit möglichst viel Zeit für das Wesentliche bleibt – die Arbeit. Die Arbeit – eine unveränderliche, alles verzehrende Leidenschaft – brannte ihn ständig.

Huygens zeichnete sich durch außerordentliches Engagement aus. Er war sich seiner Fähigkeiten bewusst und versuchte, sie voll auszuschöpfen. „Die einzige Unterhaltung, die sich Huygens bei solch abstrakten Arbeiten gönnte“, schrieb einer seiner Zeitgenossen über ihn, „war, dass er sich zwischendurch mit Physik beschäftigte. Was für einen gewöhnlichen Menschen eine mühsame Aufgabe war, war für Huygens Unterhaltung.

1663 wurde Huygens zum Mitglied der Royal Society of London gewählt. 1665 ließ er sich auf Einladung von Colbert in Paris nieder und wurde im folgenden Jahr Mitglied der neu organisierten Pariser Akademie der Wissenschaften.

1673 erschien sein Werk „Pendulum Clock“, in dem die theoretischen Grundlagen der Erfindung von Huygens gegeben wurden. In dieser Arbeit stellt Huygens fest, dass die Zykloide die Eigenschaft des Isochronismus hat, und analysiert die mathematischen Eigenschaften der Zykloide.

Huygens untersuchte die krummlinige Bewegung eines schweren Punktes und entwickelte die von Galileo ausgedrückten Ideen weiter und zeigte, dass ein Körper, wenn er aus einer bestimmten Höhe entlang verschiedener Pfade fällt, eine endliche Geschwindigkeit annimmt, die nicht von der Form des Pfades abhängt. hängt aber nur von der Fallhöhe ab und kann bis zu einer Höhe ansteigen, die (bei fehlendem Widerstand) gleich der Anfangshöhe ist. Dieser Satz, der im Wesentlichen den Energieerhaltungssatz für die Bewegung in einem Gravitationsfeld ausdrückt, wird von Huygens für die Theorie des physikalischen Pendels verwendet. Er findet einen Ausdruck für die reduzierte Länge des Pendels, begründet den Begriff des Schwungzentrums und seine Eigenschaften. Er drückt die Formel eines mathematischen Pendels für die Zykloidenbewegung und kleine Schwingungen eines Kreispendels wie folgt aus: „Die Zeit einer kleinen Schwingung eines Kreispendels steht im Zusammenhang mit der Fallzeit entlang der doppelten Länge des Pendels als Umfang eines Kreises bezieht sich auf den Durchmesser."

Es ist bezeichnend, dass der Wissenschaftler am Ende seines Essays eine Reihe von Vorschlägen (ohne Schlussfolgerung) über die Zentripetalkraft macht und feststellt, dass die Zentripetalbeschleunigung proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit und umgekehrt proportional zum Radius des Kreises ist . Dieses Ergebnis bereitete die Newtonsche Theorie der Bewegung von Körpern unter der Wirkung von Zentralkräften vor.

Aus der mechanischen Forschung von Huygens ist neben der Theorie des Pendels und der Zentripetalkraft seine Theorie des Aufpralls elastischer Kugeln bekannt, die er für eine von der Royal Society of London 1668 ausgeschriebene Wettbewerbsaufgabe vorstellte. Die Impakttheorie von Huygens basiert auf dem Erhaltungssatz der lebenden Kräfte, dem Impuls und dem Relativitätsprinzip von Galileo. Es wurde erst nach seinem Tod im Jahr 1703 veröffentlicht.

Huygens reiste viel, aber er war nie ein müßiger Tourist. Während der ersten Reise nach Frankreich studierte er Optik, und in London erklärte er die Geheimnisse der Herstellung seiner Teleskope. Fünfzehn Jahre arbeitete er am Hof ​​Ludwigs XIV., fünfzehn Jahre brillante mathematische und physikalische Forschung. Und in fünfzehn Jahren - nur zwei kurze Reisen in seine Heimat, um zu heilen.

Huygens lebte bis 1681 in Paris, als er nach der Aufhebung des Edikts von Nantes als Protestant in seine Heimat zurückkehrte. In Paris kannte er Römer gut und half ihm tatkräftig bei den Beobachtungen, die zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit führten. Huygens berichtete als erster in seiner Abhandlung über Römers Ergebnisse.

Zu Hause in Holland baut Huygens, wieder ohne die Müdigkeit zu kennen, ein mechanisches Planetarium, riesige Siebzig-Meter-Teleskope, beschreibt die Welten anderer Planeten.

Huygens' Werk in lateinischer Sprache erscheint im Licht, vom Autor korrigiert und 1690 in französischer Sprache neu veröffentlicht. Huygens' Treatise on Light ging als erste wissenschaftliche Arbeit zur Wellenoptik in die Wissenschaftsgeschichte ein. Diese „Abhandlung“ formulierte das Prinzip der Wellenausbreitung, das heute als Huygens-Prinzip bekannt ist. Basierend auf diesem Prinzip wurden die Gesetze der Reflexion und Brechung des Lichts abgeleitet und die Theorie der Doppelbrechung im isländischen Spat entwickelt. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in einem Kristall in verschiedene Richtungen unterschiedlich ist, wird die Form der Wellenoberfläche nicht kugelförmig, sondern ellipsenförmig sein.

Die Theorie der Lichtausbreitung und -brechung in einachsigen Kristallen ist eine bemerkenswerte Errungenschaft der Optik von Huygens. Huygens beschrieb auch das Verschwinden eines der beiden Strahlen, wenn sie den zweiten Kristall mit einer bestimmten Orientierung relativ zum ersten durchqueren. Somit war Huygens der erste Physiker, der die Tatsache der Lichtpolarisation feststellte.

Die Ideen von Huygens wurden von seinem Nachfolger Fresnel hoch geschätzt. Er stellte sie über alle Entdeckungen in Newtons Optik und argumentierte, dass die Entdeckung von Huygens "vielleicht schwieriger zu machen ist als alle Entdeckungen von Newton auf dem Gebiet der Lichtphänomene".

Huygens berücksichtigt in seiner Abhandlung weder Farben noch die Beugung von Licht. Seine Abhandlung widmet sich nur der Rechtfertigung von Reflexion und Brechung (einschließlich Doppelbrechung) aus der Sicht der Wellen. Dieser Umstand war wohl der Grund dafür, dass Huygens' Theorie trotz ihrer Unterstützung im 18. Jahrhundert durch Lomonosov und Euler keine Anerkennung fand, bis Fresnel Anfang des 19. Jahrhunderts die Wellentheorie auf neuer Grundlage wiederbelebte.

Huygens starb am 8. Juli 1695, als Kosmoteoros, sein letztes Buch, in der Druckerei gedruckt wurde.