Krótka biografia Christiana Huygensa. Huygens, Chrześcijanie Ciekawe fakty z życia Huygensa

Huygens Christian (1629-1695), holenderski fizyk, matematyk, mechanik, astronom.

Urodzony 14 kwietnia 1629 w Hadze. W wieku 16 lat wstąpił na Uniwersytet w Lejdzie, dwa lata później kontynuował naukę na Uniwersytecie w Bredzie. Mieszkał głównie w Paryżu; był członkiem paryskiej Akademii Nauk.

Huygens zasłynął jako genialny matematyk. Los jednak zdecydował, że był rówieśnikiem I. Newtona, co oznacza, że ​​zawsze znajdował się w cieniu cudzego talentu. Huygens był jednym z twórców mechaniki po Galileo i Kartezjuszu. Przejął inicjatywę w tworzeniu zegarów wahadłowych z mechanizmem wychwytowym. Udało mu się rozwiązać problem wyznaczenia środka drgań wahadła fizycznego i ustalić prawa wyznaczające siłę dośrodkową. Badał także i wyprowadzał prawa rządzące zderzeniami ciał sprężystych.

Przed Newtonem Huygens opracował falową teorię światła. Zasada Huygensa (1678) – odkryty przez niego mechanizm propagacji światła – ma zastosowanie do dziś. Opierając się na swojej teorii światła, Huygens wyjaśnił szereg zjawisk optycznych, z dużą dokładnością zmierzył cechy geometryczne islandzkiego drzewca i odkrył w nim dwójłomność, następnie to samo zjawisko zaobserwował w kryształach kwarcu. Huygens wprowadził koncepcję „osi kryształu” i odkrył polaryzację światła. Z wielkim sukcesem pracował w dziedzinie optyki: znacznie ulepszył teleskop, zaprojektował okular i wprowadził apertury.

Będąc jednym z założycieli Obserwatorium Paryskiego, wniósł znaczący wkład w astronomię - odkrył 8. pierścień Saturna i Tytana, jednego z największych satelitów Układu Słonecznego, wyróżnił czapy polarne na Marsie i paski na Jowiszu. Naukowiec z wielkim zainteresowaniem skonstruował tzw. maszynę planetarną (planetarium) i stworzył teorię kształtu Ziemi. Jako pierwszy doszedł do wniosku, że Ziemia jest ściśnięta w pobliżu biegunów i wyraził pomysł pomiaru siły grawitacji za pomocą drugiego wahadła. Huygens był bliski odkrycia prawa powszechnego ciążenia. Jego metody matematyczne są nadal stosowane w nauce.

Plan:

Wstęp

• 1 Biografia
• 2 Działalność naukowa
  • 2.1 Matematyka i mechanika
  • 2.2 Astronomia
  • 2.3 Optyka i teoria fal
  • 2.4 Inne osiągnięcia
• 3 najważniejsze dzieła
• 4 Uwagi
Literatura
• 5.1 Dzieła Huygensa w tłumaczeniu na język rosyjski
• 5.2 Literatura o nim

Wstęp

Portret autorstwa Caspara Nechera (1671), olej, Muzeum Boerhaave w Lejdzie

Christian Huygens (słuchaj (inf.) ) van Zuylichem(holenderski. Christiaan Huygens, IPA: [ˈkrɪstijaːn ˈɦœyɣə(n)s], 14 kwietnia 1629, Haga – 8 lipca 1695, tamże) – holenderski mechanik, fizyk, matematyk, astronom i wynalazca.

1. Biografia

Huygens urodził się w Hadze. Jego ojciec Konstantin Huygens (Huygens), Tajny Radca Książąt Orańskich, był wybitnym pisarzem, który otrzymał także dobre wykształcenie naukowe.

Młody Huygens studiował prawo i matematykę na Uniwersytecie w Lejdzie, a następnie postanowił poświęcić się nauce.

Razem z bratem ulepszył teleskop, zwiększając go do 92-krotnego powiększenia i zaczął badać niebo. Huygens po raz pierwszy zasłynął, gdy odkrył pierścienie Saturna (Galileusz również je widział, ale nie mógł zrozumieć, czym one są) i satelitę tej planety, Tytana.

W 1657 roku Huygens otrzymał holenderski patent na projekt zegara wahadłowego. W ostatnich latach życia Galileusz próbował stworzyć ten mechanizm, ale uniemożliwiała mu to postępująca ślepota. Zegar Huygensa rzeczywiście działał i zapewniał jak na tamte czasy doskonałą dokładność. Centralnym elementem konstrukcji była wynaleziona przez Huygensa kotwica, która okresowo popychała wahadło i utrzymywała nietłumione oscylacje. Dokładny i niedrogi zegar wahadłowy zaprojektowany przez Huygensa szybko stał się powszechny na całym świecie.

W 1665 na zaproszenie Colberta osiadł w Paryżu i został przyjęty w poczet członków Akademii Nauk. W 1666 roku za namową tego samego Colberta został jego pierwszym prezesem. Huygens kierował Akademią przez 15 lat.

W 1673 roku pod tytułem „Zegar wahadłowy” ukazało się wyjątkowo pouczające dzieło na temat kinematyki ruchu przyspieszonego. Książka ta była podręcznikiem dla Newtona, który dokończył budowę podstaw mechaniki rozpoczętą przez Galileusza i kontynuowaną przez Huygensa.

1681: w związku z planowanym uchyleniem edyktu nantejskiego, Huygens, nie chcąc przejść na katolicyzm, wrócił do Holandii, gdzie kontynuował badania naukowe.

Nazwany na cześć Huygensa:

• krater na Księżycu;
• Góra Monsa Huygensa na Księżycu;
• krater na Marsie;
• asteroida 2801 Huygensa;
• europejska sonda kosmiczna, która dotarła do Tytana;
• Laboratorium Huygens: laboratorium na Uniwersytecie w Leiden, Holandia.

2. Działalność naukowa

Lagrange napisał, że Huygens „miał udoskonalać i rozwijać najważniejsze odkrycia Galileusza”.

2.1. Matematyka i mechanika

Christiaana Huygensa
Rycina z obrazu Kaspara Nechera autorstwa G. Edelinka, 1684-1687.

Christian Huygens rozpoczął swoją działalność naukową w 1651 roku od eseju na temat kwadratury hiperboli, elipsy i koła. W 1654 roku odkrył teorię ewolut i ewolut.

W 1657 roku Huygens opublikował opis budowy wynalezionego przez siebie zegara wahadłowego. W tamtym czasie naukowcy nie mieli tak niezbędnego instrumentu do eksperymentów, jak dokładny zegarek. Na przykład Galileusz, badając prawa upadku, liczył uderzenia własnego tętna. Zegary z kołami napędzanymi odważnikami były w użyciu już od dawna, jednak ich dokładność była niezadowalająca. Od czasów Galileusza wahadło było używane oddzielnie do dokładnego pomiaru krótkich okresów czasu i konieczne było liczenie liczby wahań. Zegar Huygensa miał dobrą dokładność, a naukowiec następnie wielokrotnie, przez prawie 40 lat, sięgał po swój wynalazek, udoskonalając go i badając właściwości wahadła. Huygens zamierzał wykorzystać zegary wahadłowe do rozwiązania problemu określania długości geograficznej na morzu, ale nie poczynił znaczących postępów. Niezawodny i dokładny chronometr morski pojawił się dopiero w 1735 roku (w Wielkiej Brytanii).

W 1673 roku Huygens opublikował klasyczne dzieło o mechanice, Zegar wahadłowy. Horologium oscillatorium, sive de motu pendulorum an horologia aptato demonstracjes geometryczne„). Skromna nazwa nie powinna wprowadzać w błąd. Oprócz teorii zegarów praca zawierała wiele pierwszorzędnych odkryć z zakresu analizy i mechaniki teoretycznej. Huygens również tam kwadraturuje wiele powierzchni obrotowych. To i inne jego pisma wywarły ogromny wpływ na młodego Newtona.

W pierwszej części pracy Huygens opisuje udoskonalone wahadło cykloidalne, które charakteryzuje się stałym czasem wahań niezależnie od amplitudy. Aby wyjaśnić tę właściwość, autor poświęca drugą część książki na wyprowadzenie ogólnych praw ruchu ciał w polu grawitacyjnym - swobodnych, poruszających się po pochyłej płaszczyźnie, toczących się po cykloidzie. Trzeba powiedzieć, że to ulepszenie nie znalazło praktycznego zastosowania, ponieważ przy małych wahaniach wzrost dokładności w wyniku cykloidalnego przyrostu masy jest nieznaczny. Jednak sama metodologia badań stała się częścią złotego funduszu nauki.

Huygens wyprowadza prawa ruchu równomiernie przyspieszonego swobodnie spadających ciał, wychodząc z założenia, że ​​działanie wywierane na ciało przez stałą siłę nie zależy od wielkości i kierunku prędkości początkowej. Wyprowadzając związek między wysokością upadku a kwadratem czasu, Huygens zauważa, że ​​wysokości upadku są powiązane jako kwadraty uzyskanych prędkości. Dalej, biorąc pod uwagę swobodny ruch ciała wyrzuconego w górę, stwierdza, że ​​ciało wznosi się na największą wysokość, tracąc całą nadawaną mu prędkość, i odzyskuje ją ponownie po powrocie.

Galileusz przyznał bez dowodu, że ciała spadając z tej samej wysokości po liniach prostych o różnym nachyleniu, uzyskują jednakowe prędkości. Huygens udowadnia to w następujący sposób. Dwie proste linie o różnym nachyleniu i równych wysokościach ułożono dolnymi końcami obok siebie. Jeżeli ciało wystrzelone z górnego końca jednego z nich nabierze większej prędkości niż ciało wystrzelone z górnego końca drugiego, to można je wystrzelić wzdłuż pierwszego z takiego punktu poniżej górnego końca, aby prędkość uzyskana poniżej była wystarczająca podnieść ciało do górnego końca drugiej linii; ale wtedy okazałoby się, że ciało wzniosło się na wysokość większą niż ta, z której spadło, ale tak nie może być.

Od ruchu ciała po nachylonej linii prostej Huygens przechodzi do ruchu po linii łamanej, a następnie do ruchu po dowolnej krzywej i udowadnia, że ​​prędkość uzyskana podczas upadku z dowolnej wysokości po łuku jest równa prędkości uzyskanej podczas upadku swobodny spadek z tej samej wysokości po linii pionowej oraz że do podniesienia tego samego ciała na tę samą wysokość zarówno po pionowej linii prostej, jak i po łuku wymagana jest ta sama prędkość. Następnie przechodząc do cykloidy i biorąc pod uwagę niektóre jej właściwości geometryczne, autor udowadnia tauchroniczność ruchów punktu ciężkiego wzdłuż cykloidy.

Trzecia część pracy zarysowuje teorię ewolut i ewolwent, odkrytą przez autora już w 1654 roku; tutaj znajduje typ i położenie ewolucji cykloidy.

Część czwarta przedstawia teorię wahadła fizycznego; Tutaj Huygens rozwiązuje problem, który nie był zadany tak wielu geometrom jego czasów - problem określenia środka oscylacji. Opiera się na następującym zdaniu:

Jeśli wahadło złożone po opuszczeniu spoczynku wykona część swojego wychylenia, większą niż połowa wachty, i jeśli połączenia pomiędzy wszystkimi jego cząstkami zostaną zniszczone, wówczas każda z tych cząstek wzniesie się na taką wysokość, że ich wspólny środek siła ciężkości będzie na tej wysokości, na której znajdowało się, gdy wahadło opuściło stan spoczynku.

Twierdzenie to, nie udowodnione przez Huygensa, jawi mu się jako zasada fundamentalna, natomiast obecnie stanowi prostą konsekwencję prawa zachowania energii.

Teoria wahadła fizycznego została podana przez Huygensa w całkowicie ogólnej formie i zastosowana do ciał różnego rodzaju. Huygens poprawił błąd Galileusza i pokazał, że głoszona przez tego ostatniego izochronizm oscylacji wahadła ma miejsce jedynie w przybliżeniu. Zauważył także jeszcze dwa błędy Galileusza w kinematyce: jednostajny ruch po okręgu wiąże się z przyspieszeniem (Galileo zaprzeczył), a siła odśrodkowa jest proporcjonalna nie do prędkości, ale do kwadratu prędkości.

W ostatniej, piątej części swojej pracy Huygens podaje trzynaście twierdzeń na temat siły odśrodkowej. W rozdziale tym po raz pierwszy przedstawiono dokładne ilościowe wyrażenie siły odśrodkowej, która później odegrała ważną rolę w badaniu ruchu planet i odkryciu prawa powszechnego ciążenia. Huygens podaje w nim (werbalnie) kilka podstawowych formuł:

W 1657 Huygens napisał aplikację „ O obliczeniach w grach hazardowych„do książki swojego nauczyciela van Schootena „Studia matematyczne”. Była to wymowna prezentacja początków rodzącej się wówczas teorii prawdopodobieństwa. Huygens wraz z Fermatem i Pascalem położyli podwaliny pod jego budowę. Z tej książki Jacob Bernoulli zapoznał się z teorią prawdopodobieństwa, który zakończył tworzenie podstaw tej teorii.

Strona tytułowa popularnego traktatu astronomicznego i filozoficznego Huygensa „Cosmotheoros”

2.2. Astronomia

Huygens niezależnie ulepszył teleskop; w 1655 roku odkrył księżyc Saturna Tytana i opisał pierścienie Saturna. W 1659 roku w opublikowanym przez siebie dziele opisał cały układ Saturna.

W 1672 roku odkrył czapę lodową na biegunie południowym Marsa.

Odkrył także Mgławicę Oriona i inne mgławice, obserwował gwiazdy podwójne i oszacował (dość dokładnie) okres obrotu Marsa wokół własnej osi.

Ostatnia książka „ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ sive de terris coelestibus earumque ornatu conjecturae” (po łacinie; wydana w Hadze w 1698 r.) jest filozoficzną i astronomiczną refleksją na temat Wszechświata. Wierzył, że inne planety również są zamieszkane przez ludzi. Książka Huygensa odbiła się szerokim echem w Europie, gdzie została przetłumaczona na język angielski (1698), niderlandzki (1699), francuski (1702), niemiecki (1703) i szwedzki (1774). Dekretem Piotra I została przetłumaczona na język rosyjski przez Jacoba Bruce’a w 1717 roku pod tytułem „Księga świata”. Uważana jest za pierwszą w Rosji książkę objaśniającą heliocentryczny system Kopernika.

2.3. Optyka i teoria fal

• Huygens brał udział we współczesnych debatach na temat natury światła. W 1678 roku opublikował Traktat o świetle, będący zarysem falowej teorii światła. Kolejne niezwykłe dzieło opublikował w 1690 r.; nakreślił tam jakościową teorię odbicia, załamania i dwójłomności w islandzkim drzewcu w tej samej formie, w jakiej jest ona obecnie przedstawiana w podręcznikach fizyki. Sformułowano tzw Zasada Huygensa, która pozwala badać ruch czoła fali, rozwinięta później przez Fresnela i odegrała ważną rolę w falowej teorii światła i teorii dyfrakcji.

• Jest właścicielem oryginalnego ulepszenia teleskopu, którego używał w obserwacjach astronomicznych i o którym mowa w akapicie o astronomii. Jest także wynalazcą projektora diaskopowego – tzw. "magiczna latarnia"
• Wynalazł okular Huygensa, składający się z dwóch soczewek płasko-wypukłych.

2.4. Inne osiągnięcia

Mechaniczny zegarek kieszonkowy

• Teoretyczne odkrycie spłaszczenia Ziemi na biegunach oraz wyjaśnienie wpływu siły odśrodkowej na kierunek grawitacji i długość drugiego wahadła na różnych szerokościach geograficznych.
• Rozwiązanie problemu zderzenia ciał sprężystych jednocześnie z Wallisem i Renem.
• Jednym z rozwiązań pytania o rodzaj ciężkiego jednorodnego łańcucha w równowadze jest: (linia łańcucha).
• Wynalezienie spirali zegarowej zastępującej wahadło jest niezwykle ważne dla nawigacji; Pierwszy zegarek ze spiralą został zaprojektowany w Paryżu przez zegarmistrza Thureta w 1674 roku.
• W 1675 roku opatentował zegarek kieszonkowy.
• Pierwszy postulował wybór uniwersalnej naturalnej miary długości, którą zaproponował jako 1/3 długości wahadła o okresie drgań wynoszącym 1 sekundę (czyli około 8 cm).

3. Najważniejsze dzieła

• Horologium oscillatorium, 1673 (zegar wahadłowy, po łacinie).
• Kosmotheeorosa. (Angielskie tłumaczenie wydania z 1698 r.) - odkrycia astronomiczne Huygensa, hipotezy dotyczące innych planet.
• Traktat o świetle (Traktat o świetle, tłumaczenie na język angielski).

4. Notatki

1. Według praktycznej transkrypcji holendersko-rosyjskiej bardziej poprawne jest odtworzenie tego imienia i nazwiska w języku rosyjskim jako Christiana Huygensa .
2. Gindikin S. G. Opowieści o fizykach i matematykach - www.mccme.ru/free-books/gindikin/index.html. - wydanie trzecie, rozszerzone. - M.: MTsNMO, 2001. - s. 110. - ISBN 5-900916-83-9
3. Kuzniecow B. G. Galileo Galilei. - M.: Nauka, 1964, s. 165, 174.
4. Wszystko o planecie Mars - x-mars.narod.ru/investig.htm

Literatura

5.1. Dzieła Huygensa w tłumaczeniu na język rosyjski

• Guens H. Księga światopoglądu i opinii na temat globusów niebieskich i ziemskich oraz ich dekoracji. Za. Jakub Bruce. Petersburg, 1717; 2. wyd., 1724 (wydanie rosyjskie nie podaje nazwiska autora i nazwiska tłumacza)
• Archimedes. Huygensa. Legendre. Lamberta. O kwadraturze koła. Z wykorzystaniem historii zagadnienia opracowanej przez F. Rudio. Za. S. N. Bernstein. Odessa, Mathesis, 1913. (Przedruk: M.: URSS, 2002)
• Huygens H. Traktat o świetle, który wyjaśnia przyczyny tego, co dzieje się z nim podczas odbicia i załamania, a w szczególności podczas dziwnego załamania islandzkiego kryształu. M.-L.: ONTI, 1935.
• Huygens H. Trzy wspomnienia o mechanice. - publ.lib.ru/ARCHIVES/G/GYUYGENS_Hristian/Gyuygens_H._Tri_memuara_po_mehanike.(1951)..zip M.: Wydawnictwo. Akademia Nauk ZSRR, 1951. Seria: Klasyka nauki.
  • Zegar wahadłowy.
  • O ruchu ciał pod wpływem uderzenia.
  • O sile odśrodkowej.
  • APLIKACJE:
    • K. K. Baumgarta. Christiaana Huygensa. Krótki szkic biograficzny.
    • K. K. Baumgarta. Prace Christiaana Huygensa na temat mechaniki.
  • Indeks nazw.

5.2. Literatura o nim

• Veselovsky I. N. Huygensa. M.: Uchpedgiz, 1959.
• Historia matematyki pod redakcją A.P. Juszkiewicza w trzech tomach, M.: Nauka, tom 2. Matematyka XVII wieku. (1970) - ilib.mccme.ru/djvu/istoria/istmat2.htm
• Gindikin S. G. Opowieści o fizykach i matematykach. - www.mccme.ru/free-books/gindikin/index.html M: MCNMO, 2001.
• Costabel P. Wynalezienie wahadła cykloidalnego przez Christiana Huygensa i kunszt matematyka. Badania historyczne i matematyczne, tom. 21, 1976, s. 21. 143-149.
• Mach E. Mechanika. Esej historyczny i krytyczny na temat jego rozwoju. Iżewsk: RHD, 2000.
• Frankfurt W. I., Frank A. M. Christiaana Huygensa. M.: Nauka, 1962.
• Szal, Michel. Historyczny przegląd pochodzenia i rozwoju metod geometrycznych - ru.wikisource.org/wiki/Historical_review_of_the_origin_and_development_of_geometric_methods/Huygens. T.1, nie. 11-14. M., 1883.
• Johna J. O'Connora I Edmunda F. Robertsona. Huygens, Christian – www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Huygens.html (w języku angielskim) w archiwum MacTutor.
• Prace Christiaana Huygensa - www.gutenberg.org/author/Christiaan Huygens w sprawie Projektu Gutenberg

Wielka radziecka encyklopedia: Huygens, Huygens Christian (14.4.1629, Haga, - 8.7.1695, tamże), holenderski mechanik, fizyk i matematyk, twórca falowej teorii światła. Pierwszy zagraniczny członek Royal Society of London (od 1663). G. studiował na uniwersytetach w Lejdzie i Bredzie, gdzie studiował prawo i matematykę. W wieku 22 lat opublikował pracę na temat wyznaczania długości łuków koła, elipsy i hiperboli. W 1654 roku ukazało się jego dzieło „O określaniu wielkości koła”, które stanowiło istotny wkład w teorię wyznaczania stosunku koła do średnicy (obliczania liczby p). Potem pojawiły się inne znaczące traktaty matematyczne na temat badania linii cykloidalnych, logarytmicznych, trakcyjnych itp. Jego traktat „O obliczeniach w kostkach” (1657) jest jednym z pierwszych studiów w dziedzinie teorii prawdopodobieństwa. G. wraz z R. Hooke ustalili stałe punkty termometru - temperaturę topnienia lodu i temperaturę wrzenia wody. W tych samych latach G. pracował nad udoskonaleniem soczewek teleskopów astronomicznych, próbując zwiększyć ich aperturę i wyeliminować aberrację chromatyczną. Z ich pomocą G. odkrył w 1655 r. satelitę planety Saturn (Tytan), określił jego okres obrotu i ustalił, że Saturn jest otoczony cienkim pierścieniem, nigdzie z nim nie sąsiadującym i nachylonym do ekliptyki. Wszystkie obserwacje podaje G. w klasycznym dziele „System Saturna” (1659). W tej samej pracy G. podał pierwszy opis mgławicy w konstelacji Oriona i podał paski na powierzchniach Jowisza i Marsa.
Obserwacje astronomiczne wymagały dokładnego i wygodnego pomiaru czasu. W 1657 r. G. wynalazł pierwszy zegar wahadłowy wyposażony w mechanizm wychwytowy; G. opisał swój wynalazek w swoim dziele „Zegar wahadłowy” (1658). Drugie, rozszerzone wydanie tego dzieła ukazało się w 1673 roku w Paryżu. W pierwszych 4 jego częściach G. badał szereg problemów związanych z ruchem wahadła. Podał rozwiązanie problemu znalezienia środka wahania wahadła fizycznego - pierwszego w historii mechaniki problemu ruchu układu połączonych punktów materialnych w danym polu siłowym. W tej samej pracy G. ustalił tautochronizm ruchu wzdłuż cykloidy i po rozwinięciu teorii ewolut krzywych płaskich udowodnił, że ewoluta cykloidy jest również cykloidą, ale inaczej położoną względem osi.
W 1665 r., wraz z założeniem Francuskiej Akademii Nauk, G. został zaproszony do Paryża jako jej przewodniczący, gdzie mieszkał niemal nieprzerwanie przez 16 lat (1665-81). W 1680 r. G. pracował nad stworzeniem „maszyny planetarnej” - prototypu nowoczesnego planetarium - dla którego projektu opracował dość kompletną teorię ułamków ciągłych lub ciągłych. Jest to ostatnia praca, którą ukończył w Paryżu.
W 1681 r., po powrocie do ojczyzny, G. ponownie zajął się pracą optyczną. W latach 1681-87 polerował soczewki o ogromnych ogniskowych 37,54,63 m. W tym samym czasie G. zaprojektował okular noszący jego imię, który jest nadal w użyciu (patrz Okular). Cały cykl twórczości optycznej G. kończy się słynnym „Traktatem o świetle” (1690). Po raz pierwszy w całkowicie przejrzystej formie przedstawiono falową teorię światła i zastosowano ją do wyjaśnienia zjawisk optycznych. W rozdziale 5 Traktatu o świetle G. wyjaśnił zjawisko podwójnego załamania światła odkryte w islandzkich kryształach drzewcowych; Klasyczna teoria załamania światła w kryształach optycznie jednoosiowych jest nadal wyjaśniana na podstawie tego rozdziału.
Do Traktatu o świetle G. dodał jako dodatek argument „O przyczynach grawitacji”, w którym był bliski odkrycia prawa powszechnego ciążenia. W swoim ostatnim traktacie Cosmoteoros (1698), opublikowanym pośmiertnie, G. opiera się na teorii wielości światów i możliwości ich zamieszkiwania. W 1717 r. traktat został przetłumaczony na język rosyjski. język na rozkaz Piotra I.

Christiaan Huygens to holenderski naukowiec, matematyk, astronom i fizyk, jeden z twórców optyki falowej. W latach 1665-81 pracował w Paryżu. Wynalazł (1657) zegar wahadłowy z mechanizmem wychwytowym, podał jego teorię, ustalił prawa drgań wahadła fizycznego i położył podwaliny pod teorię uderzenia. Stworzył (1678, opublikowano 1690) falową teorię światła, wyjaśnił podwójne załamanie światła. Razem z Robertem Hooke’em ustalił stałe punkty termometru. Ulepszono teleskop; zaprojektował okular nazwany jego imieniem. Pierścień wokół Saturna został również odkryty przez jego satelitę Tytan. Autor jednego z pierwszych dzieł z teorii prawdopodobieństwa (1657).

Wczesne przebudzenie talentów

Przodkowie Christiaana Huygensa zajmowali poczesne miejsce w historii jego kraju. Jego ojciec Konstantin Huygens (1596-1687), w którego domu urodził się przyszły sławny uczony, był człowiekiem wszechstronnie wykształconym, znał języki i lubił muzykę; po 1630 został doradcą Wilhelma II (a później Wilhelma III). Król Jakub I podniósł go do rangi rycerza, a Ludwik XIII nadał mu Order Świętego Michała. Jego dzieci – 4 synów (drugi jest chrześcijaninem) i jedna córka – również pozostawiły dobry ślad w historii.

Talent Christiana ujawnił się już w młodym wieku. W wieku ośmiu lat uczył się już łaciny i arytmetyki, uczył się śpiewu, a w wieku dziesięciu lat zapoznał się z geografią i astronomią. W 1641 roku jego nauczyciel napisał do ojca dziecka: „Widzę i niemal zazdroszczę niezwykłej pamięci Christiana”, a dwa lata później: „Wyznaję, że chrześcijanina należy nazwać cudem wśród chłopców”.

A Christian w tym czasie, po studiowaniu greki, francuskiego i włoskiego oraz opanowaniu gry na klawesynie, zainteresował się mechaniką. Ale nie tylko to: lubi także pływać, tańczyć i jeździć konno. W wieku szesnastu lat Christiaan Huygens wraz ze swoim starszym bratem Konstantinem wstąpił na uniwersytet w Lejdzie, aby studiować prawo i matematykę (ta ostatnia była bardziej chętna i odnosząca sukcesy; nauczyciel postanowił wysłać jedno ze swoich dzieł Rene Descartesowi).

Po 2 latach starszy brat rozpoczyna pracę u księcia Fryderyka Henrika, a Christian wraz z młodszym bratem przeprowadzają się do Bredy, do „Oran College”. Do służby publicznej przygotowywał go także ojciec Christiana, miał on jednak inne aspiracje.W 1650 r. powrócił do Hagi, gdzie pracę naukową utrudniały mu jedynie prześladujące go od jakiegoś czasu bóle głowy.

Pierwsze prace naukowe

Zakres zainteresowań naukowych Christiana Huygensa stale się poszerzał. Interesują go prace Archimedesa z zakresu mechaniki i Kartezjusza (a później innych autorów, m.in. Anglików Newtona i Hooke'a) z optyki, nie zaprzestaje jednak studiowania matematyki. W mechanice jego główne badania dotyczą teorii uderzeń i problematyki budowy zegarów, która w tamtym czasie miała niezwykle ważne znaczenie użytkowe i zawsze zajmowała jedno z centralnych miejsc w twórczości Huygensa.

Jego pierwsze osiągnięcia w optyce można nazwać także „stosowanymi”. Christian Huygens wraz ze swoim bratem Konstantynem zajmuje się udoskonalaniem instrumentów optycznych i osiąga w tej dziedzinie znaczące sukcesy (działalność ta nie kończy się na wiele lat; w 1682 roku wynajduje trójsoczewkowy okular, który do dziś nosi jego imię). udoskonalając teleskopy, Huygens w „Dioptrics”” napisał: „...osoba, która mogłaby wynaleźć lunetę w oparciu wyłącznie o teorię, bez udziału przypadku, musiałaby mieć nadludzki umysł”).

Nowe instrumenty pozwalają na dokonanie ważnych obserwacji: 25 marca 1655 Huygens odkrywa Tytana, największego satelitę Saturna (którego pierścieniami interesował się od dawna). W 1657 r. ukazało się kolejne dzieło Huygensa „O obliczeniach w kostkach” - jedno z pierwszych dzieł z zakresu teorii prawdopodobieństwa. Dla swojego brata pisze kolejny esej „O wpływie ciał”.

Ogólnie rzecz biorąc, lata pięćdziesiąte XVII wieku to czas największej aktywności Huygensa. Zyskuje sławę w świecie naukowym. W 1665 został członkiem Paryskiej Akademii Nauk.

„Zasada Huygensa”

H. Huygens z niesłabnącym zainteresowaniem studiował prace optyczne Newtona, nie akceptował jednak jego korpuskularnej teorii światła. Znacznie bliższe mu były poglądy Roberta Hooke'a i Francesco Grimaldiego, którzy uważali, że światło ma naturę falową.

Ale idea światła jako fali natychmiast zrodziła wiele pytań: jak wyjaśnić prostoliniowe rozchodzenie się światła, jego odbicie i załamanie? Newton udzielił na nie pozornie przekonujących odpowiedzi. Prostoliniowość jest przejawem pierwszej zasady dynamiki: cząstki świetlne poruszają się równomiernie i po linii prostej, chyba że działają na nie jakiekolwiek siły. Odbicie wyjaśniono również jako sprężyste odbicie ciałek od powierzchni ciał. Sytuacja z załamaniem była nieco bardziej skomplikowana, ale i tutaj Newton zaproponował wyjaśnienie. Uważał, że kiedy cząsteczka świetlna leci do granicy ciała, zaczyna na nią oddziaływać siła przyciągająca substancji, nadając ciałku przyspieszenie. Prowadzi to do zmiany kierunku prędkości korpuskuły (refrakcji) i jej wielkości; dlatego według Newtona prędkość światła na przykład w szkle jest większa niż w próżni. Wniosek ten jest ważny choćby dlatego, że pozwala na weryfikację eksperymentalną (późniejsze doświadczenia obaliły opinię Newtona).

Christian Huygens, podobnie jak wspomniani poprzednicy, wierzył, że cała przestrzeń wypełniona jest specjalnym ośrodkiem – eterem, a światło jest falą w tym eterze. Posługując się analogią z falami na powierzchni wody, Huygens doszedł do następującego obrazu: kiedy czoło (tj. krawędź natarcia) fali osiąga pewien punkt, czyli oscylacje osiągają ten punkt, wówczas oscylacje te stają się środkami nowych fal rozchodzących się we wszystkich kierunkach, a ruch otoczki wszystkich tych fal daje obraz propagacji czoła fali, a kierunek prostopadły do ​​tego czoła jest kierunkiem propagacji fali. Jeśli więc czoło fali w próżni jest w pewnym momencie płaskie, to zawsze pozostaje płaskie, co odpowiada prostoliniowemu rozchodzeniu się światła. Jeżeli czoło fali świetlnej dotrze do granicy ośrodka, wówczas każdy punkt na tej granicy staje się środkiem nowej fali sferycznej, a konstruując obwiednie tych fal w przestrzeni zarówno nad, jak i pod tą granicą, nie jest to trudne wyjaśnić zarówno prawo odbicia, jak i prawo załamania (ale w W tym przypadku musimy przyjąć, że prędkość światła w ośrodku jest n razy mniejsza niż w próżni, gdzie n jest tym samym współczynnikiem załamania światła ośrodka zawarte w prawie załamania światła odkrytym niedawno przez Kartezjusza i Snella).

Z zasady Huygensa wynika, że ​​światło, jak każda fala, może załamywać się wokół przeszkód. To zjawisko o zasadniczym znaczeniu istnieje, jednak Huygens uznał, że „fale boczne”, które powstają podczas takiego zginania, nie zasługują na zbytnią uwagę.

Pomysły Christiana Huygensa na temat światła były dalekie od nowoczesnych. Uważał zatem, że fale świetlne mają charakter podłużny, tj. że kierunki oscylacji pokrywają się z kierunkiem propagacji fali. Może się to wydawać tym bardziej dziwne, że sam Huygens najwyraźniej miał już pojęcie o zjawisku polaryzacji, które można zrozumieć jedynie rozważając fale poprzeczne. Ale to nie jest najważniejsze. Zasada Huygensa wywarła decydujący wpływ na nasze poglądy nie tylko na optykę, ale także na fizykę wszelkich wibracji i fal, która obecnie zajmuje jedno z centralnych miejsc w naszej nauce. (V.I. Grigoriew)

Więcej o Christianie Huygensie:

Christian Huygens von Zuylichen – syn ​​holenderskiego szlachcica Constantijna Huygensa „Talenty, szlachetność i bogactwo były najwyraźniej dziedziczne w rodzinie Christiana Huygensa” – napisał jeden z jego biografów. Jego dziadek był pisarzem i dostojnikiem, jego ojciec był Tajnym Radcą Książąt Orańskich, matematykiem i poetą. Lojalna służba swoim władcom nie zniewoliła ich talentów i wydawało się, że Chrześcijanina z góry przesądził ten sam, dla wielu godny pozazdroszczenia los. Studiował arytmetykę i łacinę, muzykę i poezję. Heinrich Bruno, jego nauczyciel, nie miał dość swojego czternastoletniego ucznia:

„Wyznaję, że Christiana należy nazwać cudem wśród chłopców… Rozwija swoje zdolności w zakresie mechaniki i konstrukcji, buduje niesamowite maszyny, ale prawie nie potrzebne”. Nauczyciel się mylił: chłopiec zawsze szukał korzyści ze studiów. Jego konkretny, praktyczny umysł wkrótce znajdzie schematy maszyn, których ludzie naprawdę potrzebują.

Nie od razu jednak poświęcił się mechanice i matematyce. Ojciec postanowił zrobić syna prawnikiem i gdy Christian osiągnął wiek szesnastu lat, wysłał go na studia prawnicze na Uniwersytecie Londyńskim. Studiując nauki prawne na uniwersytecie, Huygens interesował się jednocześnie matematyką, mechaniką, astronomią i optyką praktyczną. Zdolny rzemieślnik, samodzielnie szlifuje okulary optyczne i udoskonala tubus, za pomocą którego będzie później dokonywał swoich astronomicznych odkryć.

Christiaan Huygens był bezpośrednim następcą Galileo-Galilei w nauce. Według Lagrange’a Huygens „miał udoskonalać i rozwijać najważniejsze odkrycia Galileusza”. Istnieje opowieść o tym, jak Huygens po raz pierwszy zetknął się z pomysłami Galileusza. Siedemnastoletni Huygens miał zamiar udowodnić, że ciała rzucone poziomo poruszają się po parabolach, ale po odkryciu dowodu w książce Galileusza nie chciał „pisać Iliady po Homerze”.

Po ukończeniu studiów Christiaan Huygens staje się ozdobą orszaku hrabiego Nassau, który udaje się z misją dyplomatyczną do Danii. Hrabiego nie interesuje fakt, że ten przystojny młodzieniec jest autorem ciekawych dzieł matematycznych, i oczywiście nie wie, jak Christian marzy o przedostaniu się z Kopenhagi do Sztokholmu, aby spotkać się z Kartezjuszem. Więc nigdy się nie spotkają: za kilka miesięcy Kartezjusz umrze.

W wieku 22 lat Christiaan Huygens opublikował „Rozprawy o kwadracie hiperboli, elipsy i koła”. W 1655 roku buduje teleskop i odkrywa jeden z księżyców Saturna, Tytana, i publikuje „Nowe odkrycia w wielkości koła”. W wieku 26 lat Christian pisze notatki na temat dioptrii. W wieku 28 lat ukazał się jego traktat „O obliczeniach w grze w kości”, gdzie za frywolnie wyglądającym tytułem kryje się jedno z pierwszych w historii opracowań z zakresu teorii prawdopodobieństwa.

Jednym z najważniejszych odkryć Huygensa było wynalezienie zegara wahadłowego. Swój wynalazek opatentował 16 lipca 1657 r. i opisał go w krótkim eseju opublikowanym w 1658 r. O swoim zegarku pisał do króla Francji Ludwika XIV: „Moje maszyny, umieszczone w Waszych apartamentach, nie tylko zadziwiają Was na co dzień prawidłowym wskazaniem czasu, ale nadają się, jak od początku miałem nadzieję, do wyznaczania czasu. długość geograficzna miejsca na morzu.” Christian Huygens zajmował się tworzeniem i ulepszaniem zegarów, przede wszystkim wahadłowych, przez prawie czterdzieści lat: od 1656 do 1693 roku. A. Sommerfeld nazwał Huygensa „najgenialniejszym zegarmistrzem wszechczasów”.

Trzydziestoletni Christiaan Huygens odkrywa tajemnicę pierścienia Saturna. Pierścienie Saturna zostały po raz pierwszy zauważone przez Galileusza w postaci dwóch bocznych wyrostków, które „podtrzymują” Saturna. Potem pierścienie były widoczne jak cienka linia, nie zauważył ich i więcej o nich nie wspomniał. Ale lampa Galileusza nie miała niezbędnej rozdzielczości i wystarczającego powiększenia. Obserwowanie nieba przez teleskop 92x. Christian odkrywa, że ​​pierścień Saturna został wzięty za gwiazdy boczne. Huygens rozwiązał zagadkę Saturna i po raz pierwszy opisał jego słynne pierścienie.

W tamtym czasie Christiaan Huygens był bardzo przystojnym młodym mężczyzną o dużych niebieskich oczach i starannie przystrzyżonym wąsach. Czerwonawe loki peruki, stromo skręcone zgodnie z ówczesną modą, opadały na ramiona, leżąc na śnieżnobiałej brabanckiej koronce drogiego kołnierzyka. Był przyjazny i spokojny. Nikt nie widział go szczególnie podekscytowanego czy zdezorientowanego, gdzieś pędzącego lub odwrotnie, pogrążonego w powolnej zadumie. Nie lubił przebywać w „społeczeństwie” i rzadko się tam pojawiał, choć jego pochodzenie otwierało przed nim drzwi do wszystkich pałaców Europy. Kiedy jednak się tam pojawia, nie wygląda na zakłopotanego ani zawstydzonego, jak to często bywało z innymi naukowcami.

Ale na próżno czarująca Ninon de Lenclos szuka jego towarzystwa; jest niezmiennie przyjacielski, nic więcej, ten przekonany kawaler. Może pić z przyjaciółmi, ale tylko trochę. Zrób mały dowcip, pośmiej się trochę. Wszystkiego po trochu, bardzo mało, aby jak najwięcej czasu pozostało na najważniejsze – pracę. Praca – niezmienna, pochłaniająca wszystko pasja – paliła go nieustannie.

Christiaan Huygens wyróżniał się niezwykłym poświęceniem. Miał świadomość swoich możliwości i starał się je jak najlepiej wykorzystać. „Jedyną rozrywką, na jaką Huygens pozwalał sobie w tak abstrakcyjnych pracach” – napisał o nim jeden z jego współczesnych, „było to, że w przerwach studiował fizykę. To, co dla zwykłego człowieka było nudnym zadaniem, dla Huygensa było rozrywką.

W 1663 roku Huygens został wybrany członkiem Towarzystwa Królewskiego w Londynie. W 1665 na zaproszenie Colberta osiadł w Paryżu, a rok później został członkiem nowo zorganizowanej Paryskiej Akademii Nauk.

W 1673 roku ukazał się jego esej „Zegar wahadłowy”, w którym przedstawiono teoretyczne podstawy wynalazku Huygensa. W tej pracy Huygens ustala, że ​​cykloida ma właściwość izochronizmu i analizuje właściwości matematyczne cykloidy.

Badając krzywoliniowy ruch ciężkiego punktu, Huygens, kontynuując rozwój idei wyrażonych przez Galileusza, pokazuje, że ciało spadając z pewnej wysokości po różnych torach, uzyskuje prędkość końcową niezależną od kształtu toru, ale zależy tylko od wysokości upadku i może wznieść się do wysokości równej (przy braku oporu) wysokości początkowej. Stanowisko to, które zasadniczo wyraża prawo zachowania energii dla ruchu w polu grawitacyjnym, jest wykorzystywane przez Huygensa w teorii wahadła fizycznego. Znajduje wyraz na skróconą długość wahadła, ustala koncepcję środka obrotu i jego właściwości. Wyraża matematyczny wzór na wahadło dla ruchu cykloidalnego i małych oscylacji wahadła kołowego w następujący sposób:

„Czas jednego małego wahania wahadła kołowego jest powiązany z czasem opadania na długości dwukrotnie większej od wahadła, tak jak obwód koła ma się do średnicy”.

Znaczące jest, że na koniec swojej pracy naukowiec podaje szereg propozycji (bez wniosków) na temat siły dośrodkowej i ustala, że ​​przyspieszenie dośrodkowe jest proporcjonalne do kwadratu prędkości i odwrotnie proporcjonalne do promienia okręgu. Wynik ten przygotował Newtonowską teorię ruchu ciał pod wpływem sił centralnych

Z badań mechanicznych Christiaana Huygensa, oprócz teorii wahadła i siły dośrodkowej, znana jest jego teoria oddziaływania kulek sprężystych, którą przedstawił do zadania konkursowego ogłoszonego przez Royal Society of London w 1668 roku. Teoria uderzenia Huygensa opiera się na prawie zachowania sił żywych, pędu i zasadzie względności Galileusza. Opublikowano ją dopiero po jego śmierci w 1703 roku. Huygens sporo podróżował, ale nigdy nie był bezczynnym turystą. Podczas swojej pierwszej podróży do Francji studiował optykę, a w Londynie wyjaśniał tajniki budowy swoich teleskopów. Piętnaście lat pracował na dworze Ludwika XIV, piętnaście lat znakomitych badań matematycznych i fizycznych. A za piętnaście lat - tylko dwa krótkie wyjazdy do ojczyzny, aby uzyskać leczenie

Christiaan Huygens mieszkał w Paryżu do 1681 roku, kiedy to po uchyleniu edyktu nantejskiego jako protestant wrócił do ojczyzny. Będąc w Paryżu, dobrze znał Roemera i aktywnie pomagał mu w obserwacjach, które doprowadziły do ​​​​wyznaczenia prędkości światła. Huygens jako pierwszy opisał wyniki Roemera w swoim traktacie.

W domu, w Holandii, znowu nie znając zmęczenia, Huygens buduje mechaniczne planetarium, gigantyczne siedemdziesięciometrowe teleskopy i opisuje światy innych planet.

Praca Huygensa na temat światła ukazała się w języku łacińskim, poprawiona przez autora i ponownie opublikowana w języku francuskim w 1690 r. „Traktat o świetle” Huygensa wszedł do historii nauki jako pierwsza praca naukowa na temat optyki falowej. Traktat ten sformułował zasadę rozchodzenia się fal, znaną obecnie jako zasada Huygensa. W oparciu o tę zasadę wyprowadzono prawa odbicia i załamania światła oraz opracowano teorię podwójnego załamania światła w islandzkim drzewcu. Ponieważ prędkość propagacji światła w krysztale jest różna w różnych kierunkach, kształt powierzchni fali nie będzie kulisty, ale elipsoidalny.

Teoria propagacji i załamania światła w kryształach jednoosiowych jest niezwykłym osiągnięciem optyki Huygensa. Christiaan Huygens opisał również zanikanie jednego z dwóch promieni, gdy przechodziły one przez drugi kryształ z pewną orientacją względem pierwszego. Tym samym Huygens był pierwszym fizykiem, który ustalił fakt polaryzacji światła.

Idee Huygensa zostały wysoko ocenione przez jego następcę Fresnela. Postawił je ponad wszystkimi odkryciami Newtona w optyce, argumentując, że odkrycie Huygensa „może być trudniejsze do dokonania niż wszystkie odkrycia Newtona w dziedzinie zjawisk świetlnych”.

Huygens w swoim traktacie nie rozważa kolorów ani nie rozważa dyfrakcji światła. Jego traktat poświęcony jest wyłącznie uzasadnieniu odbicia i załamania (w tym podwójnego załamania) z punktu widzenia fali. Okoliczność ta prawdopodobnie spowodowała, że ​​teoria Huygensa, mimo jej wsparcia w XVIII wieku przez Łomonosowa i Eulera, nie zyskała uznania aż do wskrzeszenia teorii fal na nowych podstawach na początku XIX wieku przez Fresnela.

Christiaan Huygens zmarł 8 czerwca 1695 roku, kiedy w drukarni drukowano jego ostatnią książkę KosMoteoros. (Samin D.K. 100 wielkich naukowców. - M.: Veche, 2000)

Więcej o Christianie Huygensie:

Huyghens (Christian Huyghensvan Zuylichem) – matematyk, astronom i fizyk, którego Newton uznał za wielkiego. Jego ojciec, Signor van Zuylichem, sekretarz książąt Orańskich, był wybitnym pisarzem i posiadał wykształcenie naukowe.

Christian Huygens rozpoczął swoją działalność naukową w 1651 r. esejem na temat kwadratury hiperboli, elipsy i koła; w 1654 odkrył teorię ewolut i ewolwentów, w 1655 odkrył satelitę Saturna i rodzaj pierścieni, w 1659 w opublikowanym przez siebie dziele opisał układ Saturna. W 1665 na zaproszenie Colberta osiadł w Paryżu i został przyjęty w poczet członków Akademii Nauk.

Zegary z kołami napędzanymi odważnikami były w użyciu już od dawna, jednak regulacja prędkości takich zegarów była niezadowalająca. Od czasów Galileusza wahadło było używane oddzielnie do dokładnego pomiaru krótkich okresów czasu i konieczne było liczenie liczby wahań. W 1657 roku Christiaan Huygens opublikował opis budowy wynalezionego przez siebie zegara wahadłowego. Słynne dzieło Horologium oscillatorium, sive de mota pendulorum an horologia aptato demonstres geometrya, które opublikował później, bo w 1673 roku w Paryżu, zawierające zestawienie najważniejszych odkryć z zakresu dynamiki, w swojej pierwszej części zawiera także opis budowy zegarów, ale z dodatkowymi ulepszeniami w sposobie obciążania wahadła, dzięki czemu wahadło jest cykloidalne, które ma stały czas wahań, niezależnie od wahadła. Aby wyjaśnić tę właściwość wahadła cykloidalnego, autor poświęca drugą część książki na wyprowadzenie praw spadku ciał swobodnych, poruszających się po liniach nachylonych, a w końcu po cykloidzie. Tutaj po raz pierwszy wyraźnie wyrażono początek niezależności ruchów: równomiernie przyspieszonych pod wpływem działania grawitacji i jednolitych pod wpływem bezwładności.

Christian Huygens udowadnia prawa ruchu jednostajnie przyspieszonego swobodnie spadających ciał, opierając się na zasadzie, że działanie wywierane na ciało przez siłę o stałej wielkości i kierunku nie zależy od wielkości i kierunku prędkości, jaką ciało już posiada. Wyprowadzając związek między wysokością upadku a kwadratem czasu, Huygens zauważa, że ​​wysokości upadku są powiązane jako kwadraty uzyskanych prędkości. Dalej, biorąc pod uwagę swobodny ruch ciała wyrzuconego w górę, stwierdza, że ​​ciało wznosi się na największą wysokość, tracąc całą nadawaną mu prędkość i odzyskując ją ponownie podczas powrotu.

Galileusz przyznał bez dowodu, że ciała spadając z tej samej wysokości po liniach prostych o różnym nachyleniu, uzyskują jednakowe prędkości. Christiaan Huygens udowadnia to w następujący sposób. Dwie proste linie o różnym nachyleniu i równych wysokościach ułożono dolnymi końcami obok siebie. Jeżeli ciało wystrzelone z górnego końca jednego z nich nabierze większej prędkości niż ciało wystrzelone z górnego końca drugiego, to można je wystrzelić wzdłuż pierwszego z takiego punktu poniżej górnego końca, aby prędkość uzyskana poniżej była wystarczająca podnieść ciało do górnego końca drugiej linii, ale wtedy okazałoby się, że ciało wzniosło się na wysokość większą niż ta, z której spadło, ale tak nie może być.

Od ruchu ciała po nachylonej prostej H. Huygens przechodzi do ruchu po linii łamanej, a następnie do ruchu po dowolnej krzywej i udowadnia, że ​​prędkość uzyskana podczas upadku z dowolnej wysokości po krzywej jest równa prędkości uzyskane podczas swobodnego upadku z tej samej wysokości po linii pionowej oraz że do podniesienia tego samego ciała na tę samą wysokość wymagana jest ta sama prędkość, zarówno po pionowej linii prostej, jak i po łuku.

Następnie przechodząc do cykloidy i biorąc pod uwagę niektóre jej właściwości geometryczne, autor udowadnia tautochronizm ruchów punktu ciężkiego wzdłuż cykloidy. Trzecia część pracy przedstawia teorię ewolut i ewolwent, odkrytą przez autora już w 1654 roku; Tutaj chrześcijanie znajdują typ i położenie ewolucji cykloidy.

Część czwarta przedstawia teorię wahadła fizycznego, w której Christiaan Huygens rozwiązuje problem, którego nie zadało wielu geometrom jego czasów - problem określenia środka wahania. Opiera się ono na następującym twierdzeniu: „Jeśli wahadło złożone po opuszczeniu spoczynku wykonało część swojego wychylenia, większą niż połowa wychyleń, i jeśli połączenia pomiędzy wszystkimi jego cząstkami zostaną zniszczone, to każda z tych cząstek wznieść się na taką wysokość, że ich wspólny środek ciężkości znajdzie się na wysokości, na której znajdował się w momencie opuszczenia wahadła. Twierdzenie to, nie udowodnione przez Christiaana Huygensa, wydaje mu się podstawową zasadą, podczas gdy obecnie reprezentuje zastosowanie prawa zachowania energii do wahadła. Teoria wahadła fizycznego została podana przez Huygensa w całkowicie ogólnej formie i zastosowana do ciał różnego rodzaju. W ostatniej, piątej części swojej pracy naukowiec podaje trzynaście twierdzeń na temat siły odśrodkowej i bada obrót wahadła stożkowego.

Kolejnym niezwykłym dziełem Christiana Huygensa jest opublikowana w 1690 roku teoria światła, w której przedstawia on teorię odbicia i załamania, a następnie podwójnego załamania na islandzkim drzewcu w tej samej formie, w jakiej jest ona obecnie przedstawiana w podręcznikach fizyki. Spośród innych odkrytych przez H. Huygensa wymienimy następujące.

Odkrycie prawdziwego wyglądu pierścieni Saturna i jego dwóch księżyców, dokonane za pomocą zbudowanego przez niego trzymetrowego teleskopu. Wraz z bratem Christiaanem Huygensem zajmowali się produkcją szkieł optycznych i znacznie usprawnili ich produkcję. Odkryto teoretycznie elipsoidalny kształt Ziemi i jej ściskanie na biegunach, a także wyjaśniono wpływ siły odśrodkowej na kierunek ciężkości i długość drugiego wahadła na różnych szerokościach geograficznych. Rozwiązanie problemu zderzenia ciał sprężystych jednocześnie z Wallisem i Brennem.

Christiaan Huygens wynalazł spiralę zegarową, zastępując wahadło, pierwszy zegar ze spiralą zbudował w Paryżu zegarmistrz Thuret w 1674 r. Był także właścicielem jednego z rozwiązań problemu postaci ciężkiego jednorodnego łańcucha w równowadze.

CHRZEŚCIJAŃSKI HUYGENS

Christiaan Huygens von Zuylichen – syn ​​holenderskiego szlachcica Constantijna Huygensa, urodził się 14 kwietnia 1629 roku. „Talenty, szlachetność i bogactwo były najwyraźniej dziedziczne w rodzinie Christiana Huygensa” – napisał jeden z jego biografów. Jego dziadek był pisarzem i dostojnikiem, jego ojciec był Tajnym Radcą Książąt Orańskich, matematykiem i poetą. Lojalna służba swoim władcom nie zniewoliła ich talentów i wydawało się, że Chrześcijanina z góry przesądził ten sam, dla wielu godny pozazdroszczenia los. Studiował arytmetykę i łacinę, muzykę i poezję. Heinrich Bruno, jego nauczyciel, nie mógł się napatrzeć na swojego czternastoletniego ucznia: „Przyznaję, że Christiana wśród chłopców należy nazwać cudem... Rozwija swoje zdolności w zakresie mechaniki i konstrukcji, buduje niesamowite maszyny, ale prawie nie konieczne.

Nauczyciel się mylił: chłopiec zawsze szukał korzyści ze studiów. Jego konkretny, praktyczny umysł wkrótce znajdzie schematy maszyn, których ludzie naprawdę potrzebują.

Nie od razu jednak poświęcił się mechanice i matematyce. Ojciec postanowił zrobić syna prawnikiem i gdy Christian osiągnął wiek szesnastu lat, wysłał go na studia prawnicze na Uniwersytecie Londyńskim. Studiując nauki prawne na uniwersytecie, Huygens interesował się jednocześnie matematyką, mechaniką, astronomią i optyką praktyczną. Zdolny rzemieślnik, samodzielnie szlifuje szkła optyczne i udoskonala fajkę, przy pomocy której będzie później dokonywał swoich astronomicznych odkryć.

Christiaan Huygens był bezpośrednim następcą Galileusza w nauce. Według Lagrange’a Huygens „miał udoskonalać i rozwijać najważniejsze odkrycia Galileusza”. Istnieje opowieść o tym, jak Huygens po raz pierwszy zetknął się z pomysłami Galileusza. Siedemnastoletni Huygens miał zamiar udowodnić, że ciała rzucone poziomo poruszają się po parabolach, ale po odkryciu dowodu w książce Galileusza nie chciał „pisać Iliady po Homerze”.

Po ukończeniu studiów staje się ozdobą orszaku hrabiego Nassau, który udaje się z misją dyplomatyczną do Danii. Hrabiego nie interesuje fakt, że ten przystojny młodzieniec jest autorem ciekawych dzieł matematycznych, i oczywiście nie wie, jak Christian marzy o przedostaniu się z Kopenhagi do Sztokholmu, aby spotkać się z Kartezjuszem. Więc nigdy się nie spotkają: za kilka miesięcy Kartezjusz umrze.

W wieku 22 lat Huygens opublikował „Rozprawy o kwadracie hiperboli, elipsy i koła”. W 1655 roku buduje teleskop i odkrywa jeden z księżyców Saturna, Tytana, i publikuje „Nowe odkrycia w wielkości koła”. W wieku 26 lat Christian pisze notatki na temat dioptrii. W wieku 28 lat ukazał się jego traktat „O obliczeniach w grze w kości”, gdzie za frywolnie wyglądającym tytułem kryje się jedno z pierwszych w historii opracowań z zakresu teorii prawdopodobieństwa.

Jednym z najważniejszych odkryć Huygensa było wynalezienie zegara wahadłowego. Swój wynalazek opatentował 16 lipca 1657 r. i opisał go w krótkim eseju opublikowanym w 1658 r. O swoim zegarku pisał do króla Francji Ludwika XIV: „Moje maszyny, umieszczone w Waszych apartamentach, nie tylko zadziwiają Was na co dzień prawidłowym wskazaniem czasu, ale nadają się, jak od początku miałem nadzieję, do wyznaczania czasu. długość geograficzna miejsca na morzu.” Christian Huygens zajmował się tworzeniem i udoskonalaniem zegarów, przede wszystkim wahadłowych, przez prawie czterdzieści lat: od 1656 do 1693 roku. A. Sommerfeld nazwał Huygensa „najgenialniejszym zegarmistrzem wszechczasów”.

Mając trzydzieści lat Huygens odkrywa tajemnicę pierścienia Saturna. Pierścienie Saturna zostały po raz pierwszy zauważone przez Galileusza w postaci dwóch bocznych wyrostków, które „podtrzymują” Saturna. Potem pierścienie były widoczne jak cienka linia, nie zauważył ich i więcej o nich nie wspomniał. Ale lampa Galileusza nie miała niezbędnej rozdzielczości i wystarczającego powiększenia. Obserwując niebo przez teleskop 92x, Christian odkrywa, że ​​pierścień Saturna został wzięty za gwiazdy boczne. Huygens rozwiązał zagadkę Saturna i po raz pierwszy opisał jego słynne pierścienie.

W tamtym czasie Huygens był bardzo przystojnym młodym mężczyzną o dużych niebieskich oczach i starannie przystrzyżonym wąsach. Czerwonawe loki peruki, stromo skręcone zgodnie z ówczesną modą, opadały na ramiona, leżąc na śnieżnobiałej brabanckiej koronce drogiego kołnierzyka. Był przyjazny i spokojny. Nikt nie widział go szczególnie podekscytowanego lub zdezorientowanego, gdzieś pędzącego lub odwrotnie, pogrążonego w powolnych myślach. Nie lubił przebywać w „społeczeństwie” i rzadko się tam pojawiał, choć jego pochodzenie otwierało przed nim drzwi do wszystkich pałaców Europy. Kiedy jednak się tam pojawia, nie wygląda na zakłopotanego ani zawstydzonego, jak to często bywało z innymi naukowcami.

Ale na próżno czarująca Ninon de Lenclos szuka jego towarzystwa; jest niezmiennie przyjacielski, nic więcej, ten przekonany kawaler. Może pić z przyjaciółmi, ale tylko trochę. Zrób mały dowcip, pośmiej się trochę. Wszystkiego po trochu, bardzo mało, aby jak najwięcej czasu pozostało na najważniejsze – pracę. Praca – niezmienna, pochłaniająca wszystko pasja – paliła go nieustannie.

Huygens wyróżniał się niezwykłym poświęceniem. Miał świadomość swoich możliwości i starał się je jak najlepiej wykorzystać. „Jedyną rozrywką, na jaką Huygens pozwalał sobie w tak abstrakcyjnych pracach” – napisał o nim jeden z jego współczesnych, „było to, że w przerwach studiował fizykę. To, co dla zwykłego człowieka było nudnym zadaniem, dla Huygensa było rozrywką.

W 1663 roku Huygens został wybrany członkiem Towarzystwa Królewskiego w Londynie. W 1665 na zaproszenie Colberta osiadł w Paryżu, a rok później został członkiem nowo zorganizowanej Paryskiej Akademii Nauk.

W 1673 roku ukazał się jego esej „Zegar wahadłowy”, w którym przedstawiono teoretyczne podstawy wynalazku Huygensa. W tej pracy Huygens ustala, że ​​cykloida ma właściwość izochronizmu i analizuje właściwości matematyczne cykloidy.

Badając krzywoliniowy ruch ciężkiego punktu, Huygens, kontynuując rozwój idei wyrażonych przez Galileusza, pokazuje, że ciało spadając z pewnej wysokości po różnych torach, uzyskuje prędkość końcową niezależną od kształtu toru, ale zależy tylko od wysokości upadku i może wznieść się do wysokości równej (przy braku oporu) wysokości początkowej. Stanowisko to, które zasadniczo wyraża prawo zachowania energii dla ruchu w polu grawitacyjnym, jest wykorzystywane przez Huygensa w teorii wahadła fizycznego. Znajduje wyraz na skróconą długość wahadła, ustala koncepcję środka obrotu i jego właściwości. Formułę wahadła matematycznego dla ruchu cykloidalnego i małych oscylacji wahadła kołowego formułuje następująco: „Czas jednego małego wahania wahadła kołowego wiąże się z czasem opadania wahadła na podwójnej długości, podobnie jak obwód koła jest powiązany ze średnicą.”

Znaczące jest, że na koniec swojej pracy naukowiec podaje szereg propozycji (bez wniosków) na temat siły dośrodkowej i ustala, że ​​przyspieszenie dośrodkowe jest proporcjonalne do kwadratu prędkości i odwrotnie proporcjonalne do promienia okręgu. Wynik ten przygotował Newtonowską teorię ruchu ciał pod wpływem sił centralnych.

Z badań mechanicznych Huygensa, oprócz teorii wahadła i siły dośrodkowej, znana jest jego teoria oddziaływania sprężystych kulek, którą przedstawił do zadania konkurencyjnego ogłoszonego przez Royal Society of London w 1668 roku. Teoria uderzenia Huygensa opiera się na prawie zachowania sił żywych, pędu i zasadzie względności Galileusza. Opublikowano ją dopiero po jego śmierci w 1703 roku.

Huygens sporo podróżował, ale nigdy nie był bezczynnym turystą. Podczas swojej pierwszej podróży do Francji studiował optykę, a w Londynie wyjaśniał tajniki budowy swoich teleskopów. Piętnaście lat pracował na dworze Ludwika XIV, piętnaście lat znakomitych badań matematycznych i fizycznych. A za piętnaście lat - tylko dwa krótkie wyjazdy do ojczyzny, aby uzyskać leczenie.

Huygens mieszkał w Paryżu do 1681 roku, kiedy to po uchyleniu edyktu nantejskiego jako protestant wrócił do ojczyzny. Będąc w Paryżu, dobrze znał Roemera i aktywnie pomagał mu w obserwacjach, które doprowadziły do ​​​​wyznaczenia prędkości światła. Huygens jako pierwszy opisał wyniki Roemera w swoim traktacie.

W domu, w Holandii, znowu nie znając zmęczenia, Huygens buduje mechaniczne planetarium, gigantyczne siedemdziesięciometrowe teleskopy i opisuje światy innych planet.

Praca Huygensa na temat światła ukazała się w języku łacińskim, poprawiona przez autora i ponownie opublikowana w języku francuskim w 1690 r. „Traktat o świetle” Huygensa przeszedł do historii nauki jako pierwsza praca naukowa dotycząca optyki falowej. Traktat ten sformułował zasadę rozchodzenia się fal, znaną obecnie jako zasada Huygensa. W oparciu o tę zasadę wyprowadzono prawa odbicia i załamania światła oraz opracowano teorię podwójnego załamania światła w islandzkim drzewcu. Ponieważ prędkość propagacji światła w krysztale jest różna w różnych kierunkach, kształt powierzchni fali nie będzie kulisty, ale elipsoidalny.

Teoria propagacji i załamania światła w kryształach jednoosiowych jest niezwykłym osiągnięciem optyki Huygensa. Huygens opisał również zanik jednego z dwóch promieni, gdy przechodziły one przez drugi kryształ w określonej orientacji względem pierwszego. Tym samym Huygens był pierwszym fizykiem, który ustalił fakt polaryzacji światła.

Idee Huygensa zostały wysoko ocenione przez jego następcę Fresnela. Postawił je ponad wszystkimi odkryciami Newtona w optyce, argumentując, że odkrycie Huygensa „może być trudniejsze do dokonania niż wszystkie odkrycia Newtona w dziedzinie zjawisk świetlnych”.

Huygens w swoim traktacie nie rozważa kolorów ani nie rozważa dyfrakcji światła. Jego traktat poświęcony jest wyłącznie uzasadnieniu odbicia i załamania (w tym podwójnego załamania) z punktu widzenia fali. Ta okoliczność była prawdopodobnie powodem, dla którego teoria Huygensa, mimo jej wsparcia w XVIII wieku przez Łomonosowa i Eulera, nie zyskała uznania, dopóki na początku XIX wieku Fresnel nie wskrzesił teorii fal na nowych podstawach.

Huygens zmarł 8 lipca 1695 r., kiedy w drukarni drukowano jego ostatnią książkę Cosmoteoros.