17. gadsimts bija ļoti labvēlīgs laiks zinātnēm, un tika veikti uzlabojumi fizikas, matemātikas, ķīmijas un dabaszinātņu jomā. Gadsimta telpā pirmo reizi tika novērotas vairākas planētas un pavadoņi, tika izgatavoti precīzi modeļi, lai prognozētu planētu kustības, un tika izstrādāts universālās gravitācijas likums.
Pa vidu tam pārējo vidū izceļas Kristiana Hjūgena vārds. Kā viens no sava laika ievērojamākajiem zinātniekiem, viņš bija galvenais pulksteņu, mehānikas un optikas izstrādē. Un astronomijas jomā viņš atklāja Saturna Gredzenus un tā lielāko Mēnesi - Titānu. Pateicoties Huygensam, nākamās astronomu paaudzes tika iedvesmotas izpētīt ārējo Saules sistēmu, kā rezultātā nākamajā gadsimtā tika atklāti citi Kronijas mēneši, Urāns un Neptūns.
Agrīnā dzīve:
Kristians Hjūgens dzimis Hāgā 1629. gada 14. aprīlī bagātā un ietekmīgā holandiešu ģimenē. Kristians bija otrais Konstantijna Huigensa un Suzanna van Baerle dēls, kurš Kristians bija nosaukts par sava tēva vectēvu. Konstanti - slavenais dzejnieks, komponists un Apelsīnu nama padomnieks - bija draugi ar daudziem mūsdienu filozofiem, ieskaitot Galileo Galilei, Marinu Mersenne un René Descartes.
Viņa tēva saikne un personiskā piederība ļāva Kristianam iegūt visaptverošu izglītību mākslā un zinātnē un deva viņam ceļu uz izgudrotāju un astronomu. Līdz sešpadsmit gadu vecumam Kristians bija mājas skolā un ieguva liberālu izglītību, mācījās valodas, mūziku, vēsturi, ģeogrāfiju, matemātiku, loģiku, retoriku, kā arī dejo, paukošanu un zirgu izjādes.
Izglītība:
1645. gadā Kristians tika nosūtīts studēt tiesību zinātnes un matemātiku Leidenes Universitātē Nīderlandes dienvidos. Pēc diviem gadiem Huygens turpināja studijas nesen dibinātajā Orandžas koledžā Breda, kur viņa tēvs bija kurators, līdz absolvēšanai 1649. gadā. Kamēr viņa tēvs cerēja, ka viņš turpinās kļūt par diplomātu, Kristiana interese par matemātiku un zinātnes bija acīmredzamas.
1654. gadā Huygens atgriezās sava tēva mājā Hāgā un sāka pilnībā veltīt sevi pētniecībai. Liela daļa no tā notika citā mājā, kas viņa ģimenei piederēja netālu esošajā Hofvijkā, kur viņš pavadīja lielu vasaras daļu. Huygens šajā laikā izstrādāja plašu korespondentu loku, kas ietvēra Mersenne un akadēmiķu loku, kuru viņš bija apņēmis Parīzē.
Līdz 1655. gadam Huygens sāka vairākkārt apmeklēt Parīzi un piedalījās debatēs, kuras organizēja Montmor Academy, kuru pēc nāves 1648. gadā pārņēma Mersenne loks. Atrodoties Montmor Academy, Huygens aizstāvēja tradicionālās zinātniskās metodes un eksperimentus. pareizticības un tas, ko viņš uzskatīja par amatierisku attieksmi.
1661. gadā Hjūgens pirmo reizi apmeklēja Angliju, kur piedalījās Gresham College grupas sanāksmē - zinātnieku sabiedrībā, kuru ietekmēja jaunā zinātniskā metode (kā to atbalstīja Fransiss Bekons). 1663. gadā Huygens kļuva par Gresham grupas pēcteces Karaliskās biedrības biedru un tikās ar tādiem ietekmīgiem zinātniekiem kā Isaac Newton un Robert Boyle, iesaistoties daudzās debatēs un diskusijās ar citiem viņu uzskatiem.
1666. gadā Huygens pārcēlās uz Parīzi un kļuva par vienu no Luija XIV jaunās Francijas Zinātņu akadēmijas dibinātājiem. Atrodoties tur, viņš izmantoja Parīzes observatoriju, lai veiktu savus lielākos atklājumus astronomijas jomā (skat. Zemāk), veica saraksti ar Karalisko biedrību un strādāja kopā ar kolēģi astronomu Džovanni Cassini (kurš atklāja Saturna pavadoņus Iapetus, Rhea, Tethys un Dione). .
Viņa darbs akadēmijā viņam piešķīra lielāku pensiju nekā jebkuram citam biedram un dzīvokli tās ēkā. Papildus gadījuma rakstura vizītēm Holandē, viņš no 1666. līdz 1681. gadam dzīvoja Parīzē un iepazinās ar vācu matemātiķi un filozofu Gotfrīdu Vilhelmu Leibnizu, ar kuru visu atlikušo mūžu palika draudzīgi.
Astronomijas sasniegumi:
Laikā no 1652-53 Huygens sāka sfērisko lēcu izpēti no teorētiskā viedokļa, ar galveno mērķi izprast teleskopus. Līdz 1655. gadam sadarbībā ar savu brāli Constantijn viņš sāka slīpēt un pulēt pats savus objektīvus un galu galā izstrādāja to, ko tagad sauc par Huygenian okulāru - teleskopa okulāru, kas sastāv no diviem objektīviem.
Līdz 1660. gadiem viņa darbs ar objektīviem ļāva viņam sociāli satikties ar Barušu Spinozu - slaveno holandiešu filozofu, zinātnieku un racionālistu -, kurš tos profesionāli pamatoja. Izmantojot šos uzlabojumus, kurus viņš ieviesa objektīvos, kurus viņš, savukārt, izmantoja, lai izveidotu pats savus teleskopus, Huygens sāka pētīt planētas, zvaigznes un Visumu.
1655. gadā, izmantojot pats izstrādāto 50 refrakcijas teleskopu, viņš kļuva par pirmo astronomu, kurš identificēja Saturna Gredzenus, kuru viņš četrus gadus vēlāk pareizi novērtēja. Viņa darbāSystema Saturnium (1659), viņš apgalvoja, ka Saturnu “ieskauj plāns plakans gredzens, nekur nepieskaras un sliecas uz ekliptiku”.
Tas bija arī 1655. gadā, kad viņš kļuva par pirmo astronomu, kurš novēroja lielāko no Saturna pavadoņiem - Titānu. Tajā laikā viņš nosauca mēness Saturni Luna (Latīņu valodā nozīmē “Saturna mēness”), kuru viņš aprakstīja viņa traktā ar nosaukumu De Saturni Luna Observatio Nova (“Jauns Saturna mēness novērojums ”).
Tajā pašā gadā viņš izmantoja savu moderno teleskopu, lai novērotu Oriona miglāju, un veiksmīgi to sadalīja dažādās zvaigznēs. Viņš arī sagatavoja pirmo tā ilustrāciju - kuru viņš arī publicēja Systema Saturnium 1659. gadā. Tāpēc gaišākais interjers tika nosaukts par Huygenian reģions viņa godā.
Neilgi pirms savas nāves 1695. gadā Huigens to pabeidza Kosmoteoros, kas tika publicēts pēcnāves laikā 1698. gadā (diezgan ķecerīgo priekšlikumu dēļ). Tajā Huygens spekulēja par ārpuszemes dzīvības esamību uz citām planētām, kuras, viņaprāt, bija līdzīgas Zemei. Tādas spekulācijas tolaik nebija retums, daļēji pateicoties Kopernikāna (heliocentriskajam) modelim.
Bet Huygens iedziļinājās sīkāk, norādot, ka ūdens pieejamība šķidrā veidā ir dzīvībai būtiska un ka ūdens īpašībām dažādās planētās ir atšķirīgas, lai tās atbilstu temperatūras diapazonam. Viņš veica savus novērojumus par tumšiem un gaišiem plankumiem uz Marsa un Jupitera virsmām, lai pierādītu ūdens un ledus daudzumu uz šīm planētām.
Runājot par Svēto Rakstu izaicinājumu iespējamību, viņš apgalvoja, ka ārpuszemes dzīve nav nedz apstiprināta, nedz noliegta Bībelē, un apšaubīja, kāpēc Dievs radīs pārējās planētas, ja tās nav paredzētas apdzīvotai kā Zeme. Tieši šajā grāmatā arī Huygens publicēja savu metodi zvaigžņu attāluma novērtēšanai, balstoties uz pieņēmumu (vēlāk izrādījās nepareizs), ka visas zvaigznes ir tikpat gaismas spīdīgas kā Saule.
1659. gadā Hjūgens paziņoja arī to, kas mūsdienās tiek dēvēts par otro no Ņūtona kustības likumiem kvadrātiskā formā. Tajā laikā viņš atvasināja to, kas tagad ir standarta formula centripetālajam spēkam, kuru iedarbojas objekts, kurš apraksta apļveida kustības, piemēram, uz auklas, kurai tā ir piestiprināta. Matemātiskā formā to izsaka kā Fc = mv² / r, kur m ir objekta masa, v ātrums un r rādiuss.
Šī spēka vispārīgās formulas publicēšana 1673. gadā - lai arī bija saistīta ar viņa darbu svārsta pulksteņos, nevis ar astronomiju (skatīt zemāk) - bija nozīmīgs solis astronomijas orbītu pētīšanā. Tas ļāva pāriet no Keplera trešā planētas kustības likuma uz gravitācijas apgrieztā kvadrāta likumu.
Citi sasniegumi:
Viņa kā astronoma interese par precīzu laika mērīšanu noveda viņu arī pie svārsta kā pulksteņu regulatora atklāšanas. Viņa izgudrotais svārsta pulkstenis, kura prototipu izgatavoja līdz 1656. gada beigām, bija sasniegums laika uzskaites veikšanā, ļaujot iegūt precīzākus pulksteņus, nekā tolaik bija pieejami.
1657. gadā Hjūgens Hāgā slēdza līgumu ar pulksteņu izgatavotājiem par sava pulksteņa būvēšanu un pieteicās vietējam patentam. Citās valstīs, piemēram, Francijā un Lielbritānijā, viņš nebija tik veiksmīgs, jo dizaineri devās tik tālu, lai nozagtu viņa dizainu viņu pašu vajadzībām. Tomēr Huigena publicētais darbs pie koncepcijas nodrošināja, ka viņš tiek kreditēts ar izgudrojumu. Vecākais zināmais Huygens stila svārsta pulkstenis ir datēts ar 1657. gadu, un to var redzēt muzejā Boerhaave Leidenē (parādīts iepriekš).
1673. gadā publicēja Hjūgens Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Svārsta pulksteņa teorija un dizains), viņa lielais darbs pie svārstībām un horizonta. Tajā viņš pievērsās iepriekšējo zinātnieku izvirzītajām problēmām, kuri uzskatīja, ka svārsti nav izohroni - t.i., to periods ir atkarīgs no to šūpoles platuma, platām šūpolēm aizņemot nedaudz garākas nekā šauras šūpoles.
Hjūgens analizēja šo problēmu, izmantojot ģeometriskās metodes (agrīnu aprēķina izmantošanu), un noteica, ka laiks, kas nepieciešams, ir vienāds, neatkarīgi no tā sākuma punkta. Turklāt viņš atrisināja svārsta perioda aprēķināšanas problēmu, aprakstot abpusējās attiecības starp svārstību centru un šarnīra punktu. Tajā pašā darbā viņš analizēja konisko svārstu - svaru uz auklas, kas pārvietojas aplī un kurā izmantots centrbēdzes spēka jēdziens.
Hjūgens tiek kreditēts arī par līdzsvara pavasara pulksteņa izstrādi tajā pašā laika posmā kā Roberts Hoks (1675). Pretrunas par to, kurš bija pirmais, pastāv gadsimtiem ilgi, taču tiek plaši uzskatīts, ka Hjūgena attīstība notika neatkarīgi no Hūka.
Hjūgens tiek atcerēts arī par viņa ieguldījumu optikā, it īpaši par viņa gaismas viļņu teoriju. Šīs teorijas pirmo reizi tika paziņotas 1678. gadā Parīzes Zinātņu akadēmijai, un 1690. gadā tika publicētas viņa “Traité de la lumière” (“Traktāts par gaismu“). Tajā viņš apgalvoja pārskatīto Dekarta skatu versiju, kurā gaismas ātrums ir bezgalīgs un to izplata ar sfēriskiem viļņiem, ko izstaro gar viļņu fronti.
Arī 1690. gadā tika publicēts Hjūgena traktāts par smagumu “Diskursi de la pesanteur dēļ ” (“Diskurss par smaguma cēloni“), Kurā bija mehānisks gravitācijas skaidrojums, pamatojoties uz Dekarta virpuļiem. Tas atspoguļoja atkāpšanos no Ņūtona gravitācijas teorijas, kurai - neskatoties uz viņa vispārējo apbrīnu par Ņūtonu - Hjūgena uzskatīja par nepiemērotu nevienu matemātisku principu.
Citos Hjūgena izgudrojumos tika iekļauts viņa 1680. gadā izstrādātais iekšdedzes dzinējs, kurš izlija no šaujampulvera, kaut arī prototipi nekad netika uzbūvēti. Hjūgens uzbūvēja arī trīs sava dizaina teleskopus ar fokusa garumu 37,5, 55 un 64 metrus (123, 180 un 210 pēdas), kurus vēlāk iesniedza Karaliskajai biedrībai.
Nāve un mantojums:
Hjūgens 1681. gadā pārcēlās atpakaļ uz Hāgu pēc smagas depresīvas slimības, kas viņu nomoka visu mūžu. Viņš mēģināja atgriezties Francijā 1685. gadā, taču Nantes sprieduma atsaukšana - kas Francijas protestantiem (hugenotiem) ļāva brīvi praktizēt viņu reliģiju - to atļāva. Kad tēvs nomira 1687. gadā, viņš mantoja Hofvijku, kuru viņš nākamajā gadā padarīja par savu māju.
1689. gadā viņš veica savu trešo un pēdējo vizīti Anglijā, redzot Īzaku Ņūtonu vēlreiz, lai apmainītos ar idejām par kustību un optiku. Viņš nomira Hāgā 1695. gada 8. jūlijā pēc sliktas veselības un tika apbedīts Sint-Jacobskerk Grote - Lielajā jeb Svētā Džeimsa baznīcā, kas ir ievērojama protestantu baznīca Hāgā.
Par savu mūža darbu un ieguldījumu daudzās zinātnes jomās Huygens ir pagodināts dažādos veidos. Kā atzinību par savu laiku Leidenes universitātē tika uzcelta Huygens laboratorija, kas ir universitātes Fizikas nodaļas mājvieta. Eiropas Kosmosa aģentūra (ESA) arī izveidoja Huygens ēku, kas atrodas pretī Eiropas Kosmosa izpētes un tehnoloģiju centram (ESTEC) Kosmosa biznesa parkā Noordwijk, Nīderlandē.
Radbound Universitātei, kas atrodas Neimegenā, Nīderlandē, ir arī Huygens vārdā nosaukta ēka, kas ir viena no galvenajām universitātes zinātnes nodaļas ēkām. Viņam par godu tiek nosaukta arī Kristiana Hjūgena koledža, vidusskola, kas atrodas Eindhovenā, Nīderlandē, kā arī Huigena stipendiju programma - īpaša stipendija starptautiskiem un holandiešu studentiem.
Ir arī divu elementu acu okulārs teleskopiem, ko projektējis Huygens, tāpēc tas ir pazīstams kā Huygenian okulārs. Viņam par godu tika nosaukts arī mikroskopa attēlu apstrādes komplekts, kas pazīstams kā Huygens Software. Par godu gan Kristianam, gan viņa tēvam, vēl vienam slavenam holandiešu zinātniekam un zinātniekam, Nīderlandes Nacionālais superdatora objekts Amsterdamā izveidoja Huygens superdatoru.
Un pateicoties viņa ieguldījumam astronomijas jomā, daudzi debess objekti, funkcijas un transporta līdzekļi ir nosaukti pēc Huygens. Tie ietver Asteroīds 2801 Huygens, Huygens krāteris uz Marsa un Mons Huygens, kalns uz Mēness. Un, protams, ir arī Huygens zonde, nolaišanās, kuru izmantoja Titāna virsmas apsekošanai kā daļu no Cassini – Huygens misijas uz Saturnu.
Žurnālā Space Space ir daudz interesantu rakstu par Christiaan Huygens un viņa atklājumiem. Piemēram, šeit tiek pieminēts Kristiana Hjūgena 375. dzimšanas diena, raksts par Saturna Mēness Titānu, sīkāka informācija par Hjūgena misiju un to, ko tā atklāja par Titāna atmosfēru.
Astronomy Cast ir arī daži informatīvi Podcast epizodes par šo tēmu, Episode 230: Christiaan Huygens un Episode 150: Telescopes, the Next Level
Lai iegūtu papildinformāciju, apskatiet NASA Saules sistēmas izpētes lapu Christiaan Huygens un Christiaan Huygens biogrāfiju.
