(1629-1695) — голландский математик, физик и астроном. Ведущая фигура научной революции, Гюйгенс объединил исследования математических теорий, таких как движение световых волн, с практическими проектами, такими как создание превосходных телескопов и часов с использованием балансировочных пружин. Гюйгенсу приписывают создание первых работающих маятниковых часов и первое определение колец Сатурна.
Ранняя жизнь
Кристиан Гюйгенс родился в Гааге, Нидерланды, 14 апреля 1629 года. Члены его семьи на протяжении нескольких поколений занимали руководящие посты на государственной службе. Отец Кристиана, Константин (1596-1687), был секретарем лидера Голландской республики. Кристиан получил частное образование в семейном доме, прежде чем перешел в Лейденский университет, где с 1645 года изучал юриспруденцию и математику. Он не получил ученой степени, но богатство его семьи означало, что ему никогда не нужно было зарабатывать на жизнь. Свободный в своих научных интересах и поощряемый к этому своим отцом, Гюйгенс сначала сосредоточился на математике и решении геометрических задач, прежде чем исследовать пути совершенствования инструментов, на которые астрономы полагались в своей работе.
Гюйгенс и Сатурн
Гюйгенс вместе со своим братом Константином (1628-1697) разработали и изготовили высококачественные приборы, такие как микроскопы. Нидерланды в целом в то время славились своими производителями высококачественных линз. Гюйгенс интересовался астрономией, и с этой целью он разработал усовершенствования существующих телескопов, используя линзы голландского производства. Гюйгенс нашел своим новым приборам очень хорошее применение. В 1658 году он представил доклад о кольцах Сатурна на собрании высокопоставленных представителей французской церкви и государства в Монморской академии. Тремя годами ранее Галилео Галилей (1564-1642) заметил нечто странное в Сатурне – то, что казалось отростками по обе стороны планеты, – но его телескоп был недостаточно хорош, чтобы разглядеть кольца; инструмент Гюйгенса был достаточно хорош. Гюйгенс также был первым, кто четко заметил Титан, один из спутников Сатурна. Гюйгенс вернется к ночному небу позже в своей карьере, но сначала он обратил свое внимание на проблему того, как измерять время более точно, чем когда-либо делалось раньше.
Чтобы заменить свои модели, использующие маятник, Гюйгенс попытался создать точный ручной хронометр.
Часы с маятником
Галилей, возможно, был первым, кто придумал более точные часы, использующие маятник вместо балансира, но именно Гюйгенс создал первый рабочий пример в 1657 году (хотя примерно в то же время то же самое сделал его коллега-голландец Саломон Клостер, с которым Гюйгенс ранее сотрудничал над своими маятниковыми часами).. Гюйгенс представил свои часы с маятником широкому научному миру в своем Horologium (1657), в предисловии к которому Галилею отдавалось должное за его оригинальную идею. Маятниковые часы значительно повысили точность, так что часы теряли всего 10 или 15 секунд в день по сравнению с 15 минутами в моделях без маятника. Это изобретение произвело революцию в хронометражировании и сделало возможным целый ряд научных экспериментов теперь, когда можно было добиться большей точности.
В 1673 году последовала еще одна работа над маятниковыми часами, Horologium Oscillatorium Здесь Гюйгенс представил «виртуозный математический анализ циклоиды, кривой, очерченной точкой на ободе колеса, когда оно катится по горизонтальной поверхности… математические свойства кривой означали, что она обеспечивала идеально равномерное колебание маятника его часов» (Жардин, 332)..
Улучшенная точность маятниковых часов все еще была недостаточна для решения проблемы моряков, которым необходимо было определять свою долготу путем точного измерения времени. В любом случае, маятник не будет работать в море, учитывая качку корабля. Существовала также проблема, связанная с тем, что влажность в море могла сильно повлиять на хрупкие движущиеся части часов. Эти проблемы не помешали Гюйгенсу опробовать сложную модель маятника с чем-то вроде маятника в клетке на ходовых испытаниях в 1660-х годах. В 1665 году Гюйгенс даже опубликовал удобное руководство для моряков по использованию своих часов, Инструкции, касающиеся использования маятниковых часов для определения долготы в море . Однако часы не имели успеха.
Гюйгенс и его коллега, голландский часовщик Йоханнес ван Сеулен, снова попытались решить проблему долготы в 1680-х годах. В 1682 году они убедили Голландскую Ост-Индскую компанию (VOC) профинансировать создание действующей модели маятника. Руководители ЛОС поняли, что улучшение навигации означает сокращение времени плавания, а это значит, что можно заработать больше денег и меньше потратить впустую. На изготовление часов ушло три года, которые затем были испытаны в море в 1685, 1686 и 1690 годах (на всем пути от Нидерландов до мыса Доброй Надежды). Увы, испытания были признаны неудовлетворительными, а часы слишком чувствительными к колебаниям моря. Гюйгенс так и не смог создать свой идеальный маятник, поскольку его детали изнашивались слишком быстро, а материалы 17-го века были просто непрактичны.
ГЮЙГЕНС ЖИЛ В ПАРИЖЕ С 1666 ПО 1681 ГОД И БЫЛ ЧЛЕНОМ КОРОЛЕВСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК.
Морской хронометр
Никогда полностью не отказываясь от маятниковых часов, Гюйгенс одновременно в середине 1670-х годов предпринял попытку создать точный ручной хронометр, используя новую идею балансирной пружины. Когда Гюйгенс впервые нарисовал свои часы с пружинным приводом, он записал в своем дневнике: «Эврика – я нашел это» (Jardine, 144). К сожалению, затем он был вовлечен в спор о приоритете часового пружинного механизма с английским ученым и печально известным судебным деятелем Робертом Гуком (1635-1703). Гюйгенс отметил в своем дневнике точное время, когда он совершил свой прорыв с помощью балансирной пружины: 23 января 1675 года. Гук утверждал, что первоначальная идея пришла ему в голову еще в 1658 году, но он не применил ее на практике. Чтобы доказать это, он также построил часы с пружинным приводом в 1675 году. Возможно, что общие партнеры передали идею Гука Гюйгенсу. Вдобавок ко всему, третий изобретатель, Исаак Туре, парижский часовщик, также утверждал, что разработал новый тип часов. Гюйгенс нанял Туре для создания модели своего изобретения, и поэтому притязания француза на приоритет были весьма сомнительными. Эта прискорбная ситуация иллюстрирует, что в тот период было недостаточно что-то изобрести, но нужно было быть замеченным, чтобы сделать это первым, чтобы получить более широкое признание. В конце концов, балансирная пружина повысила точность и уменьшила размер часов, но она все равно была недостаточно хороша для навигации, где разница в две-три секунды приводила к большим различиям в географии. Карманные часы с пружинным приводом действительно стали очень популярны среди сухопутных жителей, но ни Гюйгенс, ни Гук не заработали много денег на том, что стало общественной идеей, которую любой приличный часовщик мог воплотить в реальность. Проблема долготы, между тем, не была окончательно решена до 1770 года и появления морского хронометра Харрисона, изобретенного Джоном Харрисоном (1693-1776).
Помимо впечатляющих познаний в математике, Гюйгенс был великим практическим приборостроителем. Он также мастерил воздушные насосы, единственный человек, который делал это с какой-либо степенью успеха, кроме того же Гука. Помощником Гюйгенса в его экспериментах с насосом был француз Дени Папен (1647-1713), который пошел дальше и изобрел предшественника скороварки — устройства, которое заставило более поздних изобретателей задуматься о возможности использования пара для приведения в действие двигателя.
Воздушный телескоп
Другим высокоточным научным прибором, к которому Гюйгенс проявлял большой интерес, был воздушный телескоп. Идея заключалась в использовании конструкции преломляющего телескопа, но вместо того, чтобы поместить линзу и зеркало в длинную трубу, чтобы разделить их, Гюйгенс вообще отказался от трубы. Установив один объектив на высокую конструкцию, такую как здание или дерево, а другой на землю, можно было получить гораздо более четкое изображение, чем при использовании трубчатого телескопа. Воздушный телескоп, построенный Гюйгенсом в 1686 году, был массивным. Расстояние между объективами, фокусное расстояние, составляло 67 метров (210 футов), что делало его крупнейшим телескопом в мире на то время. Идеи Гюйгенса о телескопах были опубликованы в 1684 году в его Astroscopia Compendiaria . Он пожертвовал свой воздушный телескоп Королевскому обществу, и различные линзы и окуляр сегодня можно увидеть в Музее науки в Лондоне.
Международное признание
Гюйгенс посетил Королевское общество в Лондоне в 1661 году, и в 1663 году он стал членом, одним из первых иностранцев, ставших таковыми. Несколько статей Гюйгенса были опубликованы в неофициальном журнале Королевского общества, Философские труды .
Гюйгенс жил в Париже с 1666 по 1681 год. Он был избран членом Королевской академии наук в Париже (Академия наук, основанная в 1666 году), став первым иностранцем, получившим такое назначение (наряду с Джаном Доменико Кассини). Его стипендия означала, что он получал зарплату за свои исследования и впечатляющую пенсию в размере 5000 ливров, когда приходило время. В этом не было ничего необычного, поскольку король Франции Людовик XIV (1643-1715) специально хотел привлечь лучшие умы Европы в свою академию. Однако политика Людовика XIV становилась все более антипротестантской – о чем свидетельствует отмена им Нантского эдикта несколько лет спустя, – и поэтому в 1681 году Гюйгенс вернулся в Нидерланды, прожив остаток своей жизни в Гааге.
Теории света и гравитации
В 1690 году Гюйгенс опубликовал свой Трактат о свете . Здесь он представил свою «теорию, описывающую свет как волну, которая испускается частицами объекта, порождая серию дополнительных волн. Эти волны распространяются через эфир, состоящий из частиц» (Бернс, 226). Сегодня принцип света Гюйгенса все еще действителен. Принцип гласит, что световые «импульсы следуют один за другим irregularly…an бесконечность сферических импульсов, каждый из которых исходит из другой точки вдоль первоначального возмущения» (Байнум, 235). Чего Гюйгенс не понимал, но позже ученые обнаружили, так это того, что различные цвета света (спектр) распространяются каждый на своей собственной длине волны, и это объясняет, почему светом можно манипулировать с помощью внешних тел, например, при преломлении через линзу или капли дождя. Гюйгенс правильно предположил, что белый свет необязательно должен состоять из полного спектра цветов, но может состоять из определенных пар, например, синего и желтого.
Гюйгенс был не совсем ортодоксальным картезианским философом-механиком (для которого все природные явления должны сводиться к движению и материи), и он сомневался в новаторской работе Исаака Ньютона по гравитации, поскольку британский ученый не мог объяснить причину гравитации, только ее следствия. Гюйгенс и Ньютон встретились в Лондоне в 1689 году. Вместо ньютоновской теории всемирного тяготения, у которой не было причины, Гюйгенс представил противоположную модель гравитации в своих Рассуждениях о причинах возникновения (Рассуждение о ходе земного притяжения ), опубликованный в 1690 году. Здесь Гюйгенс «предположил, что частицы, ответственные за гравитацию, вращаются вокруг земли во всех направлениях, как вокруг полюсов, так и вокруг экватора; и вокруг любого другого большого круга, нарисованного на поверхности земли» (Генри, 76-7).
Смерть и наследие
Ближе к концу своей жизни Гюйгенс написал упрощенный обзор картезианской философии, Космотеорос или Открытые Небесные миры , опубликованная посмертно в 1698 году. Менее картезианскими были теории Гюйгенса о ударе и центробежной силе, для которых он разработал новые алгебраические формулы. В последние годы жизни Гюйгенс страдал от слабого здоровья и умер в Гааге 8 июля 1695 года. В своем завещании ученый завещал свои работы Лейденскому университету. Голландец произвел революцию в хронометражировании, построил долговременную теорию света и показал, чего могут достичь более совершенные телескопы, проводя наблюдения Сатурна. Европейское космическое агентство посадило космический аппарат на Титан Сатурна в 2005 году; этот аппарат был назван в честь Гюйгенса.
https://worldhistory.org/Christiaan_Huygens/
Загрузка...
