Кроме того, предлагается исследовать первопричины, которые в совершенном согласии обусловливают как строение всех физических тел, так и все наблюдаемые нами явления, полезность чего окажется бесконечной, когда эта цель будет достигнута. Человечество сможет использовать вновь создаваемые объекты, будучи уверенным в том, как они будут себя вести.
Христиан Гюйгенс
Христиан Гюйгенс (14 апреля 1629 - 8 июля 1695) - голландский математик, астроном и физик, создатель волновой теории света, открыл истинную форму колец Сатурна, и выполнил оригинальные работы в области динамики - исследовал результаты действия на тела различным образом приложенных сил.
Гюйгенс происходил из зажиточной семьи, принадлежавшей к среднему классу. Его отец Константин Гюйгенс, дипломат, латинист и поэт, дружил и переписывался со многими выдающимися и умнейшими людьми своего времени, включая философа и ученого Рене Декарта.
В восемь лет Христиан усвоил четыре действия арифметики, хорошо изучил латинский язык и свободное время посвящал пению. Когда Христиану исполнилось десять лет, он увлекся изучением латинского стихосложения и игрой на скрипке. Одиннадцатилетним подростком он свободно играл на лютне. К двенадцатому году своей жизни он твердо усвоил законы логики и свободно применял их в своих рассуждениях и доказательствах.
С юных лет Христиан демонстрировал выдающиеся способности к механике, математике и черчению.
С 14 до 16 лет своей жизни Христиан с увлечением занимался математикой по программе и учебнику, составленным специально для него профессором Франциском Схоутеном, автором трактата о конических сечениях и нескольких книг «Математические упражнения». В результате этих занятий шестнадцатилетний Христиан хорошо овладел «Арифметикой» Диофанта и «Геометрией» Декарта. Познакомился со всеми оригинальными задачами, на геометрические места Паппа Александрийского и с задачами на отыскание максимумов и минимумов по работам Пьера Ферма.
В 1645 году Гюйгенс поступил в Лейденский университет, где изучал юриспруденцию и математику. Из математики он самостоятельно проштудировал бессмертные произведения Архимеда и «Конические сечения» Аполлония.
При изучении механики Стевина он столкнулся с утверждением, что фигура равновесия материальной нити, свободно подвешенной между двумя точками, есть кривая - парабола. Гюйгенс устанавливает, что это утверждение неправильно, и доказывает, что в общем случае этой фигурой будет так называемая цепная линия.
Профессор Схоутен, руководивший математическими занятиями Христиана, посылает первые научные работы молодого математика своему другу Декарту на отзыв. Декарт с большой похвалой отозвался о работах Гюйгенса. Он писал Схоутену, что Гюйгенс со временем станет «выдающимся ученым». Прошло еще несколько лет, и предсказание великого Декарта сбылось. Христиан Гюйгенс удивил мир своими замечательными открытиями и изобретениями.
Любимым ученым Христиана Гюйгенса был Архимед, живший в III веке до новой эры. Работы Архимеда выдержали испытания веков и не потеряли своего значения для нашего времени. Математический гений Архимеда оказал огромное влияние на все творчество Гюйгенса. Недаром отец в шутку называл своего сына «новым Архимедом». Известно, что в трактате «Измерение круга» Архимед дал довольно точное значение числа Пи.
Этот результат Архимед получил при вычислении периметра 96-угольника. Гюйгенс написал свой трактат «О квадратуре круга», в котором развил идеи Архимеда. Гюйгенс предложил более эффективный метод для приближенного вычисления числа Пи, чем метод Архимеда. Так, результат, полученный Архимедом из рассмотрения 96-угольника, Гюйгенс получает из рассмотрения периметров 12-угольника и 6-угольника.
Еще на пять лет ранее двадцатилетний Гюйгенс под влиянием Архимедовых книг «О плавающих телах» написал свой трактат «О теории плавания тел», который по существу также явился дальнейшим развитием идей гениального Архимеда.
В расцвете своей научной деятельности Гюйгенс опубликовал еще одно математическое сочинение, посвященное молодой тогда науке - теории вероятностей. Тогда Гюйгенсу было 28 лет.
В 1655 году Гюйгенс впервые посетил Париж, где знатное происхождение, богатство, и культурное поведение открыло ему двери в дома самых верхних слоев интеллигенции и общественных деятелей. Во время своего второго визита в Париж в 1660 году он лично познакомился с Блезом Паскалем, с кем он уже состоял в переписке по поводу математических проблем. Гюйгенс к тому времени уже приобрел Европейскую репутацию своими математическими публикациями, особенно "De Circuli Magnitudine Inventa" от 1654 года, и открытием в 1659 истиной формы колец Сатурна, что стало возможным при помощи усовершенствованного телескопа, для линз которого он применил придуманный им новый метод шлифовки и полировки линз. Используя этот же усовершенствованный телескоп, он в марте 1655 года обнаружил спутник Сатурна, а в 1656 году сумел рассмотреть структуру туманности Ориона. Астрономические интересы Гюйгенса требовали точных измерений времени, что повлекло за собой изобретение конструкции часов, в которых в качестве регулирующего механизма используется маятник, как это описано в его "Horologium..." (1658).
В 1666 Гюйгенс стал одним из членов-основателей Французской Академии наук, что предоставляло ему большую пенсию, чем для простых членов академии, а также деньги на построение собственной квартиры. За исключением случайных визитов в Голландию он с 1666 по 1681 год жил в Париже, где и познакомился с немецким философом и математиком Готфридом Вильгельмом Лейбницем, последующую дружбу с которым он поддерживал до конца своей жизни.
Основным событием Парижского периода жизни Гюйгенса стала публикация в 1673 году его книги "Horologium Oscillatorium". Эта блестящая работа содержала теорию математических кривых, а также точные решения таких проблем динамики, как получение формулы периода колебаний математического маятника,
вращение тел относительно неподвижных осей и законы действия центробежных сил при равномерном движении по окружности
Некоторые результаты были даны без доказательств в качестве приложений, и не были опубликованы Гюйгенсом до его смерти.
Вращение трактовалось на удачном использовании принципа, что в любой системе отсчета центр тяжести должен всегда находиться в покое. Ранее Гюйгенс применял этот же принцип к решению проблемы столкновений, для которой он еще в 1656 году получил точное решение для случая абсолютно упругих тел, хотя результаты оставались неопубликованными до 1669 года.
Гюйгенс никогда не отличался хорошим здоровьем, болезни часто вызывали рецидивы и осложнения, одно из которых (в 1670 году) было настолько серьезным, что он серьезно опасался за свою жизнь.
Тяжелая болезнь в 1681 году толкнула его на возвращение в Голландию, где он предполагал оставаться только временно. Но смерть в 1683 году его покровителя Жана-Батиста Кольбера, главного консультанта Луи XIV, и чрезвычайно реакционная политика Луи, не способствовали его возвращению в Париж.
Гюйгенс в 1689 году посетил Лондон, где встретился с Исааком Ньютоном и прочитал лекции по его собственной теории гравитации перед членами Королевского Общества. Но, хотя он и не вступал в прямую публичную дискуссию с Ньютоном - а это очевидно из корреспонденции Гюйгенса особенно с Лейбницем - и, несмотря на его восхищение математической гениальностью "Principia...", он считал теорию тяготения коренным образом неприемлемой, если она лишена любого механического объяснения. Его собственная теория, опубликованная в 1690 году в книге "Discours de la cause de la pesanteur" ("Соображения о причинах тяготения"), и переизданная в 1669 году, содержала механическое объяснение тяготения, основанное на декартовых вихрях. Книга Гюйгенса "Trait de la Lumire" ("Трактат о свете"), в основном, завершенная к 1678 году, также была опубликована только в 1690 году. В ней он снова высказывал необходимость механических объяснений в трактованиях природы света. Но его прекрасные объяснения отражения и преломления света - далеко превосходившие Ньютоновы - были полностью свободными от механических объяснений и базировались исключительно на Гюйгенсовском принципе вторичных волновых фронтов.
"Трактат о свете" Гюйгенса вошел в историю науки как первое научное сочинение по волновой оптике. В этом "Трактате" сформулирован принцип распространения волны, известный ныне под названием принципа Гюйгенса.
Теория распространения и преломления света в одноосных кристаллах - замечательное достижение оптики Гюйгенса. Он был первым физиком, установившим факт поляризации света.
Цвета Гюйгенс в своем трактате не рассматривает, равно как и дифракцию света. Его трактат посвящен только обоснованию отражения и преломления (включая и двойное преломление) с волновой точки зрения. Вероятно, это обстоятельство было причиной того, что теория Гюйгенса, несмотря на поддержку ее в XVIII веке Ломоносовым и Эйлером, не получила признания до тех пор, пока Френель в начале XIX веке не воскресил волновую теорию на новой основе.
Гюйгенс имел большой талант математика, но не был гением. Ему иногда доставляли трудности в понимании новые методы Лейбница, но он восхищался Ньютоном из-за своей любви к обобщающим методам. Почти все XVIII столетие его работы, касающиеся динамики и теории света, затмевались работами того же Ньютона. В области тяготения его теории никогда не рассматривались серьезно и в настоящее время представляют только исторический интерес. Но его теория вращающихся тел и вклад в теорию света имеют непреходящее значение. Забытые до начала XIX века последние сегодня считаются одним из наиболее блестящих и оригинальных вкладов в современную науку, и люди всегда будут помнить принцип, носящий его имя.
Кроме всего прочего, Гюйгенсу принадлежит изобретение часовой спирали, заменяющей маятник, крайне важное для навигации; первые часы со спиралью были сконструированы в Париже часовым мастером Тюре в 1674 году. В 1675 году он запатентовал карманные часы. Гюйгенс открыл теоретическим путем сплюснутости Земли у полюсов, а также объяснение влияния центробежной силы на направление силы тяжести и на длину секундного маятника на разных широтах. Гюйгенс первым призвал выбрать всемирную натуральную меру длины, в качестве которой предложил 1/3 длины маятника с периодом колебаний 1 секунда (это примерно 8 см).
Последние пять лет жизни Гюйгенса были отмечены непрерывными болезнями, острыми чувствами одиночества и меланхолии. В марте 1695 года он окончательно поправил свое завещание и после мучительных страданий 8 июня 1695 года скончался.
Имя Гюйгенса носят:
Христиан Гюйгенс – выдающийся нидерландский механик, изобретатель, математик и астроном.
В истории науки эта личность была очень важной, поскольку Гюйгенс – один из тех, кто трансформировал «старую» науку в «новую».
Среди его изобретений и идей были такие:
Родился Христиан Гюйгенс в Нидерландах 14.04.1629г. Ему легко давалась учеба, в 8 лет знал арифметику, латынь. В десять лет изучал географию и астрономию. У мальчика была отличная память и интерес к наукам. Дальше он выучил несколько иностранных языков (французский, итальянский и др). Также легко ему давались уроки танцев, верховая езда.
В 16 лет Христиан поступает в Лейденский университет, изучает математику и право. Окончив учебу, погружается полностью в науку. Много открытий сделал ученый, многими науками интересовался. Не стало Христиана Гюйгенса 8.07.1695г.
Маятниковые часы Это устройство, которое нам кажется таким нехитрым, можно назвать одним из величайших изобретений XVII века. С его появлением механики, математики, геофизики и другие исследователи получили то, чего им не хватало вот уже много столетий.
До Гюйгенса точных часов не существовало как таковых. Были механические часы, которые приводились в движение гирями, но их точность была низкая. Был маятник, который использовался для измерения небольших промежутков времени. То, что было достаточным для бытовых нужд, не подходило для научных экспериментов.
Известно, что Галилей, когда изучал законы падения, считал удары собственного пульса. Гюйгенс же сконструировал часы, которые обладали хорошей точностью. У них имелся маятник, но считать его удары учёным уже не нужно было – он только приводил в движение часовой механизм.
После изобретения своих часов Гюйгенс более 40 лет возвращался к ним, совершенствуя их и изучая законы движения маятника. На основе этих исследований он написал труд, который скромно назывался «Маятниковые часы».
Несмотря на такое неброское название, эта книга была революционной для своего времени: там были вычислены квадратуры различных поверхностей вращения, приведены открытия в области анализа и теоретической механики, рассмотрены законы движения.
Там же было рассмотрено и следствие закона сохранения энергии, которое Гюйгенс считал самостоятельной закономерностью. Этот труд, как и некоторые другие работы Гюйгенса, оказал влияние на Исаака Ньютона, с которого принято начинать историю уже современной физики.
Гюйгенс внёс также весомый вклад в астрономию. Специально для этих исследований он усовершенствовал телескоп. Одно из первых открытий в этой области – описание колец Сатурна и нахождение одного из его спутников – Титана. Затем Гюйгенс открыл ледяную шапку в горах Южного полюса Марса, достаточно точно оценил время его вращения вокруг своей оси, открыл туманность Ориона и некоторые другие туманности.
Гюйгенс был убеждён, что другие планеты, как и Земля, населены людьми. Его книга «Космотеорос», содержащая философские размышления на астрономические темы, была переведена на многие языки; в частности, это была первая книга по астрономии, переведённая на русский язык (1717 год). Переводчиком был Яков Брюс – знаменитый сподвижник Петра I, издавший книгу по его приказу.
Галилей доказал, что Земля имеет форму шара. Однако это не совсем точная характеристика. Гюйгенс на основе открытых им законов движения обосновал, что наша планета несколько сплюснута с боков. Впоследствии эти теоретические выкладки полностью подтвердились.
Гюйгенс пытался определить расстояние от Земли до звёзд. Для этого он сравнивал их яркость с яркостью Солнца, расстояние до которого было известно в то время с достаточной точностью. Однако особо успешными эти попытки не были: так, расстояние до Сириуса, определённое Гюйгенсом, оказалось примерно в двадцать раз меньше истинного.
> > Гюйгенс Христиан
Краткая биография:
Имя : Гюйгенс Христиан
Образование : Лейденский университет
Место рождения : Гаага
Место смерти : Гаага
Гюйгенс Христиан – астроном, физик, математик: биография с фото, открытия, изобретения, телескоп, маятниковые часы, исследование света, кольца Сатурна.
Христиан Гюйгенс - знаменитый учёный, работавший в области астрономии, физики и математики. Появился на свет в апреле 14 числа в 1629 году в Гааге. Проходил обучение в 2-х университетах: Лейденском и Бреды с 1645 по 1647 год. Особо не путешествовал по миру и жил только в своём родном городе, где родился, и некоторое время в Париже.
Ещё в юном возрасте Христиан познакомился с трудами Архимеда и Декарта. Они его очень сильно вдохновили, и поэтому ученая работа Гюйгенса началась именно с математики. В начале своей деятельности ученый начал работу исключительно над общими и довольно популярными проблемами, а именно теорема о квадратуре гиперболы, эллипса, круга и величине круга. Спустя некоторое время ему удалось достигнуть результатов, он уточнил значение числа П. Также проделав исследования в области теории вероятности, создал работу, которую назвал " О расчетах при азартных играх", что было весьма актуально для того времени.
Помимо этого им был создан часовой маятник, и именно последний сделал Христиана популярным. Свет познакомился с изобретением через прикладной трактат "Часы" в 1658 году. После этого вся его учёная деятельность была связана с проблематикой теоретической механики, касающихся "часовой" темы. 1673 год ознаменовался выходом новой работы Гюйгенса "Качающиеся часы", где было подробно описано строение устройства, принципы работы, а также движение тяжелых тел по радиусу окружности, давалось определение длине кривых линий, разбиралась задача на определение центра колебаний физического маятника и его периода, комментировалась теорема о центробежной силе. Последующее исследование ученого затрагивало вопрос соударения физических тел, обладающих значительной упругостью. Она была представлена на конкурсе королевского общества в 1669 году.
Работам учёного не было и конца. Период с середины 1660-х по 1680-е отличался особой активностью Христиана. В 1678 году он представил своё учение о свете, где объяснил принципы его распространения, преломления, перекрытия, а также законы атмосферной рефракции. Но основная мысль работы, и на что больше всего было обращено внимание, это на принцип построения огибающей волны, в последствие названном принципом Гюйгенса. Помимо изобретения нового Христиан занимался и улучшением старого, а именно усовершенствованием телескопа, его диафрагмы, различные линзы. С помощью своего же модернизированного телескопа в 1665 году обнаружил кольцо у Сатурна и первый его спутник Титан.
Умер Христиан Гюйгенс в 1695 году.
Христиан Гюйгенс - нидерландский ученый, математик, астроном и физик, один из основоположников волновой оптики. В 1665-81 работал в Париже. Изобрел (1657) маятниковые часы со спусковым механизмом, дал их теорию, установил законы колебаний физического маятника, заложил основы теории удара. Создал (1678, опубликовал 1690) волновую теорию света, объяснил двойное лучепреломление. Совместно с Робертом Гуком установил постоянные точки термометра. Усовершенствовал телескоп; сконструировал окуляр, названный его именем. Открыл кольцо у Сатурна и его спутник Титан. Автор одного из первых трудов по теории вероятностей (1657).
Раннее пробуждение талантов
Предки Христиана Гюйгенса занимали в истории его страны видное место. Его отец Константин Гюйгенс (1596-1687), в доме которого родился будущий знаменитый ученый, был широко образованным человеком, знал языки, увлекался музыкой; после 1630 г. он стал советником Вильгельма II (а впоследствии и Вильгельма III). Король Яков I возвел его в сан рыцаря, а Людовик XIII пожаловал орденом Святого Михаила. Его дети - 4 сына (второй - Христиан) и одна дочь - также оставили добрый след в истории.
Одаренность Христиана проявилась уже в раннем возрасте. В восемь лет он уже изучил латынь и арифметику, учился пению, а десяти лет познакомился с географией и астрономией. В 1641 его воспитатель писал отцу ребенка: «Я вижу и почти завидую замечательной памяти Христиана», а двумя годами позже: «Я признаюсь, что Христиана нужно назвать чудом среди мальчиков».
А Христиан в это время, изучив греческий, французский и итальянский языки и освоив игру на клавесине, увлекся механикой. Но не только этим: он охотно занимается и плаваньем, танцами и верховой ездой. В шестнадцать лет Христиан Гюйгенс вместе со старшим братом Константином поступает в Лейденский университет для подготовки по праву и по математике (последнее охотнее и успешнее; одну из его работ преподаватель решает переслать Рене Декарту).
Через 2 года старший брат начинает работать у принца Фредерика Генрика, а Христиан с младшим братом переезжает в Бреду, в «Оранскую коллегию». Отец готовил и Христиана к государственной службе, но у того были другие устремления, В 1650 г. он возвращается а Гаагу, где его научной деятельности мешали только преследовавшие его некоторое время головные боли.
Первые научные труды
Круг научных интересов Христиана Гюйгенса продолжал расширяться. Он увлекается трудами Архимеда по механике и Декарта (а позже и других авторов, в том числе, и англичан Ньютона и Гука) по оптике, но не перестает заниматься и математикой. В механике главные его исследования относятся к теории удара и к проблеме конструирования часов, имевшей в то время исключительно важное прикладное значение и занимавшей всегда в работе Гюйгенса одно из центральных мест.
Первые его достижения в оптике также можно назвать «прикладными». Вместе с братом Константином Христиан Гюйгенс занимается усовершенствованием оптических инструментов и достигает в этой области значительных успехов (эта деятельность не прекращается много лет; в 1682 г. он изобретает трехлинзовый окуляр, носящий поныне его имя. Занимаясь усовершенствованием телескопов, Гюйгенс, однако, в «Диоптрике» написал: «...человек: который бы смог изобрести подзорную трубу, основываясь лишь на теории, без вмешательства случая, должен был бы обладать сверхчеловеческим умом»).
Новые инструменты позволяют делать важные наблюдения: 25 марта 1655 г. Гюйгенс открывает Титан - самый большой спутник Сатурна (кольцами которого он интересовался уже давно). В 1657 г. появляется еще один труд Гюйгенса «О расчетах при игре в кости» - одна из первых работ по теории вероятностей. Еще одно сочинение «Об ударе тел» он пишет для своего брата.
Вообще пятидесятые годы 17 века были временем наибольшей активности Гюйгенса. Он приобретает известность в научном мире. В 1665 он избирается членом Парижской академии наук.
«Принцип Гюйгенса»
Х. Гюйгенс с неослабевающим интересом изучал оптические труды Ньютона, но не принял его корпускулярную теорию света. Гораздо ближе ему были взгляды Роберта Гука и Франческо Гримальди, считавших, что свет имеет волновую природу.
Но представление о свете-волне сразу же порождало множество вопросов: как объяснить прямолинейное распространение света, его отражение и преломление? Ньютон давал на них убедительные, казалось бы, ответы. Прямолинейность - это проявление первого закона динамики: световые корпускулы движутся равномерно и прямолинейно, если на них не подействуют какие-то силы. Отражение тоже объяснялось как упругое отскакивание корпускул от поверхностей тел. Несколько сложнее дело обстояло с преломлением, но и здесь Ньютон предложил объяснение. Он считал, что когда световая корпускула подлетает к границе тела, на нее начинает действовать сила притяжения со стороны вещества, сообщающая корпускуле ускорение. Это приводит к изменению направления скорости корпускулы (преломление) и ее величины; следовательно, по Ньютону, скорость света в стекле, к примеру, больше, чем в вакууме. Этот вывод важен хотя бы уже тем, что он допускает экспериментальную проверку (позже опыт опроверг мнение Ньютона).
Христиан Гюйгенс, как и упоминавшиеся выше его предшественники, считал, что все пространство заполнено особой средой - эфиром, и что свет - это волны в этом эфире. Пользуясь аналогией с волнами на поверхности воды, Гюйгенс пришел к такой картине: когда фронт (т. е. передний край) волны доходит до некоторой точки, т. е. колебания достигают этой точки, то эти колебания становятся центрами расходящихся во все стороны новых волн, и движение огибающей всех этих волн и дает картину распространения фронта волны, а перпендикулярное к этому фронту направление и есть направление распространения волны. Так, если фронт волны в пустоте в какой-то момент плоский, то он остается плоским всегда, что и соответствует прямолинейному распространению света. Если же фронт световой волны достигает границы среды, то каждая точка на этой границе становится центром новой сферической волны, и, построив огибающие этих волн в пространстве как над, так и под границей, нетрудно объяснить как закон отражения, так и закон преломления (но при этом приходится принять, что скорость света в среде в n раз меньше, чем в вакууме, где это n - тот самый показатель преломления среды, который входит в недавно открытый Декартом и Снеллиусом закон преломления).
Из принципа Гюйгенса вытекает, что свет, как и любая волна, может и огибать препятствия. Это представляющее принципиальный интерес явление действительно существует, но Гюйгенс счел, что «боковые волночки», возникающие при таком огибании, не заслуживают большого внимания.
Представления Христиана Гюйгенса о свете были далеки от современных. Так, он считал, что световые волны - продольные, т.е. что направления колебаний совпадают с направлением распространения волны. Это может показаться тем более странным, что сам Гюйгенс, по-видимому, уже имел представление о явлении поляризации, которое можно понять только рассматривая поперечные волны. Но не это главное. Принцип Гюйгенса оказал решающее влияние на наши представления не только об оптике, но и о физике любых колебаний и волн, занимающей теперь одно из центральных мест в нашей науке. (В. И. Григорьев)
Еще о Христиане Гюйгенсе:
Христиан Гюйгенс фон Цюйлихен - сын голландского дворянина Константина Гюйгенса «Таланты, дворянство и богатство были, по-видимому, наследственными в семействе Христиана Гюйгенса», - писал один из его биографов. Его дед был литератор и сановник, отец - тайный советник принцев Оранских, математик, поэт. Верная служба своим государям не закрепощала их талантов, и, казалось, Христиану предопределена та же, для многих завидная судьба. Он учился арифметике и латыни, музыке и стихосложению. Генрих Бруно, его учитель, не мог нарадоваться своим четырнадцатилетним воспитанником:
«Я признаюсь, что Христиана надо назвать чудом среди мальчиков... Он развертывает свои способности в области механики и конструкций, делает машины удивительные, но вряд ли нужные». Учитель ошибался: мальчик все время ищет пользу от своих занятий. Его конкретный, практический ум скоро найдет схемы как раз очень нужных людям машин.
Впрочем, он не сразу посвятил себя механике и математике. Отец решил сделать сына юристом и, когда Христиан достиг шестнадцатилетнего возраста, направил его изучать право в Лондонский университет. Занимаясь в университете юридическими науками, Гюйгенс в то же время увлекается математикой, механикой, астрономией, практической оптикой. Искусный мастер, он самостоятельно шлифует оптические стекла и совершенствует трубу, с помощью которой позднее совершит свои астрономические открытия.
Христиан Гюйгенс был непосредственным преемником Галилео-Галилея в науке. По словам Лагранжа, Гюйгенсу «было суждено усовершенствовать и развить важнейшие открытия Галилея». Существует рассказ о том, как в первый раз Гюйгенс соприкоснулся с идеями Галилея. Семнадцатилетний Гюйгенс собирался доказать, что брошенные горизонтально тела движутся по параболам, но, обнаружив доказательство в книге Галилея, не захотел «писать «Илиаду» после Гомера».
Окончив университет, Христиан Гюйгенс становится украшением свиты графа Нассауского, который с дипломатическим поручением держит путь в Данию. Графа не интересует, что этот красивый юноша - автор любопытных математических работ, и он, разумеется, не знает, как мечтает Христиан попасть из Копенгагена в Стокгольм, чтобы увидеть Декарта. Так они не встретятся никогда: через несколько месяцев Декарт умрет.
В 22 года Христиан Гюйгенс публикует «Рассуждения о квадрате гиперболы, эллипса и круга». В 1655 году он строит телескоп и открывает один из спутников Сатурна - Титан и публикует «Новые открытия в величине круга». В 26 лет Христиан пишет записки по диоптрике. В 28 лет выходит его трактат «О расчетах при игре в кости», где за легкомысленным с виду названием скрыто одно из первых в истории исследований в области теории вероятностей.
Одним из важнейших открытий Гюйгенса было изобретение часов с маятником. Он запатентовал свое изобретение 16 июля 1657 года и описал его в небольшом сочинении, опубликованном в 1658 году. Он писал о своих часах французскому королю Людовику XIV: «Мои автоматы, поставленные в ваших апартаментах, не только поражают вас всякий день правильным указанием времени, но они годны, как я надеялся с самого начала, для определения на море долготы места». Задачей создания и совершенствования часов, прежде всего маятниковых Христиан Гюйгенс занимался почти сорок лет: с 1656 по 1693 год. А. Зоммерфельд назвал Гюйгенса «гениальнейшим часовым мастером всех времен».
В тридцать лет Христиан Гюйгенс раскрывает секрет кольца Сатурна. Кольца Сатурна были впервые замечены Галилеем в виде двух боковых придатков, «поддерживающих» Сатурн. Тогда кольца были видны, как тонкая линия, он их не заметил и больше о них не упоминал. Но труба Галилея не обладала необходимой разрешающей способностью и достаточным увеличением. Наблюдая небо в 92-кратный телескоп. Христиан обнаруживает, что за боковые звезды принималось кольцо Сатурна. Гюйгенс разгадал загадку Сатурна и впервые описал его знаменитые кольца.
В то время Христиан Гюйгенс был очень красивым молодым человеком с большими голубыми глазами и аккуратно подстриженными усиками. Рыжеватые, круто завитые по тогдашней моде локоны парика опускались до плеч, ложась на белоснежные брабантские кружева дорогого воротника. Он был приветлив и спокоен. Никто не видел его особенно взволнованным или растерянным, торопящимся куда-то, или, наоборот, погруженным в медлительную задумчивость. Он не любил бывать в «свете» и редко там появлялся, хотя его происхождение открывало ему двери всех дворцов Европы. Впрочем, когда он появляется там, то вовсе не выглядел неловким или смущенным, как часто случалось с другими учеными.
Но напрасно очаровательная Нинон де Ланкло ищет его общества, он неизменно приветлив, не более, этот убежденный холостяк. Он может выпить с друзьями, но чуть-чуть. Чуть-чуть попроказить, чуть-чуть посмеяться. Всего понемногу, очень понемногу, чтобы осталось как можно больше времени на главное - работу. Работа - неизменная всепоглощающая страсть - сжигала его постоянно.
Христиан Гюйгенс отличался необыкновенной самоотдачей. Он сознавал свои способности и стремился использовать их в полной мере. «Единственное развлечение, которое Гюйгенс позволял себе в столь отвлеченных трудах, - писал о нем один из современников, - состояло в том, что он в промежутках занимался физикой. То, что для обыкновенного человека было утомительным занятием, для Гюйгенса было развлечением».
В 1663 году Гюйгенс был избран членом Лондонского Королевского общества. В 1665 году, по приглашению Кольбера, он поселился в Париже и в следующем году стал членом только что организованной Парижской Академии наук.
В 1673 году выходит в свет его сочинение «Маятниковые часы», где даны теоретические основы изобретения Гюйгенса. В этом сочинении Гюйгенс устанавливает, что свойством изохронности обладает циклоида, и разбирает математические свойства циклоиды.
Исследуя криволинейное движение тяжелой точки, Гюйгенс, продолжая развивать идеи, высказанные еще Галилеем, показывает, что тело при падении с некоторой высоты по различным путям приобретает конечную скорость, не зависящую от формы пути, а зависящую лишь от высоты падения, и может подняться на высоту, равную (в отсутствие сопротивления) начальной высоте. Это положение, выражающее по сути дела закон сохранения энергии для движения в поле тяжести, Гюйгенс использует для теории физического маятника. Он находит выражение для приведенной длины маятника, устанавливает понятие центра качания и его свойства. Формулу математического маятника для циклоидального движения и малых колебаний кругового маятника он выражает следующим образом:
«Время одного малого колебания кругового маятника относится к времени падения по двойной длине маятника, как окружность круга относится к диаметру».
Существенно, что в конце своего сочинения ученый дает ряд предложений (без вывода) о центростремительной силе и устанавливает, что центростремительное ускорение пропорционально квадрату скорости и обратно пропорционально радиусу окружности. Этот результат подготовил ньютоновскую теорию движения тел под действием центральных сил
Из механических исследований Христиана Гюйгенса, кроме теории маятника и центростремительной силы, известна его теория удара упругих шаров, представленная им на конкурсную задачу, объявленную Лондонским Королевским обществом в 1668 году. Теория удара Гюйгенса опирается на закон сохранения живых сил, количество движения и принцип относительности Галилея. Она была опубликована лишь после его смерти в 1703 году. Гюйгенс довольно много путешествовал, но никогда не был праздным туристом. Во время первой поездки во Францию он занимался оптикой, а в Лондоне объяснял секреты изготовления своих телескопов. Пятнадцать лет он проработал при дворе Людовика XIV, пятнадцать лет блестящих математических и физических исследований. И за пятнадцать лет - лишь две короткие поездки на родину, чтобы подлечиться
Христиан Гюйгенс жил в Париже до 1681 года, когда после отмены Нантского эдикта он, как протестант, вернулся на родину. Будучи в Париже, он хорошо знал Рёмера и активно помогал ему в наблюдениях, приведших к определению скорости света. Гюйгенс первый сообщил о результатах Рёмера в своем трактате.
Дома, в Голландии, опять не зная усталости, Гюйгенс строит механический планетарий, гигантские семидесятиметровые телескопы, описывает миры других планет.
Появляется сочинение Гюйгенса на латинском языке о свете, исправленное автором и переизданное на французском языке в 1690 году «Трактат о свете» Гюйгенса вошел в историю науки как первое научное сочинение по волновой оптике. В этом «Трактате» сформулирован принцип распространения волны, известный ныне под названием принципа Гюйгенса. На основе этого принципа выведены законы отражения и преломления света, развита теория двойного лучепреломления в исландском шпате. Поскольку скорость распространения света в кристалле в различных направлениях различна, то форма волновой поверхности будет не сферической, а эллипсоидальной.
Теория распространения и преломления света в одноосных кристаллах - замечательное достижение оптики Гюйгенса. Христиан Гюйгенс описал также исчезновение одного из двух лучей при прохождении их через второй кристалл при определенной ориентировке его относительно первого. Таким образом, Гюйгенс был первым физиком, установившим факт поляризации света.
Идеи Гюйгенса очень высоко ценил его продолжатель Френель. Он ставил их выше всех открытий в оптике Ньютона, утверждая, что открытие Гюйгенса, «быть может, труднее сделать, нежели все открытия Ньютона в области явлений света».
Цвета Гюйгенс в своем трактате не рассматривает, равно как и дифракцию света. Его трактат посвящен только обоснованию отражения и преломления (включая и двойное преломление) с волновой точки зрения. Вероятно, это обстоятельство было причиной того, что теория Гюйгенса, несмотря на поддержку ее в XVIII веке Ломоносовым и Эйлером, не получила признания до тех пор, пока Френель в начале XIX веке не воскресил волновую теорию на новой основе.
Христиан Гюйгенс умер 8 июня 1695 года, когда в типографии печаталась «КосМотеорос» - последняя его книга. (Самин Д. К. 100 великих ученых. - М.: Вече, 2000)
Еще о Христиане Гюйгенсе:
Гюйгенс (Христиан Huyghensvan Zuylichem), - математик, астроном, и физик, которого Ньютон признал великим. Отец его, синьор ван Зюйлихем, секретарь принцев Оранских был замечательным литератором и научно образован.
Научную деятельность Христиан Гюйгенс начал в 1651-м г. сочинением о квадратуре гиперболы, эллипса и круга; в 1654 открыл теорию эволют и эвольвент, в 1655 нашел спутника Сатурна и вид колец, в 1659 он описал систему Сатурна в изданном им сочинении. В 1665-м году, по приглашены Кольбера, поселился в Париже и был принят в число членов академии наук.
Часы с колесами, приводимыми в движение гирями, были в употреблении с давнего времени, но регулирование хода подобных часов было неудовлетворительно. Маятник же со времен Галилея употребляли отдельно для точного измерения небольших промежутков времени, причем приходилось вести счет числу качаний. В 1657-м году Христиан Гюйгенс издал описание устройства изобретенных им часов с маятником. Изданное им поздние, в 1673-м году, в Париже, знаменитое сочинение Horologium oscillatorium, sive de mota pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica, заключающее в себе изложение важнейших открытий по динамике, в первой своей части заключает также описание устройства часов, но с прибавлением усовершенствования в способе привеса маятника, делающего маятник циклоидальным, который обладает постоянным временем качания, независимо от величины размаха. Для объяснения этого свойства циклоидального маятника автор посвящает вторую часть книги выводу законов падения тел свободных и движущихся по наклонным прямым, а наконец и по циклоиде. Здесь в первый раз высказано ясно начало независимости движений: равноускоренного, вследствие действия тяжести, и равномерного по инерции.
Христиан Гюйгенс доказывает законы равноускоренного движения свободно падающих тел, основываясь на начале, что действие, сообщаемое телу силою постоянной величины и направления, не зависит от величины и направления той скорости, которою уже обладает тело. Выводя зависимость между высотою падения и квадратом времени, Гюйгенс делает замечание, что высоты падений относятся как квадраты приобретенных скоростей. Далее, рассматривая свободное движение тела брошенного вверх, он находит, что тело поднимается на наибольшую высоту, потеряв всю сообщенную ему скорость и приобретает ее снова при возвращении обратно.
Галилей допускал без доказательства, что при падении по различно наклонным прямым с одинаковой высоты тела приобретают равные скорости. Христиан Гюйгенс доказывает это следующим образом. Две прямые разного наклонения и равной высоты приставляются нижними концами одна к другой. Если тело, спущенное с верхнего конца одной из них приобретает большую скорость, чем пущенное с верхнего конца другой, то можно пустить его по первой из такой точки ниже верхнего конца, чтобы приобретенная внизу скорость была достаточна для подъема тела до верхнего конца второй прямой, но тогда бы вышло, что тело поднялось на высоту большую той, с которой упало, а этого быть не может.
От движения тела по наклонной прямой Х. Гюйгенс переходит к движению по ломаной линии и далее к движению по какой-либо кривой, причем доказывает, что скорость, приобретаемая при падении с какой-либо высоты по кривой, равна скорости, приобретаемой при свободном падении с той же высоты по вертикальной линии и что такая же скорость необходима для подъема того же тела на ту же высоту, как по вертикальной прямой, так и по кривой.
Затем переходя к циклоиде и рассмотрев некоторые геометрические свойства ее, автор доказывает таутохронизм движений тяжелой точки по циклоиде. В третьей части сочинения излагается теория эволют и эвольвент, открытая автором еще в 1654 г.; здесь Христиан находить вид и положение эволюты циклоиды.
В четвертой части излагается теория физического маятника, здесь Христиан Гюйгенс решает ту задачу, которая не давалась стольким современным ему геометрам - задачу об определении центра качаний. Он основывается на следующем предложении: «Если сложный маятник, выйдя из покоя, совершил некоторую часть своего качания, большую полуразмаха и если связь между всеми его частицами будет уничтожена, то каждая из этих частиц поднимется на такую высоту, что общий центр тяжести их при этом будет на той высоте, на которой он был при выходе маятника из покоя. Это предложение, не доказанное у Христиана Гюйгенса, является у него в качестве основного начала, между тем как теперь оно представляет применение к маятнику закона сохранения энергии. Теория маятника физического дана Гюйгенсом вполне в общем виде и в применении к телам разного рода. В последней, пятой части своего сочинения ученый дает тринадцать теорем о центробежной силе и рассматривает вращение конического маятника.
Другое замечательное сочинение Христиана Гюйгенса есть теория света, изданная в 1690 г., в которой он излагает теорию отражения и преломления и затем двойного лучепреломления в исландском шпате в том самом виде, как она излагается теперь в учебниках физики. Из других открыли Х. Гюйгенс мы упомянем о следующих.
Открытие истинного вида сатурновых колец и двух его спутников, сделанные помощью десятифутового телескопа, им же и устроенного. Вместе с его братом Христиан Гюйгенс занимался изготовлением оптических стекол и значительно усовершенствовал их производство. Открыто теоретическим путем эллипсоидального вида земли и сжатия ее у полюсов, а также объяснение влияния центробежной силы на направление силы тяжести и на длину секундного маятника на разных широтах. Решение вопроса о соударении упругих тел одновременно с Валлисом и Бренном.
Христиану Гюйгенсу принадлежит изобретение часовой спирали, заменяющей маятник, первые часы со спиралью устроены в Париже часовым мастером Тюре в 1674 г. Ему же принадлежит одно из решений вопроса о виде тяжелой однородной цепи, находящейся в равновесии.
В вашем браузере отключен Javascript.Портрет работы Каспара Нечера (1671), масло, музей Boerhaave, Лейден
Христиа́н Гю́йгенс (listen (инф.) ) ван Зёйлихем (нидерл. Christiaan Huygens , МФА: [ˈkrɪstijaːn ˈɦœyɣə(n)s] , 14 апреля 1629, Гаага - 8 июля 1695, там же) - нидерландский механик, физик, математик, астроном и изобретатель.
Гюйгенс родился в Гааге. Отец его Константин Гюйгенс (Хёйгенс), тайный советник принцев Оранских, был замечательным литератором, получившим также хорошее научное образование.
Молодой Гюйгенс изучал право и математику в Лейденском университете, затем решил посвятить себя науке.
Вместе с братом он усовершенствовал телескоп, доведя его до 92-кратного увеличения, и занялся изучением неба. Первая известность пришла к Гюйгенсу, когда он открыл кольца Сатурна (Галилей их тоже видел, но не смог понять, что это такое) и спутник этой планеты, Титан.
В 1657 году Гюйгенс получил голландский патент на конструкцию маятниковых часов. В последние годы жизни этот механизм пытался создать Галилей, но ему помешала прогрессирующая слепота. Часы Гюйгенса реально работали и обеспечивали превосходную для того времени точность хода. Центральным элементом конструкции был придуманный Гюйгенсом якорь, который периодически подталкивал маятник и поддерживал незатухающие колебания. Сконструированные Гюйгенсом точные и недорогие часы с маятником быстро получили широчайшее распространение по всему миру.
В 1665 году по приглашению Кольбера поселился в Париже и был принят в число членов Академии наук. В 1666 году по предложению того же Кольбера становится её первым президентом. Гюйгенс руководил Академией 15 лет.
В 1673 году под названием «Маятниковые часы» выходит исключительно содержательный труд по кинематике ускоренного движения. Эта книга была настольной у Ньютона, который завершил начатое Галилеем и продолженное Гюйгенсом построение фундамента механики.
1681 год: в связи с намеченной отменой Нантского эдикта Гюйгенс, не желая переходить в католицизм, вернулся в Голландию, где продолжил свои научные исследования.
В честь Гюйгенса названы:
Лагранж писал, что Гюйгенсу «было суждено усовершенствовать и развить важнейшие открытия Галилея» .
Христиан Гюйгенс
Гравюра с картины Каспара Нечера работы Г. Эделинка, 1684-1687 гг.
Научную деятельность Христиан Гюйгенс начал в 1651 году сочинением о квадратуре гиперболы, эллипса и круга. В 1654 году он открыл теорию эволют и эвольвент.
В 1657 году Гюйгенс издал описание устройства изобретённых им часов с маятником. В то время учёные не располагали таким необходимым для экспериментов прибором, как точные часы. Галилей, например, при изучении законов падения считал удары собственного пульса. Часы с колесами, приводимыми в движение гирями, были в употреблении с давнего времени, но точность их была неудовлетворительна. Маятник же со времен Галилея употребляли отдельно для точного измерения небольших промежутков времени, причём приходилось вести счёт числу качаний. Часы Гюйгенса обладали хорошей точностью, и учёный далее неоднократно, на протяжении почти 40 лет, обращался к своему изобретению, совершенствуя его и изучая свойства маятника. Гюйгенс намеревался применить маятниковые часы для решения задачи определения долготы на море, но существенного продвижения не добился. Надёжный и точный морской хронометр появился только в 1735 году (в Великобритании).
В 1673 году Гюйгенс опубликовал классический труд по механике «Маятниковые часы» («Horologium oscillatorium, sive de motu pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica »). Скромное название не должно вводить в заблуждение. Кроме теории часов, сочинение содержало множество первоклассных открытий в области анализа и теоретической механики. Гюйгенс также проводит там квадратуру ряда поверхностей вращения. Это и другие его сочинения имели огромное влияние на молодого Ньютона.
В первой части труда Гюйгенс описывает усовершенствованный, циклоидальный маятник, который обладает постоянным временем качания независимо от амплитуды. Для объяснения этого свойства автор посвящает вторую часть книги выводу общих законов движения тел в поле тяжести - свободных, движущихся по наклонной плоскости, скатывающихся по циклоиде. Надо сказать, что это усовершенствование не нашло практического применения, поскольку при малых колебаниях повышение точности от циклоидального привеса незначительно. Однако сама методика исследования вошла в золотой фонд науки.
Гюйгенс выводит законы равноускоренного движения свободно падающих тел, основываясь на предположении, что действие, сообщаемое телу постоянной силой, не зависит от величины и направления начальной скорости. Выводя зависимость между высотой падения и квадратом времени, Гюйгенс делает замечание, что высоты падений относятся как квадраты приобретенных скоростей. Далее, рассматривая свободное движение тела, брошенного вверх, он находит, что тело поднимается на наибольшую высоту, потеряв всю сообщенную ему скорость, и приобретает её снова при возвращении обратно.
Галилей допускал без доказательства, что при падении по различно наклонным прямым с одинаковой высоты тела приобретают равные скорости. Гюйгенс доказывает это следующим образом. Две прямые разного наклонения и равной высоты приставляются нижними концами одна к другой. Если тело, спущенное с верхнего конца одной из них, приобретает большую скорость, чем пущенное с верхнего конца другой, то можно пустить его по первой из такой точки ниже верхнего конца, чтобы приобретенная внизу скорость была достаточна для подъёма тела до верхнего конца второй прямой; но тогда бы вышло, что тело поднялось на высоту, большую той, с которой упало, а этого быть не может.
От движения тела по наклонной прямой Гюйгенс переходит к движению по ломаной линии и далее к движению по какой-либо кривой, причём доказывает, что скорость, приобретаемая при падении с какой-либо высоты по кривой, равна скорости, приобретаемой при свободном падении с той же высоты по вертикальной линии, и что такая же скорость необходима для подъёма того же тела на ту же высоту как по вертикальной прямой, так и по кривой. Затем, переходя к циклоиде и рассмотрев некоторые геометрические свойства её, автор доказывает таутохронность движений тяжелой точки по циклоиде.
В третьей части сочинения излагается теория эволют и эвольвент, открытая автором ещё в 1654 г.; здесь он находит вид и положение эволюты циклоиды.
В четвёртой части излагается теория физического маятника; здесь Гюйгенс решает ту задачу, которая не давалась стольким современным ему геометрам, - задачу об определении центра качаний. Он основывается на следующем предложении:
Если сложный маятник, выйдя из покоя, совершил некоторую часть своего качания, большую полуразмаха, и если связь между всеми его частицами будет уничтожена, то каждая из этих частиц поднимется на такую высоту, что общий центр тяжести их при этом будет на той высоте, на которой он был при выходе маятника из покоя.
Это предложение, не доказанное у Гюйгенса, является у него в качестве основного начала, между тем как теперь оно представляет простое следствие закона сохранения энергии.
Теория физического маятника дана Гюйгенсом вполне в общем виде и в применении к телам разного рода. Гюйгенс исправил ошибку Галилея и показал, что провозглашённая последним изохронность колебаний маятника имеет место лишь приближённо. Он отметил также ещё две ошибки Галилея в кинематике: равномерное движение по окружности связано с ускорением (Галилей это отрицал), а центробежная сила пропорциональна не скорости, а квадрату скорости.
В последней, пятой части своего сочинения Гюйгенс дает тринадцать теорем о центробежной силе. Эта глава даёт впервые точное количественное выражение для центробежной силы, которое впоследствии сыграло важную роль для исследования движения планет и открытия закона всемирного тяготения. Гюйгенс приводит в ней (словесно) несколько фундаментальных формул:
В 1657 году Гюйгенс написал приложение «О расчётах в азартной игре » к книге его учителя ван Схоотена «Математические этюды». Это было содержательное изложение начал зарождающейся тогда теории вероятностей. Гюйгенс, наряду с Ферма и Паскалем, заложил её основы. По этой книге знакомился с теорией вероятностей Якоб Бернулли, который и завершил создание основ теории.
Титульная страница популярного астрономического и философского трактата Гюйгенса «Cosmotheoros»
Гюйгенс самостоятельно усовершенствовал телескоп; в 1655 году он открыл спутник Сатурна Титан и описал кольца Сатурна. В 1659-м он описал всю систему Сатурна в изданном им сочинении.
В 1672 году он обнаружил ледяную шапку на Южном полюсе Марса.
Он открыл также туманность Ориона и другие туманности, наблюдал двойные звёзды, оценил (довольно точно) период вращения Марса вокруг оси.
Последняя книга «ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ sive de terris coelestibus earumque ornatu conjecturae» (на латинском языке; опубликована в Гааге в 1698) - философско-астрономическое размышление о Вселенной. Полагал, что другие планеты также населены людьми. Книга Гюйгенса получила широчайшее распространение в Европе, где была переведена на английский (в 1698 году), голландский (1699), французский (1702), немецкий (1703) и шведский (1774) языки. На русский язык по указу Петра I была переведена Яковом Брюсом в 1717 году под названием «Книга мирозрения». Считается первой в России книгой, где излагается гелиоцентрическая система Коперника.
Карманные механические часы
.jpg)
