Гюйгенс християн

Християн Гюйгенс - нідерландський механік, фізик, математик, астроном і винахідник.

Один з основоположників теоретичної механіки і теорії ймовірностей. Вніс значний вклад в оптику, молекулярну фізику, астрономію, геометрію, годинникову справу. Відкрив кільця Сатурна і Титан (супутник Сатурна). Перший іноземний член Лондонського королівського товариства (1663), член Французької академії наук з моменту її заснування (+1666) і її перший президент (1666-1681).

Гюйгенс народився в Гаазі в 1629 році. Батько його Костянтин Гюйгенс (Хейгенс), таємний радник принців Оранських, був чудовим літератором, який отримав також гарне наукову освіту. Костянтин був другом Декарта, і декартівського філософія (картезианство) справила великий вплив не тільки на батька, але і на самого Християна Гюйгенса.

У 1657 році Гюйгенс отримав голландський патент на конструкцію маятникових годин. В останні роки життя цей механізм намагався створити Галілей, але йому завадила прогресуюча сліпота. Годинники Гюйгенса реально працювали і забезпечували чудову для того часу точність ходу. Центральним елементом конструкції був придуманий Гюйгенсом якір, який періодично підштовхував маятник і підтримував незгасаючі коливання. Сконструйовані Гюйгенсом точні і недорогий годинник з маятником швидко отримали широке розповсюдження по всьому світу. У 1673 році під назвою «Маятниковий годинник» вийшов надзвичайно змістовний трактат Гюйгенса з кінематики прискореного руху. Ця книга була настільною у Ньютона, який завершив розпочату Галілеєм і продовжене Гюйгенсом побудова фундаменту механіки.

У 1661 році Гюйгенс здійснив поїздку до Англії. У 1665 році на запрошення Кольбера оселився в Парижі, де в 1666 році була створена Паризька Академія наук. За пропозицією того ж Кольбера Гюйгенс став її першим президентом і керував Академією 15 років. У 1681 році, в зв'язку з наміченої скасуванням Нантського едикту, Гюйгенс, не бажаючи переходити в католицизм, повернувся в Голландію, де продовжив свої наукові дослідження. На початку 1690-х років здоров'я вченого стало погіршуватися, він помер в 1695 році. Останнім працею Гюйгенса став «Космотеорос», в ньому він аргументував можливість життя на інших планетах.

Наукова діяльність

Лагранж писав, що Гюйгенсу «судилося вдосконалити і розвинути найважливіші відкриття Галілея».

Математика

Наукову діяльність Християн Гюйгенс почав в 1651 році твором про квадратуру гіперболи, еліпса і кола. У 1654 році він розробив загальну теорію еволют і евольвент, досліджував циклоиду і ланцюгову лінію, просунув теорію неперервних дробів.

У 1657 році Гюйгенс написав додаток «Про розрахунки в азартній грі» до книги його вчителя ван Схоотена «Математичні етюди». Це було перше виклад почав зароджується тоді теорії ймовірностей. Гюйгенс, поряд з Ферма та Паскалем, заклав її основи, ввів фундаментальне поняття математичного очікування. По цій книзі знайомився з теорією ймовірностей Якоб Бернуллі, який і завершив створення основ теорії.

У 1657 році Гюйгенс видав опис пристрою винайдених ним годин з маятником. У той час вчені не мали таким необхідним для експериментів приладом, як найточніший годинник. Галілей, наприклад, при вивченні законів падіння вважав удари власного пульсу. Годинники з колесами, які приводилися в рух гирями, були у вжитку з давнього часу, але точність їх була незадовільна. Маятник же з часів Галілея вживали окремо для точного вимірювання невеликих проміжків часу, причому доводилося вести рахунок числу хитань. Годинники Гюйгенса володіли хорошою точністю, і вчений далі неодноразово, протягом майже 40 років, звертався до свого винаходу, удосконалюючи його і вивчаючи властивості маятника. Гюйгенс мав намір застосувати маятниковий годинник для вирішення завдання визначення довготи на морі, але істотного просування не добився. Надійний і точний морський хронометр з'явився тільки в 1735 році (в Великобританії).

Гюйгенс виводить закони рівноприскореного руху вільно падаючих тіл, грунтуючись на припущенні, що дія, що повідомляється тілу постійною силою, не залежить від величини і напрямки початкової швидкості. Виводячи залежність між висотою падіння і квадратом часу, Гюйгенс зауважує, що висоти падінь відносяться як квадрати придбаних швидкостей. Далі, розглядаючи вільний рух тіла, кинутого вгору, він знаходить, що тіло піднімається на найбільшу висоту, втративши всю повідомлену йому швидкість, і набуває її знову при поверненні назад.

Якщо складний маятник, вийшовши з спокою, здійснив деяку частину свого гойдання, велику полуразмаха, і якщо зв'язок між усіма його частками буде знищена, то кожна з цих частинок підніметься на таку висоту, що загальний центр ваги їх при цьому буде на тій висоті, на якої він був при виході маятника з спокою. Ця пропозиція, не доведену у Гюйгенса, є у нього в якості основного початку, між тим як тепер воно являє простий наслідок закону збереження енергії.

Теорія фізичного маятника дана Гюйгенсом цілком у загальному вигляді та в застосуванні до тіл різного роду. Гюйгенс виправив помилку Галілея і показав, що проголошена останнім синхронізм коливань маятника має місце лише наближено. Він зазначив також ще дві помилки Галілея в кінематиці: рівномірний рух по колу пов'язано з прискоренням (Галілей це заперечував), а відцентрова сила пропорційна не швидкість, а квадрату швидкості.

В останній, п'ятій частині свого твору Гюйгенс дає тринадцять теорем про відцентрової силі. Ця глава дає вперше точне кількісне вираження для відцентрової сили, яке згодом відіграло важливу роль для дослідження руху планет і відкриття закону всесвітнього тяжіння. Гюйгенс приводить в ній (словесно) декілька фундаментальних формул:

Астрономія

Гюйгенс самостійно удосконалив телескоп; в 1655 році він відкрив супутник Сатурна Титан і описав кільця Сатурна. У 1659-му він описав всю систему Сатурна в виданому ним творі.

У 1672 році він виявив крижану шапку на Південному полюсі Марса. Він відкрив також туманність Оріона та інші туманності, спостерігав подвійні зірки, оцінив (досить точно) період обертання Марса навколо осі.

Оптика і теорія хвиль

Гюйгенс брав участь в сучасних йому суперечках про природу світла. У 1678 році він випустив «Трактат про світло» - начерк хвильової теорії світла. Інше чудове твір він видав у 1690 році; там він виклав якісну теорію відображення, заломлення і подвійного променезаломлення в ісландському шпату в тому самому вигляді, як вона викладається тепер у підручниках фізики. Сформулював «принцип Гюйгенса», що дозволяє досліджувати рух хвильового фронту, згодом розвинений Френелем і зіграв важливу роль в хвильової теорії світла. Відкрив поляризацію світла (1678).

Йому належить оригінальне удосконалення телескопа, використаного їм в астрономічних спостереженнях і згаданого в параграфі про астрономію, він винайшов «окуляр Гюйгенса», що складається з двох плосковипуклих лінз (використовується і в наші дні). Також він є винахідником діаскопічній проектора - т. Зв. «Чарівного ліхтаря».

інші досягнення

Йому належить винахід годинникової спіралі, що замінює маятник, вкрай важливе для навігації; перші години зі спіраллю були сконструйовані в Парижі годинниковим майстром Тюре в 1674 році. 1675 року запатентував кишеньковий годинник.

Гюйгенс першим закликав вибрати всесвітню натуральну міру довжини, в якості якої запропонував 1/3 довжини маятника з періодом коливань 1 секунда (це приблизно 8 см).

Основні праці

Horologium oscillatorium, 1673 (Маятниковий годинник, латинською).
Kosmotheeoros. (Англійський переклад видання 1698 роки) - астрономічні відкриття Гюйгенса, гіпотези про інших планетах.
Treatise on Light (Трактат про світло, англійський переклад).