17-ти век е много благоприятен период за науките, като напредъкът е постигнат в областта на физиката, математиката, химията и естествените науки. В рамките на един век за първи път бяха наблюдавани няколко планети и луни, направени бяха точни модели, които да прогнозират движенията на планетите и беше замислен законът за универсално гравитация.
В разгара на това сред останалите се откроява името на Кристиаан Хюйгенс. Като един от водещите учени на своето време, той е бил основен в развитието на часовници, механика и оптика. И в областта на астрономията той откри пръстените на Сатурн и най-голямата му луна - Титан. Благодарение на Хюйгенс, следващите поколения астрономи са били вдъхновени да изследват външната Слънчева система, което води до откриването на други кронийски луни, Уран и Нептун през следващия век.
Ранен живот:
Кристиан Хюйгенс е роден в Хага на 14 април 1629 г. в богато и влиятелно холандско семейство. Кристиаан беше вторият син на Констанцин Хюйгенс и Сузана ван Баерле, която кръсти Кристиаан на своя дядо по бащина линия. Константийн - известен поет, композитор и съветник в Дома на оранжевите - се сприятелил с много съвременни философи, включително Галилео Галилей, Марин Мерсен и Рене Декарт.
Връзките и личните му връзки на баща му позволиха на Кристиаан да получи цялостно образование в областта на изкуствата и науките и го тръгнаха по пътя към превръщането в изобретател и астроном. До шестнадесет години Кристиан е бил домашен ученик и е получил либерално образование, изучавайки езици, музика, история, география, математика, логика, реторика, а също така танци, фехтовка и конна езда.
Образование:
През 1645 г. Кристиян е изпратен да учи право и математика в университета в Лайден, в южната част на Холандия. След две години Хюйгенс продължава обучението си в новосъздадения колеж на Оранж в Бреда, където баща му е куратор, до завършването му през 1649 г. Докато баща му се е надявал, че ще продължи да бъде дипломат, интересът на Кристиан към математиката и науките бяха очевидни.
През 1654 г. Хюйгенс се връща в къщата на баща си в Хага и започва изцяло да се посвещава на изследвания. Голяма част от това се състоя в друга къща, която семейството му притежаваше в близкия Хофвик, където той прекарва голяма част от лятото. По това време Хюйгенс разработва широк кръг от кореспонденти, който включва Мерсен и кръга от академици, с които се беше обградил в Париж.
Към 1655 г. Хюйгенс започва да посещава Париж многократно и участва в дебати, проведени от Академията на Монмор - която е поета от кръга на Мерсен след смъртта му през 1648 г. Докато е в Академията в Монтмор, Хюйгенс се застъпва за научния метод и експериментира над традиционните ортодоксалности и това, което той вижда като аматьорски нагласи.
През 1661 г. Хюйгенс прави първото си посещение в Англия, където присъства на среща на групата на Gresham College - общество от учени, повлияни от новия научен метод (както е подкрепен от Франсис Бейкън). През 1663 г. Хюйгенс става сътрудник на Кралското общество, което наследява групата Грешъм, и се среща с такива влиятелни учени като Исак Нютон и Робърт Бойл, участвайки в много дебати и дискусии с други от тяхната гледна точка.
През 1666 г. Хюйгенс се премества в Париж и става един от основателите на новата Френска академия на науките на Луи XIV. Докато е там, той използва Парижката обсерватория, за да направи най-големите си открития в областта на астрономията (виж по-долу), водеше кореспонденция с Кралското общество и работи заедно с колегите астроном Джовани Касини (който откри луните на Сатурн - Япетус, Рея, Тетис и Диона) ,
Работата му с Академията му отпуска пенсия, по-голяма от тази на всеки друг член, и апартамент в сградата му. Освен от случайни посещения в Холандия, той живее в Париж от 1666 до 1681 г. и се запознава с германския математик и философ Готфрид Вилхелм Лайбниц, с когото остава в приятелски отношения до края на живота си.
Постижения в астрономията:
От 1652-53 г. Хюйгенс започва да изучава сферични лещи от теоретична гледна точка, с крайна цел да разбере телескопите. До 1655 г., в сътрудничество с брат си Константийн, той започва да шлифова и полира собствените си лещи и в крайна сметка проектира това, което сега се нарича Хуйгенов окуляр - телескоп окуляр, състоящ се от две лещи.
До 1660-те години работата му с лещи му позволява да се срещне социално с Барух Спиноза - известния холандски философ, учен и рационалист, който ги основава в професионален план. Използвайки тези подобрения, които въвежда в лещи, които той от своя страна използва за изграждането на свои собствени телескопи, Хюйгенс започва да изучава планетите, звездите и Вселената.
През 1655 г., използвайки 50-градусов телескоп с пречупване на мощност, той става първият астроном, който идентифицира пръстените на Сатурн, които правилно е преценил формата си четири години по-късно. В работата сиSystema Saturnium (1659 г.) той твърди, че Сатурн е „заобиколен от тънък плосък пръстен, никъде не докосващ се и наклонен към еклиптиката“.
Точно през 1655 г. той става първият астроном, който наблюдава най-голямата лунна маса на Сатурн - Титан. Навремето той кръсти луната Сатурни Луна (На латински за „Луната на Сатурн“), който той описа в своя тракт, озаглавен De Saturni Luna Observatio Nova (“Ново наблюдение на Луната на Сатурн ”).
През същата година той използва съвременния си телескоп, за да наблюдава мъглявината Орион и успешно я подразделя на различни звезди. Той също така създаде първата в историята илюстрация към нея - която той също публикува в Systema Saturnium през 1659 г. Поради това по-светлият интериорен район е кръстен Хуйгенска област в негова чест.
Малко преди смъртта си през 1695 г. Хюйгенс завършва Космотеорос, публикувана посмъртно през 1698 г. (поради доста еретичните си предложения). В него Хюйгенс спекулира за съществуването на извънземен живот на други планети, който той си представяше, че ще бъде подобен на този на Земята. Подобни спекулации не бяха рядкост, благодарение отчасти на коперниканския (хелиоцентричен) модел.
Но Хюйгенс навлезе в по-големи подробности, като заяви, че наличието на вода в течна форма е от съществено значение за живота и че свойствата на водата трябва да варират от планета до планета, за да отговарят на температурния диапазон. Той взе наблюденията си за тъмни и светли петна по повърхностите на Марс и Юпитер за доказателство за вода и лед на тези планети.
Обръщайки се към възможността за Писателни предизвикателства, той твърди, че извънземният живот не е нито потвърден, нито отричан от Библията, и постави въпроса защо Бог ще създаде другите планети, ако те не са предназначени да бъдат населени като Земята. И в тази книга Хюйгенс публикува своя метод за оценка на звездни разстояния въз основа на предположението (по-късно доказано неправилно), че всички звезди са толкова светещи, колкото Слънцето.
През 1659 г. Хюйгенс също така заявява онова, което сега е известно като втори от законите за движение на Нютон в квадратична форма. По онова време той изведе онова, което сега е стандартната формула за центростремителната сила, упражнена от обект, описващ кръгово движение, например върху връвта, към която е прикрепен. В математическа форма това се изразява като Fc = mv² / r, където m масата на обекта, v скоростта и r радиусът.
Публикуването на общата формула за тази сила през 1673 г. - макар и свързана с работата му в часовници с махало, а не с астрономия (виж по-долу) - беше значителна стъпка в изучаването на орбитите в астрономията. Той даде възможност за преминаване от третия закон на движението на планетата на Кеплер към обратния квадратен закон на гравитацията.
Други постижения:
Интересът му като астроном към точното измерване на времето го доведе и до откриването на махалото като регулатор на часовниците. Изобретението му за махалото на махалото, което той прототипира до края на 1656 г., е пробив в часовото време, което позволява по-точни часовници, отколкото са били налични по това време.
През 1657 г. Хюйгенс сключва договор с производителите на часовници в Хага, за да построи часовника си и кандидатства за местен патент. В други страни, като Франция и Великобритания, той беше по-малко успешен, като дизайнерите стигнаха дотам, че да откраднат дизайна му за собствена употреба. Публикуваната работа на Хюйген върху концепцията гарантира, че той е кредитиран с изобретението. Най-старият известен часовник на махалото в стил Хюйгенс е от 1657 г. и може да се види в музея Boerhaave в Лайден (показан по-горе).
През 1673 г. Huygens публикува Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Теория и дизайн на махалото на часовника), неговата основна работа по махалата и хорологията. В него той обърна внимание на проблемите, повдигнати от предишни учени, които смятаха махалата не за изохронни - т.е. периодът им в зависимост от ширината на люлеенето им, като широките люлки са малко по-дълги от тесните люлки.
Хюйгенс анализира този проблем с помощта на геометрични методи (ранно използване на смятане) и определи, че времето, което отнема, е същото, независимо от началната му точка. Освен това той реши проблема как да изчисли периода на махалото, описвайки взаимната връзка между центъра на трептене и точката на въртене. В същата работа той анализира конусното махало - тежест върху шнур, движещ се в кръг, който използва концепцията за центробежна сила.
Хюйгенс също е кредитиран за разработването на балансиращ пролетен часовник, в същия период като Робърт Хук (1675). Спорът за това кой е първият продължава от векове, но широко се смята, че развитието на Хюйген се е случило независимо от Хук.
Хюйгенс е запомнен и за приноса си към оптиката, особено за вълновата си теория на светлината. Тези теории са съобщени за първи път през 1678 г. в Парижката академия на науките и са публикувани през 1690 г. в неговата „Traité de la lumière“ (“Трактат за светлината"). В него той аргументира преработена версия на възгледите на Декарт, в която скоростта на светлината е безгранична и се разпространява с помощта на сферични вълни, излъчвани по фронта на вълната.
Също публикуван през 1690 г. е трактатът на Хайген за гравитацията, “Discours de la причина de la pesanteur ” (“Дискурс относно причината за гравитацията„), Която съдържаше механично обяснение на гравитацията въз основа на декартови вихри. Това представлява отклонение от теорията на гравитацията на Нютон, която, въпреки общото му възхищение към Нютон, се смята, че Хюген е лишен от какъвто и да е математически принцип.
Други изобретения на Хюйгенс включват неговия дизайн на двигател с вътрешно горене през 1680 г., който изтича от барут, въпреки че досега не са създадени прототипи. Хюйгенс също изгради три телескопа по свой собствен дизайн с фокусно разстояние 37,5, 55 и 64 метра (123, 180 и 210 фута), които по-късно бяха представени на Кралското общество.
Смърт и наследство:
Хюйгенс се премества обратно в Хага през 1681 г., след като страда от сериозна болест от депресивна болест, която го е мъчила през целия му живот. Той се опита да се върне във Франция през 1685 г., но отмяната на Нантския едикт - който позволява на френските протестанти (гугенотите) да упражняват религията си - това изключи. Когато баща му умира през 1687 г., той наследява Хофвик, който той прави дома си на следващата година.
През 1689 г. той прави третото си и последно посещение в Англия, като вижда Исак Нютон за пореден път за обмен на идеи за движение и оптика. Той умира в Хага на 8 юли 1695 г., след като страда от влошено здраве и е погребан в гроте на Синт-Якобскерк - Велика или църква Св. Джеймс, забележителна протестантска църква в Хага.
За работата си и приноса си в много области на науката, Хюйген е бил отличен по най-различни начини. В знак на признанието за времето си в университета в Лайден е построена лаборатория Хюйгенс, която е дом на катедрата по физика на университета. Европейската космическа агенция (ESA) също създаде сградата на Хюйгенс, която се намира отсреща на Европейския център за космически изследвания и технологии (ESTEC) в парка за космически бизнес в Нордвейк, Холандия.
Университетът Radbound, който се намира в Наймеген, Холандия, също има сграда, наречена на Хюйгенс, която е една от основните сгради на научния отдел на университета. В негова чест е наречен и Кристиан Хуйгенс колеж, гимназия, разположена в Айндховен, Холандия, както и стипендиантската програма на Хюйген - специален поход за международни и холандски студенти.
Съществува и двуелементният очен окуляр за телескопи, проектиран от Huygens, който следователно е известен като окуляр Huygenian. В негова чест бе наречен и пакет за обработка на изображения на микроскоп, известен като софтуер на Huygens. В чест както на Кристиаан, така и на баща му, друг известен холандски учен и учен, холандското национално суперкомпютърно съоръжение в Амстердам създаде суперкомпютъра Huygens.
И поради приноса му в областта на астрономията, много небесни обекти, функции и превозни средства са кръстени на Хюйгенс. Те включват Астероид 2801 Huygens, кратерът Хюйгенс на Марс и Монс Хюйгенс, планина на Луната. И разбира се, има сондата Хюйгенс, землището, използвано за изследване на повърхността на Титан, като част от мисията Касини-Хюйгенс в Сатурн.
Космическото списание има много интересни статии за Кристиан Хюйгенс и неговите открития. Например, ето един признаващ 375-ия рожден ден на Кристиян Хюйгенс, статия за Лунния титан на Сатурн и подробности за мисията на Хюйген и какво разкрива за атмосферата на Титан.
Astronomy Cast също има известен информативен подкаст по темата, Епизод 230: Кристиан Хюйгенс и Епизод 150: Телескопи, следващото ниво
За повече информация, разгледайте страницата на НАСА за изследване на слънчевата система на Christiaan Huygens и биографията на Christiaan Huygens.
