17. sajand oli teaduste jaoks väga soodne aeg, edusamme tehti füüsika, matemaatika, keemia ja loodusteaduste alal. Sajandi ruumis vaadeldi esimest korda mitmeid planeete ja kuusid, planeetide liikumise ennustamiseks tehti täpsed mudelid ja kavandati universaalse gravitatsiooni seadus.
Selle keskel paistab teiste seas silma Christiaan Huygeni nimi. Oma aja ühe silmapaistvama teadlasena oli ta kesksel kohal kellade, mehaanika ja optika väljatöötamisel. Ja astronoomia valdkonnas avastas ta Saturni rõngad ja selle suurima kuu - Titan. Tänu Huygensile inspireeriti järgnevaid põlvkondi astronoome välise Päikesesüsteemi uurimiseks, mis viis järgmiste sajandite avastamiseni teiste Cronia kuude, Uraani ja Neptuuni jaoks.
Varane elu:
Christiaan Huygens sündis Haagis 14. aprillil 1629 rikka ja mõjuka Hollandi perekonnas. Christiaan oli Constantijn Huygensi ja Suzanna van Baerle teine poeg, kes nimetas Christiaaniks oma isapoolse vanaisa. Constantijn - kuulus luuletaja, Helilooja ja Apelsini maja nõustaja - oli sõber paljude kaasaegsete filosoofidega, sealhulgas Galileo Galilei, Marin Mersenne ja René Descartes.
Tema isa sidemed ja isiklikud suhted võimaldasid Christiaanil omandada üldhariduse kunsti- ja teaduste alal ning viisid teele leiutaja ja astronoomini jõudmiseks. Kuni kuueteistaastaseks saamiseni oli Christiaan koduõppega ning sai liberaalse hariduse, õppis keeli, muusikat, ajalugu, geograafiat, matemaatikat, loogikat, retoorikat ning lisaks ka tantsimist, vehklemist ja ratsutamist.
Haridus:
1645. aastal saadeti Christiaan Hollandi lõunaosas Leideni ülikooli õigusteadust ja matemaatikat õppima. Kahe aasta pärast jätkas Huygens õpinguid äsja asutatud Apelsini kolledžis Bredas, kus tema isa oli kuraator, kuni kooli lõpetamiseni 1649. Kuni isa lootis, et ta jätkab diplomaatina, tundis Christiaan huvi matemaatika vastu. ja teadused olid ilmsed.
Aastal 1654 naasis Huygens oma isa majja Haagis ja hakkas täielikult pühenduma teadusuuringutele. Suur osa sellest leidis aset tema perele kuuluvas teises majas lähedal Hofwijckis, kus ta veetis suure osa suvest. Huygens arendas sel ajal laialdast korrespondentide ringi, mille hulka kuulusid Mersenne ja akadeemikute ring, kellega ta oli Pariisis ümber käinud.
1655. aastaks hakkas Huygens mitmel korral Pariisi külastama ja võttis osa Montmori akadeemia peetavatest aruteludest, mis olid pärast surma 1648. aastal Mersenne'i ringist üle võtnud. ortodoksiad ja see, mida ta pidas amatöörlikuks hoiakuks.
1661. aastal tegi Huygens oma esimese visiidi Inglismaale, kus ta osales Greshami kolledži töörühma kohtumisel - teadlaste ühiskonnas, mida mõjutas uus teaduslik meetod (nagu Francis Bacon pooldas). Aastal 1663 sai Huygens Greshami rühmitusest järeltuleva kuningliku seltsi stipendiaadiks ja kohtus selliste mõjukate teadlastega nagu Isaac Newton ja Robert Boyle, osaledes paljudes aruteludes ja aruteludes teistega.
1666 kolis Huygens Pariisi ja temast sai Louis XIV uue Prantsuse Teaduste Akadeemia asutajaliige. Seal olles kasutas ta Pariisi observatooriumi oma suurimate avastuste tegemiseks astronoomia valdkonnas (vt allpool), pidas kirjavahetust kuningliku seltsiga ja tegi koostööd kaasastronoomi Giovanni Cassini (kes avastas Saturni kuude Iapetus, Rhea, Tethys ja Dione) kõrval. .
Tema töö akadeemiaga andis talle suurema pensioni kui ühegi teise liikme pensioni ja korteri selle hoones. Lisaks juhuslikele visiitidele Hollandisse elas ta aastatel 1666–1681 Pariisis ja tutvus saksa matemaatiku ja filosoofi Gottfried Wilhelm Leibniziga, kellega ta jäi kogu ülejäänud elu sõbralikes suhetes.
Astronoomia saavutused:
Aastatel 1652–53 hakkas Huygens uurima sfäärilisi läätsi teoreetilisest vaatepunktist, lõppeesmärk on mõista teleskoope. 1655. aastaks hakkas ta koostöös oma venna Constantijniga oma läätsi lihvima ja poleerima ning kujundas lõpuks välja selle, mida nüüd nimetatakse Huygeniani okulaariks - kahest läätsest koosnev okulaari teleskoop.
1660. aastateks võimaldas tema läätsedega töötamine tal sotsiaalselt kohtuda Baruch Spinoza - kuulsa Hollandi filosoofi, õpetlase ja ratsionalistiga -, kes neid professionaalselt maandab. Neid täiustusi kasutades, mille ta tutvustas läätsedes, mida ta omakorda kasutas omaenda teleskoopide ehitamiseks, hakkas Huygens uurima planeete, tähti ja universumit.
Aastal 1655, kasutades enda projekteeritud 50-võimsust murdvat teleskoopi, sai temast esimene astronoom, kes tegi kindlaks Saturni rõngad, mille ta neli aastat hiljem õigesti mõõtis. Tema töösSystema Saturnium (1659) väitis ta, et Saturn oli ümbritsetud õhukese lameda rõngaga, mis ei puuduta kuhugi ja on ekliptika poole kaldu.
See oli ka 1655. aastal esimene astronoom, kes vaatas Saturni kuude suurimat - Titanit. Omal ajal nimetas ta kuuks Saturni Luna (Ladina keeles “Saturni kuu”), mida ta kirjeldas oma traktis pealkirjaga De Saturni Luna Observatio Nova (“Uus vaatlus Saturni kuust ”).
Samal aastal kasutas ta Orioni udukogu vaatlemiseks oma tänapäevast teleskoopi ja jagas selle edukalt erinevateks tähtedeks. Samuti koostas ta selle kohta esimese illustratsiooni - mille ta avaldas ka Systema Saturnium aastal 1659. Seetõttu nimetati eredamat sisepiirkonda piirkonnaks Huygeni piirkond tema auks.
Vahetult enne surma 1695. aastal sai Huygens lõpule Kosmoteorod, mis avaldati postuumselt 1698. aastal (oma üsna ketserlike ettepanekute tõttu). Selles spekuleeris Huygens maavälise elu olemasolu kohta teistel planeetidel, mis tema arvates oleks sarnane Maa omaga. Sellised spekulatsioonid polnud toona haruldased, osaliselt tänu Koperniku (heliotsentriline) mudelile.
Kuid Huygens läks üksikasjalikumalt, väites, et vedelal kujul oleva vee kättesaadavus on eluks hädavajalik ja et vee omadused peavad erinema planeedil, et see sobiks temperatuurivahemikuga. Ta võttis oma tähelepanekud Marsi ja Jupiteri pindadel olevate tumedate ja heledate laikude kohta, et olla tõendiks vee ja jää kohta neil planeetidel.
Pühakirjaprobleemide võimalusega tegeledes väitis ta, et Piibel ei kinnita ega eita maavälist elu, ning seadis kahtluse alla, miks Jumal loob teised planeedid, kui need pole mõeldud asustamiseks nagu Maa. Samuti avaldas Huygens selles raamatus oma tähekauguste hindamise meetodi, tuginedes eeldusele (hiljem osutunud valeks), et kõik tähed on sama helendavad kui Päike.
Aastal 1659 teatas Huygens ka ruutmeetrilisel kujul Newtoni liikumisseaduste teiseks nimeks. Omal ajal tuvastas ta, mis on nüüd tsentripetaalse jõu standardvalem, mida avaldab objekt, mis kirjeldab ringliikumist, näiteks nööriga, mille külge see on kinnitatud. Matemaatiliselt väljendatakse seda järgmiselt: Fc = mv² / r, kus m on objekti mass, v kiirus ja r raadius.
Selle jõu üldvalemi avaldamine 1673. aastal - olgugi et see oli seotud tema tööga pendelkellades ja mitte astronoomiaga (vt allpool) - oli oluline samm astronoomia orbiitide uurimisel. See võimaldas ülemineku Kepleri planeetide liikumise kolmandalt seadmiselt gravitatsiooni pöördruuduseadusele.
Muud saavutused:
Tema kui astronoomi huvi aja täpse mõõtmise vastu viis ta ka pendelide leidmiseni kellade regulaatorina. Tema leiutatud pendlikell, mille ta prototüübis 1656. aasta lõpuks, oli läbimurre ajaarvestuses, võimaldades täpsemaid kellasid, kui toona olid saadaval.
Aastal 1657 sõlmis Huygens Haagis kellade valmistajatega lepingu kella ehitamiseks ja taotles kohalikku patenti. Teistes riikides, näiteks Prantsusmaal ja Suurbritannias, oli ta vähem edukas - disainerid läksid nii kaugele, et varastasid tema disaini enda tarbeks. Huygeni avaldatud töö kontseptsiooni kallal aga kindlustas, et talle antakse leiutis ette. Vanim teadaolev Huygeni stiilis pendelkell on dateeritud 1657 ja seda saab näha Leideni muuseumis Boerhaave (näidatud ülal).
Aastal 1673 avaldas Huygens Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Pendli kella teooria ja kujundus), tema suuremat tööd pendlite ja horoloogia kohta. Selles käsitles ta varasemate teadlaste tõstatatud probleeme, kes pidasid pendleid mitte-isokroonseteks - s.t nende periood sõltuvalt nende kiige laiusest, kusjuures laiad kiiged võtavad pisut kauem kui kitsad.
Huygens analüüsis seda probleemi geomeetriliste meetodite abil (varakivi kasutamine varakult) ja leidis, et kuluv aeg on sama, sõltumata selle alguspunktist. Lisaks lahendas ta pendli perioodi arvutamise probleemi, kirjeldades võnkekeskme ja pöördepunkti vastastikust suhet. Samas töös analüüsis ta koonilist pendlit - ringis liikuva nööri raskust, mis kasutab tsentrifugaaljõu mõistet.
Huygensit tunnustatakse ka kevadise tasakaaluvalvesüsteemi arendamise eest, samal perioodil kui Robert Hooke (1675). Vaidlused selle üle, kes oli esimene, on püsinud sajandeid, kuid laialt arvatakse, et Huygeni areng toimus Hookeest sõltumatult.
Huygensi mäletatakse ka tema panuse eest optikasse, eriti valguse laineteooriasse. Need teooriad edastati esmakordselt 1678. aastal Pariisi Teaduste Akadeemiale ja avaldati 1690. aastal tema teoses “Traité de la lumière” (“Traktaat valgust“). Selles väitis ta Descartesi vaadete muudetud versiooni, milles valguse kiirus on lõpmatu ja levib piki laine rindu kiirgavate sfääriliste lainete abil.
Samuti avaldati 1690. aastal Huygeni traktaat gravitatsiooni kohta “Diskursused de la pesanteuri tekitamiseks ” (“Diskursus raskuse põhjuse üle“), Mis sisaldas gravitatsiooni mehaanilist seletust, mis põhines Cartesiuse pööristel. See kujutas endast lahkumist Newtoni gravitatsiooniteooriast, mis Huygeni arvates - vaatamata tema üldisele imetlusele Newtoni vastu - puudutab ühtegi matemaatilist põhimõtet.
Teised Huygeni leiutised hõlmasid tema sisepõlemismootori projekteerimist 1680. aastal, mis läks püssirohust maha, ehkki prototüüpe kunagi ei ehitatud. Huygens ehitas ka kolm oma disainiga teleskoopi, fookuskaugusega 37,5, 55 ja 64 meetrit (123, 180 ja 210 jalga), mis hiljem esitati kuninglikule seltsile.
Surm ja pärand:
Huygens kolis 1681. aastal tagasi Haagi pärast tõsist depressiivset haigust, mis oli teda terve elu vaevanud. Ta üritas Prantsusmaale tagasi pöörduda 1685. aastal, kuid Nantes'i otsuse tühistamine - mis võimaldas prantsuse protestantidel (hugenotitel) vabadust oma usundit praktiseerida - välistas selle. Kui isa suri 1687. aastal, pärandas ta Hofwijcki, mille ta järgmisel aastal oma koduks muutis.
1689. aastal tegi ta oma kolmanda ja viimase visiidi Inglismaale, nähes Isaac Newtonit veel kord liikumis- ja optikaalaseid mõtteid vahetamas. Ta suri 8. juulil 1695 Haagis pärast tervisehädade kannatamist ja maeti Sint-Jacobskerki Grote'i - Suur- või Püha Jamesi kirikusse, Haagi maamärkide protestantlikku kirikusse.
Oma elutöö ja panuse eest paljudesse teadusvaldkondadesse on Huygenit austatud mitmel viisil. Tunnustusena Leideni ülikoolis töötatud aja eest ehitati Huygeni labor, mis on ülikooli füüsikaosakonna kodu. Euroopa Kosmoseagentuur (ESA) lõi ka Huygensi hoone, mis asub Euroopa kosmoseuuringute ja tehnoloogia keskuse (ESTEC) vastas Hollandi Noordwijkis asuvas kosmoseäri pargis.
Radboundi ülikoolil, mis asub Nijmegenis, Hollandis, on ka Huygensi järgi nimetatud hoone, mis on ülikooli teadusosakonna üks suuremaid hooneid. Tema auks nimetatakse ka Christiaan Huygeni kolledžit, keskkooli, mis asub Eindhovenis, Hollandis, nagu ka Huygeni stipendiumiprogrammi - spetsiaalset stipendiumi rahvusvahelistele ja Hollandi üliõpilastele.
Samuti on Huygeni konstrueeritud teleskoopide jaoks kaheelemendiline okulaar, mida seetõttu tuntakse kui Huygeni okulaari. Tema auks nimetati ka mikroskoobiga pilditöötluspaketti, mida tuntakse nimega Huygens Software. Nii Christiaani kui ka tema isa, teise tunnustatud Hollandi õpetlase ja teadlase auks lõi Hollandi riiklik superarvutirajatis Amsterdamis Huygensi superarvuti.
Ja tänu tema panusele astronoomia valdkonda on paljud taevaobjektid, funktsioonid ja sõidukid saanud nime Huygens. Need sisaldavad Asteroid 2801 Huygens, Huygensi kraater Marsil ja Mons Huygens, mägi Kuul. Ja muidugi on Cassini – Huygensi missiooni Saturnis kohal Huygensi sond, maandur, mida kasutati Titani pinna uurimiseks.
Kosmoseajakirjas on palju huvitavaid artikleid Christiaan Huygensi ja tema avastuste kohta. Näiteks siin on üks Christiaan Huygeni 375. sünnipäeva tunnustav artikkel, Saturnuse Kuu Titanit käsitlev artikkel, üksikasjad Huygeni missiooni kohta ja see, mida see Titani atmosfääri kohta paljastas.
Astronomy Cast'il on ka sellel teemal informatiivne podcast, Episood 230: Christiaan Huygens ja Episode 150: Teleskoobid, järgmine tase
Lisateabe saamiseks vaadake NASA lehekülge Päikesesüsteemi uurimine Christiaan Huygensi kohta ja Christiaan Huygeni elulugu.
