Христиан Гюйгенс

редактировать
Голландский математик и натурфилософ XVII века

Христиан Гюйгенс
Christiaan Huygens-painting.jpeg Христиан Гюйгенс, автор Каспар Нетчер, Музей Бурхаве, Лейден
Родился(1629-04-14) 14 апреля 1629 г.. Гаага, Голландская Республика
Умер8 июля 1695 (1695-07-08) (66 лет). Гаага, Голландская Республика
ГражданствоГолландец
Alma materЛейденский университет. Университет Анже
ИзвестенТитаном. Объяснение колец Сатурна. Центробежная сила. Столкновение формулы. Гибель игрока. Маятниковые часы. Принцип Гюйгенса-Френеля. Волновая теория. Двигатель Гюйгенса. Двулучепреломление. Evolute. Окуляр Гюйгена. 31 равный темперамент музыкальный настройка. Теорема Гюйгенса – Штейнера
Научная карьера
ОбластиЕстественная философия. Физика. Математика. Астрономия. Горология
УчрежденияЛондонское королевское общество. Французская академия наук
ВлиянияГалилео Галилей. Рене Декарт. Франс ван Скутен
Под влияниемГотфрид Вильгельм Лейбниц. Исаак Ньютон

Христиан Гюйгенс FRS (, также US :, голландский: (Об этом звуке слушайте ); Латинский : Гугений; 14 апреля 1629 - 8 июля 1695), также пишется Хайдженс, был голландским физиком, математиком, астрономом и изобретателем, которого многие считают одним из величайших ученых всех времен и важной фигурой в научной революции. В физике Гюйгенс внес новаторский вклад в оптику и механику, а как астроном он известен в основном своими исследованиями колец Сатурна и открытием его луна Титан. Как изобретатель, он усовершенствовал конструкцию телескопа с изобретением окуляра Гюйгена. Однако самым известным его изобретением были маятниковые часы 1656 года, которые стали прорывом в хронометрии и стали самыми точными хронометристами почти на 300 лет. Гюйгенс был выдающимся математиком и, поскольку он был первым, кто применил математические исследования для описания ненаблюдаемых физических явлений, его называли первым физиком-теоретиком и основателем современной математической физики.

. В 1659 г. Гюйгенс был первым, кто в своей работе De vi centrifuga первым вывел геометрически стандартные формулы для центростремительной силы и центробежной силы. Формулы играли центральную роль в классической механике. Гюйгенс также был первым, кто определил правильные законы упругого столкновения в своей работе De motu corporum ex percussione, но его результаты были опубликованы только в 1703 году, после его смерти. В области оптики он наиболее известен своей волновой теорией света, которую он предложил в 1678 году и описал в 1690 году в своем Трактате о свете, который считается первым математическая теория света. Его теория была первоначально отвергнута в пользу корпускулярной теории света Исаака Ньютона , пока Огюстен-Жан Френель не принял принцип Гюйгенса в 1818 году и не показал, что он может объяснить прямолинейное распространение и эффекты дифракции света. Сегодня этот принцип известен как принцип Гюйгенса-Френеля..

Гюйгенс изобрел маятниковые часы в 1656 году, которые он запатентовал в следующем году. В дополнение к этому изобретению его исследования в часовом деле привели к обширному анализу маятника в его книге 1673 года Horologium Oscillatorium, которая считается одним из важнейшие работы семнадцатого века по механике. В то время как первая часть книги содержит описание конструкции часов, большая часть книги представляет собой анализ движения маятника и теорию кривых. В 1655 году Гюйгенс вместе со своим братом Константином начал шлифовать линзы, чтобы строить телескопы для проведения астрономических исследований. Он сконструировал 50-кратный рефракторный телескоп, с помощью которого он обнаружил, что кольцо Сатурна было «тонким плоским кольцом, никуда не касающимся и наклоненным к эклиптике». Именно с помощью этого телескопа он открыл первую из спутников Сатурна, Титан. В конце концов, в 1662 году он разработал то, что сейчас называется окуляр Гюйгена, телескоп с двумя линзами, который уменьшал величину дисперсии.

. Как математик, Гюйгенс разработал теорию эволюции. и был пионером в области вероятности, написав свой первый трактат по теории вероятностей в 1657 году под названием Van Rekeningh в Spelen van Gluck. Франс ван Скутен, частный наставник Гюйгенса, перевел труд как De ratiociniis in ludo aleae («О рассуждениях в играх с шансом»). Работа представляет собой систематический трактат о вероятности и рассматривает азартные игры и, в частности, проблему очков. Современная концепция вероятности выросла из использования математических ожиданий Гюйгенсом и Блезом Паскалем (который побудил его написать эту работу).

Содержание

  • 1 Ранняя жизнь
  • 2 Студенческие годы
  • 3 Ранняя переписка
  • 4 Научный дебют
  • 5 Во Франции
  • 6 Позже
  • 7 Работа в области естественной философии
    • 7.1 Законы движения, удара и гравитации
    • 7.2 Оптика
    • 7.3 Часы
      • 7.3.1 Маятники
      • 7.3.2 Часы с пружиной баланса
    • 7.4 Астрономия
      • 7.4.1 Кольца Сатурна и Титан
      • 7.4.2 Марс и Большой Сиртис
      • 7.4.3 Космотеорос
  • 8 Портреты
    • 8.1 При жизни
    • 8.2 Статуи
  • 9 Названы в честь Гюйгенса
    • 9.1 Наука
    • 9.2 Прочие
  • 10 Произведения
  • 11 См. Также
  • 12 Примечания
  • 13 Ссылки
  • 14 Дополнительная литература
  • 15 Внешние ссылки
    • 15.1 Первичные источники, переводы
    • 15.2 Музеи
    • 15.3 Другое

Ранняя жизнь

Портрет отца Гюйгенса (в центре) и его пятерых детей (Христиан справа). Маурицхейс, Гаага. Христиан Гюйгенс. Вырезано с гравюры по картине Каспара Нетчера художника Г. Эделинк, между 1684 и 1687 годами.

Христиан Гюйгенс родился 14 апреля 1629 года в Гааге в богатой и влиятельной голландской семье, был вторым сыном Константина Гюйгенса. Христиан был назван в честь его деда по отцовской линии. Его матерью была Сюзанна ван Берле. Она умерла в 1637 году, вскоре после рождения сестры Гюйгенса. У пары было пятеро детей: Константин (1628), Христиан (1629), Лодевийк (1631), Филипс (1632) и Сюзанна (1637).

Константин. Гюйгенс был дипломатом и советником Дома Оранж, а также поэтом и музыкантом. Среди его друзей были Галилео Галилей, Марин Мерсенн и Рене Декарт. Гюйгенс получил домашнее образование до шестнадцати лет. Он любил играть с миниатюрами мельниц и других станков. Его отец дал ему гуманитарное образование: он изучал языки и музыку, историю и географию, математику, логику и риторику, но также танцы, фехтование и верховая езда.

В 1644 году у Гюйгенса в качестве наставника по математике Ян Янс де Йонге Стампиоен, назначивший 15-летний -старый требовательный список литературы по современной науке. Декарт был впечатлен его навыками в геометрии.

Студенческие годы

Его отец отправил Гюйгенса изучать право и математику в Лейденском университете, где он учился с мая 1645 года. до марта 1647 года. Франс ван Скутен был академиком в Лейдене с 1646 года, а также частным наставником Гюйгенса и его старшего брата, заменившего Стампиоэна по совету Декарта. Ван Скутен обновил свое математическое образование, в частности познакомив его с работами Ферма по дифференциальной геометрии.

. Через два года, с марта 1647 г., Гюйгенс продолжил учебу в недавно основанном Orange College, в Бреда, где его отец был куратором : изменение произошло из-за дуэли между его братом Лодевейком и другим студентом. Константин Гюйгенс был тесно связан с новым колледжем, который просуществовал только до 1669 года; ректором был Андре Риве. Христиан Гюйгенс жил в доме юриста Иоганна Хенрика Даубера и занимался математикой у лектора английского языка Джона Пелла. Он закончил учебу в августе 1649 года. Затем он работал дипломатом в миссии с Генрихом, герцогом Нассау. Ему потребовалось Бентхайм, затем Фленсбург. Он вылетел в Данию, посетил Копенгаген и Хельсингёр и надеялся пересечь Эресунн, чтобы навестить Декарта в Стокгольме. Этого не должно было быть.

Хотя его отец Константин и хотел, чтобы его сын Кристиан стал дипломатом, этого не произошло. С политической точки зрения, Первый Период без Штатхолдеров, начавшийся в 1650 году, означал, что Дом Оранских не находился у власти, что снизило влияние Константина. Кроме того, он понял, что его сын не заинтересован в такой карьере.

Ранняя переписка

Корреспонденция

Гюйгенс обычно писал на французском или латыни. Еще будучи студентом колледжа в Лейдене, он начал переписку с интеллигентом Мерсенном, который умер вскоре после этого в 1648 году. Мерсенн писал Константину о таланте своего сына к математике и лестно сравнивал его с Архимедом. (3 января 1647 г.). Письма показывают ранний интерес Гюйгенса к математике. В октябре 1646 года есть подвесной мост и демонстрация того, что цепная линия не является параболой. В 1647/8 они покрывают претензию Грегуара де Сен-Винсента на квадратуру круга ; выпрямление эллипса; снаряды и вибрирующая струна. Некоторые из проблем Мерсенна в то время, такие как циклоида (он отправил трактат Евангелисты Торричелли о кривой), центр колебаний и гравитационная постоянная, к которой Гюйгенс серьезно относился только в конце 17 века. Мерсенн также писал по теории музыки. Гюйгенс предпочел имел в виду один темперамент ; он ввел новшество в 31 равный темперамент, который сам по себе не был новой идеей, но был известен Франсиско де Салинас, используя логарифмы для дальнейшего исследования и демонстрации его тесной связи с системой meanone. 478>

В 1654 году Гюйгенс вернулся в дом своего отца в Гааге и смог полностью посвятить себя исследованиям. У семьи был другой дом, недалеко от Хофвейк, и он проводил там время летом. Его научная жизнь не позволила ему избежать приступов депрессии.

План сада в Хофвейке, 1653

Впоследствии Гюйгенс обзавелся широким кругом корреспондентов, хотя выяснение нити после 1648 года было затруднено из-за пятилетнего периода. Fronde во Франции. Посетив Париж в 1655 году, Гюйгенс призвал Исмаэля Бульо, чтобы представиться. Затем Бульо отвел его к Клоду Милону. Группа парижских ученых, собравшаяся вокруг Мерсенна, держалась вместе до 1650-х годов, и Милон, взявший на себя секретарскую роль, с тех пор старался поддерживать связь с Гюйгенсом. Через Пьер де Каркави Гюйгенс переписывался в 1656 году с Пьером де Ферма, которым он очень восхищался, хотя и по эту сторону идолопоклонства. Опыт был горько-сладким и даже озадачивающим, поскольку стало ясно, что Ферма выпал из мейнстрима исследований, и его требования о приоритете, вероятно, в некоторых случаях не могут быть оправданы. Кроме того, Гюйгенс к тому времени искал применение математики, в то время как проблемы Ферма сводились к более чистым темам.

Научный дебют

Гюйгенс часто медлил с публикацией своих результатов и открытий. В первые дни его наставник Франс ван Скутен был осторожен ради своей репутации.

Первой работой, которую Гюйгенс опубликовал, была «Теорема квадратуры» (1651) в области квадратур. В него вошли материалы, обсуждавшиеся с Мерсенном несколько лет назад, такие как ошибочная природа квадратуры круга Грегуара де Сент-Винсента. Он предпочитал методы Архимеда и Ферма. Квадратура была актуальной темой в 1650-х годах, и через Милон Гюйгенс вмешался в обсуждение математики Томаса Гоббса. Упорно пытаясь объяснить ошибки Гоббс упавшие в, он сделал международную репутацию.

The контактной сети в рукописи Гюйгенса.

Гюйгенса изученные сферические линзы Из теоретическая точка зрения в 1652–1652 гг., получив результаты, которые оставались неопубликованными до Исаака Барроу (1669). Его целью было понять телескопы. Он начал шлифовать свои линзы в 1655 году, сотрудничая со своим братом Константином. В 1662 году он разработал то, что сейчас называется окуляр Гюйгена, с двумя линзами, в качестве окуляра телескопа. Линзы также были общим интересом, благодаря которому Гюйгенс мог в 1660-х годах встретиться социально с Барухом Спинозой, который обосновал их профессионально. У них были довольно разные взгляды на науку, Спиноза был более приверженным картезианцем, и некоторые из их дискуссий сохранились в переписке. Он познакомился с работой Антони ван Левенгука, другого шлифовального станка для линз, в области микроскопии, которая интересовала его отца.

Гюйгенс написал первый трактат о теория вероятностей, De ratiociniis in ludo aleae («О рассуждении в азартных играх», 1657). О последних работах в этой области ему рассказали Ферма, Блез Паскаль и Жирар Дезарг двумя годами ранее, в Париже. Франс ван Скутен перевел исходную голландскую рукопись «Ван Рекенинг в Spelen van Geluck» на латынь и опубликовал ее в своем Exercitationum mathematicarum. В нем рассматриваются азартные игры, в частности проблема очков. Гюйгенс воспринял как интуитивные его призывы к концепциям «честной игры» и равноправного контракта и использовал их для создания теории ожидаемых значений. В 1662 сэр Роберт Морей прислал Гюйгенсу таблицу жизни Джона Граунта, и со временем Гюйгенс и его брат Лодевийк работали над ожидаемой продолжительностью жизни.

3 мая 1661 года Гюйгенс наблюдал прохождение планеты Меркурий над Солнцем с помощью телескопа изготовителя инструментов Ричарда Рива в Лондоне вместе с астрономом Томасом Стритом и Рив. Затем Стрит обсудил опубликованные записи о транзите Гевелия, спор, при посредничестве Генри Ольденбурга. Гюйгенс передал Гевелию рукопись Иеремии Хоррокса о прохождении Венеры, 1639, которая таким образом была впервые напечатана в 1662 году. В том же году Гюйгенс, сыгравший клавесин, интересовался музыкой и теориями Саймона Стевина по этому поводу; он очень мало интересовался публикацией своих теорий о созвучии, некоторые из которых были потеряны на века. Королевское общество Лондона избрало его членом в 1663 году.

Во Франции

Академия Монмора была формой, которую старый кружок Мерсенна принял после середина 1650-х гг. Гюйгенс принимал участие в его дебатах и ​​поддерживал его «диссидентскую» фракцию, которая выступала за экспериментальную демонстрацию, чтобы сократить бесплодные дискуссии, и выступала против дилетантского отношения. В 1663 году он совершил свой третий визит в Париж; Академия Монмора закрылась, и Гюйгенс воспользовался возможностью, чтобы отстаивать более бэконовскую программу в науке. В 1666 году он переехал в Париж и получил должность в Людовике XIV в новой Французской академии наук.

. В Париже у Гюйгенса был важный покровитель и корреспондент в Жан-Батист Кольбер. Однако его отношения с Академией не всегда были легкими, и в 1670 году Гюйгенс, тяжело больной, выбрал Фрэнсиса Вернона, чтобы передать его документы Лондонскому королевскому обществу в случае его смерти. Затем произошла франко-голландская война (1672–168). Участие Англии в этом (1672–164 гг.), Как полагают, повредило его отношениям с Королевским обществом. Роберт Гук из Королевского общества в 1673 г. не был достаточно учтивым, чтобы справиться с ситуацией.

Христиан Гюйгенс, облегчение от Жан-Жака Клериона, около 1670?

Дени Папен был помощником Гюйгенса с 1671 года. Одним из их проектов, которые напрямую не принесли результатов, был пороховой двигатель. Папен переехал в Англию в 1678 году и продолжал работать в этой области. Используя Парижскую обсерваторию (завершенную в 1672 году), Гюйгенс провел дальнейшие астрономические наблюдения. В 1678 году он познакомил Николааса Хартсукера с французскими учеными, такими как Николя Мальбранш и Джованни Кассини.

. Также в Париже Гюйгенс познакомился с молодым дипломатом Готфрид Лейбниц, в 1672 году с тщетной миссией встретиться с Арно де Помпонном, министром иностранных дел Франции. В это время Лейбниц работал над вычислительной машиной , и в начале 1673 года он переехал в Лондон с дипломатами из Майнца ; но с марта 1673 года Гюйгенс обучал Лейбница математике. Гюйгенс научил его аналитической геометрии ; Последовала обширная переписка, в которой Гюйгенс проявил нежелание принимать преимущества исчисления бесконечно малых.

Более поздняя жизнь

Гюйгенс вернулся в Гаагу в 1681 году после тяжелой депрессивной болезни.. В 1684 году он опубликовал Astroscopia Compendiaria о своем новом бескамерном телескопе . Он попытался вернуться во Францию ​​в 1685 году, но отмена Нантского эдикта предотвратила этот шаг. Его отец умер в 1687 году, и он унаследовал Хофвейк, который он сделал своим домом в следующем году.

Хофвейк, дом Христиана Гюйгенса с 1688 года

Во время своего третьего визита в Англию в 1689 году Гюйгенс встретил Исаак Ньютон 12 июня. Они говорили о исландском лонжероне и впоследствии переписывались о сопротивлении движению.

Гюйгенс наблюдал акустическое явление, известное теперь как отбортовку в 1693 году. Он умер в Гааге 8 августа. В июле 1695 года он был похоронен в безымянной могиле в Гроте Керк там, как и его отец до него.

Гюйгенс никогда не был женат.

Работа в области естественной философии

Гюйгенса называют ведущим европейским натурфилософом между Декартом и Ньютоном. Он придерживался принципов механической философии своего времени. В частности, он искал объяснения силы тяжести, которая позволяла избегать действия на расстоянии.

В общем с Робертом Бойлем и Жаком Ро, Гюйгенсом придерживался того, что было более явно названо «экспериментально ориентированной корпускулярно-механической» натурфилософией. В анализе научной революции это выглядит как мейнстримная позиция, по крайней мере, с момента основания Королевского общества до появления Ньютона, и иногда ее называли «бэконианской», хотя и не индуктивистской. или отождествление со взглядами Фрэнсиса Бэкона простым способом. После своего первого визита в Англию в 1661 году, когда он посетил собрание группы колледжа Грешем в апреле и непосредственно узнал об экспериментах Бойля с воздушным насосом, Гюйгенс провел время в конце 1661 года и в начале 1662 г. тиражирование работы. Это оказалось долгим процессом, выявившим экспериментальную проблему («аномальное подвешивание») и теоретическую проблему horror vacui, и завершился в июле 1663 года, когда Гюйгенс стал членом Королевского общества. Было сказано, что Гюйгенс, наконец, принял точку зрения Бойля на пустоту, в отличие от картезианского отрицания ее; а также (в Левиафан и Воздушный насос ), что воспроизведение результатов беспорядочно прекратилось.

Влияние Ньютона на Джона Локка было опосредовано Гюйгенсом, который заверил Локка, что математика Ньютона правильна, что привело к принятию Локком «корпускулярно-механической» физики.

Законы движения, удара и гравитации

Общий подход Философы-механики должны были постулировать теории, которые теперь называются «контактным действием». Гюйгенс принял этот метод, но не избежал его трудностей и неудач. Лейбниц, его ученик в Париже, отказался от теории. Такое видение Вселенной сделало теорию столкновений центральной в физике. Требования механической философии, по мнению Гюйгенса, были строгими. Движущаяся материя составляет Вселенную, и только объяснения в этих терминах могут быть по-настоящему понятными. Хотя он находился под влиянием картезианского подхода, он был менее доктринером. Он изучал упругие столкновения в 1650-х годах, но отложил публикацию более чем на десятилетие.

Изображение из Гюйгенса, Oeuvres Complètes: метафора плавания на лодке лежала в основе образа мыслей о относительном движении и таким образом упрощая теорию сталкивающихся тел

Гюйгенс довольно рано пришел к выводу, что законы Декарта для упругого столкновения двух тел должны быть неправильными, и сформулировал правильные законы. Важным шагом было признание им галилеевой инвариантности проблем. На распространение его взглядов ушло много лет. Он лично передал их Уильяму Браункеру и Кристоферу Рену в Лондоне в 1661 году. То, что Спиноза написал о них Генри Ольденбургу в 1666 году, во время Вторая англо-голландская война охранялась. Гюйгенс разработал их в рукописи De motu corporum ex percussione в период 1652-1616 гг. Война закончилась в 1667 году, и Гюйгенс объявил о своих результатах Королевскому обществу в 1668 году. Он опубликовал их в Journal des sçavans в 1669 году.

Гюйгенс изложил то, что теперь известно как второе законов движения Ньютона в квадратичной форме. В 1659 году он вывел теперь стандартную формулу для центростремительной силы, действующей на объект, описывающий круговое движение, например, веревкой, к которой он прикреплен. В современных обозначениях:

F c = mv 2 r {\ displaystyle F_ {c} = {\ frac {m \ v ^ {2}} {r}}}F_ {c} = \ frac {m \ v ^ 2} {r}

с m массой объекта, v скорость и r радиус. Публикация общей формулы этой силы в 1673 году стала значительным шагом в изучении орбит в астрономии. Это позволило перейти от третьего закона Кеплера движения планет к закону обратных квадратов гравитации. Однакоинтерпретация Гюйгенсом работы Ньютона по гравитации отличалась от интерпретации ньютонианцев, таких как Роджер Котс ; он не настаивал на априорной позиции Декарта, но он также не принимает аспекты гравитационного притяжения, которые в принципе не связаны с контактом частиц.

Подход, использованный Гюйгенсом, также упускал из некоторых центральных понятий математическая физика, которые не остались незамеченными другими. Его работа о маятниках очень близко подошла к теории простого гармонического ; но эта тема была впервые полностью освещена Ньютоном в Книге II его Principia Mathematica (1687). В 1678 году Лейбниц извлек из работы Гюйгенса о сохранении идеи защиты сохранения, которую Гюйгенс оставил неявной.

Оптика

Гюйгенс запомнился особенно своей волной. теория света, которую он впервые сообщил в 1678 году Парижской Академии наук. Он был опубликован в 1690 году в его Traité de la lumière (Трактат о свете), что сделало его первой математической теорией света. Он ссылается на Игнаса-Гастона Пардиса, чья рукопись по оптике помогла ему в разработке волновой теории.

Гюйгенс предполагает, что скорость света конечна, как и раньше. показан в эксперименте О Кристлеенсена Ремера в 1679 году, но, официально что Гюйгенс уже верил в него. Задача волновой теории света в то время заключалась в том, чтобы объяснить геометрическую оптику, наибольшее явлений физические оптики (таких как дифракция ) не наблюдались или ценится как проблемы. Он устанавливает свет, излучающий волновые фронты с общим понятием световых лучей, изображающих распространение перпендикулярно этим волновым фронтам. Распространение волновых фронтов затем объясняется как результат сферических волн, излучаемых в каждой точке вдоль волнового фронта (принцип Гюйгенса - Френеля ). Он предполагал вездесущий эфир, пропускающий через идеально упругие частицы, - это пересмотр взглядов Декарта. Таким образом, природа света была продольной волной..

Гюйгенс экспериментировал в 1672 году с двойным лучепреломлением (двулучепреломлением ) в исландском шпате (кальцит ), явление, обнаруженное в 1669 году. Автор Расмус Бартолин. Сначала он не мог объяснить, что обнаружил. Позже он объяснил это своей теорией волнового фронта и концепцией эволют. Он также разработал идеи по каустике. Ньютон в своей Opticks 1704 г. внедряется вместо корпускулярную теорию света. Теория Гюйгенса не получила широкого признания. Одно серьезное возражение состояло в том, что продольные волны имеют только единственную поляризацию, которая не может объяснить наблюдаемое двойноечепреломление. Эксперименты по интерференции 1801 из Томаса Янга и Франсуа Араго, обнаруженного в 1819 году пятна Пуассона, не могли быть объяснены ни одной частицыей. теория, возрождая идеи Гюйгенса и волновых моделей. В 1821 году Френель смог объяснить двойное лучепреломление как результат того, что свет не является продольной (как предполагалось), а фактически поперечной волной. Названный таким образом принцип Гюйгенса - Френеля стал источником для развития физической оптики, объясняющей все аспекты распространения света. Только понимание подробного взаимодействия света с атомами ожидало квантовой механики, и открытие фотона.

Гюйгенс исследовал использование линз в проекторах. Он считается изобретателем волшебного фонаря, описанного в переписке 1659 года. Есть и другие люди, которым приписывают такое устройство фонаря, например Джамбаттиста делла Порта и Корнелис Дреббель : речь идет об использовании объектива для лучшего проецирования. Афанасиусу Кирхеру также приписывают это.

Horology

Horologium osculatorium sive de motu pendulorum, 1673

Гюйгенс разработал колебательные механизмы хронометража, которые использовались когда-либо в механических часах и часах, пружина баланса и маятника, значительно повышается точность хронометража. В 1656 году, вдохновленный более ранним исследованием маятников, проведенным Галилео Галилеем, он изобрел маятниковые часы, которые стали прорывом в хронометрии и самым точным хронометром для следующих 275 лет до 1930-х гг. Гюйгенс поручил строительство своих часов Саломону Костеру в Гааге, который построил часы. Маятниковые часы были намного более точными, чем правые часы на грани и листе, и сразу же стали популярными, быстро распространившись по Европе. Однако Гюйгенс не заработал много денег на своем изобретении. Пьер Сегье отказал ему во французских правах, Саймон Доу из Роттердама скопировал дизайн в 1658 году, а Ахашуэрус Фромантил также в Лондоне. Самые старые известные маятниковые часы в стиле Гюйгенса датируются 1657 годом и их можно увидеть в Музее Бурхаве в Лейдене.

Мотивом Гюйгенса для изобретения маятниковых часов было создание точного физометра., который можно использовать для определения долготы с помощью астрономической навигации во время морских путешествий. Однако часы оказались неудачными в качестве морского хронометриста, потому что раскачивание корабля нарушало движение маятника. В 1660 году Лодевийк Гюйгенс совершил испытание во время путешествия в Испанию и сообщил, что плохая погода сделала часы бесполезными. Александр Брюс толкнулся локтем в поле боя в 1662 году, и Гюйгенсал сэра Роберта Морея и Королевское общество выступить посредником и защитить некоторые из его прав. Судебные процессы продолжались до 1660-х годов, лучшая новость исходила от капитана Королевского флота Роберта Холмса, действовавшего против голландских владений в 1664 году. Лиза Джардин сомневается, что Холмс сообщил о результатах судебного разбирательства, и Самуэль Пепис точно выразил свои сомнения в то время: Указанный хозяин [т.е. капитан корабля Холмса] подтвердил, что вульгарный счет оказался таким же близким, как и счет часов, которые [часы], добавил он, отличались друг от друга неравномерно, иногда назад, иногда вперед, до 4, 6, 7, 3, 5 мин.; а также то, что они были исправлены обычным счетом. Одна экспедиция Французской академии на Кайенна закончилась плохо. Жан Ричер приветствует поправку для фигуры Земли. Ко времени экспедиции голландской Ост-Индской компании 1686 года к мысу Доброй Надежды Гюйгенс смог ретроспективно внести поправку.

Маятники

Маятниковые часы с пружинным приводом, спроектированные Гюйгенсом, изготовленные приборостроителем Саломоном Костером (1657), и копией Horologium Oscillatorium. Музей Бурхаве, Лейден

В 1673 году Гюйгенс опубликовал Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum, свою главную работу о маятниках и часовом деле. Мерсенн и другие наблюдали, что маятники не совсем изохронны : их период зависит от ширины их колебания, при этом широкие колебания занимают немного больше времени, чем узкие.

Гюйгенс проанализировал проблему, найдя кривую, по массе будет скользить под тяжести за то же время, независимо от ее начальной точки; так называемая проблема таутохрон. С помощью геометрических методов, которые были одним из первых применений исчисления, он показал, что это циклоида, а не дуга окружности качения маятника, и, следовательно, маятники не изохронны. Он также решил проблему, поставленную Мерсенном: как вычислить период маятника, состоящего из качающегося твердого тела произвольной формы. Это включало обнаружение центра колебаний и его обратной связи с точкой поворота. В той же работе он проанализировал конический маятник, состоящий из груза на шнуре, движущемся по кругу, используя концепцию центробежной силы.

Фрагмент иллюстрации из Horologium Oscillatorium (1658) Гюйгенса Часы Гюйгенса, Рейксмузеум, Амстердам

Гюйгенс первым вывел формулу для периода идеального математического маятника (с безмассовым стержнем или шнуром и длиной, намного превышающей его качание), в современных обозначениях:

T = 2 π lg {\ displaystyle T = 2 \ pi {\ sqrt {\ frac {l} {g}}}}T = 2 \ pi \ sqrt {\ frac { l} {g}}

, где T - период, l - длина маятника, а g - ускорение свободного падения. Своим исследованием периода колебаний составных маятников Гюйгенс внес решающий вклад в развитие концепции момента инерции.

Гюйгенс также наблюдал связанные колебания : два из его маятниковых часов были установлены рядом с друг друга на одной опоре часто синхронизировали, раскачиваясь в противоположных направлениях. Он сообщил о результатах письмом в Королевское общество, и в протоколах Общества это упоминается как «странный вид симпатии ». Эта концепция теперь известна как увлечение.

Экспериментальная установка синхронизации двух часов Гюйгенсом

Часы с пружиной баланса

В то же время Гюйгенс разработал часы с пружиной баланса как, хотя и независимо от Роберта Гука. Споры о приоритете сохранялись веками. В часах Huygens использовалась спиральная пружина баланса; но первоначально он использовал эту форму пружины только потому, что баланс в его первых часах вращался более чем на полтора оборота. Позже он использовал спиральные пружины в более обычных часах, изготовленных для него Тюре в Париже примерно с 1675 года.

Объяснение Гюйгенсом аспектов Сатурна, Systema Saturnium, 1659.

Такие пружины были незаменим в современных часах с отсоединенным рычажным спуском , потому что они могут быть отрегулированы на изохронизм. Однако в часах времен Гюйгенса и Гука использовался очень неотъемный спусковой механизм с краем. Это мешало изохронным свойствам любой формы пружины баланса, спирали или чего-то еще.

В феврале 2006 года в шкафу в Хэмпшире, Англия, была обнаружена давно утерянная копия рукописных заметок Гука о нескольких десятилетиях заседаний Королевского общества. Судя по свидетельствам, содержащимся в этих примечаниях, спор о приоритете пружины баланса должен быть разрешен в пользу утверждения Гука.

В 1675 году Гюйгенс запатентовал карманные часы. Часы, сделанные в Париже с ок. 1675 и следуя плану Гюйгенса, отличаются отсутствием предохранителя для выравнивания крутящего момента боевой пружины. Подразумевается, что Гюйгенс думал, что его спиральная пружина изохронизирует баланс, точно так же, как он думал, что подвесные бордюры циклоидной формы на его часах изохронируют маятник.

Астрономия

Телескоп Гюйгенса без трубки. Изображение из его Astroscopia Compendiaria tubi optici molimine liberata (составные телескопы без трубки) 1684 года

кольца Сатурна и Титан

В 1655 году Гюйгенс предположил, что Сатурн был окружен твердым кольцом, «тонкое плоское кольцо, нигде не касающееся и наклоненное к эклиптике». С помощью преломляющего телескопа в 50-кратном увеличении, который он сконструировал сам, Гюйгенс также обнаружил первый из спутников Сатурна, Титан. В том же году он наблюдал и зарисовал туманность Ориона. Его рисунок, первый из известных изображений туманности Ориона, был опубликован в Systema Saturnium в 1659 году. С помощью своего современного телескопа ему удалось разделить туманность на разные звезды. Более светлый интерьер теперь носит имя региона Гюйгенян в его честь. Он также обнаружил несколько межзвездных туманностей и несколько двойных звезд.

Марс и Большой Сиртис

В 1659 году Гюйгенс первым наблюдал поверхностный элемент на другой планете, Большой Сиртис, вулканическая равнина на Марсе. Он использовал многократные наблюдения за движением этого объекта в течение нескольких дней, чтобы оценить продолжительность дня на Марсе, что он и сделал довольно точно до 24 1/2 часов. Эта цифра всего в нескольких минутах от фактической продолжительности 24 часа 37 минут марсианского дня.

Космотеорос

Незадолго до своей смерти в 1695 году Гюйгенс завершил работу над «Космотеором». По его указанию он должен быть опубликован только посмертно его братом, что Константин и сделал в 1698 году. В нем он размышлял о существовании внеземной жизни на других планетах, которая была похожа на ту, что есть на других планетах. Земля. Такие рассуждения в то время не были редкостью, оправдываемые коперниканством или принципом полноты. Но Гюйгенс вдавался в подробности, хотя без принципов тяготения Ньютона или того факта, что атмосфера на других планетах состоят из других газов. Работа, переведенная на английский язык в год публикации и озаглавленная The Celestial Worlds Discover'd, была воспринята как продолжение фантастической традиции Фрэнсиса Годвина, Джона Уилкинса и Сирано де Бержерак и по сути утопист ; а также в своей концепции планеты он обязан космографии в смысле Питера Хейлина.

Гюйгенс писал, что наличие воды в жидкой форме имеет важное значение для жизни и что свойства воды должны изменяться от планеты к планете, чтобы соответствовать диапазону температур. Он считал свои наблюдения темных и ярких пятен на поверхности Марса и Юпитера свидетельством наличия воды и льда на этих планетах. Он утверждал, что внеземная жизнь не подтверждена и не отрицается Библией, и задавался вопросом, почему Бог создал планету, если они не служили большей цели, чем восхищение с Земли. Гюйгенс предположил, что большое расстояние между планетами означает, что Бог не предназначен для одной, чтобы они знали о существовании на других, и не предвидел, насколько люди продвинутся в научном знании.

Это было также в этой книге Гюйгенс опубликовал свой метод оценки звездных расстоянийний. Он проделал серию отверстий меньшего размера в обращенном к Солнцу, пока не оценил свет такой же интенсивности, как у звезды Сириус. Затем он подсчитал, что угол этого отверстия был 1 / 27,664 {\ displaystyle 1 / 27,664}1/27 664 диаметра Солнца, и, таким образом, оно было примерно в 30 000 раз дальше, (неверное) предположение, что Сириус светится так же, как Солнце. Тема фотометрии оставалась в зачаточном состоянии до времен Пьера Бугера и Иоганна Генриха Ламбера.

Портреты

При его жизни

Статуи

Назван в честь Гюйгенса

Наука

Другое

Работы

Возможное изображение Гюйгенса справа от центра, фрагмент из L'établissement de l 'Académie des Sciences et fondation de l'observatoire, 1666, автор Анри Тестелен. Кольбер представляет членов недавно основанной Академии наук королю Людовику XIV французскому, около 1675 года.
Том I: Корреспонденция 1638–1656 (1888).
Том II: Корреспондент 1657–1659 (1889).
Том III: Корреспонденция 1660–1661 (1890).
Том IV: Корреспондент 1662–1663 (1891).
Том V: Корреспондент 1664–1665 (1893).
Том VI: Переписка 1666–1669 (1895).
Том VII: Переписка 1670–1675 (1897).
Том VIII: Переписка 1676–1684 (1899).
Том IX: Переписка 1685–1690 (1901).
Том X: Переписка 1691–1695 (1905).
Том XI: Travaux mathématiques 1645–1651 (1908). 579>
Том XII: Travaux mathématiques pures 1652–1656 (1910).
Том XIII, Fasc. I: Dioptrique 1653, 1666 (1916).
Том XIII, Fasc. II: Dioptrique 1685–1692 (1916).
Том XIV: Calcul des probabilités. Travaux de mathématiques pures 1655–1666 (1920).
Том XV: астрономические наблюдения. Système де Сатурн. Travaux astronomiques 1658–1666 (1925).
Том XVI: Mécanique jusqu’à 1666. Ударные. Вопрос о существовании и восприятии абсолютного движения. Силовая центрифуга (1929 г.).
Том XVII: L'horloge à pendule de 1651–1666. Travaux divers de Physique, de mécanique et de technic de 1650–1666. Traité des Couronnes et des parhelies (1662 или 1663)) (1932).
Том XVIII: L'horloge à pendule ou à balancier de 1666–1695. Anecdota (1934).
Том XIX: Mécanique théorique et Physique de 1666–1695. Huygens à l'Académie royale des Sciences (1937).
Том XX: Musique et mathématique. Музыка. Mathématiques de 1666 à 1695 (1940).
Том XXI: Cosmologie (1944).
Том XXII: Дополнение à la correance. Варя. Biographie de Chr. Гюйгенс. Catalog de la vente des livres de Chr. Гюйгенс (1950).

См. Также

Примечания

Ссылки

Дополнительная литература

  • Andriesse, CD, 2005, Гюйгенс: человек, стоящий за принципом. Предисловие Салли Мидема. Cambridge University Press.
  • Boyer, CB (1968) A History of Mathematics, New York.
  • Dijksterhuis, EJ (1961) Механизация картины мира: от Пифагора до Ньютона
  • Hooijmaijers, H. (2005) Telling t ime - Устройства для измерения времени в музее Бурхааве - Описательный каталог, Лейден, музей Бурхааве.
  • Струик, Д. Д. (1948) Краткая история математики
  • Ван ден Энде, Х. и др.. (2004) Наследие Гюйгенса, Золотой век маятниковых часов, Fromanteel Ltd, Замковый город, остров Мэн.
  • Йодер, Дж. Г. (2005) «Книга о маятниковых часах» в Ivor Граттан-Гиннесс, изд., Достопримечательности западной математики. Elsevier: 33–45.
  • Христиан Гюйгенс (1629–1695): Цитаты из Библиотеки Конгресса. Проверено 30 марта 2005 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Христиан Гюйгенс.
Викицитатник содержит цитаты, связанные с: Христианом Гюйгенсом
Wikisource содержит текст Британской энциклопедии 1911 года статьи Гюйгенс, Христиан.

Первичные источники, переводы

Музеи

Другое

Последняя правка сделана 2021-05-15 14:36:32
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте