A 17. század nagyon kedvező idő volt a tudomány számára, a fizika, a matematika, a kémia és a természettudomány területén történt előrelépés. A század közepén először több bolygót és holdat figyeltek meg, pontos modelleket készítettek a bolygók mozgásának előrejelzésére, és kidolgozták az egyetemes gravitációs törvényt.
Ennek közepén kiemelkedik Christiaan Huygens neve. Korának egyik legkiválóbb tudósaként kulcsfontosságú volt az órák, a mechanika és az optika fejlesztésében. A csillagászat területén felfedezte a Szaturnusz gyűrűit és annak legnagyobb holdját - Titánt. Huygensnak köszönhetően a csillagászok következő generációi inspiráltak a külső Naprendszer felfedezéséhez, ami további krónikus holdok, Uránusz és Neptunusz felfedezéséhez vezetett a következő században.
Korai élet:
Christiaan Huygens 1629. április 14-én Hágában született egy gazdag és befolyásos holland családban. Christiaan Constantijn Huygens és Suzanna van Baerle második fia volt, akik apja nagyapja nevét Christiaannek hívták. Constantijn - a Narancssárga Ház híres költője, zeneszerzője és tanácsadója - számos kortárs filozófussal barátságos volt, köztük Galileo Galilei, Marin Mersenne és René Descartes.
Apja kapcsolatai és személyes kapcsolatai lehetővé tették Christiaan számára, hogy átfogó képzést kapjon a művészetek és a tudományok területén, és előkészítette a feltalálót és a csillagászot. Tizenhat éves koráig Christiaan otthoni iskolába járt és liberális oktatást tanult, nyelveket, zenét, történelemt, földrajzot, matematikát, logikát, retorikát, valamint táncot, kerítést és lovaglást tanult.
Oktatás:
1645-ben Christiaan-t jogi és matematikai tanulmányokra küldték a holland déli Leiden Egyetemen. Két év után Huygens folytatta tanulmányait a Breda újonnan alapított Orange College-ban, ahol az apja kurátora volt, egészen 1649-ig végzett végzettségéig. Míg apja remélte, hogy diplomata lesz, Christiaan érdeklődése a matematika iránt. és a tudomány nyilvánvaló volt.
1654-ben Huygens visszatért apja házába Hágában, és teljes mértékben a kutatásra szentelte magát. Ennek nagy része egy másik házban zajlott, amelyet családja a közeli Hofwijck tulajdonában volt, ahol a nyár nagy részét töltötte. Huygens ebben az időben széles körű tudósítókat fejlesztett ki, köztük Mersenne-t és a tudósok körét, akikkel Párizsban körül volt.
1655-re Huygens több alkalommal meglátogatta Párizst, és részt vett a Montmor Akadémia vitáin, amelyeket 1648-ban a halála után átvettek a Mersenne körből. Míg a Montmor Akadémián Huygens a tudományos módszert és a kísérletezést támogatta a hagyományos helyett. az ortodoxák és az amatőr hozzáállás.
1661-ben Huygens először látogatott Angliába, ahol részt vett a Gresham College csoport ülésén - az új tudományos módszer által befolyásolt tudósok társadalmában (amelyet Francis Bacon szorgalmazott). 1663-ban Huygens a Gresham Csoport utáni királyi társaság tagjává vált, és olyan befolyásos tudósokkal találkozott, mint Isaac Newton és Robert Boyle, sok vitában és megbeszélésben részt venve másokkal.
1666-ban Huygens Párizsba költözött és XIV. Lajos új Francia Tudományos Akadémia egyik alapító tagjává vált. Itt tartózkodásakor a Párizsi Obszervatóriumot használta a legnagyobb csillagászat felfedezéséhez (lásd alább), levelezést folytatott a Királyi Társasággal, és együtt dolgozott csillagász csillagásznal, Giovanni Cassini-val (aki felfedezte a Szaturnusz holdjait, Iapetus, Rhea, Tethys és Dione). .
Az Akadémiával végzett munkája nagyobb nyugdíjat kapott neki, mint bármelyik másik tagnak, valamint egy lakást az épületében. A hollandiai alkalmi látogatásokon kívül 1666 és 1681 között Párizsban élt, és megismerte a német matematikus és filozófus, Gottfried Wilhelm Leibniz-t, akivel barátságos kapcsolatban maradt egész életében.
Csillagászat eredményei:
1652-53 között Huygens elméleti szempontból kezdte meg gömblencsék tanulmányozását, amelynek célja a távcsövek megértése volt. 1655-re, testvérével, Constantijn-nal együttműködve saját lencséjét csiszolta és polírozta, és végül megtervezte az úgynevezett Huygenian szemlencsét - egy két lencséből álló szemlencsét.
Az 1660-as évekre lencsékkel végzett munkája lehetővé tette, hogy társadalmilag találkozzon Baruch Spinoza-val - a híres holland filozófus, tudós és racionalista - hivatásos alapjaival. Ezeknek a fejlesztéseknek a felhasználásával, amelyeket bevezetett a lencsékbe, amelyeket viszont saját távcsöveinek építéséhez használt, Huygens elkezdett tanulmányozni a bolygót, a csillagokat és az univerzumot.
1655-ben, egy 50 nagy teljesítményű fénytörő távcső segítségével, melyet saját magának tervezett, ő volt az első csillagász, aki azonosította a Saturns gyűrűket, amelyet négy évvel később helyesen mért fel. MunkájábanSystema Saturnium (1659) szerint a Saturnot "egy vékony, lapos gyűrű veszi körül, sehova semmilyen módon nem érintve, és az ekliptika felé hajlamos".
Ugyancsak 1655-ben lett az első csillagász, aki megfigyelte a Saturn holdjainak legnagyobb - Titánt. Abban az időben a holdnak nevezte el Saturni Luna (Latinul a „Saturn's hold” -ra), amelyet a traktusában leírt De Saturni Luna Observatio Nova (“A Saturna hold új megfigyelése ”).
Ugyanebben az évben modern távcsövével megfigyelte az Orion-ködöt, és sikeresen felosztotta azt különböző csillagokra. Elkészítette ebből az első ábrát is - amelyet szintén közzétett Systema Saturnium 1659-ben. Ennek fényében a világosabb belső térséget nevezték el Huygenian régió az ő tiszteletére.
Rövid halála előtt, 1695-ben, Huygens befejezte Cosmotheoros, amelyet posztumálisan 1698-ban tettek közzé (meglehetősen eretnek állításai miatt). Ebben Huygens spekulált a földön kívüli élet létezéséről más bolygókon, amelyről azt gondolta, hogy hasonló lenne a Földéhez. Az ilyen spekulációk abban az időben nem voltak ritkák, részben a kopernikusi (heliocentrikus) modellnek köszönhetően.
Huygens azonban részletesebben megemlítette, hogy a folyékony víz rendelkezésre állása elengedhetetlen az élethez, és hogy a víz tulajdonságainak bolygókonként változniuk kell, hogy megfeleljenek a hőmérsékleti tartománynak. A Mars és a Jupiter felületén levő sötét és fényes foltok megfigyeléseivel bizonyította a víz és jég jelenlétét ezen a bolygón.
A Szentírásbeli kihívások lehetőségével foglalkozva azt állította, hogy a földönkívüli életet a Biblia nem erősítette meg és nem tagadta meg, és megkérdezte, miért hozza Isten létre a többi bolygót, ha nem azt akarják, hogy úgy lakják őket, mint a Föld. Huygens ebben a könyvben is közzétette a csillagtávolságok becslésére szolgáló módszerét, azon a feltevésen alapulva (amely később bebizonyosodott, hogy helytelen), hogy minden csillag olyan fényes, mint a Nap.
1659-ben Huygens szintén kijelentette, amit másodszor ismert Newton mozgási törvényeinek kvadratikus formában. Abban az időben elkészítette azt a mai képletet, amely szerint a centripetalális erőt egy kör alakú mozgást leíró objektum gyakorolja, például arra a húrra, amelyhez rögzítve van. Matematikai formában ezt kifejezik: Fc = mv² / r, ahol m a tárgy tömege, v a sebesség és r sugara.
Ezen erő általános képletének 1673-os közzététele - bár az ingaórákban végzett munkájához és nem a csillagászathoz (lásd alább) - jelentős lépés volt a csillagászat keringési pályáinak tanulmányozásában. Ez lehetővé tette az átmenetet Kepler harmadik bolygómozgási törvényéből a fordított négyzet alakú gravitációs törvényhez.
Egyéb eredmények:
A csillagászként való érdeklõdése az idõ pontos mérése iránt is vezetett az órák szabályozójának inga felfedezéséhez. Megalapította az ingaórát, amelyet 1656 végéig prototípizált, és áttörést mutatott az időmérésben, amely pontosabb órákat tett lehetővé, mint az akkoriban.
1657-ben Huygens szerződést kötött hágai óragyártókkal az óra felépítéséhez, és helyi szabadalmat kért. Más országokban, például Franciaországban és Nagy-Britanniában, kevésbé volt sikeres: a tervezők annyira mentek el, hogy saját felhasználásuk céljából ellopják a formatervezőt. Huygen ennek a koncepciónak a közzétett munkája azonban biztosította, hogy jóváírják a találmányt. A legrégebbi ismert Huygens-stílusú ingaóra 1657-es keltezésű és a Leidenben található Boerhaave Múzeumban látható (fent látható).
1673-ban Huygens közzétette Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Az inga óra elmélete és kialakítása), az ingákkal és horolóval kapcsolatos fő munkája. Ebben foglalkozott azokkal a korábbi tudósok által felvetett problémákkal, akik úgy ítélték meg, hogy az inga nem szinkron - azaz azok periódusa függ a lengés szélességétől, a széles lengések valamivel hosszabb ideig tartanak, mint a keskeny hinták.
Huygens geometriai módszerekkel (a kalkulus korai felhasználása) elemezte ezt a problémát, és megállapította, hogy a szükséges idő ugyanaz, függetlenül a kiindulási ponttól. Ezenkívül megoldotta az inga periódusának kiszámításának problémáját, leírva az oszcillációs központ és az elfordulási pont közötti viszonyt. Ugyanebben a munkában elemezte a kúpos ingot - egy olyan körön lévő huzal súlyát, amely a centrifugális erő fogalmát használja.
Huygenst az egyensúlyi tavaszi karóra fejlesztéséért is jóváhagyják, ugyanabban az időszakban, mint Robert Hooke (1675). A vita arról, hogy ki volt az első, évszázadok óta fennáll, de széles körben úgy gondolják, hogy Huygen fejlődése Hooke-tól függetlenül történt.
Huygensre emlékeznek még az optikához való hozzájárulása miatt is, különösen a fény hullámelmélete kapcsán. Ezeket az elméleteket először 1678-ban közölték a Párizsi Tudományos Akadémiával, és 1690-ben közzétették az ő tudósában „Traité de la lumière” (“Traktátus a fényről„). Ebben vitatta a Descartes nézetek felülvizsgált változatát, amelyben a fénysebesség végtelen, és amelyet a hullámfront mentén kibocsátott gömbhullámok terjesztnek.
Szintén 1690-ben publikálta Huygen traktátusa című traktátusa:Diskursz de la pesanteur ” (“Diskurzus a gravitáció okáról”), Amely a gravitáció mechanikus magyarázatát tartalmazta derékszögű örvények alapján. Ez eltérést jelentett Newton gravitációs elméletétől, amelyet - annak ellenére, hogy általában Newtonra csodálta - Huygen úgy vélte, hogy nincs semmilyen matematikai elv.
Huygens további találmányai között szerepelt egy belső égésű motor tervezése 1680-ban, amely kifogyta a pisztolyt, bár soha nem építettek prototípusokat. Huygens emellett három saját tervezésű távcsövet épített, 37,5, 55 és 64 méteres (123, 180 és 210 láb) fókusztávolsággal, amelyeket később bemutattak a Királyi Társaságnak.
Halál és örökség:
Huygens 1681-ben költözött vissza Hágába, miután súlyos depressziós betegségben szenvedett, amely egész életében sújtotta. 1685-ben megpróbált visszatérni Franciaországba, de a nantes-i ítélet visszavonása - amely megengedte a francia protestánsoknak (a hugenitáknak) a vallásuk gyakorlását - kizárta ezt. Amikor apja 1687-ben meghalt, örökölte Hofwijck-et, amelyet a következő évben otthona tett.
1689-ben harmadik és utolsó látogatását tett Angliába, ahol Isaac Newtonot ismét meglátogatta a mozgással és az optikával kapcsolatos ötletek cseréjére. 1695. július 8-án, Hágában halt meg, rossz egészségi állapotának szentelése után, és eltemették a Sint-Jacobskerk Grote-ben - a Szent Jakab-templomban, a hágai mérföldkőnek számító protestáns egyházban.
Élete munkájáért és sok tudományterülethez való hozzájárulásáért Huygen-t sokféle módon tisztelték. A Leideni Egyetemen töltött idejének elismeréseként felépült a Huygens laboratórium, amely az egyetem Fizikai Tanszékének otthona. Az Európai Űrügynökség (ESA) létrehozta a Huygens-épületet is, amely az Európai Űrkutatási és Technológiai Központtól (ESTEC) szemben helyezkedik el, a hollandiai Noordwijki Űrbiztonsági Parkban.
A Radbound Egyetemen, a holland Nijmegenben található, Huygens elnevezésű épület is található, amely az egyetem tudományos osztályának egyik legnagyobb épülete. A Christians Huygens College-ot, a hollandiai Eindhovenben található középiskolát szintén a tiszteletére nevezik, csakúgy, mint a Huygen Ösztöndíj programot - egy speciális ösztöndíjat a nemzetközi és holland hallgatók számára.
Létezik még a két elemből álló, a Huygens által tervezett távcsövek szemlencséje, amelyet Huygenian szemlencsének hívnak. A tiszteletére a Huygens Software néven ismert mikroszkóp képfeldolgozó csomagot is megnevezték. Christiaan és apja, egy másik neves holland tudós és tudós tiszteletére a holland Nemzeti Szuperszámítógép amszterdami létesítménye létrehozta a Huygens szuperszámítógépet.
És mivel a csillagászat területéhez járult hozzá, sok égi tárgyat, tulajdonságot és járművet Huygensnek neveztek el. Ezek tartalmazzák Asteroid 2801 Huygens, a Huygens-kráter a Marson és Mons Huygens, a hegy a Holdon. És természetesen van egy Huygens-szonda, a Titan felületének felmérésére használt landoló, a Cassini – Huygens-szaturnusz misszió részeként.
A Space Magazine számos érdekes cikket tartalmaz Christiaan Huygensről és felfedezéseiről. Például, itt egy Christiaan Huygens 375. születésnapját elismerő cikk, egy cikk a Szaturnusz holdi titánjáról, valamint a Huygen küldetésének részletei és annak, amit a titán légkörben feltárt.
Az Astronomy Cast is tartalmaz néhány informatív podcastot a témában, Episode 230: Christiaan Huygens és Episode 150: Telescopes, the Next Level
További információkért nézze meg a NASA Naprendszer felfedezésének oldalát Christiaan Huygens oldalán és Christiaan Huygens életrajzát.
