Secolul al XVII-lea a fost o perioadă foarte favorabilă pentru științe, progresele fiind făcute în domeniile fizicii, matematicii, chimiei și științelor naturii. Pe parcursul unui secol, au fost observate pentru prima dată mai multe planete și luni, s-au făcut modele precise pentru a prezice mișcările planetelor și s-a conceput legea gravitației universale.
În mijlocul acestui lucru, numele lui Christiaan Huygens iese în evidență printre ceilalți. Ca unul dintre cei mai importanți oameni de știință ai vremii sale, el a fost esențial în dezvoltarea ceasurilor, mecanicii și opticii. Și în domeniul astronomiei, a descoperit Inelele lui Saturn și cea mai mare lună a acesteia - Titan. Datorită Huygens, generațiile ulterioare de astronomi au fost inspirați să exploreze Sistemul Solar exterior, ceea ce a dus la descoperirea altor luni lunare coroniene, Uranus și Neptun în secolul următor.
Tinerețe:
Christiaan Huygens s-a născut la Haga la 14 aprilie 1629, la o familie olandeză bogată și influentă. Christiaan a fost al doilea fiu al lui Constantijn Huygens și Suzanna van Baerle, care l-au numit pe Christiaan după bunicul său patern. Constantijn - un celebru poet, compozitor și consilier al Casei de Orange - s-a împrietenit cu mulți filosofi contemporani, printre care Galilei Galilei, Marin Mersenne și René Descartes.
Legăturile și afilierile personale ale tatălui său i-au permis lui Christiaan să primească o școlarizare completă în arte și științe și l-au pus pe drumul către a deveni inventator și astronom. Până la vârsta de șaisprezece ani, Christiaan a fost învățat acasă și a primit o educație liberală, studiind limbi, muzică, istorie, geografie, matematică, logică, retorică și, de asemenea, dans, garduri și călărie.
Educaţie:
În 1645, Christiaan a fost trimis să studieze dreptul și matematica la Universitatea din Leiden, în sudul Olandei. După doi ani, Huygens și-a continuat studiile la nou-înființatul Colegiu Orange din Breda, unde tatăl său a fost curator, până la absolvirea în 1649. În timp ce tatăl său spera că va continua să fie diplomat, interesul lui Christiaan pentru matematică iar științele erau evidente.
În 1654, Huygens s-a întors la casa tatălui său de la Haga și a început să se dedice în întregime cercetării. O mare parte din aceasta a avut loc la o altă casă pe care familia lui o deținea în Hofwijck din apropiere, unde a petrecut o mare parte a verii. Huygens a dezvoltat o gamă largă de corespondenți în acest moment, care includea Mersenne și cercul de universitari cu care se înconjurase la Paris.
Până în 1655, Huygens a început să viziteze Parisul în mai multe rânduri și a luat parte la dezbaterile susținute de Academia Montmor - care a preluat din cercul Mersenne după moartea sa în 1648. În timp ce la Academia Montmor, Huygens a susținut metoda științifică și experimentarea față de tradițională. ortodoxii și ceea ce el vedea ca atitudini amatoriste.
În 1661, Huygens a făcut prima sa vizită în Anglia, unde a participat la o întâlnire a grupului Gresham College - o societate de oameni de știință influențați de noua metodă științifică (așa cum a fost expusă de Francis Bacon). În 1663, Huygens a devenit Fellow of the Royal Society, care a reușit Grupul Gresham, și a întâlnit savanți atât de influenți precum Isaac Newton și Robert Boyle, angajându-se în multe dezbateri și discuții cu alții din calitatea lor.
În 1666, Huygens s-a mutat la Paris și a devenit unul dintre membrii fondatori ai noii Academii Franceze de Științe a lui Louis XIV. În timp ce a fost acolo, el a folosit Observatorul de la Paris pentru a face cele mai mari descoperiri în domeniul astronomiei (vezi mai jos), a realizat corespondență cu Royal Society și a lucrat alături de colegul astronomului Giovanni Cassini (care a descoperit lunile lui Saturn Iapetus, Rhea, Tethys și Dione) .
Munca sa cu Academia i-a acordat o pensie mai mare decât cea a oricărui alt membru și un apartament în clădirea sa. În afară de vizite ocazionale în Olanda, el a locuit la Paris din 1666 până în 1681 și a făcut cunoștință cu matematicianul și filozoful german Gottfried Wilhelm Leibniz, cu care a rămas în condiții prietenoase pentru tot restul vieții.
Realizări în astronomie:
În perioada 1652-53, Huygens a început să studieze lentile sferice din punct de vedere teoretic, cu scopul final de a înțelege telescoapele. Până în 1655, în colaborare cu fratele său Constanți, a început să măcinăm și să șlefuiască propriile lentile și, în cele din urmă, a proiectat ceea ce se numește acum ocularul Huygenian - un telescop ocular format din două lentile.
În anii 1660, munca sa cu lentile i-a permis să se întâlnească social cu Baruch Spinoza - celebrul filosof olandez, savant și raționalist - care le-a fundamentat profesional. Folosind aceste îmbunătățiri pe care le-a introdus în lentile, pe care, la rândul său, le-a folosit pentru a construi telescoape proprii, Huygens a început să studieze planetele, stelele și universul.
În 1655, folosind un telescop de refracție de 50 de energie pe care l-a proiectat el însuși, a devenit primul astronom care a identificat inelele Saturns, pe care le-a măsurat corect forma de patru ani mai târziu. În opera saSystema Saturnium (1659), el a afirmat că Saturn era „înconjurat de un inel subțire plat, nicăieri atingător și înclinat spre ecliptică”.
De asemenea, în 1655 a devenit primul astronom care a observat cea mai mare dintre lunile lui Saturn - Titan. La vremea respectivă, el a numit luna Saturni Luna (Latină pentru „luna lui Saturn”) pe care a descris-o în tratatul său intitulat De Saturni Luna Observatio Nova (“O nouă observație a lunii lui Saturn ”).
În același an, și-a folosit telescopul modern pentru a observa Nebula Orion și a împărțit-o cu succes în stele diferite. El a produs, de asemenea, prima ilustrare a acesteia - pe care a publicat-o și în Systema Saturnium în 1659. Din această cauză, cea mai strălucitoare regiune interioară a fost numită Regiunea Huygenian în onoarea sa.
Cu puțin timp înainte de moartea sa, în 1695, Huygens a terminat Cosmotheoros, care a fost publicat postum în 1698 (datorită propunerilor sale destul de eretice). În ea, Huygens a făcut speculații despre existența vieții extraterestre pe alte planete, pe care și-a imaginat-o că ar fi similară cu cea a Pământului. Astfel de speculații nu au fost neobișnuite la vremea respectivă, datorită în parte modelului copernican (heliocentric).
Dar Huygens a intrat mai în detaliu, afirmând că disponibilitatea apei în formă lichidă a fost esențială pentru viață și că proprietățile apei trebuie să varieze de la planetă la planetă pentru a se potrivi cu temperatura. El și-a luat observațiile despre pete întunecate și luminoase de pe suprafețele Marte și Jupiter pentru a fi dovezi ale apei și gheții pe acele planete.
Tratând posibilitatea provocărilor scripturistice, el a susținut că viața extraterestră nu a fost nici confirmată, nici respinsă de Biblie și a pus întrebări de ce Dumnezeu va crea celelalte planete, dacă nu ar fi menite să fie populate ca Pământul. De asemenea, în această carte, Huygens și-a publicat metoda pentru estimarea distanțelor stelare, pe baza presupunerii (ulterior dovedită incorectă) că toate stelele erau la fel de luminoase ca Soarele.
În 1659, Huygens a mai spus ceea ce este cunoscut acum ca a doua dintre legile mișcării lui Newton într-o formă patratică. La acea vreme, el a derivat ceea ce este acum formula standard pentru forța centripetă, exercitată de un obiect care descrie o mișcare circulară, de exemplu pe șirul de care este atașat. În formă matematică, aceasta este exprimată ca: Fc = mv² / r, unde m masa obiectului, v viteza și r raza.
Publicarea formulei generale pentru această forță în 1673 - deși legată de activitatea sa în ceasuri de pendul și nu în astronomie (vezi mai jos) - a fost un pas semnificativ în studierea orbitelor în astronomie. A permis trecerea de la a treia lege a mișcării planetare a lui Kepler la legea inversă a gravitației pătrate.
Alte realizări:
Interesul său, în calitate de astronom, pentru măsurarea exactă a timpului l-a determinat și pe descoperirea pendulului ca regulator pentru ceasuri. Invenția sa a ceasului cu pendul, pe care l-a prototipat până la sfârșitul anului 1656, a fost un progres în ceea ce privește cronometrarea, permițând ceasuri mai precise decât erau disponibile la vremea respectivă.
În 1657, Huygens a contractat producători de ceasuri de la Haga pentru a-și construi ceasul și a solicitat un brevet local. În alte țări, cum ar fi Franța și Marea Britanie, a avut mai puțin succes, designerii ajungând până la a-i fura designul pentru uz propriu. Cu toate acestea, lucrările publicate de Huygen asupra conceptului au asigurat că este creditat cu invenția. Cel mai vechi cunoscut ceas de pendule în stil Huygens este datat din 1657 și poate fi văzut la Muzeul Boerhaave din Leiden (prezentat mai sus).
În 1673, Huygens a publicat Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Teoria și designul ceasului cu pendul), munca sa principală asupra pendulelor și orologiei. În el, el a abordat problemele ridicate de oamenii de știință precedenți, care au considerat că pendulele nu sunt iocronice - adică perioada lor în funcție de lățimea leagănului lor, balansările largi având puțin mai mult timp decât leagănele înguste.
Huygens a analizat această problemă folosind metode geometrice (o utilizare timpurie a calculului) și a stabilit că timpul necesar este același, indiferent de punctul său de pornire. Mai mult, el a rezolvat problema modului de a calcula perioada unui pendul, descriind relația reciprocă dintre centrul oscilării și punctul de pivot. În aceeași lucrare, el a analizat pendulul conic - o greutate pe un cordon care se deplasează într-un cerc care folosește conceptul de forță centrifugă.
Huygens este, de asemenea, creditat pentru dezvoltarea unui ceas de primăvară de echilibru, în aceeași perioadă cu Robert Hooke (1675). Controversa cu privire la cine a fost prima a persistat timp de secole, dar se crede că dezvoltarea lui Huygen a avut loc independent de cea a lui Hooke.
Huygens este de asemenea amintit pentru contribuțiile sale la optică, în special pentru teoria sa de undă a luminii. Aceste teorii au fost comunicate pentru prima dată în 1678 Academiei de Științe din Paris și au fost publicate în 1690 în revista sa „Traité de la lumière“ (“Tratat despre lumină„). În el, el a argumentat o versiune revizuită a viziunilor Descartes, în care viteza luminii este infinită și propagată prin intermediul undelor sferice emise de-a lungul frontului de undă.
De asemenea, în 1690 a fost publicat tratatul lui Huygen asupra gravitației, „Discours de la cause de la pesanteur ” (“Discurs asupra cauzei gravitației„), Care conținea o explicație mecanică a gravitației bazată pe vortexurile carteziene. Aceasta a reprezentat o plecare de la teoria gravitației lui Newton, care - în ciuda admirației sale generale pentru Newton - a fost deținută de Huygen pentru a fi lipsit de orice principiu matematic.
Alte invenții ale lui Huygens au inclus proiectul său de un motor cu combustie internă în 1680, care a scăpat de praf de pușcă, deși nu au fost construite vreodată prototipuri. Huygens a construit, de asemenea, trei telescoape de design propriu, cu distanțe focale de 37,5, 55 și 64 de metri (123, 180 și 210 metri), care au fost prezentate ulterior la Royal Society.
Moartea și moștenirea:
Huygens s-a mutat înapoi la Haga în 1681 după ce a suferit de o boală gravă de boli depresive, care l-a afectat de-a lungul vieții. El a încercat să se întoarcă în Franța în 1685, dar revocarea Edictului de la Nantes - care a permis libertatea protestantilor francezi (hughenoții) de a-și exersa religia - au împiedicat acest lucru. Când tatăl său a murit în 1687, l-a moștenit pe Hofwijck, pe care l-a făcut acasă anul următor.
În 1689, a făcut a treia și ultima vizită în Anglia, văzându-l încă o dată pe Isaac Newton pentru un schimb de idei despre mișcare și optică. El a murit la Haga la 8 iulie 1695, după ce a suferit de sănătate, și a fost înmormântat în Grota Sint-Jacobskerk - Biserica Sfânta James sau o biserică protestantă din Haga.
Pentru munca sa de viață și contribuțiile sale în multe domenii științifice, Huygen a fost onorat într-o varietate de moduri. În semn de recunoaștere pentru timpul petrecut la Universitatea Leiden, a fost construit laboratorul Huygens, care este casa departamentului de fizică al universității. Agenția Spațială Europeană (ESA) a creat, de asemenea, clădirea Huygens, situată vizavi de Centrul European de Cercetare și Tehnologie Spațială (ESTEC) din parcul Space Business din Noordwijk, Olanda.
Universitatea Radbound, situată în Nijmegen, Olanda, are, de asemenea, o clădire numită după Huygens, care este una dintre clădirile majore ale departamentului de știință al universității. Colegiul Christiaan Huygens, un liceu situat în Eindhoven, Țările de Jos, este, de asemenea, numit în onoarea sa, precum și Programul de burse Huygen - o bursă specială pentru studenții internaționali și olandezi.
Există, de asemenea, ocularul ocular cu două elemente pentru telescoape proiectate de Huygens, care este cunoscută, prin urmare, ca ocularul Huygenian. Un pachet de procesare a imaginilor la microscop, cunoscut sub numele de software Huygens, a fost numit și în onoarea sa. În onoarea atât a lui Christiaan cât și a tatălui său, un alt savant și om de știință olandez de renume, unitatea națională de supercomputer olandez din Amsterdam a creat Supercomputerul Huygens.
Și datorită contribuțiilor sale la domeniul astronomiei, multe obiecte, caracteristici și vehicule cerești au primit numele de Huygens. Acestea includ Asteroid 2801 Huygens, craterul Huygens de pe Marte și Mons Huygens, un munte pe Lună. Și, desigur, există sonda Huygens, debarcaderul folosit pentru a supraveghea suprafața Titanului, ca parte a misiunii Cassini-Huygens la Saturn.
Revista Space are multe articole interesante despre Christiaan Huygens și descoperirile sale. De exemplu, aici este unul care recunoaște cea de-a 375-a zi de naștere a lui Christiaan Huygens, un articol despre Titanul lunii lui Saturn și detalii despre misiunea lui Huygen și ce a dezvăluit despre atmosfera lui Titan.
Astronomy Cast are și câteva podcasturi informative pe subiect, Episodul 230: Christiaan Huygens și Episodul 150: Telescoape, nivelul următor
Pentru mai multe informații, consultați pagina de explorare a sistemului solar a NASA pe Christiaan Huygens și o biografie a lui Christiaan Huygens.
