Шарль добиньи картины. Гуно, шарль франсуа - биография

Христиан ГЮЙГЕНС (Huygens)

(14.04. 1629 - 8.07. 1695)

Христиан Гюйгенс родился в Гааге 14 апреля 1629 г. в семье Константина Гюйгенса и Сусанны ван Барле, дочери амстердамского купца. Константин Гюйгенс, владелец Зюйлихема, Зеелхема и Монникенланда, был в Нидерландах известным человеком. Он был секретарем Фридриха Генриха Оранского, а затем Вильгельма Второго Оранского, и часто бывал в Англии и Франции. Однако он был не только дипломатом, но и литератором, автором театральных пьес и ученым-любителем. Он был близко знаком со многими известными учеными. Одним из них был Декарт, который в 1628 г. поселился в Голландии и регулярно посещал семью Гюйгенсов.

Когда Христиану было 8 лет, мать умерла. После ее смерти хозяйством семьи, насчитывавшей пять детей, занялась родственница. Старшим сыном в семье был Константин младший, затем следовали Христиан, Людвиг, Сусанна и Филипс. Их обучали домашние учителя. Детям преподавали арифметику, музыку, латинский, греческий, французский и итальянский языки и даже логику; их учили также танцевать и ездить верхом. Во всем этом особенно преуспевал Христиан. В возрасте девяти лет он мог говорить по латыни. За три года он научился играть на виоле да гамба, на лютне и на клавесине. Но особенно большие способности он проявлял в математике. Христиан сам построил себе токарный станок и научился неплохо на нем работать.

В 1645 г. шестнадцатилетний Христиан и его брат Константин, который был старше на один год, поступили на юридический факультет Лейденского университета, готовясь к дипломатической карьере. Однако Христиан занимался главным образом математикой. Его учителем был известный в то время математик Франц ван Схоутен, приверженец Декарта. В то время работы Декарта производили большое впечатление на Гюйгенса.

Другое сильное влияние тоже исходило из Франции. При посредничестве своего отца Христиан начал переписываться с парижским математиком Мерсенном. Эта переписка продолжалась недолго, так как Мерсенн в 1648 г. умер, но она имела для молодого Гюйгенса большое значение. Мерсенн был поражен способностями Христиана и в письме отцу Гюйгенса даже сравнивал его с Архимедом. Возможно, что именно это сравнение дало Константину основание называть своего сына "мой Архимед".

В 1647 г. Христиан перешел из Лейденского университета в только что открывшийся Оранский колледж в Бреде. Предполагалось, что Гюйгенс продолжит в Бреде свое юридическое образование, на сей раз со своим младшим братом Людвигом. Но, как и в Лейдене, Гюйгенс занимался главным образом математикой. Ни он, ни его брат не закончили обучения. В 1650 г. из-за дуэли между Людвигом и одним из студентов отец приказал им возвратиться домой. Христиан не сдал академического экзамена ни в Лейдене, ни в Бреде.

Первый труд Гюйгенса вышел в свет в 1651 г. под заглавием "Теоремы о квадратуре гиперболы, эллипса и круга". Три года спустя был опубликован его труд "Открытие о величине круга". Эта работа окончательно утвердила его репутацию математика. Между тем Гюйгенс решил полностью посвятить себя науке, не занимая никакой официальной должности и живя на собственные средства. Его единственной дипломатической миссией была поездка в 1649 г. в Данию. В этой поездке он сопровождал графа Генриха ван Нассау как его секретарь. Гюйгенс принял должность секретаря главным образом потому, что надеялся встретиться с Декартом, который с недавних пор был философом при дворе королевы Христины в Стокгольме. Но эта встреча не состоялась: Декарт умер в 1650 г.

В пятидесятых годах XVII в. продолжал возрастать интерес Гюйгенса к проблемам физики. Он углубился в законы поведения сталкивающихся тел и сумел получить ряд важных результатов. Хотя он изложил эти результаты в рукописи 1655 г., а некоторые из них огласил - например на заседании Лондонского Королевского общества,- они были полностью опубликованы лишь после его смерти. Рукопись была опубликована в посмертных сочинениях под заголовком "О движении тел под действием удара".

Во времена Гюйгенса знания о явлении столкновений были скудными и неясными. В 1647 г. Декарт разработал 7 правил для столкновения между двумя полностью упругими телами, но по поводу этих правил можно было сделать много замечаний. Во-первых, мыслимы были случаи, в которых эти правила были неприменимы. Кроме того, некоторые из них явно противоречили опыту. Фактически только одно было правильным, как позднее доказал Гюйгенс, а именно правило для случая, когда две частицы одинаковой массы приближаются друг к другу с одинаковой скоростью вдоль прямой траектории и затем сталкиваются друг с другом точно по центру (центральное столкновение).

Гюйгенс предложил аксиому, согласно которой процесс столкновения определяется относительной скоростью частиц. Это имеет следующее важное следствие. Если нам известна начальная и конечная скорость для определенного столкновения, мы можем предсказать также ход всякого другого столкновения, которое происходит с той же начальной относительной скоростью.

Установив, что для движущихся тел имеет физическое значение только относительная скорость этих тел, Гюйгенс стал первым ученым, сформулировавшим принцип относительности движения. Он состоит в том, что системы отсчета, которые движутся по отношению друг к другу с постоянной прямолинейной скоростью, равноценны для описания физических явлений. Эта эквивалентность называется в настоящее время принципом относительности Галилея, но правильнее было бы называть ее принципом относительности Гюйгенса.

Гюйгенс интересовался также оптикой. Он стремился к практической цели: к усовершенствованию существовавших телескопов и не ограничивался теоретическими исследованиями. Когда оказалось, что он не мог приобрести линзы хорошего качества, он стал сам шлифовать линзы. В этом ему помогал его брат Константин. Братья стали отличными шлифовщиками, и их линзы достигли невиданного в то время качества. Другим усовершенствованием был спроектированный Христианом окуляр, состоящий из двух линз (окуляр Гюйгенса).

Используя сконструированный им самим телескоп, Гюйгенс обнаружил в 1655 г. спутник Сатурна, который позднее был назван Титаном. Некоторое время спустя подтвердилась его гипотеза, что загадочные "придатки" Сатурна являются кольцом. Гюйгенс написал о спутнике Сатурна английскому ученому А. Уоллесу, а о кольце Сатурна сообщил с своих работах "Новые наблюдения спутника Сатурна" (1656) и "Система Сатурна" (1659).

Гюйгенс впервые побывал в Париже в 1655 г. Он познакомился со многими выдающимися людьми, таким как философ Гассенди и математик Роберваль, участвовал в обсуждении последних событий в математике и естествознании и познакомился с новыми для него проблемами. Гюйгенс заинтересовался исчислением вероятностей. Его исследования в этой области привели к созданию трактата о расчетах при азартных играх, который был издан в 1657 г. на латинском языке, а позднее, в 1660 г., на голландском. Этот труд содержал в себе основы современной теории вероятностей.

В сентябре 1655 г. Гюйгенс возвратился в Голландию, где для него начался период упорной работы. Наряду с изучением исчисления вероятностей он занялся делом очень практическим: конструкцией точных часов. Такой инструмент был особенно важен для навигации, т.к. мог служить вспомогательным средством для определения долготы на море. За удачное решение этой проблемы было установлено несколько премий, в том числе королем испанским.

В 1657 г. по чертежу Гюйгенса были сконструированы часы, ход которых регулировался маятником. Мысль о том, чтобы использовать маятник, не была новой - еще Галилей пытался осуществить эту мысль на практике, - но Гюйгенс был первым, кто сконструировал пригодные часы с маятником. Проблема определения долготы на море продолжала занимать Гюйгенса до конца его жизни. В 1665 г. было опубликовано "Краткое руководство для использования часов в целях определения долготы". Его старания приспособить часы с маятником для использования на море привели в 1675 г. к конструкции часов с балансиром вместо маятника и спиральной пружиной вместо гирь. Эта конструкция, которая и теперь еще применяется во всех механических часах, завоевала всеобщее признание.

В октябре 1660 г. Гюйгенс снова отправился в Париж. К этому времени он уже пользовался такой известностью, что Людовик XIV дал ему аудиенцию. На этот раз он также с большим энтузиазмом участвовал во встречах в доме де Монморов. Через Лондон, где он познакомился с Р. Бойлем, он возвратился весной 1661 г. домой. Но не надолго. Уже в апреле 1663 г. Гюйгенс опять поехал в Париж; на сей раз он сопровождал своего отца, отправившегося туда с дипломатической миссией. Летом 1663 г. он ездил из Парижа в Лондон, где был принят членом в только что основанное там Королевское общество.

Между тем в Париже возник благоприятный для таких ученых, как Гюйгенс, климат. Новый первый министр "короля-солнца" Кольбер стремился сделать Францию центром культуры и науки. По его предложению король решил предоставить стипендии некоторым видным мастерам искусства и ученым, в том числе Гюйгенсу. Еще до своего возвращения в Голландию в мае 1664 г. он получил значительную для того времени сумму в 1200 ливров.

Кольбер решил основать Академию наук по примеру Лондонского Королевского общества, чтобы эта академия, во славу короля, организовывала встречи. Кольбер хотел, чтобы Гюйгенс занял видное положение в этой академии. Учреждение Академии потребовало немало времени. Только в 1665 г. оно стало фактом, и Гюйгенс смог отправиться в Париж, чтобы начать там свою работу. Он получал от короля ежегодно сумму в 6000 ливров - больше, чем какой-либо другой член академии. Кроме того он жил в квартире в здании Королевской библиотеки, где происходили также совещания членов Академии.

Гюйгенс был с самого начала неоспоримым лидером Академии. Члены Академии собирались два раза в неделю, по средам и субботам. По средам занимались математикой, включая механику и астрономию, а по субботам "естествознанием", к которому принадлежала вся биология. Гюйгенс сам составил несколько научных программ, определявших основные задачи Академии.

Некоторые из этих задач имели весьма конкретный характер, например испытание хода часов с маятником на плавающих кораблях, определение скорости света и определение длины окружности земного шара. В этих программах большое внимание уделялось также астрономии, и Академия интенсивно занималась астрономическими наблюдениями, причем ей очень помогали отличные телескопы и маятниковые часы, спроектированные Гюйгенсом.

То, что астрономия занимала столь важное место, не так удивительно, если принять во внимание, что эта наука положила в XVII в. начало обновлению картины мира. Во всей этой конкретной деятельности Гюйгенс преследовал весьма общую цель. В документе, который он составил в период между 1666 и 1668 г., он, указав на то, как важно накапливать по возможности больше знаний о природе, пишет: "Кроме того, предлагается исследовать первопричины, которые в совершенном согласии обусловливают как строение всех физических тел, так и все наблюдаемые нами явления, полезность чего окажется бесконечной, когда эта цель будет достигнута. Человечество сможет использовать вновь создаваемые объекты, будучи уверенным в том, как они будут себя вести ".

Став членом Академии, Гюйгенс оставался в Париже с двумя перерывами до 1681 г. С 1670 до 1671, затем с 1676 до 1678 г. он находился в Голландии, оба раза, чтобы поправить свое здоровье после тяжелой болезни. В Париже Гюйгенс находился в окружении, которое стимулировало его научную деятельность. Ему там нравилось, и он пользовался большим уважением. В Париже он написал две важных книги: "Маятниковые часы" (1673) и "Трактат о свете", который был опубликован лишь в 1690 г.

"Маятниковые часы" считаются главным произведением Гюйгенса и содержат результаты его исследований, относящихся к этому вопросу. Некоторые разделы имеют технический, другие - чисто математический характер. В "Трактате о свете" излагается совершенно новая теория света; она с успехом используется для разъяснения одного уже в то время известного загадочного явления: двойного преломления света в исландском шпате (расщепление луча света, падающего на кристалл исландского шпата, на два). Гюйгенс сумел объяснить это явление. Менее поразительные свойства света, такие как отражение и обычное преломление, также нашли простое объяснение в его теории.

Теорию света Гюйгенса часто называют теорией волн, но вернее называть ее теорией толчка. Гюйгенс использовал этот механизм для объяснения распространения света. Он предположил существование всюду промежуточной материи, "эфира", который в его представлении состоял из очень плотно упакованных очень мелких твердых частиц. По мнению Гюйгенса, свет был ни чем иным, как регулярно следующими друг за другом толчками, распространяющимися вышеописанным способом от помещенного в какое-то место источника света. Исходя из того, что каждая частица эфира действует как передаточный центр, он смог доказать, что толчки распространяются в пространстве сферообразно.

При создании теории света Гюйгенс исходил из новых тогда опытных данных, что скорость распространения света имеет конечную величину. Долгое время думали, что свет - мгновенное явление в том смысле, что он распространяется с бесконечной скоростью, однако в 1676 г. датский астроном О. Рёмер на основании своих наблюдений над спутниками Юпитера пришел к заключению, что скорость света конечна. Гюйгенс был убежден в правильности этого вывода. На основании наблюдений Ремера он оценил, что скорость света немного больше 200 000 км/с (действительная скорость равна почти 300 000 км/с).

Между теорией толчка Гюйгенса и теорией волн, собственно говоря, мало разницы. Если импульсы излучаются источником света через регулярные интервалы, образуется настоящее волнообразное движение или колебания, причем направление колебаний совпадает с направлением распространения (продольные колебания).

В теории волн свет распространяется, заполняя сферическое пространство. Сферические границы называются в настоящее время "фронтами" волн. Принцип, согласно которому любая частица эфира действует как передаточный центр, в этой теории обычно выражается утверждением, что любая точка фронта волн сама является источником новых вторичных фронтов. Этот принцип, который применим ко всем волновым явлениям в материальных средах, известен как. принцип Гюйгенса.

В 1681 г. Гюйгенс заболел так серьезно, что ему пришлось уехать в Голландию. Ему уже не пришлось вернуться в Париж. Когда через два года его здоровье поправилось, оказалось, что его присутствие в Париже уже нежелательно. После смерти Кольбера в 1683 г. во Франции установился климат нетерпимости, особенно по отношению к протестантам. Это проявилось с полной отчетливостью в отмене в 1685 г. Нантского эдикта. Гюйгенс стал жертвой как этого антипротестантства, так и недоброжелательных чувств его соперников в Академии. Таким образом, он остался в Голландии. Вместе с отцом он провел лето в загородном доме Хофвиик в Ворбурге, а зиму в Гааге. После того как его отец умер в 1687 г. в возрасте 90 лет, Гюйгенс жил один.

Еще один раз он предпринял долгое путешествие. Часть лета 1689 г. он провел в Англии, где у него состоялось несколько встреч с человеком, который постепенно его опережал: Исааком Ньютоном. Мнения Гюйгенса и Ньютона по некоторым вопросам фундаментально расходились.

В основном труде Ньютона "Математические начала натуральной философии" понятие "сила" играет совсем другую роль, чем в механике Гюйгенса. Для Ньютона достаточно знать, как сила действует, и он не спрашивает о ее причине. Сила - основное понятие. Эта исходная точка полностью противоречила механистической философии Гюйгенса, который требовал, чтобы для каждой силы была найдена причина в виде прямого контакта между материальными телами.

Понятие "действие на расстоянии" также было неприемлемо для Гюйгенса. Это понятие играет у Ньютона роль в связи с силой тяготения и означает, что сила не распространяется в среде, а действует мгновенно на расстоянии. Теория силы тяготения, принадлежавшая Гюйгенсу, была чисто механической по своему характеру. В своем труде "О причине тяготения", который был опубликована 1690 г. в одном томе с "Трактатом о свете", он исходил из существования "тонкой материи", состоящей из очень мелких частиц (еще мельче, чем частицы эфира), которые циркулируют вокруг Земли во всех направлениях с очень большой скоростью. Согласно мнению Гюйгенса, сила тяготения возникает из-за того, что при столкновении с частицами материальные тела получают импульс, направленный в сторону Земли. В этой теории, которая являлась развитием идеи Декарта, невозможно было найти удовлетворительного объяснения для некоторых важных фактов, например для того факта, что ускорение силы тяжести одинаково для всех тел. Поэтому неудивительно, что теория Ньютона - гораздо менее искусственная и вполне удовлетворительная также в экспериментальном отношении - быстро нашла всеобщее признание.

В отношении света мнения Ньютона и Гюйгенса также расходились. Ньютон считал, что свет состоит из потока частиц. Теория света Гюйгенса была вскоре отвергнута в пользу теории Ньютона. Но в XIX в. на основании экспериментов ученые пришли к заключению, что теория Ньютона была неправильной, и ее следует заменить теорией волн. В настоящее время свету приписывают как свойства частиц, так и свойства волн.

Третьим пунктом, по которому мнения Гюйгенса и Ньютона расходились, была относительность движения. Мы видели, что Гюйгенс сформулировал принцип относительности для равномерных прямолинейных движений и применил его к явлениям столкновения. Но он пошел еще дальше. Он считал, что все движения, также и вращательные, имеют относительный характер и абсолютного движения не существует. Это противоречило мнению Ньютона, который уверял, что вращения абсолютны, и в доказательство этого указывал на то, что при вращательных движениях всегда действуют центробежные силы.

В последние годы своей жизни Гюйгенс изложил свои предположения о существовании жизни на других планетах в книге, изданной после его смерти в 1698 г. под заглавием "Космотеорос". В ней он считает невероятным, чтобы Земля была единственной планетой, на которой существовали бы живые существа, и приходит к выводу, что формы жизни на других планетах не должны сильно отличаться от форм жизни на Земле.

Весной 1695 г. Гюйгенс заболел. Он скончался 8 июля 1695 г., вероятно, в своей квартире на Ноордэйнде в Гааге. 17 июля Христиан Гюйгенс был похоронен в семейном склепе в церкви Св. Якова в Гааге.

Героическая борьба голландского народа против испанского абсолютизма и феодальной реакции способствовали бурному развитию общественной мысли и науки. Именно в эту эпоху Голландия дала миру блестящую плеяду художников, естествоиспытателей, инженеров, врачей, философов. Достаточно назвать имена Рембрандта Ван Рейна, Симона Стевина, Б. Спинозы и конечно же Христиана Гюйгенс.

Голландия не была райским местом, простых людей там эксплуатировали даже больше, чем в других странах, однако условия для научной деятельности здесь были лучше. Не случайно в ней искал убежища Декарт и другие ученые.

На фоне талантливых голландских деятелей науки и культуры выделяется разносторонний ученый, один из основателей нового естествознания Христиан Гюйгенс.

Родился Христиан Гюйгенс и семьи знатного государственного деятеля, человека широких научных и художественных интересов. Отец будущего ученого знал несколько языков, был известен как поэт, любил музыку, картины, интересовался естественными науками.

Среди друзей Гюйгенс много выдающихся людей, в том числе Декарт, для которого эта семья стала в Голландии ближайшей. Влияние Декарта сказалось на мировоззрении многих современников и последователей его идей, в том числе и Христиана Гюйгенса. Одаренность последнего Декарт обнаружил рано и поддержал его научные интересы.

В семье Гюйгенса было четыре сына и дочь. Рождение последней стоило матери жизни. Домашнее образование дети получили под непосредственным руководством отца и учителей, которые пунктуально выполняли разработанную отцом программу обучения. Уже с детства Христиан начал увлекаться математикой. С необычайной быстротой он охотно решал предложенные ему задачи, увлекался разгадыванием секретов работы и конструирования различных машин.

Летом 1645 года Христиан и его брат Константин стали студентами юридического факультета Лейденского университета. По воле отца, пришлось заниматься юридическими науками, а для удовлетворения личных интересов Христиан изучает физику и математику под руководством профессора инженерной школы при Лейденском университете, последователя и пропагандиста философии Декарта — Шоутен (1616-1661).

При посредничестве отца Христиан стал переписываться с Мерсенном. И хотя это продолжалось недолго, потому что Мерсенн умер, тот успел поддержать и направить научные исследования голландского студента.

Мерсенн был хорошо информирован о выдающихся достижениях и актуальных проблемах европейской науки. Поэтому предложил Христиану такие задачи и темы для размышлений, что некоторые из них на годы стали предметом научных занятий, и переросли в отдельные научные исследования. Для Мерсенна каждый новый талант был радостным открытием. В письмах к отцу он предсказал, что если Христиан продолжит занятия математикой и физикой, то превзойдет Архимеда.

С 1647 года Христиан вместе с братом Людвигом учатся в высшей юридической школе г. Бреды, хотя курса они не закончили. Из-за дуэли Людвига с одним из студентов, они по требованию отца вернулись домой.

Полученным юридическим образованием и дипломом доктора Христиан так никогда и не воспользовался, так как, отказавшись от перспективы блестящей служебной карьеры, выбрал научную деятельность.

Поселившись в Гааге, в доме отца, Христиан оборудовал на чердаке лабораторию, где проводил опыты и астрономические наблюдения. Его научные интересы охватывали математику, механику, оптику, астрономию. Мерсенн позаботился, чтобы имя Христиана стало известным в научных кругах Европы, он устанавливает связи с математиками, мастерами-оптиками, астрономами, в частности известным английским математиком Джоном Валлисом.

Первые напечатанные труды ученого «Теоремы о квадратуре гиперболы, эллипса и круга» (1651) и «Открытие о величине круга» (1654) были посвящены совершенствованию решения задач античной математики. Девизом ученого было: «Не так важен результат, как точность вывода и ясность доказательства», который он и реализовал строгим и вместе с тем изящным решением задач, в частности знаменитой задачи древности — квадратуры круга. Выдающееся астрономическое открытие ученый совершил в 1655 году, с помощью лучшего на то время в Европе телескопа, он открыл спутник Сатурна, названного позже Титаном.

1650-1655 гг. стали периодом формирования его научных интересов, разработкой методов исследований. Для дальнейшей работы нужно было установить более тесные контакты с зарубежными учеными, поэтому летом 1655 года Христиан едет в столицу европейской науки того времени — Париж. Там он познакомился с выдающимися учеными, писателями, композиторами, посетил театры, картинные галереи, крупнейшее книгохранилище — королевскую библиотеку, стал доктором права. Большое впечатление произвели на Гюйгенса исследования Дезарга по проективной геометрии, Паскаля и Ферма по математической теории азартных игр.

Путешествие дало новые импульсы исследованиям. Ученый изучает теорию соударения двух тел, центростремительных сил, работает над различными проектами: обувь с пружинами, ботинки для хождения по воде, полеты с помощью крыльев, которые должны были работать на сжатом воздухе; в математике его захватывает теория азартных игр. Одновременно продолжается шлифовка линз, изготовление телескопов и астрономические наблюдения.

Изготовление крупнейшего в то время телескопа дало Христиану возможность сделать немало астрономических открытий: туманность в созвездии Ориона, полярные шапки Марса, полосы Юпитера, отсутствие конечного диаметра у звезд и, наконец, кольца Сатурна. Последнее открытие вызвало дискуссию, недоверие даже некоторых выдающихся астрономов. Оно подтверждало систему Коперника, поэтому разозлило церковников, но в результате принесло Гюйгенсу всеевропейскую славу.

После возвращения из Парижа Гюйгенс занялся проблемой создания часов, в которой тесно переплелись задачи математики, механики, техники. Точного измерения времени требовали астрономические наблюдения и, особенно, мореходство. Точное время нужно было «возить» на корабле, чтобы в открытом океане измерять долготу и вычислять географические координаты корабля.

Здесь была настоящая цепь проблем и огромные возможности применения математики к решению сложных естественных проблем. Гюйгенс разработал теорию и изобрел маятниковые часы. Первый образец был изготовлен в 1653, и в том же году ученый получил патент, который закреплял его привилегию на маятниковые часы на 21 год.

В 1658 году Гюйгенс принял участие в конкурсе Паскаля и решил 4 из 6 предложенных задач по циклоиду. Участие в конкурсе стало началом переписки Гюйгенса с Паскалем, которые чрезвычайно уважали и высоко ценили друг друга.

Ученый требует интеллектуального общения. Чувствовал в нем потребность и Гюйгенс за семь месяцев 1660 года посетил много городов, где встречался с теми, кто, как и он, работал над тайнами природы, обогащал духовную сокровищницу человечества. В декабре 1660 он дважды посетил Паскаля. Гюйгенс осуждал чрезмерное увлечение ученого религией и чрезвычайно жалел, что он похоронил свой большой талант.

Сам Гюйгенс был человеком болезненным, часто тяжело болел и вынужден был на длительное время прекращать работу, но как только болезнь отпускала, снова брался за исследования. И поразительное, что при таких нелегких условиях он написал 22 тома научных трудов и писем, которые вошли золотым фондом в сокровищницу человеческой мысли.

Признанием научных достижений ученого стало его избрание членом Лондонского королевского общества (1663) и Парижской академии (1666). Он переезжает в Париж, и, поселившись в отдельном помещении королевской библиотеки, с небольшими перерывами работает там 15 лет. В 1673 в Париже издается «Маятниковые часы» — итог 20-летних размышлений над проблемами, связанных с созданием маятниковых часов.

Работа Гюйгенса стала одной из самых выдающихся книг физико-математической литературы XVII в. Он подарил ее Лейбницу, который в это время жил в Париже. Эта работа побудила последнего не только серьезно заняться математикой, но и, по его признанию, стала одним из источников нового исчисления.

Десятилетие с1671 -1681 гг. Было самым сложным в жизни ученого. Он оказался и работал в стране, воевавшей против его родины. Поэтому в 1676 году он возвращается домой. Основные открытия в настоящее время уже были позади, звезда Ньютона затмевает славу Гюйгенса. После долгих лет пребывания за границей, ученый возвращается в родительский дом.

До последних дней жизни ученый сохранил интерес, глубокий интерес к жизни, науке, культуре своего времени. Он совершил путешествие в Англию, прежде всего, чтобы встретиться с Ньютоном, успехи которого высоко ценил, еще работая в Париже. В Делфт он выезжал, чтобы ознакомиться с открытием Левенгука. Через несколько лет российский царь Петр I тоже посетит Делфт с той же целью. Последнюю книгу «Космотеорос» Гюйгенс посвятил пропаганде идей Коперника. Одним из первых ее оценил Петр I. Он приказал перевести и опубликовать ее на русском языке. Она увидела свет первым изданием в Петербурге (1717) и вторым — в Москве (1724).

Гюйгенс делал изобретения и открытия в различных разделах математики и механики, тесно связанных с учением о часах. Ему принадлежат изобретения обычных маятниковых часов и часов с коническим маятником, открытие циклоидальных маятников, решение задачи о таутохронной кривой, разработка учения о эволюте и эвольвенте, о выпрямлении многих кривых линий и вычисление площадей кривых поверхностей, теоремы о центростремительных силах, применение теоремы живых сил, введение в механику величины, которая была прообразом момента инерции.

Коротко остановимся на математических открытиях Гюйгенса. Его «Открытие о величине круга» составило эпоху в истории задачи квадратуры круга. Гюйгенс исчерпал возможности элементарных методов и внес существенные дополнения к методу Архимеда.

Гюйгенс — автор первого руководства по теории вероятностей — «О расчетах в азартной игре» (1657). В нем впервые было введено фундаментальное теоретико-вероятностное понятие — математическое ожидание. Одновременно ученый решил задачи на справедливое распределение ставок при разном количестве игроков и разном количестве не доигранной партии. При этом он свободно пользовался теоремами сложения и умножением вероятностей.

Великий ученый был современником создателей математического анализа, видел первые его шаги и сам в определенной степени использовал в своем творчестве.

Христиан Гюйгенс – выдающийся нидерландский механик, изобретатель, математик и астроном.

В истории науки эта личность была очень важной, поскольку Гюйгенс – один из тех, кто трансформировал «старую» науку в «новую».

Среди его изобретений и идей были такие:

• Понятие математического ожидания, которое лежит в основе современной теории вероятностей;
• Теория эволют и эвольвент;
• Законы, описывающие центробежную силу;
• Основы теоретической механики в целом.

Биография кратко

Родился Христиан Гюйгенс в Нидерландах 14.04.1629г. Ему легко давалась учеба, в 8 лет знал арифметику, латынь. В десять лет изучал географию и астрономию. У мальчика была отличная память и интерес к наукам. Дальше он выучил несколько иностранных языков (французский, итальянский и др). Также легко ему давались уроки танцев, верховая езда.

В 16 лет Христиан поступает в Лейденский университет, изучает математику и право. Окончив учебу, погружается полностью в науку. Много открытий сделал ученый, многими науками интересовался. Не стало Христиана Гюйгенса 8.07.1695г.

Маятниковые часы

Маятниковые часы Это устройство, которое нам кажется таким нехитрым, можно назвать одним из величайших изобретений XVII века. С его появлением механики, математики, геофизики и другие исследователи получили то, чего им не хватало вот уже много столетий.

До Гюйгенса точных часов не существовало как таковых. Были механические часы, которые приводились в движение гирями, но их точность была низкая. Был маятник, который использовался для измерения небольших промежутков времени. То, что было достаточным для бытовых нужд, не подходило для научных экспериментов.

Известно, что Галилей, когда изучал законы падения, считал удары собственного пульса. Гюйгенс же сконструировал часы, которые обладали хорошей точностью. У них имелся маятник, но считать его удары учёным уже не нужно было – он только приводил в движение часовой механизм.

После изобретения своих часов Гюйгенс более 40 лет возвращался к ним, совершенствуя их и изучая законы движения маятника. На основе этих исследований он написал труд, который скромно назывался «Маятниковые часы».

Несмотря на такое неброское название, эта книга была революционной для своего времени: там были вычислены квадратуры различных поверхностей вращения, приведены открытия в области анализа и теоретической механики, рассмотрены законы движения.

Там же было рассмотрено и следствие закона сохранения энергии, которое Гюйгенс считал самостоятельной закономерностью. Этот труд, как и некоторые другие работы Гюйгенса, оказал влияние на Исаака Ньютона, с которого принято начинать историю уже современной физики.

Астрономия

Гюйгенс внёс также весомый вклад в астрономию. Специально для этих исследований он усовершенствовал телескоп. Одно из первых открытий в этой области – описание колец Сатурна и нахождение одного из его спутников – Титана. Затем Гюйгенс открыл ледяную шапку в горах Южного полюса Марса, достаточно точно оценил время его вращения вокруг своей оси, открыл туманность Ориона и некоторые другие туманности.

Гюйгенс был убеждён, что другие планеты, как и Земля, населены людьми. Его книга «Космотеорос», содержащая философские размышления на астрономические темы, была переведена на многие языки; в частности, это была первая книга по астрономии, переведённая на русский язык (1717 год). Переводчиком был Яков Брюс – знаменитый сподвижник Петра I, издавший книгу по его приказу.

Какой формы Земля?

Галилей доказал, что Земля имеет форму шара. Однако это не совсем точная характеристика. Гюйгенс на основе открытых им законов движения обосновал, что наша планета несколько сплюснута с боков. Впоследствии эти теоретические выкладки полностью подтвердились.

Расстояние до звёзд

Гюйгенс пытался определить расстояние от Земли до звёзд. Для этого он сравнивал их яркость с яркостью Солнца, расстояние до которого было известно в то время с достаточной точностью. Однако особо успешными эти попытки не были: так, расстояние до Сириуса, определённое Гюйгенсом, оказалось примерно в двадцать раз меньше истинного.

Биография

Вместе с братом он усовершенствовал телескоп , доведя его до 92-кратного увеличения, и занялся изучением неба. Первая известность пришла к Гюйгенсу, когда он открыл кольца Сатурна (Галилей их тоже видел, но не смог понять, что это такое) и спутник этой планеты, Титан .

Математика и механика

Научную деятельность Христиан Гюйгенс начал в 1651 году сочинением о квадратуре гиперболы , эллипса и круга . В 1654 году он открыл теорию эволют и эвольвент .

В первой части труда Гюйгенс описывает усовершенствованный, циклоидальный маятник, который обладает постоянным временем качания независимо от амплитуды . Для объяснения этого свойства автор посвящает вторую часть книги выводу общих законов движения тел в поле тяжести - свободных, движущихся по наклонной плоскости, скатывающихся по циклоиде . Надо сказать, что это усовершенствование не нашло практического применения, поскольку при малых колебаниях повышение точности от циклоидального привеса незначительно. Однако сама методика исследования вошла в золотой фонд науки.

В четвёртой части излагается теория физического маятника; здесь Гюйгенс решает ту задачу, которая не давалась стольким современным ему геометрам, - задачу об определении центра качаний. Он основывается на следующем предложении:

Если сложный маятник, выйдя из покоя, совершил некоторую часть своего качания, большую полуразмаха, и если связь между всеми его частицами будет уничтожена, то каждая из этих частиц поднимется на такую высоту, что общий центр тяжести их при этом будет на той высоте, на которой он был при выходе маятника из покоя.

Это предложение, не доказанное у Гюйгенса, является у него в качестве основного начала, между тем как теперь оно представляет простое следствие закона сохранения энергии .

Теория физического маятника дана Гюйгенсом вполне в общем виде и в применении к телам разного рода. Гюйгенс исправил ошибку Галилея и показал, что провозглашённая последним изохронность колебаний маятника имеет место лишь приближённо. Он отметил также ещё две ошибки Галилея в кинематике : равномерное движение по окружности связано с ускорением (Галилей это отрицал), а центробежная сила пропорциональна не скорости, а квадрату скорости.

В последней, пятой части своего сочинения Гюйгенс дает тринадцать теорем о центробежной силе . Эта глава даёт впервые точное количественное выражение для центробежной силы, которое впоследствии сыграло важную роль для исследования движения планет и открытия закона всемирного тяготения . Гюйгенс приводит в ней (словесно) несколько фундаментальных формул:

В 1657 году Гюйгенс написал приложение «О расчётах в азартной игре » к книге его учителя ван Схоотена «Математические этюды». Это было содержательное изложение начал зарождающейся тогда теории вероятностей . Гюйгенс, наряду с Ферма и Паскалем , заложил её основы. По этой книге знакомился с теорией вероятностей Якоб Бернулли , который и завершил создание основ теории.

Астрономия

Гюйгенс самостоятельно усовершенствовал телескоп; в 1655 году он открыл спутник Сатурна Титан и описал кольца Сатурна . В -м он описал всю систему Сатурна в изданном им сочинении.

Он открыл также туманность Ориона и другие туманности, наблюдал двойные звёзды, оценил (довольно точно) период вращения Марса вокруг оси.

Оптика и теория волн

Банкнота в 25 гульденов с портретом Гюйгенса, 1950-е годы, Нидерланды

• Гюйгенс участвовал в современных ему спорах о природе света. В 1678 году он выпустил «Трактат о свете» - набросок волновой теории света. Другое замечательное сочинение он издал в 1690 году ; там он изложил качественную теорию отражения , преломления и двойного лучепреломления в исландском шпате в том самом виде, как она излагается теперь в учебниках физики. Сформулировал т. н. принцип Гюйгенса , позволяющий исследовать движение волнового фронта, впоследствии развитый Френелем и сыгравший важную роль в волновой теории света, и теории дифракции .

• Ему принадлежит оригинальное усовершенствование телескопа , использованного им в астрономических наблюдениях и упомянутого в параграфе об астрономии. Также он является изобретателем диаскопического проектора - т. н. «волшебного фонаря ».

Другие достижения

Карманные механические часы

• Открытие теоретическим путем сплюснутости Земли у полюсов, а также объяснение влияния центробежной силы на направление силы тяжести и на длину секундного маятника на разных широтах.
• Решение вопроса о соударении упругих тел, одновременно с Валлисом и Реном .
• Одно из решений вопроса о виде тяжелой однородной цепи, находящейся в равновесии: (цепная линия).
• Изобретение часовой спирали, заменяющей маятник, крайне важное для навигации; первые часы со спиралью были сконструированы в Париже часовым мастером Тюре в 1674 году .
• В 1675 году запатентовал карманные часы.
• Первый призвал выбрать всемирную натуральную меру длины, в качестве которой предложил 1/3 длины маятника с периодом колебаний 1 секунда (это примерно 8 см).

Основные труды

• Horologium oscillatorium , 1673 (Маятниковые часы, на латинском).
• Kosmotheeoros . (английский перевод издания 1698 года) - астрономические открытия Гюйгенса, гипотезы об иных планетах.
• Treatise on Light (Трактат о свете, английский перевод).

Примечания

Литература

Сочинения Гюйгенса в русском переводе

• Архимед. Гюйгенс. Лежандр. Ламберт. О квадратуре круга. С приложением истории вопроса, составленной Ф. Рудио. Пер. С.Н. Бернштейна. Одесса, Mathesis, 1913. (Репринт: М.: УРСС, 2002)
• Гюйгенс Х. Три трактата по механике . М.: Изд. АН СССР, 1951.
• Гюйгенс Х. Трактат о свете, в котором объяснены причины того, что с ним происходит при отражении и преломлении, в частности при странном преломлении исландского кристалла . М.–Л.: ОНТИ, 1935.

Литература о нём

• Веселовский И.Н. Гюйгенс . М.: Учпедгиз, 1959.
• История математики под редакцией А. П. Юшкевича в трёх томах, М.: Наука, Том 2. Математика XVII столетия. (1970)
• Гиндикин С.Г. Рассказы о физиках и математиках. M: МЦНМО, 2001.
• Костабель П. Изобретение Христианом Гюйгенсом циклоидального маятника и ремесло математика. Историко-математические исследования , вып. 21, 1976, с. 143–149.
• Мах Э. Механика. Историко-критический очерк ее развития . Ижевск: РХД, 2000.
• Франкфурт У. И., Френк А.М. Христиан Гюйгенс . М.: Наука, 1962.
• Джон Дж. О’Коннор и Эдмунд Ф. Робертсон. Гюйгенс, Христиан в архиве MacTutor

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Гюйгенс Х." в других словарях:

Гюйгенс: Константин Гюйгенс (4 сентября 1596 28 марта 1687) нидерландский поэт, учёный и композитор. Отец Христиана Гюйгенса. Христиан Гюйгенс (14 апреля 1629 8 июля 1695) голландский математик, физик и астроном. Сын Константина… … Википедия

- (Хейгенс) (Huygens) Христиан (1629 95), нидерландский ученый, один из основоположников волновой теории света. Изобрел маятниковые часы со спусковым механизмом (1657), разработал теорию колебаний физического маятника, заложил основы теории удара.… … Современная энциклопедия

- (Huygens) Христиан (1629 95), нидерландский физик и астроном. В 1655 г. открыл самый большой спутник Сатурна, Титан, а в следующем году установил, что эта планета окружена широким кольцом. Усовершенствовал конструкцию ТЕЛЕСКОПА и сконструировал… … Научно-технический энциклопедический словарь

- (Христиан Huyghensvan Zuylichem), математик, астроном, ифизик, которого Ньютон признал великим (1629 1695). Отец его, синьорван Зюйлихем, секретарь принцев Оранских был замечательным литератором инаучно образован. Научную деятельность Г. начал в… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

I Гюйгенс (Huygens) Константин (1596 1687), нидерландский писатель; см. Хёйгенс К. II Гюйгенс Хёйгенс (Huygens) Христиан (14. 4. 1629, Гаага, 8. 7. 1695, там же), нидерландский механик, физик и математик, создатель волновой теории …

Гюйгенс - Г юйгенс, а: пр инцип Г юйгенса (или Г юйгенса Френ еля) … Русский орфографический словарь

Гюйгенс - прізвище * Жіночі прізвища цього типу як в однині, так і в множині не змінюються … Орфографічний словник української мови

Гюйгенс Х. - ГЮ́ЙГЕНС, Хёйгенс (Huygens) Христиан (1629–95), нидерл. естествоиспытатель. В 1665–81 работал в Париже. Изобрёл (1657) маятниковые часы со спусковым механизмом, дал их теорию, установил законы колебаний физ. маятника, заложил основы… … Биографический словарь

Гюйгенс, Хёйгенс (Huygens) Христиан (14. 4. 1629, Гаага, ≈ 8. 7. 1695, там же), нидерландский механик, физик и математик, создатель волновой теории света. Первый иностранный член Лондонского королевского общества (с 1663). Г. учился в… … Большая советская энциклопедия

ГЮЙГЕНС (Хейгенс) (Huygens) Христиан (1629 95) нидерландский ученый. В 1665 81 работал в Париже. Изобрел (1657) маятниковые часы со спусковым механизмом, дал их теорию, установил законы колебаний физического маятника, заложил основы теории удара … Большой Энциклопедический словарь

Книги

• Трактат о свете: в котором объяснены причины того, что с ним происходит при отражении и при преломлении, в частности при странном преломлении исландского кристалла. Выпуск № 8 ,