Huygens, Christian

Christiaan Huygens [ ˈkrɪstijaːn ˈɦœyɣə ( n  )s] asculta ; 14 aprilie 1629 , Haga  - 8 iulie 1695 , ibid.) a fost un mecanic , fizician , matematician , astronom și inventator olandez Primul membru străin al Societății Regale din Londra (1663), membru al Academiei Franceze de Științe încă de la înființare (1666) și primul său președinte (1666-1681) [8] .

Unul dintre fondatorii mecanicii teoretice și ai teoriei probabilității . El a adus o contribuție semnificativă la optică , fizică moleculară , astronomie , geometrie , ceasornicarie . A descoperit inelele lui Saturn și Titan (o lună a lui Saturn ). A inventat primul ceas cu pendul practic . El a pus bazele opticii ondulate .

Biografie

Huygens s-a născut la Haga în 1629. Tatăl său Konstantin Huygens (Huygens) , consilier privat al Prinților de Orange , a fost un scriitor remarcabil, care a primit și o bună educație științifică. Constantin a fost prieten cu Descartes , iar filosofia carteziană ( cartezianismul ) a avut o mare influență nu numai asupra tatălui său, ci și asupra lui Christian Huygens [9] .

Tânărul Huygens a studiat dreptul și matematica la Universitatea din Leiden , apoi a decis să se dedice științei. În 1651 a publicat Discursuri despre pătrarea hiperbolei , elipsei și cercului . Împreună cu fratele său, a îmbunătățit telescopul , aducându-l la o mărire de 92x și a început să studieze cerul. Huygens a devenit celebru pentru prima dată când a descoperit inelele lui Saturn ( Galileo le-a văzut și el, dar nu a putut înțelege ce sunt) și satelitul acestei planete, Titan [10] [11] .

În 1657, Huygens a primit un brevet olandez pentru un design de ceas cu pendul. În ultimii ani ai vieții sale, Galileo a încercat să creeze acest mecanism , dar orbirea progresivă l-a împiedicat. Alți inventatori au încercat și ei să creeze ceasuri bazate pe pendul, dar Huygens a fost primul care a găsit un design fiabil și ieftin, potrivit pentru utilizarea în masă, ceasul său a funcționat de fapt și a oferit o precizie excelentă pentru acea perioadă [12] . Elementul central al designului a fost ancora inventată de Huygens, care a împins periodic pendulul și a menținut oscilații uniforme, neamortizate. Ceasul cu pendul proiectat de Huygens a devenit rapid răspândit în întreaga lume. În 1673, Huygens a publicat un tratat extrem de informativ despre cinematica mișcării accelerate sub titlul „Ceas cu pendul” . Această carte a fost o carte de birou pentru Newton , care a finalizat construcția fundației mecanicii începută de Galileo și continuată de Huygens [13] .

În 1661, Huygens a călătorit în Anglia. În 1665, la invitația lui Colbert , s-a stabilit la Paris , unde a fost înființată Academia de Științe din Paris în 1666 . La sugestia aceluiași Colbert, Huygens a devenit primul său președinte și a condus Academia timp de 15 ani. În 1681, în legătură cu intenționarea abrogarii Edictului de la Nantes , Huygens, nedorind să se convertească la catolicism, s-a întors în Olanda, unde și-a continuat cercetările științifice. La începutul anilor 1690, sănătatea omului de știință a început să se deterioreze, el a murit în 1695. Ultima lucrare a lui Huygens a fost Kosmoteoros, în care a argumentat posibilitatea vieții pe alte planete [14] .

Activitate științifică

Lagrange a scris că Huygens „a fost destinat să îmbunătățească și să dezvolte cele mai importante descoperiri ale lui Galileo” [15] .

Matematică

Christian Huygens și-a început activitatea științifică în 1651 cu un eseu despre cuadratura hiperbolei , elipsei și cercului . În 1654, el a dezvoltat o teorie generală a evoluțiilor și evoluțiilor , a investigat cicloidul și catenaria , a avansat teoria fracțiilor continue [16] [8] .

În 1657, Huygens a scris un apendice „ Despre calculele în jocuri de noroc ” la cartea profesorului său van Schooten „Etudii matematice”. Aceasta a fost prima prezentare a începuturilor teoriei probabilității care a apărut atunci . Huygens, împreună cu Fermat și Pascal , și-au pus bazele, a introdus conceptul fundamental de așteptare matematică . Din această carte, Jacob Bernoulli s-a familiarizat cu teoria probabilității , care a completat crearea fundamentelor teoriei [17] .

Mecanica

În 1657, Huygens a publicat o descriere a designului ceasului pe care l-a inventat cu un pendul . La acea vreme, oamenii de știință nu aveau un astfel de dispozitiv necesar experimentelor ca un ceas precis. Galileo , de exemplu, când studia legile căderii, a numărat bătăile propriului puls. Ceasurile cu roți acționate de greutăți au fost folosite de mult timp, dar precizia lor a fost nesatisfăcătoare. Din vremea lui Galileo, pendulul a fost folosit separat pentru măsurarea precisă a perioadelor mici de timp și a fost necesar să se numere numărul de balansări. Ceasul lui Huygens a avut o precizie bună, iar omul de știință s-a îndreptat apoi în repetate rânduri, timp de aproape 40 de ani, la invenția sa, îmbunătățind-o și studiind proprietățile pendulului. Huygens a intenționat să folosească un ceas cu pendul pentru a rezolva problema determinării longitudinii pe mare, dar nu a realizat progrese semnificative. Un cronometru marin de încredere și precis a apărut abia în 1735 (în Marea Britanie) [18] .

În 1673, Huygens a publicat lucrarea clasică de mecanică The Pendulum Clock ( Horologium oscillatorium, sive de motu pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica ). Numele modest nu trebuie să inducă în eroare. Pe lângă teoria ceasurilor, lucrarea conținea multe descoperiri de primă clasă în domeniul analizei și mecanicii teoretice . De asemenea, Huygens cuadruriază acolo un număr de suprafețe de revoluție. Aceasta și celelalte scrieri ale lui au avut o mare influență asupra tânărului Newton [19] .

În prima parte a lucrării, Huygens descrie un pendul cicloidal îmbunătățit, care are un timp de balansare constant, indiferent de amplitudine . Pentru a explica această proprietate, autorul consacră cea de-a doua parte a cărții derivării legilor generale ale mișcării corpurilor într-un câmp gravitațional liber, deplasându-se de-a lungul unui plan înclinat, rostogolindu-se pe un cicloid . Trebuie spus că această îmbunătățire nu și-a găsit aplicație practică, deoarece cu mici fluctuații creșterea preciziei din creșterea în greutate cicloidă este nesemnificativă. Cu toate acestea, metodologia cercetării în sine a intrat în fondul de aur al științei [19] .

Huygens derivă legile mișcării uniform accelerate a corpurilor în cădere liberă, pe baza presupunerii că acțiunea transmisă corpului de o forță constantă nu depinde de mărimea și direcția vitezei inițiale. Deducând relația dintre înălțimea căderii și pătratul timpului, Huygens face observația că înălțimile căderilor sunt legate ca pătratele vitezelor dobândite. Mai departe, având în vedere mișcarea liberă a unui corp aruncat în sus, constată că corpul se ridică la cea mai mare înălțime, pierzând toată viteza care i-a fost comunicată și o dobândește din nou la întoarcerea înapoi [19] .

Galileo a permis fără dovezi că atunci când cad de-a lungul unor linii drepte înclinate diferit de la aceeași înălțime, corpurile capătă viteze egale. Huygens demonstrează acest lucru după cum urmează. Două linii drepte cu înclinație diferită și înălțime egală sunt atașate cu capetele lor inferioare unul de celălalt. Dacă un corp coborât de la capătul superior al unuia dintre ele capătă o viteză mai mare decât cea lansată de la capătul superior al celuilalt, atunci poate fi lansat de-a lungul primului punct al unui astfel de punct sub capătul superior, astfel încât viteza dobândită mai jos să fie suficient pentru a ridica corpul până la capătul superior al celei de-a doua linii drepte; dar atunci s-ar dovedi că trupul s-a ridicat la o înălțime mai mare decât cea din care a căzut, iar acest lucru nu poate fi. De la mișcarea unui corp de-a lungul unei linii drepte înclinate, Huygens trece la mișcare de-a lungul unei linii întrerupte și apoi la mișcare de-a lungul unei curbe și demonstrează că viteza dobândită la căderea de la orice înălțime de-a lungul curbei este egală cu viteza dobândită în timpul curbei. cădere liberă de la aceeași înălțime de-a lungul unei linii verticale și că aceeași viteză este necesară pentru a ridica același corp la aceeași înălțime atât într-o linie dreaptă verticală, cât și într-o curbă. Apoi, trecând la cicloidă și având în vedere unele din proprietățile sale geometrice, autorul dovedește tautocronismul mișcărilor punctului greu de-a lungul cicloidei [19] .

Cea de-a treia parte a eseului prezintă teoria evolventului și evolventului , descoperită de autor încă din 1654; aici găseşte forma şi poziţia evoluţiei cicloidului . Partea a patra prezintă teoria pendulului fizic; aici Huygens rezolvă o problemă care nu a fost dată atâtor geometri ai zilei sale, problema determinării centrului de oscilații. Se bazează pe următoarea propoziție [19] :

Dacă un pendul complex, care a rămas în repaus, și-a încheiat o anumită parte a oscilației sale, mai mult de o jumătate de balansare, și dacă legătura dintre toate particulele sale este distrusă, atunci fiecare dintre aceste particule se va ridica la o astfel de înălțime încât lor comună. centrul de greutate va fi la acea înălțime, la care se afla la ieșirea din repaus a pendulului.

Această propoziție, nedemonstrată de Huygens, îi apare ca un principiu de bază, în timp ce acum este o simplă consecință a legii conservării energiei .

Teoria pendulului fizic a fost dată de Huygens într-o formă destul de generală și aplicată corpurilor de diferite feluri. Huygens a corectat greșeala lui Galileo și a arătat că izocronismul oscilațiilor pendulului proclamat de acesta din urmă are loc doar aproximativ. El a remarcat, de asemenea, încă două erori ale lui Galileo în cinematică : mișcarea uniformă într-un cerc este asociată cu accelerația (Galileo a negat acest lucru), iar forța centrifugă este proporțională nu cu viteza, ci cu pătratul vitezei [20] .

În ultima, a cincea parte a lucrării sale, Huygens oferă treisprezece teoreme despre forța centrifugă . Acest capitol oferă pentru prima dată o expresie cantitativă exactă a forței centrifuge, care a jucat ulterior un rol important în studiul mișcării planetelor și în descoperirea legii gravitației universale . Huygens dă în el (verbal) câteva formule fundamentale [19] :

• pentru perioada de oscilatie: ;
• pentru acceleraţia centripetă: .

Astronomie

Huygens a îmbunătățit singur telescopul; în 1655, a descoperit Titan , luna lui Saturn și a descris inelele lui Saturn . În 1659, el a descris întregul sistem al lui Saturn într-o lucrare pe care a publicat-o [16] .

În 1672 a descoperit o calotă glaciară la Polul Sud al lui Marte [21] . El a descris în detaliu Nebuloasa Orion și alte nebuloase, stele binare observate, au estimat (destul de precis) perioada de rotație a lui Marte în jurul axei sale.

Ultima carte, ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ sive de terris coelestibus earumque ornatu conjecturae (în latină; publicată postum la Haga în 1698), este o reflecție filozofică și astronomică asupra universului. El credea că și alte planete sunt locuite de oameni. Cartea lui Huygens a fost distribuită pe scară largă în Europa, unde a fost tradusă în limbile engleză (1698), olandeză (1699), franceză (1702), germană (1703), rusă (1717) și suedeză (1774). Prin decretul lui Petru I , a fost tradusă în rusă de Yakov Bruce sub titlul „Cartea viziunii lumii”. Este considerată prima carte din Rusia care conturează sistemul heliocentric al lui Copernic .

În această lucrare, Huygens a făcut prima (împreună cu James Gregory ) încercare de a determina distanța până la stele. Dacă presupunem că toate stelele, inclusiv Soarele, au luminozități similare, atunci comparând luminozitatea lor aparentă, putem estima aproximativ raportul dintre distanțe (distanța până la Soare era deja cunoscută atunci cu suficientă acuratețe). Pentru Sirius , Huygens a obținut o distanță de 28.000 de unități astronomice , adică de aproximativ 20 de ori mai mică decât cea adevărată (publicată postum, în 1698) [22] .

Optica și teoria undelor

Huygens a participat la disputele contemporane despre natura luminii. În 1678 a publicat „ Tratat de lumină ” ( franceză:  Traité de la lumière ), o schiță a teoriei ondulatorii a luminii : Newton 's Optics, care descrie o teorie corpusculară alternativă , apărută în 1704.

O altă lucrare remarcabilă a publicat-o în 1690; acolo a prezentat teoria calitativă a reflexiei , refracției și refracției duble în spatarul islandez, în aceeași formă în care este prezentată acum în manualele de fizică. El a formulat „ principiul Huygens ”, care face posibilă studierea mișcării frontului de undă, care a fost dezvoltat ulterior de Fresnel și a jucat un rol important în teoria ondulatorie a luminii. A descoperit polarizarea luminii (1678) [16] .

El deține îmbunătățirea inițială a telescopului , pe care l-a folosit în observațiile astronomice și menționat în paragraful despre astronomie, el a inventat ocularul Huygens , format din două lentile plano-convexe (este folosit și astăzi). El este și inventatorul proiectorului diascopic  – așa-zisul. " lanternă magică " [16] .

Alte realizări

Huygens a fundamentat (teoretic) aplatizarea Pământului la poli și, de asemenea, a explicat influența forței centrifuge asupra direcției gravitației și asupra lungimii celui de-al doilea pendul la diferite latitudini. El a dat o soluție problemei ciocnirii corpurilor elastice , simultan cu Wallis și Wren (publicat postum) [23] și una dintre soluțiile problemei formei unui lanț omogen greu în echilibru ( linia lanțului ) [16] ] .

El deține invenția spiralei orare, care înlocuiește pendulul, care este extrem de important pentru navigație; Primul ceas cu spirală a fost proiectat la Paris de ceasornicarul Thuret în 1674 . În 1675 a brevetat un ceas de buzunar.

Huygens a fost primul care a cerut alegerea unei măsuri naturale universale a lungimii, pe care a propus-o ca fiind 1/3 din lungimea pendulului cu o perioadă de oscilație de 1 secundă (aceasta este de aproximativ 8 cm).

Filosofia științei

În tinerețe, Huygens era pasionat de sistemul de lume al lui Descartes ( cartezianismul ), dar mai târziu a devenit critic față de acesta. Nici mecanica, nici optica lui Huygens nu sunt asemănătoare cu carteziană. La sfârşitul vieţii, Huygens a evaluat ideile lui Descartes în felul acesta: „Acum nu găsesc în toată fizica, metafizica sau meteorologia lui nimic din ceea ce aş putea lua drept adevăr”. În filosofia științei, Huygens era mai aproape de poziția lui Galileo și Newton decât Descartes - nu a inventat „cauze primare” speculative, pentru ca Huygens să explice un fenomen natural menit să găsească experimental și să exprime matematic legile cărora le respectă [ 12] :

În domeniul fizicii, nu există o dovadă exactă, iar cauzele pot fi cunoscute doar prin consecințe, faceți presupuneri doar pe baza experienței sau a fenomenelor cunoscute și încercați să verificați dacă alte fenomene corespund acestor presupuneri.

Lucrări majore

• Horologium oscillatorium , 1673 (Ceas cu pendul, în latină).
• Cosmotheeoros . (Traducerea în engleză a ediției din 1698 ) - Descoperirile astronomice ale lui Huygens, ipoteze despre alte planete.
• Tratat despre lumină (Tratat despre lumină, traducere în engleză).

Traduceri în rusă

• „Cartea viziunii asupra lumii și a opiniilor despre globurile celeste-pământene și ornamentele lor”. Pe. Jacob Bruce . Sankt Petersburg, 1717; Ed. a II-a, 1724 (în ediția rusă nu sunt indicate numele autorului și numele traducătorului, dar conform „ESBE” și „RBSP” a fost Christopher Gavensky ).
• Arhimede. Huygens. Legendre. Lambert. Despre pătrarea cercului. Cu o anexă a istoriei întrebării, întocmită de F. Rudio. Pe. S. N. Bernstein. Odesa, Mathesis, 1913. (Retipărire: M.: URSS, 2002).
• Huygens H. Tratat de lumină, care explică motivele a ceea ce i se întâmplă în timpul reflexiei și refracției, în special în timpul refracției ciudate a cristalului islandez. M.-L.: ONTI, 1935.
• Huygens H. Trei memorii despre mecanică. M.: Ed. Academia de Științe a URSS, 1951. Seria: Clasici ale științei.
  • Ceas cu pendul.
  • Despre mișcarea corpurilor sub influența impactului.
  • Despre forța centrifugă.
  • APLICAȚII:
    • K. K. Baumgart. Christian Huygens. Scurtă schiță biografică.
    • K. K. Baumgart. Lucrările lui Christian Huygens despre mecanică.

Memorie

Numit după Huygens:

• Vârful Huygens de pe Lună și craterul din apropiereHuygens A [24] ;
• Crater pe Marte ;
• Asteroidul 2801 Huygens ;
• Sonda spațială europeană care a ajuns la Titan ;
• Laboratorul Huygens (link inaccesibil) . Data accesului: 31 ianuarie 2016. Arhivat din original la 26 mai 2008.  (nedefinit)  – laborator la Universitatea Leiden,Olanda

Note

1. ↑ Conform transcripției practice olandeze-ruse , este mai corect să reproducem acest nume și prenume în rusă ca Christian Huygens .

1. ↑ 1 2 Arhiva MacTutor Istoria Matematicii
2. ↑ 1 2 Christiaan Huygens  (olandeză)
3. ↑ 1 2 Christiaan Huygens - 2009.
4. ↑ Christian Hugenius // http://sdei.senckenberg.de/biographies/information.php?id=19852
5. ↑ Berry A. A Short History of Astronomy  (Marea Britanie) - Londra : John Murray , 1898.
6. ↑ 1 2 Huygens Christian // Marea Enciclopedie Sovietică : [în 30 de volume] / ed. A. M. Prokhorov - ed. a III-a. — M .: Enciclopedia sovietică , 1969.
7. ↑ Genealogia matematică  (engleză) - 1997.
8. ↑ 1 2 Matematicieni. Mecanica, 1983 , p. 154..
9. ↑ Veselovski I.N., 1959 , p. 6-9..
10. ↑ Veselovski I.N., 1959 , p. 11-25, 29..
11. ↑ admin . Marii oameni de știință: Christian Huygens - Space News  (rusă) , Space News  (13 aprilie 2017). Arhivat din original pe 14 aprilie 2017. Preluat la 13 aprilie 2017.
12. ↑ 1 2 Laserna, 2015 , p. 10-11.
13. ↑ Gindikin S. G., 2001 , p. 112-115..
14. ↑ Veselovski I.N., 1959 , p. 108..
15. ↑ Gindikin S. G., 2001 , p. 110..
16. ↑ 1 2 3 4 5 Hramov Yu. A., 1983 , p. 95..
17. ↑ Istoria matematicii, volumul II, 1970 , p. 89-91..
18. ↑ Veselovski I.N., 1959 , p. 50-58..
19. ↑ 1 2 3 4 5 6 Huygens, Christian // ESBE
20. ↑ Kuznetsov B. G. Galileo Galilei. - M. : Nauka, 1964. - S. 165, 174. - 328 p.
21. ↑ Totul despre planeta Marte . Data accesului: 31 ianuarie 2016. Arhivat din original pe 4 martie 2016.  (nedefinit) .
22. ↑ Reshetnikov V. De ce este cerul întunecat. Cum funcționează universul. Capitolul 1.5. Shezo și Olbers. - Fryazino: Secolul 2, 2012. - ISBN 978-5-85099-189-0 .
23. ↑ Veselovski I.N., 1959 , p. 34-49..
24. ↑ the-moon — craterul cu litere Huygens Peak . Data accesului: 31 ianuarie 2016. Arhivat din original pe 14 iulie 2014. (nedefinit)

Literatură

• Bogolyubov A. N. Huygens Christian // Matematică. Mecanica. Ghid biografic . - Kiev: Naukova Dumka, 1983. - 639 p.
• Veselovsky I. N. Christian Huygens. - M . : Uchpedgiz, 1959. - 112 p. - (Clasice ale fizicii).
• Gindikin S. G. Povești despre fizicieni și matematicieni . - ediția a treia, extinsă. - M. : MTSNMO , 2001. - 465 p. — ISBN 5-900916-83-9 .
• Matematica secolului al XVII-lea // Istoria matematicii / Editat de A.P. Yushkevich , în trei volume. - M . : Nauka, 1970. - T. II.
• Kolchinsky I. G., Korsun A. A., Rodriguez M. G. Astronomii: un ghid biografic. - Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare - Kiev: Naukova Dumka, 1986. - 512 p.
• Costabel P. Invenția pendulului cicloidal de Christian Huygens și meșteșugul unui matematician // Cercetări istorice și matematice . - M. , 1976. - Numărul. 21 . - S. 143-149 .
• Lacerna, David Blanco. În urmărirea bârnei Huygens. Teoria ondulatorie a luminii // Nauka. Cele mai mari teorii. - M . : De Agostini, 2015. - Numărul. 38 . — ISSN 2409-0069 .
• Mach E. Mecanica. Schiță istorico-critică a dezvoltării sale. - Izhevsk: „RHD”, 2000. - 456 p. - ISBN 5-89806-023-5 .
• Romain J. și A. Stâlpii culturii olandeze. - M . : Quadriga, 2009.
• Frankfurt W. I., Frank A. M. Christian Huygen. - M .: Nauka, 1962.
• Khramov Yu. A. Huygens Christian // Fizicieni : Ghid biografic / Ed. A. I. Akhiezer . - Ed. al 2-lea, rev. si suplimentare — M  .: Nauka , 1983. — S. 95. — 400 p. - 200.000 de exemplare.
• Şal, Michel . O revizuire istorică a originii și dezvoltării metodelor geometrice . - 1883. - T. 1. - S. 11-14.

Link -uri

• John J. O'Connor și Edmund F. Robertson . Huygens, Christian  -  Biografie pe arhiva MacTutor .
• Lucrări de Christiaan Huygens la Proiectul Gutenberg

Foto, video și audio	TCDb
Site-uri tematice	Genealogie matematică zbMATH Deschide Arhiva pentru Istoria Matematicii MacTutor Proiectul Gutenberg RKDartisti ECARTICO
Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Mare norvegian Rusă mare Brockhaus și Efron in jurul lumii universal lituanian Micul Brockhaus și Efron Muzical Riemann croat Allgemeine Deutsche Biographie Britannica (online) Brockhaus Baza de date cu nume notabile Universalis
Genealogie și necropole	Găsiți un mormânt WikiTree
În cataloagele bibliografice BIBSYS: 90379757 BNC : a10456673 BNE : XX949106 BNF : 12192922r BPN : 19453564 , 02914459 CiNii : DA02873238 CONOR : 8919395 EGAXA : vtls000878389 GND : 118639749 GTAA : 113126 ICCU : RAVV062416 ISNI : 0000 0001 0868 7618 J9U : 987007312294505171 LCCN : n79134100 LNB : 000172219 NDL : 00468723 NKC : mzk2003202319 NLA : 35216514 NLG : 257294 NLP : A23627876 NTA : 068365462 NUKAT : n97062456 PTBNP : 177822 LIBRIS : gdsvz7w00ds2nss SUDOC : 030533023 VcBA : 495/30857 VIAF : 9894043 WorldCat VIAF : 9894043 ULAN : 500026922 RNB : 7722745 , 7722744