Главная→Травмы→Христиан гюйгенс открытия. Краткая биография христиана гюйгенса. Оптика и теория волн

Христиан гюйгенс открытия. Краткая биография христиана гюйгенса. Оптика и теория волн

Большая советская энциклопедия: Гюйгенс, Хейгенс (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 университетах Лейдена и Бреды, где изучал юридические науки и математику. В 22 года он опубликовал работу об определении длины дуг окружности, эллипса и гиперболы. В 1654 появилась его работа «Об определении величины окружности», явившаяся важнейшим вкладом в теорию определения отношения окружности к диаметру (вычисление числа p). Затем последовали другие значительные математические трактаты по исследованию циклоиды, логарифмической и цепной линии и др. Его трактат «О расчетах при игре в кости» (1657) - одно из первых исследований в области теории вероятностей. Г. совместно с Р. Гуком установил постоянные точки термометра - точку таяния льда и точку кипения воды. В эти же годы Г. работает над усовершенствованием объективов астрономических труб, стремясь увеличить их светосилу и устранить хроматическую аберрацию. С их помощью Г. открыл в 1655 спутник планеты Сатурн (Титан), определил период его обращения и установил, что Сатурн окружен тонким кольцом, нигде к нему не прилегающим и наклонным к эклиптике. Все наблюдения приведены Г. в классической работе «Система Сатурна» (1659). В этой же работе Г. дал первое описание туманности в созвездии Ориона и сообщил о полосах на поверхностях Юпитера и Марса.
Астрономические наблюдения требовали точного и удобного измерения времени. В 1657 Г. изобрел первые маятниковые часы, снабженные спусковым механизмом; свое изобретение Г. описал в работе «Маятниковые часы» (1658). Второе, расширенное издание этой работы вышло в 1673 в Париже. В первых 4 частях ее Г. исследовал ряд проблем, связанных с движением маятника. Он дал решение задачи о нахождении центра качания физического маятника - первой в истории механики задачи о движении системы связанных материальных точек в заданном силовом поле. В этой же работе Г. установил таутохронность движения по циклоиде и, разработав теорию эволют плоских кривых, доказал, что эволюта циклоиды есть также циклоида, но по-другому расположенная относительно осей.
В 1665, при основании Французской АН, Г. был приглашен в Париж в качестве ее председателя, где и прожил почти безвыездно 16 лет (1665-81). В 1680 Г. работал над созданием «планетной машины» - прообраза современного планетария,- для конструкции которой разработал достаточно полную теорию цепных, или непрерывных, дробей. Это - последняя работа, выполненная им в Париже.
В 1681, вернувшись на родину, Г. снова занялся оптическими работами. В 1681-87 он производил шлифовку объективов с огромными фокусными расстояниями в 37, 54,63 м. Тогда же Г. сконструировал окуляр, носящий его имя, который применяется до сих пор (см. Окуляр). Весь цикл оптических работ Г. завершается знаменитым «Трактатом о свете» (1690). В нем впервые в совершенно отчетливой форме излагается и применяется к объяснению оптических явлений волновая теория света. В главе 5 «Трактата о свете» Г. дал объяснение явления двойного лучепреломления, открытого в кристаллах исландского шпата; классическая теория преломления в оптически одноосных кристаллах до сих пор излагается на основе этой главы.
К «Трактату о свете» Г. добавил в виде приложения рассуждение «О причинах тяжести», в котором он близко подошел к открытию закона всемирного тяготения. В своем последнем трактате «Космотеорос» (1698), опубликованном посмертно, Г. основывается на теории о множественности миров и их обитаемости. В 1717 трактат был переведен на рус. язык по приказанию Петра I.

> > Гюйгенс Христиан

Биография Гюйгенса Христиана (1629-1695 гг.)

Краткая биография:

Имя : Гюйгенс Христиан

Образование : Лейденский университет

Место рождения : Гаага

Место смерти : Гаага

Гюйгенс Христиан – астроном, физик, математик: биография с фото, открытия, изобретения, телескоп, маятниковые часы, исследование света, кольца Сатурна.

Христиан Гюйгенс - знаменитый учёный, работавший в области астрономии, физики и математики. Появился на свет в апреле 14 числа в 1629 году в Гааге. Проходил обучение в 2-х университетах: Лейденском и Бреды с 1645 по 1647 год. Особо не путешествовал по миру и жил только в своём родном городе, где родился, и некоторое время в Париже.

Ещё в юном возрасте Христиан познакомился с трудами Архимеда и Декарта. Они его очень сильно вдохновили, и поэтому ученая работа Гюйгенса началась именно с математики. В начале своей деятельности ученый начал работу исключительно над общими и довольно популярными проблемами, а именно теорема о квадратуре гиперболы, эллипса, круга и величине круга. Спустя некоторое время ему удалось достигнуть результатов, он уточнил значение числа П. Также проделав исследования в области теории вероятности, создал работу, которую назвал " О расчетах при азартных играх", что было весьма актуально для того времени.

Помимо этого им был создан часовой маятник, и именно последний сделал Христиана популярным. Свет познакомился с изобретением через прикладной трактат "Часы" в 1658 году. После этого вся его учёная деятельность была связана с проблематикой теоретической механики, касающихся "часовой" темы. 1673 год ознаменовался выходом новой работы Гюйгенса "Качающиеся часы", где было подробно описано строение устройства, принципы работы, а также движение тяжелых тел по радиусу окружности, давалось определение длине кривых линий, разбиралась задача на определение центра колебаний физического маятника и его периода, комментировалась теорема о центробежной силе. Последующее исследование ученого затрагивало вопрос соударения физических тел, обладающих значительной упругостью. Она была представлена на конкурсе королевского общества в 1669 году.

Работам учёного не было и конца. Период с середины 1660-х по 1680-е отличался особой активностью Христиана. В 1678 году он представил своё учение о свете, где объяснил принципы его распространения, преломления, перекрытия, а также законы атмосферной рефракции. Но основная мысль работы, и на что больше всего было обращено внимание, это на принцип построения огибающей волны, в последствие названном принципом Гюйгенса. Помимо изобретения нового Христиан занимался и улучшением старого, а именно усовершенствованием телескопа, его диафрагмы, различные линзы. С помощью своего же модернизированного телескопа в 1665 году обнаружил кольцо у Сатурна и первый его спутник Титан.

Умер Христиан Гюйгенс в 1695 году.

(14. IV .1629 - 8. VII .1695) - голландский физик, механик, математик и астроном. Р. в Гааге. Учился в ун-тах Лейдена (1645-47) и Бреда (1647-49). В 1665 - 81 жил в Париже, был избран членом Парижской АН, с 1681 - снова в Гааге. Физические исследования в области механики, оптики, молекулярной физики. Сконструировал первые маятниковые часы со спусковым механизмом (1656), разработал их теорию (1673) и ряд проблем, связанных с ними. В частности, решил задачу об определении центра колебания физического маятника и его периода колебаний, установил законы, определяющие центростремительную силу. Исследовал также столкновение упругих тел и вывел его законы (1669), установил законы сохранения количества движения и «живых» сил.

В 1678 в мемуарах, представленных в Парижскую АН, разработал волновую теорию света (опубликована в «Трактате о свете» в 1690). Объясняя механизм распространения света, выдвинул известный принцип, названный его именем (принцип Гюйгенса). Исходя из своей теории света, объяснил ряд оптических явлений. Изучал также двойное лучепреломление и установил некоторые его закономерности, с большой точностью измерил геометрические характеристики исландского шпата, в котором наблюдалось это явление, и обнаружил его в кристаллах кварца. Ввел понятие «ось кристалла». Открыл в 1678 поляризацию света.

Литература:

И.Н. Веселовский. Христиан Гюйгенс . Учпедгиз, 1959. (Серия "Классики науки")
Арнольд В. И. Гюйгенс и Барроу, Ньютон и Гук - первые шаги математического анализа и теории катастроф, от эвольвент до квазикристаллов / Серия «Современная математика для студентов» - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит.- 1989

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.

Христиан Гюйгенс

Христиан Гюйгенс (14 апреля 1629 - 8 июля 1695) - голландский математик, астроном и физик, создатель волновой теории света, открыл истинную форму колец Сатурна, и выполнил оригинальные работы в области динамики - исследовал результаты действия на тела различным образом приложенных сил.

Гюйгенс происходил из зажиточной семьи, принадлежавшей к среднему классу. Его отец Константин Гюйгенс, дипломат, латинист и поэт, дружил и переписывался со многими выдающимися и умнейшими людьми своего времени, включая философа и ученого Рене Декарта.

В восемь лет Христиан усвоил четыре действия арифметики, хорошо изучил латинский язык и свободное время посвящал пению. Когда Христиану исполнилось десять лет, он увлекся изучением латинского стихосложения и игрой на скрипке. Одиннадцатилетним подростком он свободно играл на лютне. К двенадцатому году своей жизни он твердо усвоил законы логики и свободно применял их в своих рассуждениях и доказательствах.

С юных лет Христиан демонстрировал выдающиеся способности к механике, математике и черчению.

С 14 до 16 лет своей жизни Христиан с увлечением занимался математикой по программе и учебнику, составленным специально для него профессором Франциском Схоутеном, автором трактата о конических сечениях и нескольких книг «Математические упражнения». В результате этих занятий шестнадцатилетний Христиан хорошо овладел «Арифметикой» Диофанта и «Геометрией» Декарта. Познакомился со всеми оригинальными задачами, на геометрические места Паппа Александрийского и с задачами на отыскание максимумов и минимумов по работам Пьера Ферма.

В 1645 году Гюйгенс поступил в Лейденский университет, где изучал юриспруденцию и математику. Из математики он самостоятельно проштудировал бессмертные произведения Архимеда и «Конические сечения» Аполлония.

При изучении механики Стевина он столкнулся с утверждением, что фигура равновесия материальной нити, свободно подвешенной между двумя точками, есть кривая - парабола. Гюйгенс устанавливает, что это утверждение неправильно, и доказывает, что в общем случае этой фигурой будет так называемая цепная линия.

Профессор Схоутен, руководивший математическими занятиями Христиана, посылает первые научные работы молодого математика своему другу Декарту на отзыв. Декарт с большой похвалой отозвался о работах Гюйгенса. Он писал Схоутену, что Гюйгенс со временем станет «выдающимся ученым». Прошло еще несколько лет, и предсказание великого Декарта сбылось. Христиан Гюйгенс удивил мир своими замечательными открытиями и изобретениями.

Любимым ученым Христиана Гюйгенса был Архимед, живший в III веке до новой эры. Работы Архимеда выдержали испытания веков и не потеряли своего значения для нашего времени. Математический гений Архимеда оказал огромное влияние на все творчество Гюйгенса. Недаром отец в шутку называл своего сына «новым Архимедом». Известно, что в трактате «Измерение круга» Архимед дал довольно точное значение числа Пи.

Этот результат Архимед получил при вычислении периметра 96-угольника. Гюйгенс написал свой трактат «О квадратуре круга», в котором развил идеи Архимеда. Гюйгенс предложил более эффективный метод для приближенного вычисления числа Пи, чем метод Архимеда. Так, результат, полученный Архимедом из рассмотрения 96-угольника, Гюйгенс получает из рассмотрения периметров 12-угольника и 6-угольника.

Еще на пять лет ранее двадцатилетний Гюйгенс под влиянием Архимедовых книг «О плавающих телах» написал свой трактат «О теории плавания тел», который по существу также явился дальнейшим развитием идей гениального Архимеда.

В расцвете своей научной деятельности Гюйгенс опубликовал еще одно математическое сочинение, посвященное молодой тогда науке - теории вероятностей. Тогда Гюйгенсу было 28 лет.

В 1655 году Гюйгенс впервые посетил Париж, где знатное происхождение, богатство, и культурное поведение открыло ему двери в дома самых верхних слоев интеллигенции и общественных деятелей. Во время своего второго визита в Париж в 1660 году он лично познакомился с Блезом Паскалем, с кем он уже состоял в переписке по поводу математических проблем. Гюйгенс к тому времени уже приобрел Европейскую репутацию своими математическими публикациями, особенно "De Circuli Magnitudine Inventa" от 1654 года, и открытием в 1659 истиной формы колец Сатурна, что стало возможным при помощи усовершенствованного телескопа, для линз которого он применил придуманный им новый метод шлифовки и полировки линз. Используя этот же усовершенствованный телескоп, он в марте 1655 года обнаружил спутник Сатурна, а в 1656 году сумел рассмотреть структуру туманности Ориона. Астрономические интересы Гюйгенса требовали точных измерений времени, что повлекло за собой изобретение конструкции часов, в которых в качестве регулирующего механизма используется маятник, как это описано в его "Horologium..." (1658).

В 1666 Гюйгенс стал одним из членов-основателей Французской Академии наук, что предоставляло ему большую пенсию, чем для простых членов академии, а также деньги на построение собственной квартиры. За исключением случайных визитов в Голландию он с 1666 по 1681 год жил в Париже, где и познакомился с немецким философом и математиком Готфридом Вильгельмом Лейбницем, последующую дружбу с которым он поддерживал до конца своей жизни.

Основным событием Парижского периода жизни Гюйгенса стала публикация в 1673 году его книги "Horologium Oscillatorium". Эта блестящая работа содержала теорию математических кривых, а также точные решения таких проблем динамики, как получение формулы периода колебаний математического маятника,

вращение тел относительно неподвижных осей и законы действия центробежных сил при равномерном движении по окружности

Некоторые результаты были даны без доказательств в качестве приложений, и не были опубликованы Гюйгенсом до его смерти.

Вращение трактовалось на удачном использовании принципа, что в любой системе отсчета центр тяжести должен всегда находиться в покое. Ранее Гюйгенс применял этот же принцип к решению проблемы столкновений, для которой он еще в 1656 году получил точное решение для случая абсолютно упругих тел, хотя результаты оставались неопубликованными до 1669 года.

Гюйгенс никогда не отличался хорошим здоровьем, болезни часто вызывали рецидивы и осложнения, одно из которых (в 1670 году) было настолько серьезным, что он серьезно опасался за свою жизнь.

Тяжелая болезнь в 1681 году толкнула его на возвращение в Голландию, где он предполагал оставаться только временно. Но смерть в 1683 году его покровителя Жана-Батиста Кольбера, главного консультанта Луи XIV, и чрезвычайно реакционная политика Луи, не способствовали его возвращению в Париж.

Гюйгенс в 1689 году посетил Лондон, где встретился с Исааком Ньютоном и прочитал лекции по его собственной теории гравитации перед членами Королевского Общества. Но, хотя он и не вступал в прямую публичную дискуссию с Ньютоном - а это очевидно из корреспонденции Гюйгенса особенно с Лейбницем - и, несмотря на его восхищение математической гениальностью "Principia...", он считал теорию тяготения коренным образом неприемлемой, если она лишена любого механического объяснения. Его собственная теория, опубликованная в 1690 году в книге "Discours de la cause de la pesanteur" ("Соображения о причинах тяготения"), и переизданная в 1669 году, содержала механическое объяснение тяготения, основанное на декартовых вихрях. Книга Гюйгенса "Trait de la Lumire" ("Трактат о свете"), в основном, завершенная к 1678 году, также была опубликована только в 1690 году. В ней он снова высказывал необходимость механических объяснений в трактованиях природы света. Но его прекрасные объяснения отражения и преломления света - далеко превосходившие Ньютоновы - были полностью свободными от механических объяснений и базировались исключительно на Гюйгенсовском принципе вторичных волновых фронтов.

"Трактат о свете" Гюйгенса вошел в историю науки как первое научное сочинение по волновой оптике. В этом "Трактате" сформулирован принцип распространения волны, известный ныне под названием принципа Гюйгенса.

Теория распространения и преломления света в одноосных кристаллах - замечательное достижение оптики Гюйгенса. Он был первым физиком, установившим факт поляризации света.

Цвета Гюйгенс в своем трактате не рассматривает, равно как и дифракцию света. Его трактат посвящен только обоснованию отражения и преломления (включая и двойное преломление) с волновой точки зрения. Вероятно, это обстоятельство было причиной того, что теория Гюйгенса, несмотря на поддержку ее в XVIII веке Ломоносовым и Эйлером, не получила признания до тех пор, пока Френель в начале XIX веке не воскресил волновую теорию на новой основе.

Гюйгенс имел большой талант математика, но не был гением. Ему иногда доставляли трудности в понимании новые методы Лейбница, но он восхищался Ньютоном из-за своей любви к обобщающим методам. Почти все XVIII столетие его работы, касающиеся динамики и теории света, затмевались работами того же Ньютона. В области тяготения его теории никогда не рассматривались серьезно и в настоящее время представляют только исторический интерес. Но его теория вращающихся тел и вклад в теорию света имеют непреходящее значение. Забытые до начала XIX века последние сегодня считаются одним из наиболее блестящих и оригинальных вкладов в современную науку, и люди всегда будут помнить принцип, носящий его имя.

Кроме всего прочего, Гюйгенсу принадлежит 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 он запатентовал карманные часы. Гюйгенс открыл теоретическим путем сплюснутости Земли у полюсов, а также объяснение влияния центробежной силы на направление силы тяжести и на длину секундного маятника на разных широтах. Гюйгенс первым призвал выбрать всемирную натуральную меру длины, в качестве которой предложил 1/3 длины маятника с периодом колебаний 1 секунда (это примерно 8 см).

Последние пять лет жизни Гюйгенса были отмечены непрерывными болезнями, острыми чувствами одиночества и меланхолии. В марте 1695 года он окончательно поправил свое завещание и после мучительных страданий 8 июня 1695 года скончался.

Имя Гюйгенса носят:

кратер на Луне
гора на Луне
кратер на Марсе
астероид
европейский космический зонд, достигший Титана
лаборатория в Лейденском университете, Нидерланды

Голландский физик, механик, математик и астроном, Христиан Гюйгенс, был непосредственным преемником Галилея в науке. Лагранж говорил, что Гюйгенсу «было суждено усовершенствовать и развить важнейшие открытия Галилея». В первый раз Гюйгенс соприкоснулся с идеями Галилея в 17 лет: он собирался доказать, что тела, брошенные горизонтально, движутся по параболе, и обнаружил такое доказательство в книге Галилея.

Отец Гюйгенса происходил из голландского дворянского рода и получил прекрасное образование: он знал языки и литературу многих народов и эпох, сам писал поэтические произведения по-латыни и по-нидерландски. Он был также знатоком музыки и живописи, тонким и остроумным человеком. Его интересовали достижения науки в области математики, механики и оптики. Неординарность его личности подтверждает то, что среди его друзей было много известных людей, в том числе и знаменитый Рене Декарт, выдающийся французский ученый.

Влияние Декарта сильно отразилось на формировании мировоззрения его сына, будущего великого ученого.

Детство и юность.

В восемь лет Христиан выучил латынь, знал четыре действия арифметики, а в девять лет он познакомился с географией и началами астрономии, умел определять время восхода и захода Солнца во все времена года. Когда Христиану минуло десять лет, он научился слагать стихи на латыни и играть на скрипке, в одиннадцать познакомился с игрой на лютне, а в двенадцать знал основные правила логики.

После изучения греческого, французского и итальянского языков, а также игры на клавесине, Христиан перешел к механике, которая захватила его целиком. Он конструирует различные машины, например, самостоятельно делает токарный станок. В 1643 году учитель Христиана сообщает отцу: «Христиана нужно назвать чудом среди мальчиков… Он развертывает свои способности в области механики и конструкций, делает машины удивительные…».

Далее Христиан обучается математике, верховой езде и танцам. Сохранился рукописный математический курс для Христиана, составленный известным математиком, другом Декарта, Франциском Схоутеном. В курсе излагались начала алгебры и геометрии, неопределенные уравнения из «Арифметики» Диофанта, иррациональные числа, извлечение квадратного и кубического корней, а также теория алгебраических уравнений высших степеней. Переписана книга Декарта «Геометрия». Затем даны приложения алгебры к геометрии и уравнения геометрических мест. Наконец, рассмотрены конические сечения и даны задачи на построение касательных к различным кривым методами Декарта и Ферма.

В шестнадцать лет Христиан вместе с братом поступает в Лейденский университет для изучения права и одновременно обучается математике у Схоутена, который отсылает на отзыв Декарту его первые математические работы. Декарт похвально отзывается на «математические изобретения» Христиана: «Хотя он и не вполне получил то, что ему нужно, но это никоим образом не странно, так как он попытался найти вещи, которые еще никому не удавались. Он принялся за это дело таким образом, что я уверен в том, что он сделается выдающимся ученым в этой области».

В это время Христиан изучает Архимеда, «Конические сечения» Аполлония, оптику Вителло и Кеплера, «Диоптрику» Декарта, астрономию Птолемея и Коперника, механику Стевина. Знакомясь с последней, Гюйгенс доказывает, что утверждение о том, что фигура равновесия нити, свободно подвешенной между двумя точками, будет параболой, неверно. В настоящее время известно, что нить расположится по так называемой цепной линии.

Христиан вел переписку с Марином Мерсенном, францисканским монахом, издателем французского перевода «Механики» Галилея и краткого изложения его «Диалогов…». Мерсенн живо интересовался научными достижениями своего времени и в письмах сообщал о новейших открытиях и наиболее интересных задачах математики и механики. В те времена подобная переписка заменяла отсутствовавшие научные журналы.

Мерсенн присылал Христиану интересные задачи. Из его писем тот познакомился с циклоидой и центром качания физического маятника. Узнав о критике Гюйгенсом параболической формы нити, Мерсенн сообщил, что такая же ошибка была сделана и самим Галилеем, и попросил прислать полное доказательство.

Заканчивая отчет Мерсенну о своих работах, он писал: «Я решил попробовать доказать, что тяжелые тела, брошенные вверх или в сторону, описывают параболу, но тем временем мне попала в руки книга Галилея об ускоренном движении естественном или насильственном; когда я увидал, что он доказал и это, и многое другое, то я уже не захотел писать Илиаду после Гомера».

Гюйгенс и Архимед.

После Лейдена Христиан с младшим братом Лодевиком едет учиться в «Оранской коллегии». Отец, видимо, готовил Христиана к государственной деятельности, но это Христиана не соблазняло.

В духе Архимеда двадцатитрехлетний Христиан написал книгу о теории плавания тел: «О равновесии тел, плавающих в жидкости». Позднее, в 1654 году, появилось еще одно сочинение в духе Архимеда «Открытия о величине круга», которое представляло прогресс по сравнению с архимедовым «Измерением круга». Гюйгенс получил значение числа «пи» с восемью верными знаками после запятой. Сюда же можно отнести работу «Теоремы о квадратуре гиперболы, эллипса и круга и центра тяжести их частей».

Написанный в 1657 году трактат «О расчетах при азартной игре» является одной из первых известных работ по теории вероятности.

Гюйгенс и оптика.

Еще в 1652 году Гюйгенс заинтересовался темой, которую разрабатывал Декарт. Это была диоптрика - учение о преломлении света. Своему знакомому он пишет: «Я уже имею почти написанные две книги об этом предмете, к которым добавляется и третья: первая говорит о преломлении в плоских и сферических поверхностях…, вторая о видимом увеличении или уменьшении изображений предметов, получающихся при помощи преломления». Третья книга, в которой предполагалось говорить о телескопах и микроскопах, была написана чуть позже. Над «Диоптрикой» Гюйгенс работал с перерывами около 40 лет (с 1652 по 1692 год).

Отдельные главы первой части «Диоптрики» посвящены преломлению света в плоских и сферических поверхностях; автор дает экспериментальное определение показателя преломления разных прозрачных тел и рассматривает задачи преломления света в призмах и линзах. Затем он определяет фокусное расстояние линз и исследует связь между положением предмета на оптической оси линзы и положением его изображения, то есть получает выражение основной формулы линзы. Заканчивается первая часть книги рассмотрением строения глаза и теорией зрения.

Во второй части книги Гюйгенс говорит об обратимости оптической системы.

В третьей части книги автор уделяет большое внимание сферической аберрации (искажению) линз и методам ее исправления. Для ряда частных случаев он находит форму преломляющих поверхностей линз, не дающих сферической аберрации. С целью уменьшения аберраций телескопа Христиан предлагает конструкцию «воздушного телескопа», где объектив и окуляр не связаны между собой. Длина «воздушного телескопа» Гюйгенса составляла 64 м. С помощью этого телескопа он обнаружил у Сатурна спутник, Титан, а также наблюдал четыре спутника Юпитера, открытые ранее Галилеем.

Гюйгенс с помощью своих телескопов сумел объяснить также странный вид Сатурна, смущавший астрономов, начиная с Галилея, - он установил, что тело планеты окружено кольцом.

В 1662 году Гюйгенс также предложил новую оптическую систему окуляра, которая впоследствии была названа его именем. Этот окуляр состоял из двух положительных линз, разделенных большим воздушным промежутком. Такой окуляр по схеме Гюйгенса широко применяется оптиками и в наши дни.

В 1672-1673 годах Гюйгенс знакомится с гипотезой Ньютона о составе белого света. Примерно в это же время у него формируется идея волновой теории света, которая находит свое выражение в знаменитом «Трактате о свете», вышедшем в свет в 1690 году.

Гюйгенс и механика.

Гюйгенса следует поставить в самом начале длинного ряда исследователей, которые принимали участие в установлении всеобщего закона сохранения энергии.

Гюйгенс предлагает способ определения скоростей тел после их соударения. Основной текст его трактата «Теория удара твердых тел» был закончен в 1652 году, но свойственное Гюйгенсу критическое отношение к своим трудам привело к тому, что трактат вышел только после смерти Гюйгенса. Правда, будучи в Англии в 1661 году, он демонстрировал опыты, подтверждающие его теорию удара. Секретарь Лондонского Королевского общества писал: «Был подвешен шар весом один фунт в виде маятника; когда он был отпущен, то по нему ударил другой шар, подвешенный точно так же, но только весом в полфунта; угол отклонения был сорок градусов, и Гюйгенс после небольшого алгебраического вычисления предсказал, каков будет результат, который оказался в точности соответствующим предсказанию».

Гюйгенс и часы.

На период с декабря 1655 года по октябрь 1660 года приходится наибольший расцвет научной деятельности Гюйгенса. В это время, кроме завершения теории кольца Сатурна и теории удара, были выполнены почти все основные работы Гюйгенса, принесшие ему славу.

Гюйгенс во многих вопросах наследовал и совершенствовал решение проблем, предпринятое Галилеем. Например, он обратился к исследованию изохронного характера качаний математического маятника (свойство колебаний, проявляющееся в том, что частота малых колебаний практически не зависит от их амплитуды). Вероятно, в свое время это было первым открытием Галилея в механике. Гюйгенсу представилась возможность дополнить Галилея: изохронность математического маятника (то есть независимость периода колебаний маятника определенной длины от амплитуды размаха) оказалась справедливой лишь приближенно и то для малых углов отклонения маятника. И Гюйгенс осуществил идею, которая занимала Галилея в его последние годы жизни: он сконструировал маятниковые часы.

Задачей о создании и совершенствовании часов, прежде всего маятниковых, Гюйгенс занимался почти сорок лет: с 1656 по 1693 год.

Один из основных мемуаров Гюйгенса, посвященных рассмотрению результатов по математике и механике, вышел в 1673 году под названием «Маятниковые часы или геометрические доказательства, относящиеся к движению маятников, приспособленных к часам». Пытаясь решить одну из основных задач своей жизни - создать часы, которые можно было бы использовать в качестве морского хронометра, Гюйгенс придумал множество решений и продумал много проблем, исследуя возможности их приложения к этой задаче: циклоидальный маятник, теория развертки кривых, центробежные силы и их роль и др. Одновременно он решал возникающие математические и механические задачи. Почему же задача создания часов так привлекала известного ученого?

Часы относятся к очень древним изобретениям человека. Сначала это были солнечные, водяные, песочные часы; в эпоху Средневековья появились механические часы. Долгое время они были громоздкими. Существовало несколько способов преобразования ускоренного падения груза в равномерное движение стрелок, но даже известные своей точностью астрономические часы Тихо Браге каждый день «подгонялись» принудительно.

Именно Галилей первым обнаружил, что колебания маятника изохронны и собирался использовать маятник при создании часов. Летом 1636 года он писал голландскому адмиралу Л. Реалю о соединении маятника со счетчиком колебаний (это по существу и есть проект маятниковых часов!). Однако из-за болезни и скорой кончины Галилей не закончил работу.

Нелегкий путь от лабораторных экспериментов до создания маятниковых часов преодолел в 1657 году Христиан Гюйгенс, в то время уже известный ученый. 12 января 1657 года он писал:

«На этих днях я нашел новую конструкцию часов, при помощи которой время измеряется так точно, что появляется немалая надежда на возможность измерения при ее помощи долготы, даже если придется везти их по морю».

С этого момента и до 1693 года он стремится совершенствовать часы. И если в начале Гюйгенс проявил себя как инженер, использующий в известном механизме изохронное свойство маятника, то постепенно все больше проявлялись его возможности физика и математика.

Среди инженерных его находок был ряд поистине выдающихся. В часах Гюйгенса впервые была реализована идея автоколебаний, основанная на обратной связи: энергия сообщалась маятнику так, что «сам источник колебаний определял моменты времени, когда требуется доставка энергии». У Гюйгенса эту роль выполняло простое устройство в виде якоря с косо срезанными зубцами, ритмически подталкивающего маятник.

Гюйгенс обнаружил, что колебания маятника изохронны лишь при малых углах отклонения от вертикали, и решил с целью компенсации отклонений уменьшать длину маятника при увеличении угла отклонения. Гюйгенс догадался, как это реализовать технически.

Волновая теория света.

В семидесятые годы основное внимание Гюйгенса привлекают световые явления. В 1676 году он приезжает в Голландию и знакомится с одним из создателей микроскопии Антони ван Левенгуком, после чего пытается сам изготовить микроскоп.

В 1678 году Гюйгенс приезжает в Париж, где его микроскопы произвели потрясающее впечатление. Он демонстрировал их на заседании Парижской Академии.

Христиан Гюйгенс стал создателем волновой теории света, основные положения которой вошли в современную физику. Свои взгляды он изложил в «Трактате о свете», изданном в 1690 году. Гюйгенс считал, что корпускулярная теория света, или теория истечения, противоречит свойствам световых лучей не мешать друг другу при пересечении. Он полагал, что Вселенная заполнена тончайшей, и в высшей степени, подвижной упругой средой - мировым эфиром. Если в каком-либо месте эфира частица начнет колебаться, то колебание передается всем соседним частицам, и в пространстве пробегает эфирная волна от первой частицы как центра.

Волновые представления позволили Гюйгенсу теоретически сформулировать законы отражения и преломления света. Он дал наглядную модель распространения света в кристаллах.

Волновая теория объясняла явления геометрической оптики, но поскольку Гюйгенс сравнивал световые волны и звуковые и полагал, что они являются продольными и распространяются в виде импульсов, он не смог объяснить явления интерференции и дифракции света, которые зависят от периодичности световых волн. Вообще Гюйгенс гораздо больше интересовался волнами как распространением колебаний в прозрачной среде, чем механизмом самих колебаний, который не был ему ясен.

Рассказы об ученых по физике. 2014