Гюйгенс, Христиан

Христиан Гюйгенс
	Христиан Гюйгенс
	Christiaan Huygens
Дата рождения:	14 апреля 1629
Место рождения:	Гаага
Дата смерти:	8 июля 1695 (66 лет)
Место смерти:	Гаага
Страна:	Священная Римская империя
Научная сфера:	математика, физика, астрономия
Место работы:	Французская Академия наук
Альма-матер:	Лейденский университет

Портрет работы Каспара Нечера (1671), масло, музей Boerhaave, Лейден

Христиа́н Гю́йгенс^[1] (listen (инф.)) ван Зёйлихем (нидерл. Christiaan Huygens, МФА: [ˈkrɪstijaːn ˈɦœyɣə(n)s], 14 апреля 1629, Гаага в 8 июля 1695, там же) в нидерландский механик, физик, математик, астроном и изобретатель.

Содержание

1 Биография
2 Научная деятельность
3 Основные труды
4 Примечания
5 Литература
- 5.1 Сочинения Гюйгенса в русском переводе
- 5.2 Литература о нём

[править] Биография

Гюйгенс родился в Гааге. Отец его Константин Гюйгенс (Хёйгенс), тайный советник принцев Оранских, был замечательным литератором, получившим также хорошее научное образование.

Молодой Гюйгенс изучал право и математику в Лейденском университете, затем решил посвятить себя науке.

В 1651 году опубликовал «Рассуждения о квадратуре гиперболы, эллипса и круга».

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.

В 1657 году Гюйгенс получил голландский патент на конструкцию маятниковых часов. В последние годы жизни этот механизм пытался создать Галилей, но ему помешала прогрессирующая слепота. Часы Гюйгенса реально работали и обеспечивали превосходную для того времени точность хода. Центральным элементом конструкции был придуманный Гюйгенсом якорь, который периодически подталкивал маятник и поддерживал незатухающие колебания. Сконструированные Гюйгенсом точные и недорогие часы с маятником быстро получили широчайшее распространение по всему миру.

В 1665 году по приглашению Кольбера поселился в Париже и был принят в число членов Академии наук. В 1666 году по предложению того же Кольбера становится её первым президентом. Гюйгенс руководил Академией 15 лет.

В 1673 году под названием «Маятниковые часы» выходит исключительно содержательный труд по кинематике ускоренного движения. Эта книга была настольной у Ньютона, который завершил начатое Галилеем и продолженное Гюйгенсом построение фундамента механики.

1681 год: в связи с намеченной отменой Нантского эдикта Гюйгенс, не желая переходить в католицизм, вернулся в Голландию, где продолжил свои научные исследования.

В честь Гюйгенса названы:

кратер на Луне;
гора Mons Huygens на Луне;
кратер на Марсе;
астероид 2801 Huygens;
европейский космический зонд, достигший Титана;
Huygens Laboratory: лаборатория в Лейденском университете, Нидерланды.

[править] Научная деятельность

Лагранж писал, что Гюйгенсу «было суждено усовершенствовать и развить важнейшие открытия Галилея»^[2].

[править] Математика и механика

Христиан Гюйгенс
Гравюра с картины Каспара Нечера работы Г. Эделинка, 1684в1687 гг.

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 1657 году Гюйгенс издал описание устройства изобретённых им часов с маятником. В то время учёные не располагали таким необходимым для экспериментов прибором, как точные часы. Галилей, например, при изучении законов падения считал удары собственного пульса. Часы с колесами, приводимыми в движение гирями, были в употреблении с давнего времени, но точность их была неудовлетворительна. Маятник же со времен Галилея употребляли отдельно для точного измерения небольших промежутков времени, причём приходилось вести счёт числу качаний. Часы Гюйгенса обладали хорошей точностью, и учёный далее неоднократно, на протяжении почти 40 лет, обращался к своему изобретению, совершенствуя его и изучая свойства маятника. Гюйгенс намеревался применить маятниковые часы для решения задачи определения долготы на море, но существенного продвижения не добился. Надёжный и точный морской хронометр появился только в 1735 году (в Великобритании).

В 1673 году Гюйгенс опубликовал классический труд по механике «Маятниковые часы» («Horologium oscillatorium, sive de motu pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica»). Скромное название не должно вводить в заблуждение. Кроме теории часов, сочинение содержало множество первоклассных открытий в области анализа и теоретической механики. Гюйгенс также проводит там квадратуру ряда поверхностей вращения. Это и другие его сочинения имели огромное влияние на молодого Ньютона.

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 в 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.

Гюйгенс выводит законы равноускоренного движения свободно падающих тел, основываясь на предположении, что действие, сообщаемое телу постоянной силой, не зависит от величины и направления начальной скорости. Выводя зависимость между высотой падения и квадратом времени, Гюйгенс делает замечание, что высоты падений относятся как квадраты приобретенных скоростей. Далее, рассматривая свободное движение тела, брошенного вверх, он находит, что тело поднимается на наибольшую высоту, потеряв всю сообщенную ему скорость, и приобретает её снова при возвращении обратно.

Галилей допускал без доказательства, что при падении по различно наклонным прямым с одинаковой высоты тела приобретают равные скорости. Гюйгенс доказывает это следующим образом. Две прямые разного наклонения и равной высоты приставляются нижними концами одна к другой. Если тело, спущенное с верхнего конца одной из них, приобретает большую скорость, чем пущенное с верхнего конца другой, то можно пустить его по первой из такой точки ниже верхнего конца, чтобы приобретенная внизу скорость была достаточна для подъёма тела до верхнего конца второй прямой; но тогда бы вышло, что тело поднялось на высоту, большую той, с которой упало, а этого быть не может.

От движения тела по наклонной прямой Гюйгенс переходит к движению по ломаной линии и далее к движению по какой-либо кривой, причём доказывает, что скорость, приобретаемая при падении с какой-либо высоты по кривой, равна скорости, приобретаемой при свободном падении с той же высоты по вертикальной линии, и что такая же скорость необходима для подъёма того же тела на ту же высоту как по вертикальной прямой, так и по кривой. Затем, переходя к циклоиде и рассмотрев некоторые геометрические свойства её, автор доказывает таутохронность движений тяжелой точки по циклоиде.

В третьей части сочинения излагается теория эволют и эвольвент, открытая автором ещё в 1654 г.; здесь он находит вид и положение эволюты циклоиды.

В четвёртой части излагается теория физического маятника; здесь Гюйгенс решает ту задачу, которая не давалась стольким современным ему геометрам, в 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.^[3]

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:

для периода колебаний: $T=2 \pi \sqrt\frac {l} {g}$ ;
для центростремительного ускорения: $a=\frac{v^2} {r}$ .

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.

Титульная страница популярного астрономического и философского трактата Гюйгенса «Cosmotheoros»

[править] Астрономия

Гюйгенс самостоятельно усовершенствовал телескоп; в 1655 году он открыл спутник Сатурна Титан и описал кольца Сатурна. В 1659-м он описал всю систему Сатурна в изданном им сочинении.

В 1672 году он обнаружил ледяную шапку на Южном полюсе Марса.^[4]

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

Последняя книга «ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ sive de terris coelestibus earumque ornatu conjecturae» (на латинском языке; опубликована в Гааге в 1698) в философско-астрономическое размышление о Вселенной. Полагал, что другие планеты также населены людьми. Книга Гюйгенса получила широчайшее распространение в Европе, где была переведена на английский (в 1698 году), голландский (1699), французский (1702), немецкий (1703) и шведский (1774) языки. На русский язык по указу Петра I была переведена Яковом Брюсом в 1717 году под названием «Книга мирозрения». Считается первой в России книгой, где излагается гелиоцентрическая система Коперника.

[править] Оптика и теория волн

Гюйгенс участвовал в современных ему спорах о природе света. В 1678 году он выпустил «Трактат о свете» в 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 в т. н. «волшебного фонаря».
Изобрел окуляр Гюйгенса, состоящий из двух плосковыпуклых линз.

[править] 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).

[править] Основные труды

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

[править] Примечания

в‘ Согласно нидерландско-русской практической транскрипции, эти имя и фамилию по-русски правильнее воспроизводить как Кристиан Хёйгенс.
в‘ Гиндикин С. Г. Рассказы о физиках и математиках. в издание третье, расширенное. в М.: МЦНМО, 2001. в С. 110. в ISBN 5-900916-83-9
в‘ Кузнецов Б. Г. Галилео Галилей. в М.: Наука, 1964, стр. 165, 174.
в‘ Всё о планете Марс

[править] Литература

[править] Сочинения Гюйгенса в русском переводе

Гюенс Х. Книга мирозрения и мнение о небесно-земных глобусах и их украшеяниях. Пер. Якова Брюса. Санкт-Петербург, 1717; 2-е изд., 1724 (в русском издании не указаны имя автора и имя переводчика)
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. 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.
Гюйгенс Х. Три мемуара по механике. М.: Изд. АН СССР, 1951. Серия: Классики науки.
- Маятниковые часы.
- О движении тел под влиянием удара.
- О центробежной силе.
- ПРИЛОЖЕНИЯ:
  - К. К. Баумгарт. Христиан Гюйгенс. Краткий биографический очерк.
  - К. К. Баумгарт. Работы Христиана Гюйгенса по механике.
- Именной указатель.

[править] 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. 143в149.
Мах Э. Механика. Историко-критический очерк её развития. Ижевск: РХД, 2000.
Франкфурт У. И., Френк А. М. Христиан Гюйгенс. М.: Наука, 1962.
Шаль, Мишель. Исторический обзор происхождения и развития геометрических методов. Т. 1, n. 11-14. М., 1883.
Джон Дж. Ов™Коннор и Эдмунд Ф. Робертсон. Гюйгенс, Христиан (англ.) в архиве MacTutor.
Работы Christiaan Huygens в проекте «Гутенберг»

При написании этой статьи использовался материал из Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона (1890в1907).

[.D0.A5.D1.91.D0.B9.D0.B3.D0.B5.D0.BD.D1.81-0] в‘ Согласно нидерландско-русской практической транскрипции, эти имя и фамилию по-русски правильнее воспроизводить как Кристиан Хёйгенс.

[1] в‘ Гиндикин С. Г. Рассказы о физиках и математиках. в издание третье, расширенное. в М.: МЦНМО, 2001. в С. 110. в ISBN 5-900916-83-9

[2] в‘ Кузнецов Б. Г. Галилео Галилей. в М.: Наука, 1964, стр. 165, 174.

[3] в‘ Всё о планете Марс

[1]

[2]

[3]

[4]

Гюйгенс, Христиан

Содержание

[править] Биография

[править] Научная деятельность

[править] Математика и механика

[править] Астрономия

[править] Оптика и теория волн

[править] Другие достижения

[править] Основные труды

[править] Примечания

[править] Литература

[править] Сочинения Гюйгенса в русском переводе

[править] Литература о нём

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках