1500-luku oli tieteiden kannalta erittäin suotuisa aika, kun edistyttiin fysiikan, matematiikan, kemian ja luonnontieteiden aloilla. Vuosisadan avaruudessa havaittiin ensimmäistä kertaa useita planeettoja ja kuita, tehtiin tarkkoja malleja ennustamaan planeettojen liikkeitä ja suunniteltiin universaalin painovoiman laki.
Tämän keskellä Christiaan Huygensin nimi erottuu muista. Yhtenä aikakautensa johtavista tutkijoista hän oli keskeinen kellojen, mekaniikan ja optiikan kehittämisessä. Ja tähtitieteen alalta hän löysi Saturnuksen renkaat ja sen suurimman kuu - Titan. Huygenien ansiosta seuraavat tähtitieteilijöiden sukupolvet saivat inspiraation tutkia ulkoista aurinkokuntaa, mikä johti seuraavien vuosisatojen löytöihin muihin Cronian kuutiin, Uranukseen ja Neptunukseen.
Aikainen elämä:
Christiaan Huygens syntyi Haagissa 14. huhtikuuta 1629 rikkaalle ja vaikutusvaltaiselle hollantilaiselle perheelle. Christiaan oli Constantijn Huygensin ja Suzanna van Baerlen toinen poika, joka nimitti Christiaan isänisänsä jälkeen. Constantijn - kuuluisa runoilija, säveltäjä ja Oranssin talon neuvonantaja - oli ystävä monien nykyajan filosofien kanssa, kuten Galileo Galilei, Marin Mersenne ja René Descartes.
Hänen isänsä yhteydet ja henkilökohtaiset sukulaisuudet antoivat Christiaanille mahdollisuuden saada yleinen koulutus taiteiden ja luonnontieteiden aloilla ja asettuivat hänelle keksijäksi ja tähtitieteilijäksi. 16-vuotiaana Christiaan oli kotiopetettu ja sai liberaalin koulutuksen, opiskeli kieliä, musiikkia, historiaa, maantiedettä, matematiikkaa, logiikkaa, retoriikkaa sekä tanssia, miekkailua ja ratsastusta.
Koulutus:
Vuonna 1645 Christiaan lähetettiin opiskelemaan lakia ja matematiikkaa Leidenin yliopistoon Alankomaissa. Kahden vuoden kuluttua Huygens jatkoi opintojaan vasta perustetussa Orange'in yliopistossa Bredassa, jossa hänen isänsä oli kuraattori, valmistumiseensa vuonna 1649. Isänsä toivoessaan jatkavansa diplomaattina, Christiaanin kiinnostus matematiikkaan ja tieteet olivat ilmeisiä.
Vuonna 1654 Huygens palasi isänsä taloon Haagissa ja aloitti omistautumisensa kokonaan tutkimukselle. Suuri osa tästä tapahtui hänen perheensä omistamassa toisessa talossa lähellä Hofwijckiä, jossa hän vietti suuren osan kesästä. Huygens kehitti tällä hetkellä laajan joukon kirjeenvaihtajia, joihin kuului Mersenne ja tutkijapiiri, jonka hän oli ympäröinyt Pariisissa.
Vuoteen 1655 mennessä Huygens aloitti vierailun Pariisissa useaan otteeseen ja osallistui Montmorin akatemian järjestämiin keskusteluihin, jotka olivat siirtyneet Mersennen piiristä hänen kuolemansa jälkeen vuonna 1648. Huygens puolusti Montmorin akatemiassa tieteellistä menetelmää ja kokeilua perinteisten perinteiden yli. ortodoksioita ja mitä hän näki amatööreinä asenteina.
Vuonna 1661 Huygens teki ensimmäisen vierailun Englantiin, missä hän osallistui Gresham College -ryhmän kokoukseen - tutkijoiden yhteiskuntaan, johon uusi tieteellinen menetelmä vaikutti (kuten Francis Bacon kannatti). Vuonna 1663 Huygensista tuli Gresham-ryhmää seuraavan kuninkaallisen yhdistyksen jäsen, ja hän tapasi vaikutusvaltaisia tutkijoita, kuten Isaac Newton ja Robert Boyle, käymällä monia keskusteluja ja keskusteluja muiden kanssa.
Vuonna 1666 Huygens muutti Pariisiin ja siitä tuli yksi Louis XIV: n uuden Ranskan tiedeakatemian perustajajäsenistä. Siellä ollessaan hän käytti Pariisin observatorion avulla suuria löytöjään tähtitieteen alalla (katso alla), piti kirjeenvaihtoa kuninkaallisen yhdistyksen kanssa ja työskenteli yhdessä tähtitieteilijä Giovanni Cassinin kanssa (joka löysi Saturnuksen kuut Iapetus, Rhea, Tethys ja Dione) .
Hänen työnsä Akatemian kanssa antoi hänelle suuremman eläkkeen kuin minkä tahansa muun jäsenen ja asunnon rakennuksessa. Satunnaisten vierailujen lisäksi Hollannissa hän asui Pariisissa vuosina 1666–1681 ja tutustui saksalaisen matemaatikon ja filosofin Gottfried Wilhelm Leibnizin kanssa, jonka kanssa hän pysyi ystävällisissä suhteissa loppuelämänsä ajan.
Astronomian saavutukset:
Vuodesta 1652-53 Huygens alkoi tutkia pallomaisia linssejä teoreettisesta näkökulmasta tavoitteenaan ymmärtää kaukoputket. Vuoteen 1655 mennessä hän aloitti yhteistyössä veljensä Constantijnin kanssa hiomalla ja kiillottamalla omia linssejään ja lopulta suunnitellut ns. Huygenian-okulaarin - kaukoputken, joka koostuu kahdesta linssistä.
1660-luvulle mennessä hänen linssityönsä antoi hänelle mahdollisuuden tavata sosiaalisesti Baruch Spinozan kanssa - kuuluisan hollantilaisen filosofin, tutkijan ja rationalistin kanssa -, joka perusti heidät ammattimaisesti. Näiden parannusten avulla, jotka hän esitteli linsseissä, joita hän puolestaan käytti omien kaukoputkien rakentamiseen, Huygens aloitti tutkimuksen planeetoista, tähtiistä ja maailmankaikkeudesta.
Vuonna 1655 hänestä, jonka hän suunnitteli itse suunnittelemallaan 50: llä taitekestävällä teleskoopilla, hänestä tuli ensimmäinen tähtitieteilijä, joka tunnisti Saturns Ringsin, jonka hän mittasi oikein neljä vuotta myöhemmin. Hänen työssäänSystema Saturnium (1659), hän väitti, että Saturnusta ympäröi ohut litteä rengas, joka ei koske mihinkään ja on taipuvainen ekliptikoihin.
Se oli myös vuonna 1655, että hänestä tuli ensimmäinen tähtitieteilijä, joka havaitsi Saturnuksen kuiden suurimman - Titanin. Tuolloin hän nimitti kuun Saturni Luna (Latinan kielellä ”Saturnuksen kuu”), jonka hän kuvasi hänen traktissaan nimeltään De Saturni Luna Observatio Nova (“Uusi Saturnuksen kuun havainto ").
Samana vuonna hän käytti modernia kaukoputkensa tarkkailemaan Orionin umpelaa ja jakoi sen onnistuneesti eri tähtiin. Hän tuotti myös ensimmäisen kuvan siitä - jonka hän myös julkaisi Systema Saturnium vuonna 1659. Tämän vuoksi kirkkaampi sisustusalue nimettiin Huygenian alue hänen kunniakseen.
Hieman ennen kuolemaansa vuonna 1695, Huygens valmistui Cosmotheoros, joka julkaistiin postuumisesti vuonna 1698 (johtuen melko harhaoppisista ehdotuksista). Huygens spekuloi siinä maapallon ulkopuolisen elämän olemassaolosta muilla planeetoilla, jotka hänen mielestään olisivat samanlaisia kuin Maan. Tällaiset spekuloinnit eivät olleet tuolloin harvinaisia, osittain kopernikalaisen (heliosentrisen) mallin ansiosta.
Mutta Huygens meni yksityiskohtaisemmin väittäen, että nestemäisen veden saatavuus oli välttämätöntä elämälle ja että veden ominaisuuksien on vaihdettava planeetalta toiseen lämpötila-alueen mukaan. Hän otti havainnoissaan tummat ja kirkkaat pisteet Marsin ja Jupiterin pinnoilla todisteeksi vedestä ja jäästä näillä planeetoilla.
Tutkiessaan pyhien kirjoitusten haasteiden mahdollisuutta hän väitti, että Raamattu ei vahvistanut eikä kiistänyt maapallon ulkopuolista elämää, ja kysyi, miksi Jumala loisi muut planeetat, jos niitä ei olisi tarkoitettu asuttamaan maan tavoin. Juy tässä kirjassa myös, että Huygens julkaisi menetelmänsä tähtien etäisyyksien arvioimiseksi perustuen oletukseen (joka osoittautui myöhemmin väärin), että kaikki tähdet olivat yhtä valoisia kuin aurinko.
Vuonna 1659 Huygens totesi myös sen, mitä nykyään tunnetaan toisena Newtonin liikelaista neliöllisessä muodossa. Tuolloin hän johdetti sen, mikä on nyt keskisääntövoiman vakiokaava, jota kohdistaa ympyräliikettä kuvaava esine esimerkiksi silmukalla, johon se on kiinnitetty. Matemaattisessa muodossa tämä ilmaistaan muodossa Fc = mv² / r, missä m esineen massa, v nopeus ja r säde.
Tämän voiman yleisen kaavan julkaiseminen vuonna 1673 - vaikka liittyi hänen työhönsä heilurikelloissa eikä tähtitiedessä (katso alla) - oli merkittävä askel tähtitieteen kiertoratojen tutkimisessa. Se mahdollisti siirtymisen Keplerin kolmannesta planeetan liikettä koskevasta laista käänteiseen neliön painovoimalakiin.
Muut saavutukset:
Hänen kiinnostuksensa tähtitieteilijänä ajan tarkasta mittaamisesta johti hänet myös heilurin löytämiseen kellojen säätelijänä. Hänen keksintö heilurikellasta, jonka prototyyppinä hän valmisti vuoden 1656 loppuun mennessä, oli läpimurto ajankäytössä, mikä antoi tarkempia kelloja kuin mitä tuolloin oli saatavilla.
Vuonna 1657 Huygens teki Haagissa kellovalmistajien kanssa sopimuksen rakentaa kellonsa ja haki paikallista patenttia. Muissa maissa, kuten Ranskassa ja Isossa-Britanniassa, hän ei ollut yhtä menestyvä, suunnittelijoiden mennessä niin paljon, että hän varasti mallin omaan käyttöön. Huygenin julkaistu konseptityö kuitenkin varmisti, että keksintöä hyvitetään hänelle. Vanhin tunnettu Huygens-tyylinen heilurikello on päivätty 1657, ja se on nähtävissä Museum Boerhaavessa Leidenissä (esitetty yllä).
Vuonna 1673 Huygens julkaisi Horologium Oscillatorium -syntymäpäivämomentti (Heilurikellon teoria ja suunnittelu), hänen tärkein työ heilurien ja horologian suhteen. Siinä hän käsitteli aiempien tutkijoiden esiin tuomia ongelmia, jotka pitivät heilureita olematta samankaltaisia - ts. Niiden jakso riippuen heilurin leveydestä. Leveät keinut vievät hiukan kauemmin kuin kapeat keinut.
Huygens analysoi tätä ongelmaa geometrisillä menetelmillä (laskennan varhainen käyttö) ja totesi, että aika vie sama, riippumatta sen lähtökohdasta. Lisäksi hän ratkaisi ongelman, kuinka laskea heilurijakso, kuvaten värähtelykeskipisteen ja kääntöpisteen välistä vastavuoroista suhdetta. Samassa työssä hän analysoi kartiomaista heiluria - paino johdossa, joka liikkuu ympyrässä ja käyttää keskipakoisvoiman käsitettä.
Huygensille annetaan tunnustus myös kevään tasapainotuskellon kehittämisestä samalla ajanjaksolla kuin Robert Hooke (1675). Kiista siitä, kuka oli ensimmäinen, on jatkunut vuosisatojen ajan, mutta yleisesti uskotaan, että Huygenin kehitys tapahtui riippumatta Hooken kehityksestä.
Huygensia muistetaan hänen panoksestaan optiikkaan, etenkin valon aalto-teoriastaan. Nämä teoriat välitettiin ensimmäisen kerran vuonna 1678 Pariisin tiedeakatemialle ja julkaistiin vuonna 1690 hänen ”Traité de la lumière” (“Traktaatti valossa”). Siinä hän väitti tarkistetun version Descartes-näkemyksistä, joissa valon nopeus on ääretön ja sitä levitetään pallomaisten aaltojen avulla, jotka lähetetään aallonrintamaa pitkin.
Myös vuonna 1690 julkaistiin Huygenin tutkielma painovoimasta, ”Discours de la aiheuttaa de la pesanteur ” (“Keskustelu painovoiman syystä"), Joka sisälsi mekaanisen selityksen painovoimasta Cartesian pyörteisiin perustuen. Tämä merkitsi poikkeamista Newtonin painovoiman teoriasta, joka Huygenin mielestä - huolimatta hänen yleisestä ihailustaan Newtonia kohtaan - puuttui matemaattisista periaatteista.
Muihin Huygensin keksintöihin kuului hänen vuonna 1680 suunnittelemansa polttomoottorin suunnitelma, joka tyhjensi ruutia, vaikka prototyyppejä ei koskaan rakennettu. Huygens rakensi myös kolme omaa mallia, joiden polttoväli oli 37,5, 55 ja 64 metriä (123, 180 ja 210 jalkaa), jotka myöhemmin esiteltiin kuninkaalliselle seuralle.
Kuolema ja perintö:
Huygens muutti takaisin Haagiin vuonna 1681 kärsiessään vakavasta masennustaudista, joka oli vaivannut häntä koko elämänsä ajan. Hän yritti palata Ranskaan vuonna 1685, mutta Nantesin tuomion peruuttaminen - joka antoi ranskalaisille protestanteille (huuenot) vapauden harjoittaa uskontoaan - esti tämän. Kun hänen isänsä kuoli vuonna 1687, hän peri Hofwijckin, jonka hän teki kotiinsa seuraavana vuonna.
Vuonna 1689 hän teki kolmannen ja viimeisen vierailun Englantiin. Hän näki Isaac Newtonin jälleen kerran vaihtamasta ideoita liikkeestä ja optiikasta. Hän kuoli Haagissa 8. heinäkuuta 1695 kärsimään huonosta terveydestä. Hänet haudattiin Sint-Jacobskerkin Grottiin - Suurten tai Pyhän Jaakobin kirkkoon, maamerkkiin kuuluvaan protestanttiseen kirkkoon Haagissa.
Hänen elämänsä työstä ja panoksesta monille tieteen aloille Huygen on kunnioitettu monin tavoin. Tunnustuksena Leidenin yliopistossa tekemästään ajasta rakennettiin Huygens-laboratorio, joka on yliopiston fysiikan laitoksen koti. Euroopan avaruusjärjestö (ESA) perusti myös Huygens-rakennuksen, joka sijaitsee vastapäätä Euroopan avarustutkimus- ja teknologiakeskusta (ESTEC) Space Business -puistossa Noordwijkissa, Alankomaissa.
Radbound-yliopistolla, joka sijaitsee Nijmegenissä, Alankomaissa, on myös Huygens-niminen rakennus, joka on yksi yliopiston tiedeosaston suurimmista rakennuksista. Christiaan Huygens -opisto, korkeakoulu, joka sijaitsee Eindhovenissa, Alankomaissa, on myös nimetty hänen kunniakseen, samoin kuin Huygen-stipendiohjelma - erityinen apuraha kansainvälisille ja hollantilaisille opiskelijoille.
Huygensin suunnittelemiin teleskoopeihin kuuluu myös kaksielementtinen okulaari, joka tunnetaan siis Huygenian okulaarina. Hänen kunniakseen nimettiin myös mikroskoopin kuvankäsittelypaketti, joka tunnetaan nimellä Huygens Software. Sekä Christiaanin että hänen isänsä, toisen tunnetun hollantilaisen tutkijan ja tiedemiehen kunniaksi, Alankomaiden kansallinen supertietokonelaitos Amsterdamissa loi Huygens-supertietokoneen.
Ja koska hän on osallistunut tähtitieteen alaan, monet taivaankappaleet, ominaisuudet ja ajoneuvot on nimetty Huygensin mukaan. Nämä sisältävät Asteroidi 2801 Huygens, Huygens-kraatteri Marsilla ja Mons Huygens, vuori Kuulla. Ja tietenkin, siellä on Huygens-koetin, maa-alue, jota käytetään tutkimaan Titanin pintaa osana Cassini – Huygens-matkaa Saturnukseen.
Space Magazine -lehdessä on monia mielenkiintoisia artikkeleita Christiaan Huygensista ja hänen löytöistään. Esimerkiksi tässä tunnustetaan Christiaan Huygenin 375. syntymäpäivä, artikkeli Saturnuksen Moon Titanista, yksityiskohdat Huygenin tehtävästä ja siitä, mitä se paljasti Titanin ilmapiiristä.
Astronomy Cast -yrityksellä on myös aiheesta informatiivinen podcast, jakso 230: Christiaan Huygens ja jakso 150: kaukoputket, seuraava taso
Katso lisätietoja NASA: n aurinkokunnan tutkimussivulta Christiaan Huygensilta ja Christiaan Huygensin elämäkertaan.
