Христиан Гюйгенс, нидерландский механик, физик

Биография Христиана Гюйгенса

Христиан Гюйгенс,  нидерландский механик, физик

Основоположник современного учения о теоретической механике Христиан Гюйгенс появился на свет 14 апреля 1629 года в Гааге. Основы математики и механики Гюйгенс получил на лекциях профессора Франса ван Схотена в Лейденском университете.

Первая научная работа молодого учёного вышла из печати в 1651 году и называлась «Рассуждения о квадратуре гиперболы, эллипса и круга». Большое практическое значение имели работы Гюйгенса в сфере точных наук – описание основ теории вероятностей, математической теории чисел и различных кривых, волновой теории света.

Первым в Голландии он получил патент на маятниковые часы. Это показывает широту научного мировоззрения Христиана Гюйгенса.

Если твой наставник – Декарт, тебе суждено стать гением

Широта интересов Гюйгенса поражает. За время научной деятельности он написал десятки серьезных научных трудов в механике и математике и физике.

Признавая заслуги великого голландца в познании окружающего мира и постановке существовавших в то время взглядов на научную основу, королевское научное сообщество оказало Христиану Гюйгенсу честь, избрав его в 1663 году своим членом — первым из иностранных учёных.

В 1666 году основали свою академию наук французы. Первым президентом французского научного сообщества стал Гюйгенс.

Одной из многочисленных отраслей науки, обогащенных трудами голландского естествоиспытателя, стала астрономия.

Огромное влияние на взгляды юного Христиана оказала дружба его отца, Константина Гюйгенса, с основателем философской теории картезианства Рене Декартом. Гюйгенс увлёкся астрономическими исследованиями.

С помощью брата он переделал домашний телескоп таким образом, чтобы достичь максимально возможного увеличения – 92х.

Марс, Сатурн, и дальше, дальше…

Первое же астрономическое открытие Гюйгенса стало научной сенсацией. В 1655 году, наблюдая в телескоп окрестности Сатурна, астроном заметил те же странности, на которые указывал в своих трудах Галилео Галилей. Но итальянец не смог дать чёткое обоснование этого явления.

Гюйгенс же правильно определил, что это скопления льда различных размеров, окружающие планету и не покидающие орбиту Сатурна под действием её гигантского притяжения. Рассмотрел Гюйгенс в свой телескоп и спутник Сатурна, названный впоследствии Титаном.

Спустя четыре года учёный систематизировал свои открытия колец на орбите Сатурна в научном труде.

Телескоп Христиана Гюйгенса при помощи которого удалось сделать немало астрономических открытий

1656-й год. Сфера астрономических интересов Гюйгенса впервые выходит далеко за пределы Солнечной системы. Объектом наблюдений становится открытая за 45 лет до этого французом Николя де Перейском туманность в созвездии Ориона.

Сегодня туманность Ориона классифицирована в астрономических каталогах под наименованием Мессье 42 (NGC1976).

Гюйгенс сделал первичную классификацию объектов туманности и вычисление астрономических координат, начал расчёты размеров туманности и расстояния до Земли.

Спустя пятнадцать лет голландец возвратился к астрономическим наблюдениям. Объектом его внимания стала Красная планета.

Наблюдая в телескоп Южный полюс Марса, Гюйгенс установил, что он покрыт ледяной шапкой. Уже тогда астрономы были уверены, что на Марсе могут быть определённые условия для существования живых организмов.

Астроном довольно точно вычислил период обращения планеты вокруг собственной оси.

Мирозрение Гюйгенса

Христиан Гюйгенс, портрет Каспара Нечера, 1671 г.

Последним научным трудом в области астрономии стала статья, опубликованная уже после его смерти, в 1698 году в Гааге. Трактат является компиляцией философии и астрономии в попытке понимания основных физических законов существования и устройства Вселенной.

Гюйгенс одним из первых европейских учёных выдвинул гипотезу населённости разумными существами других объектов вне Земли. Посмертный научный труд Гюйгенса был переведён на английский, французский, немецкий и шведский языки.

Научное завещание Христиана Гюйгенса по личному указу императора Петра I в 1717 году перевёл на русский язык Яков (Джеймс) Брюс. Русскому научному сообществу труд  известен как «Книга мирозрения».

Подытоживая многолетние наблюдения за различными объектами Вселенной, Гюйгенс сделал попытку подвести научную основу под существование гелиоцентрической системы Коперника, а также научиться вычислять истинные расстояния до звезд и туманностей на основании их видимой яркости.

Как и у других крупнейших учёных средневековья, у Гюйгенса были талантливые ученики. Наиболее известен из них немецкий математик Готфрид Лейбниц.

Христиан Гюйгенс скончался в Гааге 8 июля 1695 года в возрасте 66 лет. Современники высоко оценили научные достижения знаменитого голландца в области астрономии.

В 1997 году к открытому им спутнику Сатурна Титану стартовал зонд Европейского космического агентства, названный его именем.

Миссия космического аппарата была столь же удачной, сколь долгой и богатой научными открытиями была жизнь Христиана Гюйгенса.

Источник: https://SpaceGid.com/hristian-gyuygens.html

Христиан Гюйгенс

Христиан Гюйгенс,  нидерландский механик, физик

Гюйгенс (Хейгенс) (Huygens) Христиан (1629-1695), 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.

Создал (1678, опубликовал 1690) волновую теорию света, объяснил двойное лучепреломление. Совместно с Р. Гуком установил постоянные точки термометра. Усовершенствовал телескоп; сконструировал окуляр, названный его именем. Открыл кольцо у Сатурна и его спутник Титан.

Автор одного из первых трудов по теории вероятностей (1657).

Христиан Гюйгенс фон Цюйлихен — сын голландского дворянина Константина Гюйгенса, родился 14 апреля 1629 года. Он учился арифметике и латыни, музыке и стихосложению. Отец решил сделать сына юристом и, когда Христиан достиг шестнадцатилетнего возраста, направил его изучать право в Лондонский университет.

Занимаясь в университете юридическими науками, Гюйгенс в то же время увлекается математикой, механикой, астрономией, практической оптикой. Христиан Гюйгенс был непосредственным преемником Галилея в науке.

Семнадцатилетний Гюйгенс собирался доказать, что брошенные горизонтально тела движутся по параболам, но, обнаружив доказательство в книге Галилея, не захотел «писать «Илиаду» после Гомера».

Окончив университет, он становится украшением свиты графа Нассауского. В 22 года Гюйгенс публикует «Рассуждения о квадрате гиперболы, эллипса и круга».

В 1655 году он строит телескоп и открывает один из спутников Сатурна — Титан и публикует «Новые открытия в величине круга». В 26 лет Христиан пишет записки по диоптрике.

В 28 лет выходит его трактат «О расчетах при игре в кости», где за легкомысленным с виду названием скрыто одно из первых в истории исследований в области теории вероятностей.

Одним из важнейших открытий Гюйгенса было изобретение часов с маятником. Он запатентовал свое изобретение 16 июля 1657 года и описал его в небольшом сочинении, опубликованном в 1658 году. Задачей создания и совершенствования часов, прежде всего маятниковых, Христиан Гюйгенс занимался почти сорок лет: с 1656 по 1693 год.

В тридцать лет Гюйгенс раскрывает секрет кольца Сатурна. Кольца Сатурна были впервые замечены Галилеем.. Наблюдая небо в 92-кратный телескоп, Христиан обнаруживает, что за боковые звезды принималось кольцо Сатурна. .

В 1663 году Гюйгенс был избран членом Лондонского Королевского общества. В 1665 году, по приглашению Кольбера, он поселился в Париже и в следующем году стал членом только что организованной Парижской Академии наук.

В 1673 году выходит в свет его сочинение «Маятниковые часы». В этом сочинении Гюйгенс устанавливает, что свойством изохронности обладает циклоида, и разбирает математические свойства циклоиды.

Исследуя криволинейное движение тяжелой точки, Гюйгенс, продолжая развивать идеи, высказанные еще Галилеем, показывает, что тело при падении с некоторой высоты по различным путям приобретает конечную скорость, не зависящую от формы пути, а зависящую лишь от высоты падения, и может подняться на высоту, равную (в отсутствие сопротивления) начальной высоте. Это положение, выражающее по сути дела закон сохранения энергии для движения в поле тяжести, Гюйгенс использует для теории физического маятника.

Существенно, что в конце своего сочинения ученый дает ряд предложений о центростремительной силе и устанавливает, что центростремительное ускорение пропорционально квадрату скорости и обратно пропорционально радиусу окружности.

Гюйгенс довольно много путешествовал, но никогда не был праздным туристом. Во время первой поездки во Францию он занимался оптикой, а в Лондоне — объяснял секреты изготовления своих телескопов.

Пятнадцать лет он проработал при дворе Людовика XIV.

В Голландии Гюйгенс строит механический планетарий, гигантские семидесятиметровые телескопы, описывает миры других планет.

Появляется сочинение Гюйгенса на латинском языке о свете, исправленное автором и переизданное на французском языке в 1690 году. «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.

Умер Гюйгенс 8 июня 1695 года, когда в типографии печаталась «Космотеорос» — последняя его книга.

http://100top.ru/encyclopedia/

Источник: http://www.chronos.msu.ru/old/biographies/huygens.html

Христиан Гюйгенс, нидерландский механик, физик

Христиан Гюйгенс,  нидерландский механик, физик

Христиан Гюйгенс ван Зейлихем был выдающимся ученым XVII века. Его интересы распространялись на:

  • математику;
  • оптику;
  • теоретическую и практическую механику;
  • астрономию.

В 1629 году, когда родился будущий ученый (место рождения Гаага), исполнилось двадцать лет с тех пор, когда феодальная и католическая Испания признала официально независимость протестантской Голландии – первого буржуазного государства.

В первой половине VII века Голландия была самой просвещенной и самой свободной страной Европы.

В Голландии печатались книги, которые из-за своего прогрессивного характера не могли появиться в другой стране в это время.

В этой стране находили приют свободомыслящие люди всех вероисповеданий, тогда как в Германии шла Тридцатилетняя война между католиками и протестантами, а в Италии и Испании свирепствовала инквизиция.

Образование ученого

К восьми годам маленький Гюйгенс знал латинский язык, четыре действия арифметики и учился пению.

К девяти годам познакомился с географией, началами астрономии, научился определять время заката и восхода Солнца для всех времен года.

В десять лет мальчик научился складывать стихи на латинском языке, играть на скрипке, потом освоил лютню и правила логики. Далее Христиан освоил еще несколько языков и музыкальных инструментов.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

В 1643 году Христиан увлекся механикой, он конструирует разные машины, делает себе токарный станок.

Гюйгенс изучает математику по курсу, который составил для него выдающийся математик, друг Декарта, Франциск Схоутен.

В шестнадцать лет Х. Гюйгенс поступает в Лейденский университет, где изучает право и математику. В это время молодой человек изучает:

  • труды Архимеда,
  • «Конические сечения» Аполлония,
  • оптику Вителло и Кеплера,
  • «Диоптрику» Декарта,
  • астрономию Птолемея и Коперника,
  • механику Стевина.

После двухлетнего обучения в Лейдене Х. Гюйгенс отправляется учиться в университет Бреды юриспруденции, которая его не слишком привлекала. После двухлетнего обучения Гюйгенс вернулся в Гаагу, потом отец направляет его в Голштинию с посольством Генриха Нассаусского. Дипломат оказался не нужен и Х. Гюйгенс оказался свободен для научной деятельности.

Любимым автором молодого ученого был Архимед. Первые самостоятельные работы ученого были о теории плавания тел.

В 1654 году Гюйгенс написал еще одну работу в духе Архимеда, а именно книгу «О квадратуре круга».

В этой работе величину $\pi$ Гюйгенс получил из рассмотрения двенадцати угольников и шестиугольников.

Замечание 1

Величину $\pi$ Архимед нашел, вычисляя периметр 96-угольника.

Основные достижения ученого

  • В 1657 году изобрел маятниковые часы со спусковым механизмом, позднее в своей монографии «Маятниковые часы» сделал описание динамики и теории часов. Часы Гюйгенса стали основой для точной экспериментальной техники.
  • Получил законы свободного падения тел, движения тел по наклонной плоскости, падение тел по циклоиде.
  • Определил свойства циклоидального маятника.
  • Выяснил, что при равноускоренном перемещении тел, высоты с которых тела падают, относятся так же как квадраты, полученных ими скоростей.
  • Получил один из вариантов решения задачи о неупругом ударе тел. В работе «О движении тел под влиянием удара» Х. Гюйгенс дал теорию центрального удара упругих тел, выяснил закон сохранения количества движения (импульса $\vec p$) и кинетической энергии (тогда «живых сил»).
  • Рассматривая колебания физического маятника, решил задачу об определении центра его качаний.
  • Объяснил изменение периода колебаний маятника изменением ускорения силы тяжести.
  • Первым выдвинул идею о том, что Земля сплюснута у полюсов.
  • Предложил закон распространения колебаний, который впоследствии назвали принципом Гюйгенса.

Рассмотрел теорию центробежной силы и вывел формулу этой силы:

$F_{c}=\frac{mv2}{R},$

где $m$ — масса тела; $v$ — скорость тела при его движении по окружности радиуса $R$. В 1703 году выходит труд Гюйгенса «О центробежной силе» в котором он приводит эту формулу.

  • Исследовал движение конического маятника, определил период колебаний маятника.
  • Изобрел часовой баланс. Часы его конструкции были сделаны в 1674 году.
  • Сконструировал некоторые часовые механизмы, предложил проект «планетной машины», которая должна была воспроизвести движение тел Солнечной системы.
  • В одно время с Гуком, Гюйгенс установил постоянные для термометра (точки таяния льда, кипения воды).
  • Разработал волновую теорию света. В своей работе «О свете» он рассматривал явление двойного лучепреломления, которое было открыто Э. Бартолином в кристаллах исландского шпата.
  • Создал конструкцию окуляра.
  • Экспериментально установил величину ускорения силы тяжести на широте Парижа, получив:

$g=979,9 \frac{см}{c2}.$

В астрономии:

  • Сконструировал модель планеты, предположив, что ее масса локализована в центре.
  • Исследовал движение спутников Сатурна, открыл его спутник – Титан. Сделал описание колец этой планеты.
  • Нашел шапку изо льда на полюсе Марса. Оценил период его вращения около оси.
  • Сделал описания некоторых туманностей, в том числе туманности Ориона.
  • Делал наблюдения за двойными звездами.
  • Гюйгенс был сторонником множественности миров и их населённости.

В области математики:

  • Разработал теорию цепных (непрерывных) дробей.
  • Нашел квадратуры гиперболы, эллипса и круга.
  • Создал теорию эволют и эвольвент.
  • Исследовал циклоиду, логарифмическую и цепную линии.
  • Издал одну из первых работ по теории вероятностей, которая называется «О расчетах при игре в кости» (1657 год).
  • Нашел вид и положение эволюты циклоиды.

Замечание 2

Гюйгенс был первым иностранным членом Лондонского королевского общества, состоял во Французской академии наук, был ее первым Президентом.

Волновая природа света

Гюйгенс принимал участие в бушевавших в то время спорах о природе света. В 1678 году ученый завершил книгу «Трактат о свете». Она содержала эскиз волновой теории света.

Гюйгенс считал, что световые возбуждения – это упругие импульсы в эфире. В этой же работе он сформулировал принцип построения огибающей волны (принцип Гюйгенса).

Ученый обнаружил явление поляризации света, которое трактовал как разложение колебаний естественного света в кристалле в двух взаимно нормальных направлениях.

Альтернативная корпускулярная теория была изложена в работе Ньютона в его книге «Оптика» (1704 год).

Гюйгенс четко и последовательно изложил свои представления об отражении, преломлении и двойном лучепреломлении света. Записал принцип (сейчас принцип Гюйгенса), который дает возможность к исследованию перемещения фронта волны, который далее развивал Френель.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/hristian_gyuygens_niderlandskiy_mehanik_fizik/

Гюйгенс христиан (1629-1695)

Христиан Гюйгенс,  нидерландский механик, физик

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.

Любимым автором Гюйгенса был Архимед. Первые самостоятельные работы Гюйгенса, как изданные, так и не изданные, написаны под влиянием Архимеда. Отец, также любивший великого грека, назвал сына «своим Архимедом».

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».

16 июня Генеральные Штаты Голландии выдали патент, устанавливающий авторство Гюйгенса.

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.

Умер Гюйгенс в Гааге 8 июля 1695.

Источник: https://fizikaklass.ru/interesnoe-o-fizike/uchenie-fiziki/2337.html

Христиан Гюйгенс — Нидерландский Ученый — Биография

Христиан Гюйгенс,  нидерландский механик, физик

Нидерландский ученый. Механик. Физик. Математик. Астроном. Изобретатель.
Первый иностранный член Лондонского королевского общества. Член Французской академии наук с момента ее основания и ее первый президент.

 Один из основоположников теоретической механики и теории вероятностей. Внес значительный вклад в оптику, молекулярную физику, астрономию, геометрию, часовое дело. Открыл кольца Сатурна. Изобрел первую практически применимую модель часов с маятником.

Положил начало волновой оптике.

Христиан Гюйгенс родился 14 апреля 1629 года в городе Гаага, Нидерланды. Мальчик вырос в богатой и знатной семье крупного политического деятеля. Одаренность ребенка проявилась уже в раннем возрасте.

В восемь лет изучил латынь и арифметику, учился пению, а в десять лет познакомился с географией и астрономией. Образование получил в университетах Лейдена и Бреды.

 Первая научная работа молодого ученого вышла из печати в 1651 году и называлась «Рассуждения о квадратуре гиперболы, эллипса и круга».

     Вместе с братом улучшил телескоп, доведя его до 92-кратного увеличения. Известность пришла к Гюйгенсу, когда открыл кольца Сатурна и спутник этой планеты, Титан

     В 1657 году Гюйгенс завершил первую крупную работу по теории вероятности «О расчетах при азартных играх». Также, Христиан стал известным благодаря созданию маятниковых часов в 1658 году, придумав спусковой механизм, благодаря которому часы шли не затухая. С этого времени заинтересовался проблемами механики.

     Широта интересов Гюйгенса поражает. За время научной деятельности написал десятки серьезных научных трудов в механике и математике и физике.

Признавая заслуги великого голландца в познании окружающего мира и постановке существовавших в то время взглядов на научную основу, королевское научное сообщество оказало Христиану Гюйгенсу честь, избрав его в 1663 году своим членом, первым из иностранных ученых.

Через три года французы основали свою академию наук. Первым президентом французского научного сообщества стал Гюйгенс.

     С 1665 года в течении четырнадцати лет ученый проживал в Париже, после чего вернулся в родную Гаагу. Гюйгенс участвовал в современных ему спорах о природе света. В 1678 году выпустил «Трактат о свете» с изложением альтернативной корпускулярной теории. Другое замечательное сочинение издал в 1690 году.

В нем Христиан изложил качественную теорию отражения, преломления и двойного лучепреломления в исландском шпате в том самом виде, как излагается теперь в учебниках физики. Сформулировал «принцип Гюйгенса», позволяющий исследовать движение волнового фронта, впоследствии развитый Френелем и сыгравший важную роль в волновой теории света.

Открыл поляризацию света.

     Ему принадлежит оригинальное усовершенствование телескопа, использованного им в астрономических наблюдениях. Также изобрел окуляр Гюйгенса, состоящий из двух плосковыпуклых линз, которые используются и в наши дни. Являлся первооткрывателем диаскопического проектора.

     Гюйгенс обосновал сплюснутость Земли у полюсов, а также объяснил влияния центробежной силы на направление силы тяжести и на длину секундного маятника на разных широтах.

Ученый дал решение вопроса о соударении упругих тел, одновременно с Валлисом и Реном и одно из решений вопроса о виде тяжелой однородной цепи, находящейся в равновесии.

Ему принадлежит изобретение часовой спирали, заменяющей маятник, крайне важное для навигации, а также впервые запатентовал карманные часы.

     Первым призвал выбрать всемирную натуральную меру длины, в качестве которой предложил 1/3 длины маятника с периодом колебаний 1 секунда, что равняется примерно 8 сантиметрам.

     Великий ученый Христиан Гюйгенс умер в родном городе 8 июля 1695 года.

Труды Христиана Гюйгенса

Гюйгенс Х. Книга мирозрения и мнение о небесно-земных глобусах и их украшениях. 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.

Источник: https://ruspekh.ru/people/khristian-gyujgens

Booksm
Добавить комментарий