Гюйгенс, христиан. Великие ученые: Христиан Гюйгенс Оптика и теория волн

Героическая борьба голландского народа против испанского абсолютизма и феодальной реакции способствовали бурному развитию общественной мысли и науки. Именно в эту эпоху Голландия дала миру блестящую плеяду художников, естествоиспытателей, инженеров, врачей, философов. Достаточно назвать имена Рембрандта Ван Рейна, Симона Стевина, Б. Спинозы и конечно же Христиана Гюйгенс.

Голландия не была райским местом, простых людей там эксплуатировали даже больше, чем в других странах, однако условия для научной деятельности здесь были лучше. Не случайно в ней искал убежища Декарт и другие ученые.

На фоне талантливых голландских деятелей науки и культуры выделяется разносторонний ученый, один из основателей нового естествознания Христиан Гюйгенс.

Родился Христиан Гюйгенс и семьи знатного государственного деятеля, человека широких научных и художественных интересов. Отец будущего ученого знал несколько языков, был известен как поэт, любил музыку, картины, интересовался естественными науками.

Среди друзей Гюйгенс много выдающихся людей, в том числе Декарт, для которого эта семья стала в Голландии ближайшей. Влияние Декарта сказалось на мировоззрении многих современников и последователей его идей, в том числе и Христиана Гюйгенса. Одаренность последнего Декарт обнаружил рано и поддержал его научные интересы.

В семье Гюйгенса было четыре сына и дочь. Рождение последней стоило матери жизни. Домашнее образование дети получили под непосредственным руководством отца и учителей, которые пунктуально выполняли разработанную отцом программу обучения. Уже с детства Христиан начал увлекаться математикой. С необычайной быстротой он охотно решал предложенные ему задачи, увлекался разгадыванием секретов работы и конструирования различных машин.

Летом 1645 года Христиан и его брат Константин стали студентами юридического факультета Лейденского университета. По воле отца, пришлось заниматься юридическими науками, а для удовлетворения личных интересов Христиан изучает физику и математику под руководством профессора инженерной школы при Лейденском университете, последователя и пропагандиста философии Декарта — Шоутен (1616-1661).

При посредничестве отца Христиан стал переписываться с Мерсенном. И хотя это продолжалось недолго, потому что Мерсенн умер, тот успел поддержать и направить научные исследования голландского студента.

Мерсенн был хорошо информирован о выдающихся достижениях и актуальных проблемах европейской науки. Поэтому предложил Христиану такие задачи и темы для размышлений, что некоторые из них на годы стали предметом научных занятий, и переросли в отдельные научные исследования. Для Мерсенна каждый новый талант был радостным открытием. В письмах к отцу он предсказал, что если Христиан продолжит занятия математикой и физикой, то превзойдет Архимеда.

С 1647 года Христиан вместе с братом Людвигом учатся в высшей юридической школе г. Бреды, хотя курса они не закончили. Из-за дуэли Людвига с одним из студентов, они по требованию отца вернулись домой.

Полученным юридическим образованием и дипломом доктора Христиан так никогда и не воспользовался, так как, отказавшись от перспективы блестящей служебной карьеры, выбрал научную деятельность.

Поселившись в Гааге, в доме отца, Христиан оборудовал на чердаке лабораторию, где проводил опыты и астрономические наблюдения. Его научные интересы охватывали математику, механику, оптику, астрономию. Мерсенн позаботился, чтобы имя Христиана стало известным в научных кругах Европы, он устанавливает связи с математиками, мастерами-оптиками, астрономами, в частности известным английским математиком Джоном Валлисом.

Первые напечатанные труды ученого «Теоремы о квадратуре гиперболы, эллипса и круга» (1651) и «Открытие о величине круга» (1654) были посвящены совершенствованию решения задач античной математики. Девизом ученого было: «Не так важен результат, как точность вывода и ясность доказательства», который он и реализовал строгим и вместе с тем изящным решением задач, в частности знаменитой задачи древности — квадратуры круга. Выдающееся астрономическое открытие ученый совершил в 1655 году, с помощью лучшего на то время в Европе телескопа, он открыл спутник Сатурна, названного позже Титаном.

1650-1655 гг. стали периодом формирования его научных интересов, разработкой методов исследований. Для дальнейшей работы нужно было установить более тесные контакты с зарубежными учеными, поэтому летом 1655 года Христиан едет в столицу европейской науки того времени — Париж. Там он познакомился с выдающимися учеными, писателями, композиторами, посетил театры, картинные галереи, крупнейшее книгохранилище — королевскую библиотеку, стал доктором права. Большое впечатление произвели на Гюйгенса исследования Дезарга по проективной геометрии, Паскаля и Ферма по математической теории азартных игр.

Путешествие дало новые импульсы исследованиям. Ученый изучает теорию соударения двух тел, центростремительных сил, работает над различными проектами: обувь с пружинами, ботинки для хождения по воде, полеты с помощью крыльев, которые должны были работать на сжатом воздухе; в математике его захватывает теория азартных игр. Одновременно продолжается шлифовка линз, изготовление телескопов и астрономические наблюдения.

Изготовление крупнейшего в то время телескопа дало Христиану возможность сделать немало астрономических открытий: туманность в созвездии Ориона, полярные шапки Марса, полосы Юпитера, отсутствие конечного диаметра у звезд и, наконец, кольца Сатурна. Последнее открытие вызвало дискуссию, недоверие даже некоторых выдающихся астрономов. Оно подтверждало систему Коперника, поэтому разозлило церковников, но в результате принесло Гюйгенсу всеевропейскую славу.

После возвращения из Парижа Гюйгенс занялся проблемой создания часов, в которой тесно переплелись задачи математики, механики, техники. Точного измерения времени требовали астрономические наблюдения и, особенно, мореходство. Точное время нужно было «возить» на корабле, чтобы в открытом океане измерять долготу и вычислять географические координаты корабля.

Здесь была настоящая цепь проблем и огромные возможности применения математики к решению сложных естественных проблем. Гюйгенс разработал теорию и изобрел маятниковые часы. Первый образец был изготовлен в 1653, и в том же году ученый получил патент, который закреплял его привилегию на маятниковые часы на 21 год.

В 1658 году Гюйгенс принял участие в конкурсе Паскаля и решил 4 из 6 предложенных задач по циклоиду. Участие в конкурсе стало началом переписки Гюйгенса с Паскалем, которые чрезвычайно уважали и высоко ценили друг друга.

Ученый требует интеллектуального общения. Чувствовал в нем потребность и Гюйгенс за семь месяцев 1660 года посетил много городов, где встречался с теми, кто, как и он, работал над тайнами природы, обогащал духовную сокровищницу человечества. В декабре 1660 он дважды посетил Паскаля. Гюйгенс осуждал чрезмерное увлечение ученого религией и чрезвычайно жалел, что он похоронил свой большой талант.

Сам Гюйгенс был человеком болезненным, часто тяжело болел и вынужден был на длительное время прекращать работу, но как только болезнь отпускала, снова брался за исследования. И поразительное, что при таких нелегких условиях он написал 22 тома научных трудов и писем, которые вошли золотым фондом в сокровищницу человеческой мысли.

Признанием научных достижений ученого стало его избрание членом Лондонского королевского общества (1663) и Парижской академии (1666). Он переезжает в Париж, и, поселившись в отдельном помещении королевской библиотеки, с небольшими перерывами работает там 15 лет. В 1673 в Париже издается «Маятниковые часы» — итог 20-летних размышлений над проблемами, связанных с созданием маятниковых часов.

Работа Гюйгенса стала одной из самых выдающихся книг физико-математической литературы XVII в. Он подарил ее Лейбницу, который в это время жил в Париже. Эта работа побудила последнего не только серьезно заняться математикой, но и, по его признанию, стала одним из источников нового исчисления.

Десятилетие с1671 -1681 гг. Было самым сложным в жизни ученого. Он оказался и работал в стране, воевавшей против его родины. Поэтому в 1676 году он возвращается домой. Основные открытия в настоящее время уже были позади, звезда Ньютона затмевает славу Гюйгенса. После долгих лет пребывания за границей, ученый возвращается в родительский дом.

До последних дней жизни ученый сохранил интерес, глубокий интерес к жизни, науке, культуре своего времени. Он совершил путешествие в Англию, прежде всего, чтобы встретиться с Ньютоном, успехи которого высоко ценил, еще работая в Париже. В Делфт он выезжал, чтобы ознакомиться с открытием Левенгука. Через несколько лет российский царь Петр I тоже посетит Делфт с той же целью. Последнюю книгу «Космотеорос» Гюйгенс посвятил пропаганде идей Коперника. Одним из первых ее оценил Петр I. Он приказал перевести и опубликовать ее на русском языке. Она увидела свет первым изданием в Петербурге (1717) и вторым — в Москве (1724).

Гюйгенс делал изобретения и открытия в различных разделах математики и механики, тесно связанных с учением о часах. Ему принадлежат изобретения обычных маятниковых часов и часов с коническим маятником, открытие циклоидальных маятников, решение задачи о таутохронной кривой, разработка учения о эволюте и эвольвенте, о выпрямлении многих кривых линий и вычисление площадей кривых поверхностей, теоремы о центростремительных силах, применение теоремы живых сил, введение в механику величины, которая была прообразом момента инерции.

Коротко остановимся на математических открытиях Гюйгенса. Его «Открытие о величине круга» составило эпоху в истории задачи квадратуры круга. Гюйгенс исчерпал возможности элементарных методов и внес существенные дополнения к методу Архимеда.

Гюйгенс — автор первого руководства по теории вероятностей — «О расчетах в азартной игре» (1657). В нем впервые было введено фундаментальное теоретико-вероятностное понятие — математическое ожидание. Одновременно ученый решил задачи на справедливое распределение ставок при разном количестве игроков и разном количестве не доигранной партии. При этом он свободно пользовался теоремами сложения и умножением вероятностей.

Великий ученый был современником создателей математического анализа, видел первые его шаги и сам в определенной степени использовал в своем творчестве.

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 (Huygens), Христиан

Голландский механик, физик и математик, создатель волновой теории света Христиан Гюйгенс ван Зюйлихем родился в Гааге в богатой и знатной семье крупного политического деятеля. Учился в университетах Лейдена (1645-1647) и Бреды (1647-1649), где изучал юридические науки и математику. В 1665-1681 гг. жил и работал в Париже, с 1681 г. – в Гааге. Первый иностранный член Лондонского королевского общества (с 1663).

Научную деятельность Гюйгенс начал в 22 года, опубликовав работу об определении длины дуг окружности, эллипса и гиперболы (1651). В 1654 г. появилась его работа «Об определении величины окружности», явившаяся важнейшим вкладом в теорию определения отношения окружности к диаметру (вычисление числа π ). Затем последовали другие значительные математические трактаты по исследованию циклоиды, логарифмической и цепной линии и др. Его трактат «О расчётах при игре в кости» (1657) – одно из первых исследований в области теории вероятностей. Гюйгенс совместно с Робертом Гуком установил постоянные точки термометра – точку таяния льда и точку кипения воды. В эти же годы Гюйгенс работает над усовершенствованием объективов астрономических труб, стремясь увеличить их светосилу и устранить хроматическую аберрацию. С их помощью Гюйгенс открыл в 1655 г. 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 Гюйгенсом в классической работе «Система Сатурна» (1659). В этой же работе Гюйгенс 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. Гюйгенс изобрёл первые маятниковые часы, снабженные спусковым механизмом; своё изобретение он описал в работе «Маятниковые часы» (1658). Второе, расширенное издание этой работы вышло в 1673 г. в Париже. В первых 4 частях её Гюйгенс 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 Гюйгенс 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 г., при основании Французской АН, Гюйгенс был приглашен в Париж в качестве её председателя, где и прожил почти безвыездно 16 лет (1665-1681). В 1680 г. Гюйгенс 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 г., вернувшись на родину, Гюйгенс снова занялся оптическими работами. В 1681-1687 гг. он производил шлифовку объективов с огромными фокусными расстояниями в 37, 54, 63 м. Тогда же Гюйгенс сконструировал окуляр, носящий его имя, который применяется до сих пор. Весь цикл оптических работ Гюйгенса завершается знаменитым «Трактатом о свете» (1690). В нём впервые в совершенно отчётливой форме излагается и применяется к объяснению оптических явлений волновая теория света. В главе 5 «Трактата о свете» Гюйгенс 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» Гюйгенс добавил в виде приложения рассуждение «О причинах тяжести», в котором он близко подошёл к открытию закона всемирного тяготения. В своём последнем трактате «Космотеорос» (1698), опубликованном посмертно, Гюйгенс основывается на теории о множественности миров и их обитаемости. В 1717 г. трактат был переведён на русский язык по приказанию Петра I.

Христиан ГЮЙГЕНС (Huygens)

(14.04. 1629 - 8.07. 1695)

Христиан Гюйгенс родился в Гааге 14 апреля 1629 г. в семье Константина Гюйгенса и Сусанны ван Барле, дочери амстердамского купца. Константин Гюйгенс, владелец Зюйлихема, Зеелхема и Монникенланда, был в Нидерландах известным человеком. Он был секретарем Фридриха Генриха Оранского, а затем Вильгельма Второго Оранского, и часто бывал в Англии и Франции. Однако он был не только дипломатом, но и литератором, автором театральных пьес и ученым-любителем. Он был близко знаком со многими известными учеными. Одним из них был Декарт, который в 1628 г. поселился в Голландии и регулярно посещал семью Гюйгенсов.

Когда Христиану было 8 лет, мать умерла. После ее смерти хозяйством семьи, насчитывавшей пять детей, занялась родственница. Старшим сыном в семье был Константин младший, затем следовали Христиан, Людвиг, Сусанна и Филипс. Их обучали домашние учителя. Детям преподавали арифметику, музыку, латинский, греческий, французский и итальянский языки и даже логику; их учили также танцевать и ездить верхом. Во всем этом особенно преуспевал Христиан. В возрасте девяти лет он мог говорить по латыни. За три года он научился играть на виоле да гамба, на лютне и на клавесине. Но особенно большие способности он проявлял в математике. Христиан сам построил себе токарный станок и научился неплохо на нем работать.

В 1645 г. шестнадцатилетний Христиан и его брат Константин, который был старше на один год, поступили на юридический факультет Лейденского университета, готовясь к дипломатической карьере. Однако Христиан занимался главным образом математикой. Его учителем был известный в то время математик Франц ван Схоутен, приверженец Декарта. В то время работы Декарта производили большое впечатление на Гюйгенса.

Другое сильное влияние тоже исходило из Франции. При посредничестве своего отца Христиан начал переписываться с парижским математиком Мерсенном. Эта переписка продолжалась недолго, так как Мерсенн в 1648 г. умер, но она имела для молодого Гюйгенса большое значение. Мерсенн был поражен способностями Христиана и в письме отцу Гюйгенса даже сравнивал его с Архимедом. Возможно, что именно это сравнение дало Константину основание называть своего сына "мой Архимед".

В 1647 г. Христиан перешел из Лейденского университета в только что открывшийся Оранский колледж в Бреде. Предполагалось, что Гюйгенс продолжит в Бреде свое юридическое образование, на сей раз со своим младшим братом Людвигом. Но, как и в Лейдене, Гюйгенс занимался главным образом математикой. Ни он, ни его брат не закончили обучения. В 1650 г. из-за дуэли между Людвигом и одним из студентов отец приказал им возвратиться домой. Христиан не сдал академического экзамена ни в Лейдене, ни в Бреде.

Первый труд Гюйгенса вышел в свет в 1651 г. под заглавием "Теоремы о квадратуре гиперболы, эллипса и круга". Три года спустя был опубликован его труд "Открытие о величине круга". Эта работа окончательно утвердила его репутацию математика. Между тем Гюйгенс решил полностью посвятить себя науке, не занимая никакой официальной должности и живя на собственные средства. Его единственной дипломатической миссией была поездка в 1649 г. в Данию. В этой поездке он сопровождал графа Генриха ван Нассау как его секретарь. Гюйгенс принял должность секретаря главным образом потому, что надеялся встретиться с Декартом, который с недавних пор был философом при дворе королевы Христины в Стокгольме. Но эта встреча не состоялась: Декарт умер в 1650 г.

В пятидесятых годах XVII в. продолжал возрастать интерес Гюйгенса к проблемам физики. Он углубился в законы поведения сталкивающихся тел и сумел получить ряд важных результатов. Хотя он изложил эти результаты в рукописи 1655 г., а некоторые из них огласил - например на заседании Лондонского Королевского общества,- они были полностью опубликованы лишь после его смерти. Рукопись была опубликована в посмертных сочинениях под заголовком "О движении тел под действием удара".

Во времена Гюйгенса знания о явлении столкновений были скудными и неясными. В 1647 г. Декарт разработал 7 правил для столкновения между двумя полностью упругими телами, но по поводу этих правил можно было сделать много замечаний. Во-первых, мыслимы были случаи, в которых эти правила были неприменимы. Кроме того, некоторые из них явно противоречили опыту. Фактически только одно было правильным, как позднее доказал Гюйгенс, а именно правило для случая, когда две частицы одинаковой массы приближаются друг к другу с одинаковой скоростью вдоль прямой траектории и затем сталкиваются друг с другом точно по центру (центральное столкновение).

Гюйгенс предложил аксиому, согласно которой процесс столкновения определяется относительной скоростью частиц. Это имеет следующее важное следствие. Если нам известна начальная и конечная скорость для определенного столкновения, мы можем предсказать также ход всякого другого столкновения, которое происходит с той же начальной относительной скоростью.

Установив, что для движущихся тел имеет физическое значение только относительная скорость этих тел, Гюйгенс стал первым ученым, сформулировавшим принцип относительности движения. Он состоит в том, что системы отсчета, которые движутся по отношению друг к другу с постоянной прямолинейной скоростью, равноценны для описания физических явлений. Эта эквивалентность называется в настоящее время принципом относительности Галилея, но правильнее было бы называть ее принципом относительности Гюйгенса.

Гюйгенс интересовался также оптикой. Он стремился к практической цели: к усовершенствованию существовавших телескопов и не ограничивался теоретическими исследованиями. Когда оказалось, что он не мог приобрести линзы хорошего качества, он стал сам шлифовать линзы. В этом ему помогал его брат Константин. Братья стали отличными шлифовщиками, и их линзы достигли невиданного в то время качества. Другим усовершенствованием был спроектированный Христианом окуляр, состоящий из двух линз (окуляр Гюйгенса).

Используя сконструированный им самим телескоп, Гюйгенс обнаружил в 1655 г. спутник Сатурна, который позднее был назван Титаном. Некоторое время спустя подтвердилась его гипотеза, что загадочные "придатки" Сатурна являются кольцом. Гюйгенс написал о спутнике Сатурна английскому ученому А. Уоллесу, а о кольце Сатурна сообщил с своих работах "Новые наблюдения спутника Сатурна" (1656) и "Система Сатурна" (1659).

Гюйгенс впервые побывал в Париже в 1655 г. Он познакомился со многими выдающимися людьми, таким как философ Гассенди и математик Роберваль, участвовал в обсуждении последних событий в математике и естествознании и познакомился с новыми для него проблемами. Гюйгенс заинтересовался исчислением вероятностей. Его исследования в этой области привели к созданию трактата о расчетах при азартных играх, который был издан в 1657 г. на латинском языке, а позднее, в 1660 г., на голландском. Этот труд содержал в себе основы современной теории вероятностей.

В сентябре 1655 г. Гюйгенс возвратился в Голландию, где для него начался период упорной работы. Наряду с изучением исчисления вероятностей он занялся делом очень практическим: конструкцией точных часов. Такой инструмент был особенно важен для навигации, т.к. мог служить вспомогательным средством для определения долготы на море. За удачное решение этой проблемы было установлено несколько премий, в том числе королем испанским.

В 1657 г. по чертежу Гюйгенса были сконструированы часы, ход которых регулировался маятником. Мысль о том, чтобы использовать маятник, не была новой - еще Галилей пытался осуществить эту мысль на практике, - но Гюйгенс был первым, кто сконструировал пригодные часы с маятником. Проблема определения долготы на море продолжала занимать Гюйгенса до конца его жизни. В 1665 г. было опубликовано "Краткое руководство для использования часов в целях определения долготы". Его старания приспособить часы с маятником для использования на море привели в 1675 г. к конструкции часов с балансиром вместо маятника и спиральной пружиной вместо гирь. Эта конструкция, которая и теперь еще применяется во всех механических часах, завоевала всеобщее признание.

В октябре 1660 г. Гюйгенс снова отправился в Париж. К этому времени он уже пользовался такой известностью, что Людовик XIV дал ему аудиенцию. На этот раз он также с большим энтузиазмом участвовал во встречах в доме де Монморов. Через Лондон, где он познакомился с Р. Бойлем, он возвратился весной 1661 г. домой. Но не надолго. Уже в апреле 1663 г. Гюйгенс опять поехал в Париж; на сей раз он сопровождал своего отца, отправившегося туда с дипломатической миссией. Летом 1663 г. он ездил из Парижа в Лондон, где был принят членом в только что основанное там Королевское общество.

Между тем в Париже возник благоприятный для таких ученых, как Гюйгенс, климат. Новый первый министр "короля-солнца" Кольбер стремился сделать Францию центром культуры и науки. По его предложению король решил предоставить стипендии некоторым видным мастерам искусства и ученым, в том числе Гюйгенсу. Еще до своего возвращения в Голландию в мае 1664 г. он получил значительную для того времени сумму в 1200 ливров.

Кольбер решил основать Академию наук по примеру Лондонского Королевского общества, чтобы эта академия, во славу короля, организовывала встречи. Кольбер хотел, чтобы Гюйгенс занял видное положение в этой академии. Учреждение Академии потребовало немало времени. Только в 1665 г. оно стало фактом, и Гюйгенс смог отправиться в Париж, чтобы начать там свою работу. Он получал от короля ежегодно сумму в 6000 ливров - больше, чем какой-либо другой член академии. Кроме того он жил в квартире в здании Королевской библиотеки, где происходили также совещания членов Академии.

Гюйгенс был с самого начала неоспоримым лидером Академии. Члены Академии собирались два раза в неделю, по средам и субботам. По средам занимались математикой, включая механику и астрономию, а по субботам "естествознанием", к которому принадлежала вся биология. Гюйгенс сам составил несколько научных программ, определявших основные задачи Академии.

Некоторые из этих задач имели весьма конкретный характер, например испытание хода часов с маятником на плавающих кораблях, определение скорости света и определение длины окружности земного шара. В этих программах большое внимание уделялось также астрономии, и Академия интенсивно занималась астрономическими наблюдениями, причем ей очень помогали отличные телескопы и маятниковые часы, спроектированные Гюйгенсом.

То, что астрономия занимала столь важное место, не так удивительно, если принять во внимание, что эта наука положила в XVII в. начало обновлению картины мира. Во всей этой конкретной деятельности Гюйгенс преследовал весьма общую цель. В документе, который он составил в период между 1666 и 1668 г., он, указав на то, как важно накапливать по возможности больше знаний о природе, пишет: "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 ".

Став членом Академии, Гюйгенс оставался в Париже с двумя перерывами до 1681 г. С 1670 до 1671, затем с 1676 до 1678 г. он находился в Голландии, оба раза, чтобы поправить свое здоровье после тяжелой болезни. В Париже Гюйгенс находился в окружении, которое стимулировало его научную деятельность. Ему там нравилось, и он пользовался большим уважением. В Париже он написал две важных книги: "Маятниковые часы" (1673) и "Трактат о свете", который был опубликован лишь в 1690 г.

"Маятниковые часы" считаются главным произведением Гюйгенса и содержат результаты его исследований, относящихся к этому вопросу. Некоторые разделы имеют технический, другие - чисто математический характер. В "Трактате о свете" излагается совершенно новая теория света; она с успехом используется для разъяснения одного уже в то время известного загадочного явления: двойного преломления света в исландском шпате (расщепление луча света, падающего на кристалл исландского шпата, на два). Гюйгенс сумел объяснить это явление. Менее поразительные свойства света, такие как отражение и обычное преломление, также нашли простое объяснение в его теории.

Теорию света Гюйгенса часто называют теорией волн, но вернее называть ее теорией толчка. Гюйгенс использовал этот механизм для объяснения распространения света. Он предположил существование всюду промежуточной материи, "эфира", который в его представлении состоял из очень плотно упакованных очень мелких твердых частиц. По мнению Гюйгенса, свет был ни чем иным, как регулярно следующими друг за другом толчками, распространяющимися вышеописанным способом от помещенного в какое-то место источника света. Исходя из того, что каждая частица эфира действует как передаточный центр, он смог доказать, что толчки распространяются в пространстве сферообразно.

При создании теории света Гюйгенс исходил из новых тогда опытных данных, что скорость распространения света имеет конечную величину. Долгое время думали, что свет - мгновенное явление в том смысле, что он распространяется с бесконечной скоростью, однако в 1676 г. датский астроном О. Рёмер на основании своих наблюдений над спутниками Юпитера пришел к заключению, что скорость света конечна. Гюйгенс был убежден в правильности этого вывода. На основании наблюдений Ремера он оценил, что скорость света немного больше 200 000 км/с (действительная скорость равна почти 300 000 км/с).

Между теорией толчка Гюйгенса и теорией волн, собственно говоря, мало разницы. Если импульсы излучаются источником света через регулярные интервалы, образуется настоящее волнообразное движение или колебания, причем направление колебаний совпадает с направлением распространения (продольные колебания).

В теории волн свет распространяется, заполняя сферическое пространство. Сферические границы называются в настоящее время "фронтами" волн. Принцип, согласно которому любая частица эфира действует как передаточный центр, в этой теории обычно выражается утверждением, что любая точка фронта волн сама является источником новых вторичных фронтов. Этот принцип, который применим ко всем волновым явлениям в материальных средах, известен как. принцип Гюйгенса.

В 1681 г. Гюйгенс заболел так серьезно, что ему пришлось уехать в Голландию. Ему уже не пришлось вернуться в Париж. Когда через два года его здоровье поправилось, оказалось, что его присутствие в Париже уже нежелательно. После смерти Кольбера в 1683 г. во Франции установился климат нетерпимости, особенно по отношению к протестантам. Это проявилось с полной отчетливостью в отмене в 1685 г. Нантского эдикта. Гюйгенс стал жертвой как этого антипротестантства, так и недоброжелательных чувств его соперников в Академии. Таким образом, он остался в Голландии. Вместе с отцом он провел лето в загородном доме Хофвиик в Ворбурге, а зиму в Гааге. После того как его отец умер в 1687 г. в возрасте 90 лет, Гюйгенс жил один.

Еще один раз он предпринял долгое путешествие. Часть лета 1689 г. он провел в Англии, где у него состоялось несколько встреч с человеком, который постепенно его опережал: Исааком Ньютоном. Мнения Гюйгенса и Ньютона по некоторым вопросам фундаментально расходились.

В основном труде Ньютона "Математические начала натуральной философии" понятие "сила" играет совсем другую роль, чем в механике Гюйгенса. Для Ньютона достаточно знать, как сила действует, и он не спрашивает о ее причине. Сила - основное понятие. Эта исходная точка полностью противоречила механистической философии Гюйгенса, который требовал, чтобы для каждой силы была найдена причина в виде прямого контакта между материальными телами.

Понятие "действие на расстоянии" также было неприемлемо для Гюйгенса. Это понятие играет у Ньютона роль в связи с силой тяготения и означает, что сила не распространяется в среде, а действует мгновенно на расстоянии. Теория силы тяготения, принадлежавшая Гюйгенсу, была чисто механической по своему характеру. В своем труде "О причине тяготения", который был опубликована 1690 г. в одном томе с "Трактатом о свете", он исходил из существования "тонкой материи", состоящей из очень мелких частиц (еще мельче, чем частицы эфира), которые циркулируют вокруг Земли во всех направлениях с очень большой скоростью. Согласно мнению Гюйгенса, сила тяготения возникает из-за того, что при столкновении с частицами материальные тела получают импульс, направленный в сторону Земли. В этой теории, которая являлась развитием идеи Декарта, невозможно было найти удовлетворительного объяснения для некоторых важных фактов, например для того факта, что ускорение силы тяжести одинаково для всех тел. Поэтому неудивительно, что теория Ньютона - гораздо менее искусственная и вполне удовлетворительная также в экспериментальном отношении - быстро нашла всеобщее признание.

В отношении света мнения Ньютона и Гюйгенса также расходились. Ньютон считал, что свет состоит из потока частиц. Теория света Гюйгенса была вскоре отвергнута в пользу теории Ньютона. Но в XIX в. на основании экспериментов ученые пришли к заключению, что теория Ньютона была неправильной, и ее следует заменить теорией волн. В настоящее время свету приписывают как свойства частиц, так и свойства волн.

Третьим пунктом, по которому мнения Гюйгенса и Ньютона расходились, была относительность движения. Мы видели, что Гюйгенс сформулировал принцип относительности для равномерных прямолинейных движений и применил его к явлениям столкновения. Но он пошел еще дальше. Он считал, что все движения, также и вращательные, имеют относительный характер и абсолютного движения не существует. Это противоречило мнению Ньютона, который уверял, что вращения абсолютны, и в доказательство этого указывал на то, что при вращательных движениях всегда действуют центробежные силы.

В последние годы своей жизни Гюйгенс изложил свои предположения о существовании жизни на других планетах в книге, изданной после его смерти в 1698 г. под заглавием "Космотеорос". В ней он считает невероятным, чтобы Земля была единственной планетой, на которой существовали бы живые существа, и приходит к выводу, что формы жизни на других планетах не должны сильно отличаться от форм жизни на Земле.

Весной 1695 г. Гюйгенс заболел. Он скончался 8 июля 1695 г., вероятно, в своей квартире на Ноордэйнде в Гааге. 17 июля Христиан Гюйгенс был похоронен в семейном склепе в церкви Св. Якова в Гааге.

Гюйгенс Христиан (14.4. 1629-8.7.1695) Гюйгенс родился в Гааге в 1628г. По окончанию Университета в 1651г. он опубликовал работу об определении длин дуг окружностей, эллипса, гиперболы, а в 1654г. - "Об определении величины окружности". Гюйгенс значительно усовершенствовал астрономическую оптику, изобрел двухлинзовый окуляр, носящий его имя. Он построил 24-футовый телескоп. Пользуясь им, в 1655-1659гг. он установил, что кольцо Сатурна "тонкое и плоское, нигде не соприкасается с планетой и наклонено к эклиптике". Гюйгенс сам не верил своим глазам - ведь ни чего подобного астрономы еще не знали. Он открыл спутник Сатурна Титан, полярные шапки Марса и полосы на Юпитере .

В 1657г. он изобрел маятниковые часы с механизмом спуска гири, благодаря которому колебания маятника не затухали. Такие часы были необходимы для регистрации точных моментов астрономических наблюдений. Он усовершенствовал балансир для карманных часов. В 1665г. при основании Парижской академии наук Гюйгенс был приглашен в Париж в качестве ее председателя. В Париже он прожил 16 лет. В 1680г. он работает над "планетной машиной", для конструкции которой разрабатывает теорию непрерывных дробей. По возвращению на родину Гюйгенс продолжает исследования по оптике, которые завершаются "Трактатом о свете" (1690г.). В нем впервые в отчетливой форме излагаются и применяются к исследованию оптических явлений волновая теория света. В трактате "Космотеорос" Гюйгенс изложил теорию о множественности миров и их обитаемости. Он умер в 1695г.

Труды Гюйгенса по механике, физике и астрономии создали ему широкую известность в научных кругах той эпохи. Математические работы Гюйгенса посвящены развитию анализа бесконечно малых и его применению в геометрии, механике, физике, теории вероятностей и в других математических дисциплинах. В 22 г. Гюйгенс опубликовал работу об определении длин окружности, дуг эллипса и гиперболы. Гюйгенс получил важные результаты, которые теперь относятся к исчислению бесконечно малых, определил касательные, максимум и минимум некоторых функций, исследовал трактрису, логарифмическую спираль, цепную линию (ввел этот термин) и другие плоские кривые, занимался спрямлением кривых, вычислением площади поверхности вращения, моментов инерции. Трактат Гюйгенса "О расчетах при игре в кости или о расчетах при азартной игре" (1657г.) был первым исследованием по теории вероятностей и составил первую часть "Искусства предположений" (1713г.) Якоба I Бернулли.

В механике Гюйгенсу принадлежат изобретение маятниковых часов (1657г.) и разработка их теории (1673г.). Решил задачу о нахождении центра качания физического маятника, высказал ряд важных положений о центробежной силе. Совместно с Р. Гуком установил постоянные точки термометра - точку таяния льда и точку кипения воды. В астрономии с помощью сконструированного им объектива открыл спутник Сатурна - Титан (1665г.) и установил, что у Сатурна есть кольца. В 1680г. в Париже разрабатывал планетную машину (прообраз планетария), при этом создал достаточно полную теорию цепных, или непрерывных, дробей и пользовался подходящими дробями как наилучшими приближенными значениями заданных иррациональных отношений периодов обращения небесных тел. В оптике Гюйгенс тоже сделал ряд выдающихся открытий. Сконструировал окуляр, названный его именем и применяемый до сих пор. В "Трактате о свете" (1690г.) изложил и применил к объяснению оптических явлений волновую теорию света. В приложении к этому трактату - сочинении "О причинах тяжести" Гюйгенс близко подошел к открытию закона всемирного тяготения. Развил теорию фигуры Земли; сохранилось название "модель Гюйгенса ".