17. век је био веома повољно време за науке, са напретком у области физике, математике, хемије и природних наука. Али можда су у области астрономије постигнута највећа достигнућа. У размаку од једног века први пут је примећено неколико планета и месеца, направљени су тачни модели за предвиђање кретања планета и осмишљен је закон универзалне гравитације.
Усред тога, име Кристијана Хајгенса истиче се међу осталима. Као један од истакнутих научника свог времена, био је кључан у развоју сатова, механике и оптике. И у области астрономије, открио је Сатурнови прстенови и његов највећи месец – Титан . Захваљујући Хајгенсу, следеће генерације астронома биле су инспирисане да истраже спољашњи Сунчев систем, што је довело до открића других Кронијевих месеца, Урана и Нептуна у следећем веку.
Рани живот:
Кристијан Хајгенс је рођен у Хагу 14. априла 1629. године у богатој и утицајној холандској породици. Кристијан је био други син Константина Хајгенса и Сузане ван Берл, који је дао име Кристијан по свом деди по оцу. Цонстантијн – познати песник, композитор и саветник куће Оранж – био је пријатељ са многим савременим филозофима, укључујући Галилео Галилеи , Марин Мерсенне и Рене Десцартес.
Везе и лична веза његовог оца омогућили су Кристијану да стекне свеобухватно образовање из области уметности и науке и поставили га на пут да постане проналазач и астроном. До своје шеснаесте године Кристијан је школовао код куће и стекао је слободно образовање, проучавајући језике, музику, историју, географију, математику, логику, реторику, а такође и плес, мачевање и јахање.
Портрет Константина Хајгенса (1596-1687) Каспара Нечера (1672). Кредит: Ријксмусеум Амстердам
Образовање:
Године 1645. Кристијан је послат да студира право и математику на Универзитет у Лајдену , на југу Холандије. После две године, Хајгенс је наставио студије на новооснованом колеџу Оранџ у Бреди, где је његов отац био кустос, све до дипломирања 1649. Док се његов отац надао да ће он наставити да буде дипломата, Кристијаново интересовање за математику а науке су биле евидентне.
Године 1654, Хајгенс се вратио кући свог оца у Хаг и почео да се у потпуности посвети истраживању. Много тога се догодило у другој кући коју је његова породица поседовала у оближњем Хофвијку, где је провео већи део лета. Хајгенс је у то време развио широк спектар дописника, укључујући Мерсена и круг академика којима се окружио у Паризу.
До 1655, Хајгенс је почео да посећује Париз у више наврата и учествовао је у дебатама које је водила Академија Монтмор – која је преузела Мерсенов круг након његове смрти 1648. Док је био на Академији Монтмор, Хајгенс је заговарао научне методе и експерименте у односу на традиционалне православља и онога што је он видео као аматерске ставове.
Године 1661, Хајгенс је први пут посетио Енглеску, где је присуствовао састанку групе Грешам колеџа – друштва научника на које је утицао нови научни метод (који је заступао Френсис Бејкон). Године 1663, Хајгенс је постао члан Краљевско друштво , који је наследио Грешам групу, и упознао тако утицајне научнике као Исак Њутн и Роберт Боиле, учествујући у многим дебатама и дискусијама са другима сличнима.
Универзитет у Лајдену, једна од најстаријих образовних институција у Холандији, где је Хајгенс студирао од 1645. до 1649. Кредит: стрв.леиденунив.нл
Године 1666, Хајгенс се преселио у Париз и постао један од оснивача нове Луја КСИВ. Француска академија наука . Док је био тамо, користио је Париска опсерваторија да би направио своја највећа открића у области астрономије (види доле), водио преписку са Краљевским друштвом и радио заједно са колегом астрономом Ђованијем Касинијем (који је открио Сатурнове месеце Јапет , Рхеа , Тетис и Дионе ).
Рад са Академијом обезбедио му је пензију већу од било ког другог члана и стан у њеној згради. Осим повремених посета Холандији, живео је у Паризу од 1666. до 1681. године и упознао немачког математичара и филозофа Готфрида Вилхелма Лајбница, са којим је остао у пријатељским односима до краја живота.
Достигнућа у астрономији:
Од 1652-53, Хајгенс је почео да проучава сферна сочива са теоријске тачке гледишта, са крајњим циљем разумевања телескопа. До 1655. године, у сарадњи са својим братом Константином, почео је да бруси и полира сочива, и на крају дизајнирао оно што се данас зове Хајгенијев окулар – телескопско окулар који се састоји од два сочива.
До 1660-их, његов рад са сочивима омогућио му је да се друштвено упозна са Барухом Спинозом – познатим холандским филозофом, научником и рационалистом – који их је професионално утемељио. Користећи ова побољшања која је увео у сочива, која је заузврат користио за прављење сопствених телескопа, Хајгенс је почео да проучава планете, звезде и универзум.
Илустрација телескопа без цеви, из Кристијана Хајгенса „Сложени телескопи без цеви“ (1684). Кредит: пхис.уу.нл
Године 1655, користећи телескоп са преламањем снаге 50 снага који је сам дизајнирао, постао је први астроном који је идентификовао Сатурнове прстенове, чији је облик тачно одмерио четири године касније. У свом раду Система Сатурниум (1659), тврдио је да је Сатурн „окружен танким равним прстеном, који се нигде не додирује и нагнут ка еклиптици“.
Такође је 1655. постао први астроном који је посматрао највеће Сатурнове месеце - Титан . У то време дао је име месецуСатурн Месец(на латинском за „Сатурнов месец”) коју је описао у свом тракту под насловом Де Сатурни Луна Обсерватио Нова ('Ново посматрање Сатурновог месеца”).
Исте године користио је свој савремени телескоп за посматрање Орионове маглине и успешно је поделио на различите звезде. Такође је направио прву илустрацију за то – коју је такође објавио уСистема Сатурниум1659. Због тога је светлија унутрашњост добила имеХуигениан региону његову част.
Непосредно пре своје смрти 1695, Хајгенс је завршио Цосмотхеорос , који је објављен постхумно 1698. (због прилично јеретичких пропозиција). У њему је Хајгенс спекулисао о постојању ванземаљског живота на другим планетама, за који је замишљао да би био сличан оном на Земљи. Такве спекулације нису биле неуобичајене у то време, делимично захваљујући коперниканском (хелиоцентричном) моделу.
Дијаграм који показује како нам се Сатурнов изглед мења због промене положаја Земље (Е) и Сатурна док круже око Сунца (Г), из Хајгеновог Система Сатурнијума (1659). Кредит: сил.су.еду
Али Хајгенс је отишао у више детаља, наводећи да је доступност воде у течном облику од суштинског значаја за живот и да својства воде морају да варирају од планете до планете како би одговарала температурном опсегу. Своја запажања тамних и светлих тачака на површинама Марса и Јупитера сматрао је доказом воде и леда на тим планетама.
Осврћући се на могућност библијских изазова, он је тврдио да Библија није ни потврдила ни негирала ванземаљски живот, и поставио је питање зашто би Бог створио друге планете ако није требало да буду насељене попут Земље. Такође је у овој књизи Хајгенс објавио своју методу за процену растојања звезда, засновану на претпоставци (касније се показало нетачном) да су све звезде сјајне као Сунце.
Године 1659. Хајгенс је такође навео оно што је сада познато као други од Њутнови закони кретања у квадратном облику. У то време, он је извео оно што је сада стандардна формула за центрипеталну силу, коју врши објекат који описује кружно кретање, на пример на жици за коју је причвршћен. У математичком облику, ово се изражава каоФц = мв²/р, где је м маса објекта, в брзина и р полупречник.
Објављивање опште формуле за ову силу 1673. године – иако се односило на његов рад на сатовима са клатном, а не на астрономији (види доле) – био је значајан корак у проучавању орбита у астрономији. Омогућио је прелазак са Кеплеров трећи закон о кретању планета на инверзни квадратни закон гравитације.
Остала достигнућа:
Његово интересовање, као астронома, за тачно мерење времена довело га је и до открића клатна као регулатора за сатове. Његов проналазак сата са клатном, који је направио прототип до краја 1656. године, био је напредак у мерењу времена, омогућавајући прецизније сатове него што су били доступни у то време.
Сат са клатном са опругом, дизајниран од стране Хајгенса, и копија Хорологиум Осциллаториум-а. Кредит: Мусеум Боерхааве, Леиден/Роб Коопман
Године 1657. Хајгенс је уговорио произвођаче сатова у Хагу да направе његов сат и пријавио се за локални патент. У другим земљама, као што су Француска и Британија, био је мање успешан, а дизајнери су ишли толико далеко да су украли његов дизајн за сопствену употребу. Међутим, Хајгенов објављени рад на концепту осигурао је да је он заслужан за проналазак. Најстарији познати сат са клатном у Хајгенсовом стилу датира из 1657. године и може се видети у музеју Боерхааве у Лајдену (приказано горе).Хајгенс је 1673. објавио Осцилаторни сат или кретање клатна (Теорија и дизајн сата са клатном), његово главно дело о клатнама и хорологији. У њему се позабавио проблемима које су покренули претходни научници који су сматрали да клатна нису изохрона – тј. њихов период зависи од ширине њиховог замаха, при чему широки замаси трају нешто дуже од уских.
Хајгенс је анализирао овај проблем користећи геометријске методе (рана употреба рачуна) и утврдио да је време које је потребно исто, без обзира на почетну тачку. Даље, решио је проблем како израчунати период клатна, описујући реципрочан однос између центра осциловања и тачке вешања. У истом раду је анализирао конусно клатно – тег на каблу који се креће у кругу који користи концепт центрифугалне силе.
Хајгенс је такође заслужан за развој балансираног пролећног сата, у истом периоду као и Роберт Хук (1675). Контроверзе око тога ко је био први трају вековима, али се широко верује да се Хајгенов развој догодио независно од Хуковог.
Хуигенс Система Сатурна, са насловном страном приказаном десно и његовом илустрацијом Сатурнових прстенова на левој страни. Кредит: сил.си.еду
Хајгенс је такође упамћен по својим доприносима оптици, посебно по таласној теорији светлости. Ове теорије су први пут саопштене Париској академији наука 1678. и објављене 1690.' Трактат о светлости '('Трактат о светлости“). У њему је аргументовао ревидирану верзију Декартових погледа, у којима је брзина светлости бесконачна и која се шири помоћу сферних таласа који се емитују дуж фронта таласа.
Такође је 1690. објављен Хајгенов трактат о гравитацији, „ Расправа о узроку гравитације '('Расправа о узроку гравитације“), који је садржао механичко објашњење гравитације на основу картезијанских вртлога. Ово је представљало отклон од Њутнове теорије гравитације, за коју је – упркос његовом општем дивљењу Њутну – Хајген сматрао да је лишена било каквог математичког принципа.
Други Хајгенсови изуми укључивали су његов дизајн мотора са унутрашњим сагоревањем из 1680. који је истицао барут, иако прототипови никада нису направљени. Хајгенс је такође направио три телескопа сопственог дизајна, са жижним даљинама од 37,5, 55 и 64 метра (123, 180 и 210 стопа), који су касније представљени Краљевском друштву.
Смрт и наслеђе:
Хајгенс се вратио у Хаг 1681. након што је патио од тешке депресивне болести, која га је мучила током целог живота. Покушао је да се врати у Француску 1685. године, али је опозив Нантског едикта – који је дозволио француским протестантима (хугенотима) слободу да практикују своју веру – то спречио. Када му је отац умро 1687, наследио је Хофвијк, који је направио својим домом следеће године.
Кућа Хофвијцк, дом Кристијана Хајгенса од 1688. до његове смрти 1695. Кредит: Википедиа Цоммонс/Јане023
Године 1689. направио је своју трећу и последњу посету Енглеској, где је поново видео Исака Њутна ради размене идеја о кретању и оптици. Умро је у Хагу 8. јула 1695. након лошег здравља и сахрањен је у Гроте оф Синт-Јацобскерк – Великој цркви или цркви Светог Јакова, знаменитој протестантској цркви у Хагу.
За свој животни рад и допринос многим областима науке, Хајген је одликован на различите начине. У знак признања за време које је провео на Универзитету у Лајдену, Хајгенс лабораторија изграђена је у којој се налази Универзитетски одсек за физику. Европска свемирска агенција (ЕСА) је такође направила Хајгенсову зграду, која се налази преко пута Европски центар за свемирска истраживања и технологије (ЕСТЕЦ) у Спаце Бусинесс парку у Ноордвијку, Холандија.
Универзитет Радбоунд , који се налази у Нијмегену у Холандији, такође има зграду названу по Хајгенсу, која је једна од главних зграда универзитетског одељења за науку. Тхе Цхристиаан Хуигенс Цоллеге , средња школа која се налази у Ајндховену, Холандија, такође је названа у његову част, као и Хуиген Сцхоларсхип Програм – посебна стипендија за међународне и холандске студенте.
Ту је и окулар са два елемента за телескопе које је дизајнирао Хајгенс, који је стога познат као Хајгенов окулар. Пакет за обраду слике у микроскопу, познат као Хуигенс Софтваре, такође је назван у његову част. У част и Кристијана и његовог оца, још један познати холандски научник и научник, в Холандски национални суперкомпјутер објекат у Амстердаму створио је Хајгенсов суперкомпјутер.
А због његовог доприноса у области астрономије, многа небеска тела, карактеристике и возила су названа по Хајгенсу. Ови укључујуАстероид 2801 Хајгенс, кратер Хајгенс на Марсу и Монс Хајгенс, планина на Месецу. И наравно, постоји Хајгенс сонда , лендер који се користио за снимање површине Титана, као део Касини – Хајгенс мисија на Сатурн.
Универсе Тодаи има много занимљивих чланака о Кристијану Хајгенсу и његовим открићима. На пример, ево једног признања 375 година од рођења Кристијана Хајгенса , чланак о Сатурновом месецу Титан , и детаљи о Хајгенова мисија и о чему је открила Атмосфера Титана .
Астрономи Цаст такође има неке информативне подкасте на ову тему, Епизода 230: Кристијан Хајгенс и Епизода 150: Телескопи, следећи ниво
За више информација, погледајте НАСА-ину страницу за истраживање соларног система на Кристијан Хајгенс и биографија Кристијана Хајгенса .