$$$

 CHRISTIAN HUYGENS

Christiaan Huygens (1629-1695) a fost un matematician, fizician și astronom olandez. Figură importantă a Revoluției Științifice , Huygens a combinat cercetarea teoriilor matematice, cum ar fi mișcarea undelor luminoase, cu proiecte practice, cum ar fi construirea de telescoape și ceasuri superioare folosind arcuri de balansier. Lui Huygens i se atribuie construirea primului ceas cu pendul funcțional și identificarea pentru prima dată a inelelor lui Saturn .

Tinereţe

Christiaan Huygens s-a născut la Haga, Olanda, pe 14 aprilie 1629. Membrii familiei sale au deținut funcții de conducere în administrația publică timp de mai multe generații. Tatăl lui Christiaan, Constantijn (1596-1687), a fost secretarul liderului Republicii Olandeze. Christiaan a fost educat în mod privat în casa familiei înainte de a se muta la Universitatea din Leiden, unde a studiat dreptul și matematica din 1645. Nu și-a finalizat studiile, dar averea familiei sale a însemnat că nu a fost nevoit niciodată să muncească pentru a-și câștiga existența. Liber să-și urmeze interesele științifice și încurajat să facă acest lucru de tatăl său, Huygens s-a concentrat mai întâi pe matematică și rezolvarea problemelor de geometrie înainte de a explora modalități de a îmbunătăți instrumentele pe care astronomii se bazau pentru munca lor.

Huygens și Saturn

Huygens, împreună cu fratele său Constantijn (1628-1697), a proiectat și fabricat instrumente de înaltă calitate, cum ar fi microscoapele. Țările de Jos, în general, erau renumite la acea vreme pentru producătorii săi de lentile de înaltă calitate. Huygens era interesat de astronomie și, în acest scop, a dezvoltat îmbunătățiri la telescoapele existente folosind lentile fabricate în Olanda. Huygens și-a folosit foarte bine noile instrumente. În 1658, a prezentat o lucrare despre inelele lui Saturn într-o întâlnire la Academia Montmor, la care au participat demnitari ai bisericii și statului francez. Trei ani mai devreme, Galileo Galilei (1564-1642) observase ceva ciudat la Saturn - ceea ce păreau a fi apendice de o parte și de alta a planetei - dar telescopul său nu era suficient de bun pentru a identifica inelele; instrumentul lui Huygens era. Huygens a fost, de asemenea, primul care a observat clar Titan , unul dintre sateliții lui Saturn. Huygens avea să se întoarcă la cerul nopții mai târziu în cariera sa, dar mai întâi și-a îndreptat atenția către provocarea de a măsura timpul mai precis decât se făcuse vreodată.

Pentru a-și înlocui modelele care foloseau un pendul, Huygens a încercat să construiască un cronometru portabil precis.

Ceasul cu pendul

Galileo a fost poate primul care a avut în vedere ceasuri mai precise folosind un pendul în loc de o roată de balansier, dar Huygens a fost cel care a realizat primul exemplar funcțional în 1657 (deși olandezul Salomon Closter, cu care Huygens colaborase anterior la ceasul său cu pendul, făcuse același lucru cam în aceeași perioadă). Huygens și-a prezentat ceasul cu pendul lumii științifice în lucrarea sa Horologium (1657), a cărei prefață i-a recunoscut lui Galileo ideea sa originală. Ceasurile cu pendul au crescut dramatic precizia, astfel încât ceasurile pierdeau doar 10 sau 15 secunde în fiecare zi, comparativ cu 15 minute la modelele fără pendul. Invenția a revoluționat măsurarea timpului și a făcut posibile o serie întreagă de experimente științifice, acum că se putea obține o precizie mai mare.

O altă lucrare despre ceasurile cu pendul a urmat în 1673, Horologium Oscillatorium . Aici, Huygens a prezentat „o analiză matematică magistrală a cicloidei, curba trasată de un punct de pe marginea unei roți în timp ce se rostogolește pe o suprafață orizontală... proprietățile matematice ale curbei însemnau că aceasta asigura oscilația perfect regulată a pendulului ceasului său” (Jardine, 332).

Precizia îmbunătățită a ceasurilor cu pendul nu era încă suficientă pentru a rezolva problema marinarilor care trebuiau să-și determine longitudinea prin măsurarea exactă a timpului. În orice caz, un pendul nu ar funcționa pe mare, având în vedere mișcarea de rostogolire a unei nave. Exista, de asemenea, problema faptului că umiditatea pe mare putea afecta foarte mult părțile mobile delicate ale ceasurilor. Aceste probleme nu l-au împiedicat pe Huygens să încerce un model sofisticat de pendul cu un fel de pendul în colivie, în cadrul probelor maritime din anii 1660. În 1665, Huygens a publicat chiar și un manual util pentru marinari pentru a-și folosi ceasul, „ Instrucțiuni privind utilizarea ceasurilor cu pendul pentru găsirea longitudinii pe mare” . Ceasul nu a fost însă un succes.

Huygens și colegul său ceasornicar olandez Johannes van Ceulen au încercat din nou să rezolve problema longitudinii în anii 1680. Au convins Compania Olandeză a Indiilor Orientale (VOC) să finanțeze construcția unui model de pendul funcțional în 1682. Directorii VOC și-au dat seama că o navigație mai bună însemna timpi de navigație mai scurți, ceea ce însemna că se puteau câștiga mai mulți bani și se puteau irosi mai puține cheltuieli. A fost nevoie de trei ani pentru a realiza ceasul, care a fost apoi testat pe mare în 1685, 1686 și 1690 (tot drumul din Olanda până la Capul Bunei Speranțe). Din păcate, încercările au fost considerate nesatisfăcătoare, iar ceasul prea sensibil la mișcările mării. Huygens nu a reușit niciodată să-și creeze pendulul perfect, deoarece acesta uza prea repede componentele sale și, prin urmare, pur și simplu nu era practic cu materiale din secolul al XVII-lea.

HUYGENS a locuit la Paris între 1666 și 1681 și a fost membru al Academiei Regale de Științe.

Cronometrul marin

Deși nu a renunțat niciodată complet la ceasul cu pendul, Huygens a încercat simultan, la mijlocul anilor 1670, să construiască un cronometru portabil precis, folosind noua idee a unui arc de balansier. Când Huygens și-a schițat pentru prima dată ceasul acționat cu arc, a scris în jurnalul său: „Eureka – l-am găsit” (Jardine, 144). Din păcate, apoi a fost implicat într-o dispută prioritară privind mecanismul arcului ceasului cu omul de știință englez și notoriul avocat Robert Hooke (1635-1703). Huygens notase în jurnalul său exact momentul în care a făcut descoperirea cu spirala de balansier: 23 ianuarie 1675. Hooke a susținut că a avut ideea originală în 1658, dar nu a pus-o în practică. Pentru a dovedi acest lucru, a construit și un ceas acționat cu arc în 1675. Este posibil ca asociații comuni să-i fi comunicat ideea lui Hooke lui Huygens. Pe lângă acestea, un al treilea inventator, Isaac Thuret, un ceasornicar parizian, a susținut, de asemenea, că a dezvoltat un nou tip de ceas. Huygens îl angajase pe Thuret să realizeze un model al invenției sale, așadar pretenția francezului de prioritate era extrem de îndoielnică. Această situație nefericită ilustrează faptul că, în această perioadă, nu era suficient să inventezi ceva, ci trebuia să fii văzut ca primul care face acest lucru pentru a obține o recunoaștere mai largă. În cele din urmă, spirala balansierului a îmbunătățit precizia și a redus dimensiunea ceasornicelor, dar tot nu era suficient de bun pentru navigație, unde o deviere de două sau trei secunde crea diferențe mari în ceea ce privește geografia. Ceasul de buzunar acționat cu arc a devenit foarte popular printre locuitorii de pe uscat, dar nici Huygens, nici Hooke nu au câștigat prea mulți bani din ceea ce devenise o idee publică pe care orice ceasornicar decent o putea pune în practică. Între timp, problema longitudinii nu a fost rezolvată definitiv decât în 1770 și odată cu apariția cronometrului marin al lui Harrison , inventat de John Harrison (1693-1776).

Pe lângă faptul că poseda cunoștințe impresionante de matematică, Huygens a fost un mare constructor de instrumente practice. De asemenea, a experimentat cu pompe de aer, fiind singurul om care a făcut acest lucru cu un oarecare succes în afară de Hooke. Asistentul lui Huygens în experimentele sale cu pompe a fost francezul Denis Papin (1647-1713), care a continuat spre lucruri mai mărețe și a conceput precursorul oalei sub presiune, un dispozitiv care i-a determinat pe inventatorii de mai târziu să se gândească la posibilitatea de a valorifica aburul pentru a alimenta un motor.

Telescopul aerian

Un alt instrument științific de precizie de care Huygens a manifestat un mare interes a fost telescopul aerian. Ideea era de a utiliza un design de telescop refractor, dar în loc să plaseze lentila și oglinda într-un tub lung pentru a le separa, Huygens a renunțat complet la tub. Cu o lentilă plasată pe o structură înaltă, cum ar fi o clădire sau un copac, iar cealaltă pe sol, se putea obține o imagine mult mai clară decât prin utilizarea unui telescop cu tub. Telescopul aerian construit de Huygens în 1686 era masiv. Distanța dintre lentile, distanța focală, era de 67 de metri (210 ft), ceea ce îl făcea cel mai mare telescop din lume la acea vreme. Ideile lui Huygens despre telescoape au fost publicate în 1684 în lucrarea sa Astroscopia Compendiaria . El și-a donat telescopul aerian Societății Regale, iar diversele lentile și ocularul pot fi văzute astăzi la Muzeul de Știință din Londra.

Huygens a vizitat Societatea Regală din Londra în 1661 și a fost numit membru în 1663, fiind unul dintre primii străini care au primit această titlu. Mai multe dintre lucrările lui Huygens au fost publicate în revista neoficială a Societății Regale, Philosophical Transactions .

Huygens a locuit la Paris între 1666 și 1681. A fost numit membru al Academiei Regale de Științe din Paris (Académie des Sciences, fondată în 1666), fiind primul străin numit în acest fel (alături de Gian Domenico Cassini). Bursa sa a însemnat că a primit un salariu pentru cercetările sale și o pensie impresionantă de 5.000 de lire sterline atunci când a venit momentul. Acest lucru nu era neobișnuit, deoarece Ludovic al XIV-lea al Franței (domnit între 1643 și 1715) dorea în mod special să atragă cele mai strălucite minți ale Europei la academia sa. Cu toate acestea, politicile lui Ludovic al XIV-lea au devenit din ce în ce mai antiprotestante - după cum reiese din revocarea Edictului de la Nantes câțiva ani mai târziu - și astfel, în 1681, Huygens s-a întors în Olanda, trăind tot restul vieții sale la Haga.

Teoriile luminii și gravitației

În 1690, Huygens și-a publicat Tratatul despre lumină . În acest volum, el și-a prezentat „teoria care descrie lumina ca o undă emisă de particulele unui obiect, declanșând o serie de unde suplimentare. Aceste unde sunt purtate printr-un eter compus din particule” (Burns, 226). Astăzi, principiul luminii al lui Huygens este încă valabil. Principiul afirmă că „impulsurile luminoase se succed neregulat... o infinitate de impulsuri sferice, fiecare provenind dintr-un punct diferit de-a lungul perturbației inițiale” (Bynum, 235). Ceea ce Huygens nu a realizat, dar au descoperit ulterior oamenii de știință, a fost că diferitele culori ale luminii (spectrul) călătoresc fiecare pe propria lungime de undă, iar acest lucru explică de ce lumina poate fi manipulată de corpuri exterioare, cum ar fi cea observată în refracție printr-o lentilă sau prin picături de ploaie. Huygens a emis corect ipoteza că lumina albă nu trebuie neapărat să fie alcătuită din întregul spectru de culori, ci ar putea fi alcătuită din anumite perechi, de exemplu, albastru și galben.

Huygens a fost un filosof mecanic cartesian nu în întregime ortodox (pentru care toate fenomenele naturale trebuie reduse la mișcare și materie) și a pus la îndoială munca de pionierat a lui Isaac Newton asupra gravitației, deoarece omul de știință britanic nu putea explica cauza gravitației, ci doar efectele acesteia. Huygens și Newton s-au întâlnit la Londra în 1689. În loc de teoria lui Newton despre gravitația universală, care nu avea nicio cauză, Huygens a prezentat un contramodel al gravitației în lucrarea sa Discours de la cause de la pesant ( Discurs despre cursul gravitației ), publicată în 1690. Aici, Huygens „a propus că particulele responsabile de gravitație înconjoară Pământul în toate direcțiile, în jurul polilor, precum și în jurul ecuatorului; și în jurul oricărui alt cerc mare trasat pe suprafața Pământului” (Henry, 76-7).

Moarte și moștenire

Spre sfârșitul vieții sale, Huygens a scris o prezentare generală simplificată a filosofiei carteziene , „Kosmotheoros” sau „Lumile cerești descoperite ”, publicată postum în 1698. „Less-cartezian” (mai puțin cartezian) a fost teoriile lui Huygens despre impact și forța centrifugă, pentru care a dezvoltat noi formule algebrice. Huygens a suferit de probleme de sănătate în ultimii ani și a murit la Haga pe 8 iulie 1695. În testamentul său, omul de știință și-a lăsat documentele Universității din Leiden. Olandezul revoluționase cronometrarea, construise o teorie durabilă a luminii și arătase ce ar putea realiza telescoape mai bune cu observațiile sale asupra lui Saturn. Agenția Spațială Europeană a aterizat o navă pe Titanul lui Saturn în 2005; acea navă a fost numită după Huygens.