Работы выдающегося голландского ученого, создателя
волновой теории света Христиана Гюйгенса (1629—1695) относятся к механике,
физике, математике, астрономии [1—3].
В 1651 году Гюйгенс опубликовал
работу об определении длины дуг окружности, эллипса и гиперболы. Через
три года появился его труд “Об определении величины окружности”, который
способствовал развитию теории определения отношения длины
окружности к диаметру (вычисление числа p).
Затем последовал ряд других математических трактатов. Его сочинение “О
расчетах при игре в кости”, опубликованное в 1657 году, является одним из
первых исследований в области теории вероятностей [1].
В 1665 году Гюйгенс совместно с
английским физиком Робертом Гуком (1635—1703)
установил постоянные точки термометра (точку
таяния льда и точку кипения воды), а вскоре
показал, что вода при замерзании расширяется [2].
Много работал он и над
усовершенствованием объективов астрономических труб. В 1655 год
Гюйгенс с помощью сделанного им объектива открыл спутник планеты Сатурн —
Титан и определил период его обращения вокруг этой
планеты. Данное открытие описано ученым в сочинении
“Наблюдение Луны Сатурна”.
Астрономические наблюдения потребовали
точного и удобного способа измерения времени, чего не могли
дать существовавшие тогда конструкции часов. Первые шаги в
усовершенствовании измерения времени сделал великий
итальянский физик и астроном Галилео Галилей (1564—1642). А
изобретение маятниковых часов принадлежит Гюйгенсу. Его заслуга состоит в
том, что он создал так называемый спуск, который, находясь под действием силы
завода, при каждом колебании маятника приходит ему на
помощь на очень короткое время, и потому движение
маятника может продолжаться, пока действует сила завода часов [1]. Свое
изобретение Гюйгенс описал в небольшой работе “Маятниковые часы”, вышедшей в
1658 году. Значение данного изобретения
в истории техники трудно переоценить (часы
являются первым созданным для практических целей
автоматом).
Исследования в области точной механики
Гюйгенс сочетал с наблюдениями Сатурна и пришел к важному открытию. Еще в 1612
году Галилей, используя телескоп с 32-кратным увеличением, заметил, что Сатурн
имеет вид диска с двумя плотно прилегающими
к нему спутниками. В последующие
годы многие астрономы безуспешно искали объяснения
“загадки” Сатурна. Гюйгенс наблюдал Сатурн в телескоп
со 100-кратным увеличением и, сопоставив полученные данные с данными
предшественников, установил, что планета окружена
тонким кольцом, которое нигде к ней не прилегает. Все
наблюдения вместе с анализом условий видимости кольца для земного наблюдателя
описаны ученым в 1659 году в сочинении “Система Сатурна”.
В предисловии к работе Гюйгенс отмечал, что его открытие говорит в
пользу “той изумительной системы, которую называют
именем Николая Коперника” (1473—1543), подчеркивая
этим свое признание гелиоцентрической системы мира. В этой же работе
Гюйгенс дал первое описание туманности в созвездии Ориона и сообщил
о полосах на поверхностях Юпитера и Марса.
Благодаря трудам по математике,
механике и астрономии Гюйгенс получил широкую
известность в научных кругах. Он являлся первым
иностранным членом английской академии (так называемого
Лондонского королевского общества). В 1665 году при основании Парижской академии
Гюйгенс был приглашен в Париж в качестве ее
председателя, где прожил безвыездно 16 лет (с 1665-го по 1681 год).
Здесь в 1673 году вышло второе, расширенное издание “Маятниковых часов”.
Новые разделы книги Гюйгенс посвятил исследованию ряда
интересных проблем математики и физики, связанных с
движением маятника. А несколько раньше Гюйгенс получил
другие важные результаты в области механики,
например, вывел законы столкновения упругих тел [2].
В 1680 году в Париже Гюйгенс
разрабатывает “планетную машину”, которая должна была с помощью зубчатых передач
воспроизводить с правильной периодичностью движения тел
Солнечной системы. Это был прообраз современного планетария. Расмер достижений
Гюйгенса в области точной механики.
Данная работа была последней из
выполненных им в Париже. В 1681 году Гюйгенс уехал
на родину. В Голландии ученый возвращается к оптическим работам. В 1681—1687
годах он занимается шлифовкой объективов с
огромными фокусными расстояниями, равными 37; 54;
63 м. Такие объективы монтировались на высоких платформах
и посредством тросов, без труб,
соединялись с окуляром. Тогда же Гюйгенс сконструировал
окуляр, названный его именем
(окуляр Гюйгенса), который применяется и сейчас. Цикл
оптических работ Гюйгенса завершается знаменитым
“Трактатом о свете”, вышедшим в 1690 году, где
впервые в ясной форме излагается и применяется к
объяснению оптических явлений волновая теория света. При
этом, объясняя механизм распространения света, ученый выдвинул принцип,
названный потом его именем (принцип Гюйгенса). В одной из
глав “Трактата о свете” Гюйгенс рассматривает явление
двойного лучепреломления, открытое в кристаллах исландского шпата. К “Трактату о
свете” Гюйгенс добавил в виде приложения рассуждение “О причинах тяжести”,
свидетельствующее о том, что он близко подошел к открытию
закона всемирного тяготения [1, 2]. Кроме того, Гюйгенс первым пришел к выводу,
что Земля сжата возле полюсов.
Многие важные работы Гюйгенса
были опубликованы только после его смерти. К их
числу относятся, например: “О движении тел под действием
удара”, “Диоптрика”, “Описание планетного автомата”.
Известно, что немецкий мыслитель
Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646—1716) изобрел свой
механический калькулятор (первую машину, позволявшую
легко производить не только сложение, но и умножение)
вскоре после того, как познакомился в 1672
году с Христианом Гюйгенсом и увидел, как много приходится ему считать.
“...это недостойно таких замечательных людей, — писал Лейбниц, — подобно
рабам, терять время на вычислительную работу, которую можно
было бы доверить кому угодно при использовании машины” [4].
Литература
1. Гюйгенс // Большая
советская энциклопедия. 2-е изд. М.: Гл. науч. изд-во “Большая советская
энциклопедия”, 1952. Т. 13.
2. Храмов Ю.А. Физики.
Биографический справочник. 2-е изд. М.: Наука, Гл.
редакция физико-математической литературы, 1983.
3. Стройк Д.Я. Краткий очерк
истории математики: Пер. с нем. 4-е изд. М.: Наука, 1984.
4. Знакомьтесь: компьютер: Пер. с
англ. М.: Мир, 1989.