Материалы по истории астрономии

Гюйгенс, Христиан

(Huyghens van Zuylichem) — математик, астроном и физик, которого Ньютон признал великим (1629-1695). Отец его, синьор ван Зюйлихем, секретарь принцев Оранских, был замечательным литератором и научно образован. Научную деятельность Г. начал в 1651-м г. сочинением о квадратуре гиперболы, эллипса и круга; в 1654 открыл теорию эволют и эвольвент, в 1655 нашел спутника Сатурна и вид колец, в 1659 он описал систему Сатурна в изданном им сочинении. В 1665-м году по приглашению Кольбера поселился в Париже и был принят в число членов Академии наук. Часы с колесами, приводимыми в движение гирями, были в употреблении с давнего времени, но регулирование хода подобных часов было неудовлетворительно. Маятник же со времен Галилея употребляли отдельно для точного измерения небольших промежутков времени, причем приходилось вести счет числу качаний. В 1657-м году Г. издал описание устройства изобретенных им часов с маятником. Изданное им позднее, в 1673-м году, в Париже знаменитое сочинение Horologium oscillatorium, sive de motu pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica, заключающее в себе изложение важнейших открытий по динамике, в первой своей части заключает также описание устройства часов, но с прибавлением усовершенствования в способе привеса маятника, делающего маятник циклоидальным, который обладает постоянным временем качания независимо от величины размаха. Для объяснения этого свойства циклоидального маятника автор посвящает вторую часть книги выводу законов падения тел свободных и движущихся по наклонным прямым, а наконец, и по циклоиде. Здесь в первый раз высказано ясно начало независимости движений: равноускоренного вследствие действия тяжести и равномерного по инерции. Г. доказывает законы равноускоренного движения свободно падающих тел, основываясь на начале, что действие, сообщаемое телу силою постоянной величины и направления, не зависит от величины и направления той скорости, которою уже обладает тело. Выводя зависимость между высотою падения и квадратом времени, Г. делает замечание, что высоты падений относятся как квадраты приобретенных скоростей. Далее, рассматривая свободное движение тела, брошенного вверх, он находит, что тело поднимается на наибольшую высоту, потеряв всю сообщенную ему скорость, и приобретает ее снова при возвращении обратно.

Галилей допускал без доказательства, что при падении по различно наклонным прямым с одинаковой высоты тела приобретают равные скорости. Г. доказывает это следующим образом. Две прямые разного наклонения и равной высоты приставляются нижними концами одна к другой. Если тело, спущенное с верхнего конца одной из них, приобретает большую скорость, чем пущенное с верхнего конца другой, то можно пустить его по первой из такой точки ниже верхнего конца, чтобы приобретенная внизу скорость была достаточна для подъема тела до верхнего конца второй прямой; но тогда бы вышло, что тело поднялось на высоту, большую той, с которой упало, а этого быть не может. От движения тела по наклонной прямой Г. переходит к движению по ломаной линии и далее к движению по какой-либо кривой, причем доказывает, что скорость, приобретаемая при падении с какой-либо высоты по кривой, равна скорости, приобретаемой при свободном падении с той же высоты по вертикальной линии, и что такая же скорость необходима для подъема того же тела на ту же высоту как по вертикальной прямой, так и по кривой. Затем, переходя к циклоиде и рассмотрев некоторые геометрические свойства ее, автор доказывает таутохронизм движений тяжелой точки по циклоиде. В третьей части сочинения излагается теория эволют и эвольвент, открытая автором еще в 1654 г.; здесь он находит вид и положение эволюты циклоиды. В четвертой части излагается теория физического маятника; здесь Г. решает ту задачу, которая не давалась стольким современным ему геометрам, — задачу об определении центра качаний. Он основывается на следующем предложении: "Если сложный маятник, выйдя из покоя, совершил некоторую часть своего качания, большую полуразмаха, и если связь между всеми его частицами будет уничтожена, то каждая из этих частиц поднимется на такую высоту, что общий центр тяжести их при этом будет на той высоте, на которой он был при выходе маятника из покоя". Это предложение, не доказанное у Г., является у него в качестве основного начала, между тем как теперь оно представляет применение к маятнику закона сохранения энергии. Теория маятника физического дана Г. вполне в общем виде и в применении к телам разного рода. В последней, пятой части своего сочинения Г. дает тринадцать теорем о центробежной силе и рассматривает вращение конического маятника.

Другое замечательное сочинение Г. есть теория света, изданная в 1690 г., в которой он излагает теорию отражения и преломления и затем двойного лучепреломления в исландском шпате в том самом виде, как она излагается теперь в учебниках физики. Из других открытий Г. мы упомянем о следующих. Открытие истинного вида сатурновых колец и двух его спутников, сделанные с помощью десятифутового телескопа, им же и устроенного. Вместе с его братом он занимался изготовлением оптических стекол и значительно усовершенствовал их производство. Открытие теоретическим путем эллипсоидального вида земли и сжатия ее у полюсов, а также объяснение влияния центробежной силы на направление силы тяжести и на длину секундного маятника на разных широтах. Решение вопроса о соударении упругих тел одновременно с Валлисом и Вренном. Г. принадлежит изобретение часовой спирали, заменяющей маятник; первые часы со спиралью устроены в Париже часовым мастером Тюре в 1674 г. Ему же принадлежит одно из решений вопроса о виде тяжелой однородной цепи, находящейся в равновесии.

Д. Бобылев.

Брокгауз и Ефрон, 86 т.

* * *

Гюйгенс, Хёйгенс (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 расчётах 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. изобрёл первые маятниковые часы, снабженные спусковым механизмом; своё изобретение Г. описал в работе «Маятниковые часы» (1658). Второе, расширенное издание этой работы вышло в 1673 в Париже. В первых 4 частях её 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 её 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 нём впервые в совершенно отчётливой 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 подошёл к открытию закона всемирного тяготения. В своём последнем трактате «Космотеорос» (1698), опубликованном посмертно, Г. основывается на теории о множественности миров и их обитаемости. В 1717 трактат был переведён на рус. язык по приказанию Петра I.

Соч.: Œuvres complètes, t. 1—22, 28 (supplement), La Haye, 1905—50 (имеется библ. трудов Г.); в рус. пер. — Три трактата о механике, М. — Л., 1951; Трактат о свете, М. — Л., 1935; О найденной величине круга, в кн.: О квадратуре круга. (Архимед, Гюйгенс, Ламберт, Лежандр), 3 изд., М. — Л., 1936.

Лит.: Франкфурт У. И., Френк А. М., Христиан Гюйгенс, М., 1962; Herzberger М., Optics from Euclid to Huygens, «Applied Optics», 1966, v. 5, № 9, p. 1383-93.

БСЭ.3-е изд.

* * *

Christiaan Huygens. Systema Saturnium... (1659)

«Кабинетъ» — История астрономии. Все права на тексты книг принадлежат их авторам!
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку