17. stoljeće bilo je vrlo pogodno vrijeme za znanosti, s napretkom na polju fizike, matematike, kemije i prirodnih znanosti. U razmaku od jednog stoljeća, prvi je put opaženo nekoliko planeta i mjeseca, napravljeni su precizni modeli za predviđanje kretanja planeta i zamišljen je zakon univerzalne gravitacije.
Usred toga, među ostalima se ističe ime Christiaan Huygens. Kao jedan od istaknutih znanstvenika svoga vremena, bio je glavni u razvoju satova, mehanike i optike. A na polju astronomije otkrio je Saturnove prstenove i njegov najveći mjesec - Titan. Zahvaljujući Huygensu, slijedeće generacije astronoma bile su nadahnute za istraživanje vanjskog Sunčevog sustava, što je dovelo do otkrića drugih krunskih mjeseca, Urana i Neptuna u sljedećem stoljeću.
Rani život:
Christiaan Huygens rođen je u Haagu 14. travnja 1629. godine u bogatoj i utjecajnoj nizozemskoj obitelji. Christiaan je bio drugi sin Constantijn Huygens i Suzanna van Baerle, koji je Christiaan nazvao po djedu ocu. Constantijn - poznati pjesnik, skladatelj i savjetnik Kuće narančastih - bio je prijatelj s mnogim suvremenim filozofima, uključujući Galilea Galileija, Marina Mersennea i Renéa Descartesa.
Povezanosti i osobne povezanosti njegovog oca omogućili su Christiaanu da se školuje za umjetnost i znanost i krenuli su ga prema izumitelju i astronomu. Do svoje šesnaeste godine Christiaan je bio školovao se u kući i stekao je slobodnu naobrazbu, proučavajući jezike, glazbu, povijest, geografiju, matematiku, logiku, retoriku, a također plešući, mačevi i jašući.
Obrazovanje:
Godine 1645. Christiaana su poslali na studij prava i matematike na Sveučilište u Leiden, na jugu Nizozemske. Nakon dvije godine, Huygens je nastavio studij na novoosnovanom koledžu Orange u Bredi, gdje mu je otac bio kustos, sve dok nije diplomirao 1649. Dok se njegov otac nadao da će postati diplomat, Christiaanovo zanimanje za matematiku a znanosti su bile evidentne.
Huygens se 1654. vratio u očevu kuću u Haagu i počeo se posvećivati istraživanju. Veliki dio toga dogodio se u drugoj kući koju je njegova obitelj posjedovala u obližnjem Hofwijcku, gdje je proveo veći dio ljeta. Huygens je u to vrijeme razvio široki raspon dopisnika, koji je uključivao Mersenne i krug akademika s kojima je bio okružen u Parizu.
Do 1655. Huygens je u više navrata počeo posjećivati Pariz i sudjelovao u raspravama Akademije Montmor - koje su preuzele iz kruga Mersenne nakon njegove smrti 1648. Dok je bio na Akademiji Montmor, Huygens se zalagao za znanstvenu metodu i eksperimentiranje nad tradicionalnim ortodoksnosti i ono što je on smatrao amaterskim stavovima.
Huygens je 1661. godine prvi put posjetio Englesku, gdje je prisustvovao sastanku grupe Gresham College - društva znanstvenika pod utjecajem nove znanstvene metode (kao što je zagovarao Francis Bacon). Huygens je 1663. postao član Kraljevskog društva, koje je naslijedilo Gresham Group, i upoznao je utjecajne znanstvenike poput Isaaca Newtona i Roberta Boylea, sudjelujući u mnogim raspravama i raspravama s drugima koji su im bili odbojni.
Huygens se 1666. preselio u Pariz i postao jedan od članova utemeljitelja nove Francuske akademije nauka Luja XIV. Dok je bio tamo, koristio je Parišku opservatoriju da bi napravio svoja najveća otkrića na području astronomije (vidi dolje), vodio prepisku s Kraljevskim društvom i radio zajedno s kolegom astronomom Giovannijem Cassinijem (koji je otkrio Saturnove mjesece Iapetus, Rhea, Tethys i Dione) ,
Njegov rad s Akademijom odobrio mu je mirovinu veću od mirovine bilo kojeg drugog člana i stan u zgradi. Osim povremenih posjeta Holandiji, živio je u Parizu od 1666. do 1681. godine i sprijateljio s njemačkim matematičarom i filozofom Gottfriedom Wilhelmom Leibnizom, s kojim je ostao u prijateljskim odnosima do kraja života.
Postignuća u astronomiji:
Od 1652-53. Huygens je s teorijskog stajališta počeo proučavati sferne leće s konačnim ciljem razumijevanja teleskopa. Do 1655. godine, u suradnji s bratom Constantijnom, počeo je brusiti i polirati vlastite leće, te je na kraju dizajnirao ono što se danas naziva Huygenian okular - teleskop oka koji se sastoji od dvije leće.
Do 1660-ih njegov je rad s lećama omogućio društveno upoznavanje s Baruchom Spinozom - poznatim nizozemskim filozofom, učenjakom i racionalistom - koji ih je profesionalno utemeljio. Koristeći ta poboljšanja koja je uveo u leće, koje je zauzvrat koristio za izgradnju vlastitih teleskopa, Huygens je počeo proučavati planete, zvijezde i svemir.
Godine 1655., pomoću teleskopa za refrakciju snage 50 koji je sam dizajnirao, postao je prvi astronom koji je identificirao Saturnove prstenove, a točno je nakon četiri godine utvrdio oblik. U svom raduSystema Saturnium (1659.), tvrdio je da je Saturn „okružen tankim ravnim prstenom, nigdje dodirom i sklon ekliptici“.
Tamo je 1655. postao i prvi astronom koji je promatrao najveće Saturnove mjesece - Titan. U to je vrijeme imenovao mjesec Saturni Luna (Latinski za "Saturnov mjesec") koji je u svom traktu opisao pod nazivom De Saturni Luna Observatio Nova (“Novo promatranje Saturnovog mjeseca ").
Iste godine upotrijebio je svoj moderni teleskop za promatranje maglice Orion i uspješno je podijelio u različite zvijezde. Također je izradio prvu ilustraciju o tome - koju je također objavio u Systema Saturnium 1659. Zbog toga je svijetlija unutarnja regija dobila ime Huygenian region u njegovu čast.
Huygens je dovršio do smrti prije 1695. godine Cosmotheoros, koja je objavljena posthumno 1698. (zbog prilično heretičkih prijedloga). U njemu je Huygens nagađao o postojanju izvanzemaljskog života na drugim planetima, za koje je zamislio da će biti sličan onome na Zemlji. Takve špekulacije tada nisu bile neuobičajene, dijelom zahvaljujući Kopernikovom (heliocentričnom) modelu.
No Huygens je ušao u detaljnije navodeći da je dostupnost vode u tekućem obliku ključna za život i da svojstva vode moraju varirati od planeta do planeta kako bi odgovarala temperaturnom rasponu. Uzela je svoja opažanja o tamnim i svijetlim mrljama na površinama Marsa i Jupitera kao dokaz vode i leda na tim planetima.
Obraćajući se mogućnostima biblijskih izazova, tvrdio je da izvanzemaljski život Biblija nije ni potvrdila ni negirala, te je upitao zašto bi Bog stvorio ostale planete ako oni nisu bili namijenjeni naseljenosti poput Zemlje. Također je u ovoj knjizi Huygens objavio svoju metodu za procjenu zvjezdanih udaljenosti, temeljenu na pretpostavci (kasnije dokazano netočnoj) da su sve zvijezde jednako blistave kao i Sunce.
Huygens je 1659. također iznio ono što je danas poznato kao drugi od Newtonovih zakona kretanja u kvadratnom obliku. Tada je izvukao ono što je sada standardna formula za centripetalnu silu, na koju djeluje predmet koji opisuje kružno gibanje, na primjer na žici za koju je pričvršćen. U matematičkom obliku to se izražava kao Fc = mv² / r, gdje je m masa objekta, v brzina i r polumjer.
Objavljivanje opće formule za ovu silu 1673. - iako se odnosilo na njegov rad na klatnim satovima, a ne na astronomiji (vidi dolje) - bio je značajan korak u proučavanju orbita u astronomiji. Omogućio je prijelaz iz Keplerovog trećeg zakona gibanja planeta u obrnuti kvadratni gravitacijski zakon.
Ostala ostvarenja:
Njegovo zanimanje, kao astronom, za precizno mjerenje vremena, dovelo ga je i do otkrića klatna kao regulatora za satove. Njegov izum klatna s klatnom, koji je prototipirao do kraja 1656, bio je iskorak u radu vremena, što je omogućilo preciznije satove nego što su tada bili dostupni.
1657. godine, Huygens je ugovorio izradu sata u Haagu za izradu sata i podnio zahtjev za lokalni patent. U drugim zemljama, poput Francuske i Britanije, on je bio manje uspješan, a dizajneri su otišli toliko daleko da su ukrali njegov dizajn za vlastitu upotrebu. Međutim, objavljeno djelo Huygena o konceptu osiguralo mu je zaslugu za izum. Najstariji poznati sat njihala u stilu Huygensa datiran je iz 1657. godine i može se vidjeti u muzeju Boerhaave u Leidenu (prikazano gore).
1673. objavio je Huygens Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Teorija i dizajn sata klatna), njegov glavni rad na klatnima i horologiji. U njemu se osvrnuo na probleme koje su postavili prethodni znanstvenici koji su smatrali da klatna nisu izohrona - tj. Njihovo razdoblje ovisno o širini njihovog zamaha, pri čemu široki ljuljački uzimaju nešto duže od uskih ljuljanja.
Huygens je analizirao ovaj problem pomoću geometrijskih metoda (rana primjena računa) i utvrdio da je potrebno vrijeme isto, bez obzira na početnu točku. Nadalje, riješio je problem kako izračunati razdoblje klatna, opisujući recipročni odnos između središta oscilacije i točke okreta. U istom je radu analizirao stožasto klatno - težinu na vrvi koja se kreće u krugu i koristi koncept centrifugalne sile.
Huygens je također zaslužan za razvoj proljetnog sata za ravnotežu, u istom razdoblju kao Robert Hooke (1675). Prepirke oko toga tko je bio prvi su trajali stoljećima, ali opće je vjerovanje da se Huygenov razvoj dogodio neovisno od Hookeovih.
Huygens je zapamćen i po svom doprinosu optikama, posebno po svojoj valnoj teoriji svjetlosti. Te su teorije prvi put priopćene 1678. pariškoj Akademiji znanosti, a objavljene su 1690. u njegovim "Traité de la lumière" (“Traktat o svjetlu„). U njemu je argumentirao revidiranu verziju Descartesa, u kojoj je brzina svjetlosti beskonačna i širi se pomoću sferičnih valova koji se emitiraju duž vala.
Također objavljen 1690. bio je Huygenov traktat o gravitaciji, "Discours de la причина de la pesanteur ” (“Rasprava o uzroku gravitacije“), Koji je sadržavao mehaničko objašnjenje gravitacije na temelju kartezijanskih vrtloga. To je predstavljalo odstupanje od Newtonove teorije gravitacije, za koju je Huygen smatrao da je, bez obzira na opće obožavanje Newtona, lišen bilo kojeg matematičkog principa.
Ostali Huygensovi izumi uključivali su njegov dizajn motora sa unutrašnjim sagorijevanjem 1680. godine koji je ponestao baruta, iako nikad nisu izgrađeni prototipi. Huygens je također izgradio tri teleskopa vlastitog dizajna, žarišnih duljina od 37,5, 55 i 64 metra (123, 180 i 210 stopa), koji su kasnije predstavljeni Kraljevskom društvu.
Smrt i naslijeđe:
Huygens se 1681. godine vratio u Haag nakon što je patio od ozbiljne depresije bolesti koja ga je mučila cijeli život. Pokušao se vratiti u Francusku 1685., ali opoziv Nanteskog edikta - koji je omogućio slobodi francuskih protestanata (Hugeenoti) da prakticiraju svoju religiju - to je spriječio. Kad mu je otac umro 1687., naslijedio je Hofwijck, koji je naredne godine učinio svojim domom.
Godine 1689. došao je u treći i posljednji posjet Engleskoj, vidjevši Isaaca Newtona još jednom radi razmjene ideja o pokretu i optikama. Umro je u Haagu, 8. srpnja 1695., nakon što se razbolio, pokopan je u Groteu Sint-Jacobskerk - Velikoj ili Crkvi svetog Jakova, znamenitoj protestantskoj crkvi u Haagu.
Za životno djelo i doprinos u mnogim znanstvenim područjima, Huygenu su odavane čast na različite načine. Kao priznanje za svoje vrijeme na Sveučilištu Leiden, izgrađen je laboratorij Huygens, koji je dom odjela za fiziku na sveučilištu. Europska svemirska agencija (ESA) također je stvorila zgradu Huygens koja se nalazi preko puta Europskog svemirskog istraživačkog i tehnološkog centra (ESTEC) u parku Space Business u Noordwijku, Nizozemska.
Sveučilište Radbound, smješteno u Nijmegenu, Nizozemska, također ima zgradu nazvanu po Huygensu, koja je jedna od glavnih zgrada sveučilišnog znanstvenog odjela. U njegovu čast imenovan je i College of Christiaan Huygens, srednja škola smještena u Eindhovenu u Nizozemskoj, kao i Huygenski stipendijski program - poseban bunar za međunarodne i nizozemske studente.
Tu je i dvoelementni okularni okular za teleskope koje je dizajnirao Huygens, a koji je zbog toga poznat i kao Huygenian okular. Paket za obradu slike za mikroskop, poznat kao Huygens Software, također je imenovan u njegovu čast. U čast i Christiaana i njegovog oca, još jednog poznatog nizozemskog znanstvenika i znanstvenika, nizozemski pogon za superračunalo u Amsterdamu stvorio je superračunalo Huygens.
I zbog njegovog doprinosa polju astronomije, mnogi nebeski objekti, obilježja i vozila dobili su ime po Huygensu. Oni uključuju Asteroid 2801 Huygens, krater Huygens na Marsu i Mons Huygens, planina na Mjesecu. I naravno, tu je sonda Huygens, zemlja koja se koristila za istraživanje površine Titana, u sklopu misije Cassini-Huygens na Saturn.
Space Magazine ima mnogo zanimljivih članaka o Christiaanu Huygensu i njegovim otkrićima. Na primjer, evo jednog priznanja 375. rođendana Christiaana Huygensa, članka o Saturnovom Mjesečevom titanu i pojedinosti o Huygenovoj misiji i onome što je otkrilo o Titanovoj atmosferi.
Astronomy Cast također ima informativan podcast na tu temu, epizoda 230: Christiaan Huygens i epizoda 150: teleskopi, sljedeća razina
Za više informacija pogledajte NASA-ino stranicu za istraživanje sunčevog sustava na Christiaan Huygens-u i biografiju Christiaan Huygens-a.
