Гюйгенсу «было суждено усовершенствоватьи развить важнейшие открытия Галилея».
Жозеф Луи Лагранж
В 1678 г. Королевская академия наук Франции с восторгом приветствовала «Трактат о свете» своего первого президента ˗ голландского математика, физика и астронома Христиана Гюйгенса, в котором он впервые изложил и применил к исследованию оптических явлений волновую теорию света. Конечно, он не был первым, кто активно интересовался отражением и преломлением света с волновой точки зрения.
Гюйгенс был лишь одним из активных участников в современных ему спорах о природе света. Но именно сформулированное ученым предположение, что свет излучается во всех направлениях как набор волн, движущихся через среду, которую он назвал эфиром, и что гравитация не влияет на волны, от чего скорость их уменьшается, когда они входят в более плотную среду, позволило объяснить закон отражения и преломления Снелла-Декарта и удовлетворительно объяснить явление дифракции.
Кем же был этот необыкновенный человек, следовавший за идеями Галилея и оказавший огромное влияние на Ньютона?
Христиан Гюйгенс родился 14 апреля 1629 г. в Гааге в богатой голландской дворянской семье поэта, ученого и композитора Константина Гюйгенса, большого друга Декарта, чья философия оказала значительное влияние не только на отца, но и на сына.
С ранних лет мальчика обучали арифметике, музыке, стихосложению, латинскому языку. Христиан отличался невероятной тягой к знаниям и сразу дал понять окружающим, что очень талантлив. В детстве он любил решать математические головоломки, строить небольшие машины, отчего соседи прозвали его «голландским Архимедом». В 16 лет родители отправили сына в Лейденский университет изучать юриспруденцию и право. Именно там молодой человек страстно увлекся естественными науками – физикой и астрономией, математикой и практической оптикой. Уже в 1651 г. Гюйгенс опубликовал свой первый научный труд «Рассуждения о квадрате гиперболы, эллипса и круга», чем заслужил славу экстраординарного математика.
А в 25 лет Христиан совместно с братом усовершенствовал телескоп, доведя его до 92-кратного увеличения, и занялся изучением неба. С помощь этого технического чуда достойный последователь Галилео Галилея в 1655 г. заглянул в глубины Солнечной системы и первым увидел Титан – один из пяти самых крупных спутников Сатурна, а спустя год разглядел в свой телескоп кольцо Сатурна.
Изображение из книги Гюйгенса Systema Saturnium.
Здесь ученый объясняет, почему внешний вид кольца
Сатурна меняется по мере обращения планеты вокруг Солнца
Это принесло Гюйгенсу невероятную известность в научных кругах и позволило выпустить ещё одну серьезную статью «Новые открытия в величине круга».
Вообще, с появлением более мощного телескопа предположения философов и ученых о разнообразии нашей Вселенной и возможной внеземной жизни стали более смелыми, чем в древности и Средневековье, ведь теперь свои доводы они могли подкрепить фактическим материалом. Согласный с атомистами Демокритом и Эпикуром, Пифагором и Кеплером, Гюйгенс пришел к мысли о великом разнообразии миров, существующих как внутри Солнечной системы, так и за ее пределами. Ближе всего ученому по мировоззрению был Николай Коперник, предложивший гелиоцентрическую модель Вселенной, видение жизни на Луне, планетах и звездах за пределами Солнечной системы. Рассуждения самого Гюйгенса отразились на страницах труда Cosmotheoros, ставшего первой попыткой в истории дать строгое научное объяснение существованию жизни на других планетах, предположить, как эта жизнь может выглядеть, основываясь не на религиозных или философских воззрениях, а на научных данных, характерных для времени, в котором Гюйгенс жил и творил. Учёный развивал мысль: «Природа инопланетного разума и морали будет такой же, как на Земле. Эти существа будут общительными, и у них будут дома, защищающие от непогоды».
Открытие нескольких туманностей, в частности туманности Ориона, тоже принадлежит Гюйгенсу. Астроном наблюдал двойные звезды и довольно точно оценил период вращения Марса вокруг своей оси.
Нужно понимать, что великие изобретения, которыми человечество пользуется до сих пор, Гюйгенс делал в весьма молодом возрасте. Поворотным моментом в научной карьере и жизни 28-летнего ученого стало опубликование его трактата с забавным названием «О расчетах при игре в кости», где он провел одно из первых профильных исследований в области математики и рассмотрел законы теории вероятности.
Отдавая должное гениальности Гюйгенса, члены Лондонского королевского общества пригласили его в свои ряды. А через два года Гюйгенс встал во главе Парижской академии наук. К моменту основания учреждения в 1664 г. смерть забрала у Франции ее самые выдающиеся умы. В 1650 г. умер Декарт, в 1662-м – Паскаль, в 1665-м – Ферма. Гюйгенс, конечно, был иностранцем, но его огромный авторитет хотя бы частично покрывал этот недостаток. Кроме того, ученый в совершенстве владел французским языком и имел безупречное аристократическое воспитание. Пятнадцать лет Гюйгенс успешно руководил французскими учеными.
Исключительно содержательный труд Христиана Гюйгенса по кинематике ускоренного движения «Маятниковые часы» был опубликован в 1673 г. и стал настольной книгой Ньютона, завершившего начатое Галилеем и продолженное Гюйгенсом построение фундаментальной механики.
Вообще-то голландский патент на конструкцию маятниковых часов Гюйгенс получил еще в 1657 г. Изобретенный им механизм реально работал и обеспечивал превосходную для того времени точность хода. Центральным элементом конструкции был придуманный Гюйгенсом якорь, который периодически подталкивал маятник и поддерживал незатухающие колебания. Сконструированные Гюйгенсом точные и недорогие карманные часы с маятником быстро получили широчайшее распространение по всему миру.
Скорее других новшество оценили в научных кругах. Например, Галилею, не располагавшему таким необходимым для экспериментов прибором, при изучении закона падения приходилось считать удары собственного пульса. Сам Гюйгенс намеревался применить маятниковые часы для решения задачи определения долготы на море, но существенного продвижения не добился. Надежный и точный морской хронометр появился только в 1735 г. в Великобритании.
Как один из виднейших ученых мужей Европы, Гюйгенс не мог находиться в стороне от современных ему научных споров. Решению одной из фундаментальных проблем физики – световой теории в 1678 г. Христиан Гюйгенс и посвятил свой знаменитый «Трактат о свете», который был опубликован лишь через 12 лет. Однако волновая теория света Гюйгенса не была принята учеными его времени. И только в XIX в. волновая модель была восстановлена, во многом благодаря вкладу Томаса Янга, который смог объяснить все явления света на том основании, что свет – это продольная волна. Позже Юнг объяснил через волновую модель рассеивание белого света в различных цветах радуги. Он показал, что в каждой среде каждый из цветов, составляющих свет, имеет характерную частоту и длину волны.
По просьбе своего отца, часто и с удовольствием демонстрирующего богатой публике различные изобретения своего сына, Христиан Гюйгенс в 1659 г. спроектировал «волшебный фонарь» – аппарат для проекции изображений на стены. Но сам ученый не очень гордился своим изобретением и даже старался скрывать авторство. Знал бы он, что его аппарат так пригодится людям! Мало того, что за неимением кино, телевидения, видео и мультимедиа долгое время «фонарь» оставался любимым развлечением разных слоев населения. Возможностью смотреть диафильмы и проводить презентации современное нам человечество тоже обязано этому необыкновенному ученому.
Эскизы Гюйгенса, на которых он рисовал смерть, предназначенные для «волшебного фонаря».
В своей научной деятельности Гюйгенс придавал особое значение совместному использованию практики и теории. В отличие от Ньютона, он не отвлекался на алхимию, оккультизм и религию, во время работы не выходил за границы научного знания, использовал идеи, подтвержденные экспериментальным путем. Поэтому за свои 66 лет он успел удивительно много.
Христиан Гюйгенс внес неоценимый вклад в различные области математики, особенно в геометрию и теорию вероятностей. В задачах по физике он стал первым применять математические формулы как средство выражения взаимосвязи между величинами, такими как скорость и масса. Он первым призвал выбрать всемирную натуральную меру длины, в качестве которой предложил 1/3 длины маятника с периодом колебаний 1 секунда (это примерно 8 см). Гюйгенс разработал свою собственную теорию по механике столкновений тел и обнаружил принцип сохранения энергии, изучил солнечное гало и теоретическим путем открыл сплюснутости Земли у полюсов.
Имя великого ученого носят кратер и гора на Луне, кратер на Марсе, астероид 2801 Huygens, лаборатория в Лейденском университете. До открытого им Титана Гюйгенс донес свое имя на европейском космическом зонде. В 1950-е гг. государственная банкнота Нидерландов в 25 гульденов была украшена портретом Гюйгенса.
Книга «Трактат о свете» была переведена и на русский язык. Выпущенное в 1935 г. издание быстро раскупили, и в настоящее время оно является подлинным библиографическим раритетом. В читальном зале научно-технической библиотеки ФГБУ «Центр геодезии, картографии и и ИПД» по адресу: Москва, ул. Онежская, д. 26, стр. 2 – можно ознакомиться с этой книжной редкостью.
Заказать пропуск для прохода в здание ФГБУ «Центр геодезии, картографии и ИПД» можно по тел. +7 (495) 456-95-00.
Е. Артамонова,
начальник отдела
научно-технической информации
Управления научно-технической
информации и внешних коммуникаций
Литература:
Гюйгенс Х. Трактат о свете, в котором объяснены причины того, что с ним происходит при отражении и преломлении, в частности при странном преломлении исландского кристалла. М.-Л.: ОНТИ, 1935.
2. www. netherlandslife.ru/xristian-gyujgens
3. Гиндикин С. Г. Рассказы о физиках и математиках. Издание третье, расширенное. М.: МЦНМО, 2001.
4. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона (1890—1907). Христиан Гюйгенс.
5. Википедия – свободная энциклопедия. Гюйгенс, Христиан.
6. Как голландский астроном XVII века Христиан Гюйгенс представлял внеземную жизнь. zen.yandex.ru/media/severnymayak