Христия́н Гю́йгенс, або Христия́н Гю́йґенс , також Хрістіан Гюйгенс (, , також пишеться як Huyghens; ; 14 квітня 1629, Гаага, Нідерланди — 8 липня 1695, Гаага, Нідерланди) — нідерландський математик, фізик, інженер, астроном і винахідник, одна з ключових постатей наукової революції XVII століття. Винайшов маятниковий годинник, вдосконалив конструкцію телескопа, відкрив кільця Сатурна і його супутник Титан, був одним із піонерів досліджень хвильової теорії світла і теорії імовірностей, розробив механічну теорію пружних зіткнень.
Життєпис
Дитинство
Християн Гюйгенс народився 14 квітня 1629 року в заможній і впливовій нідерландській родині в Гаазі. Він був другим сином Константина ГюйгенсаStephen J. Edberg (14 December 2012) Christiaan Huygens , Encyclopedia of World Biography. 2004. Encyclopedia.com.. Ім'я Християн отримав на честь свого діда по батьковій лініїHenk J. M. Bos (14 December 2012) Huygens, Christiaan (Also Huyghens, Christian) , Complete Dictionary of Scientific Biography. 2008. Encyclopedia.com.R. Dugas and P. Costabel, «Chapter Two, The Birth of a new Science» in The Beginnings of Modern Science, edited by Rene Taton, 1958,1964, Basic Books, Inc.. Його мати, , померла невдовзі після народження доньки СюзанниStrategic Affection? Gift Exchange in Seventeenth-Century Holland, by Irma Thoen, p. 127. Подружжя мало п'ятьох дітей: (1628), Християна (1629), (1631), Філіпса (1632) та Сюзанну (1637).
Константин Гюйгенс був дипломатом і радником при дворі Оранської династії, а також поетом і музикантом. Він багато листувався з інтелектуалами з усієї Європи, зокрема з Галілеєм, Мерсенном і ДекартомThe Heirs of Archimedes: Science and the Art of War Through the Age of Enlightenment, by Brett D. Steele, p. 20. Християн до шістнадцяти років здобував освіту вдома і з дитинства полюбляв гратися мініатюрами млинів та інших механізмів. Батько забезпечив йому гарну освіту: він вивчав мови, музику, історію, географію, математику, логіку, риторику, а також займався танцями, фехтуванням і верховою їздою.
У 1644 році його вчителем математики став Ян Янс Стампіен, який запропонував 15-річному юнакові складну програму з тогочасної науки. Згодом Декарт високо оцінив його геометричні здібності, а Мерсенн назвав його «новим Архімедом».
Студентські роки У шістнадцять років батько відправив Християна до Лейденського університету, де той вивчав право й математику від травня 1645 до березня 1647 року. Франс ван Схаутен, професор Лейденської інженерної школи, став його приватним наставником (а також наставником його брата Константина), замінивши Стампіена за порадою Декарта. Він ознайомив Гюйгенса з працями Вієта, Декарта та Ферма.
Після двох років навчання, у березні 1647 року, Гюйгенс продовжив освіту в новоствореному Оранському коледжі в Бреді, де його батько був одним із кураторів. Константин Гюйгенс брав активну участь у діяльності коледжу. У Бреді Християн мешкав у домі юриста Йоганна Генріка Даубера, а заняття з математики відвідував у англійського викладача Джона Пелла. Його навчання завершилося в серпні 1649 року після інциденту з дуеллю за участю його брата Лодевейка. Після завершення навчання Гюйгенс взяв участь у дипломатичній місії разом із Генріхом Нассауським. Він відвідав Бентгайм і Фленсбург у Німеччині, а також Копенгаген і Гельсінгер у Данії. Планував перетнути протоку Ересунн і зустрітися з Декартом у Стокгольмі, однак смерть Декарта завадила цим планам.
Хоча батько прагнув бачити Християна дипломатом, обставини завадили цьому. Після початку першого періоду без штатгальтера 1650 року Оранська династія втратила владу, що позбавило Константина впливу. Крім того, він зрозумів, що син не цікавиться дипломатичною кар'єроюBunge et al. (2003), Dictionary of Seventeenth and Eighteenth-Century Dutch Philosophers, p. 469..
Початок наукової кореспонденції
Гюйгенс зазвичай писав французькою або латиною. У 1646 році, ще навчаючись у Лейденському університеті, він розпочав листування з другом свого батька — Мареном Мерсенном, який помер невдовзі, у 1648 році. 3 січня 1647 року Мерсенн писав Константину про математичні здібності його сина.
Листи свідчать про ранню зацікавленість Гюйгенса математикою. У жовтні 1646 року він досліджував висячий міст і довів, що висячий ланцюг має не параболічну форму, як вважав Галілей. Згодом, у 1690 році, під час листування з Готфрідом Лейбніцем, він назвав цю криву ланцюгова лінія ().
У 1647—1648 роках у листах до Мерсенна Гюйгенс торкався різноманітних тем, зокрема математичного доведення закону вільного падіння, критики твердження Грегуара де Сент-Вінсента про квадратуру круга, яке Гюйгенс спростував, а також проблем обчислення довжини еліпса, руху снарядів і вібрації струни. Деякі з тем, які хвилювали Мерсенна, зокрема циклоїда (він надіслав Гюйгенсу трактат Торрічеллі про цю криву), центр коливання та гравітаційна стала, зацікавили Гюйгенса лише пізніше, у другій половині XVII століття. Мерсенн також писав про теорію музики. Гюйгенс надавав перевагу середньотоновому строю; він експериментував із 31-ступеневим рівномірно темперованим строєм (відомим ще Франсіско де Салінсу) й застосовував логарифми для його подальшого дослідження та демонстрації його зв'язку з середньотоновим строєм.
У 1654 році Гюйгенс повернувся до батьківського дому в Гаазі й зміг повністю присвятити себе науковим дослідженням. Родина мала ще одну садибу неподалік — Гофвейк, де він проводив літні місяці. Попри активну діяльність, наукове життя не вберегло його від нападів депресії.
Згодом Гюйгенс налагодив широку мережу наукового листування, хоча після 1648 року вона ускладнилася через п'ятирічну Фронду у Франції. У 1655 році він відвідав Париж і представився Ісмаелю Буйо, який познайомив його з Клодом Мійоном. Паризьке коло науковців, що згуртувалося навколо Мерсенна, існувало й у 1650-х роках; Мійон, який виконував роль секретаря, доклав зусиль, щоб Гюйгенс залишався з ними на зв'язку. Через П'єра де Каркаві Гюйгенс у 1656 році листувався з П'єром Ферма, якого дуже поважав. Цей досвід був для Гюйгенса дещо спантеличливим, адже Ферма відійшов від активних досліджень, і деякі його пріоритети відкриттів було важко підтвердити. До того ж Гюйгенс на той час прагнув застосовувати математику до фізики, тоді як Ферма зосереджувався на теоретичних питаннях.
Науковий дебют
Як і деякі його сучасники, Гюйгенс не поспішав публікувати результати своїх досліджень, надаючи перевагу їх поширенню через листування. На початку своєї наукової діяльності він отримував технічні зауваження від наставника Франса ван Схоутена, який також був обережним заради власної репутації.
У 1651—1657 роках Гюйгенс опублікував низку праць, які засвідчили його математичний талант і майстерне володіння класичною та аналітичною геометрією, що значно підвищило його авторитет серед математиків. Приблизно в цей самий період він почав критикувати закони зіткнення Декарта, які переважно були помилковими, та вивів правильні співвідношення спочатку алгебраїчно, а згодом і геометричним способом. Він довів, що для будь-якої системи тіл центр мас зберігає швидкість і напрямок, що Гюйгенс називав збереженням «кількості руху». У той час як інші вивчали зіткнення окремих тіл, його теорія була загальнішою. Ці результати стали відправною точкою для подальших дискусій у листах та короткій статті в «Журналь де Саван», однак вони лишалися маловідомими до публікації 1703 року трактату «Про рух тіл при зіткненні» ().
Окрім праць з математики та механіки, Гюйгенс здійснив важливі наукові відкриття: у 1655 році він відкрив Титан, супутник Сатурна, у 1657 році винайшов маятниковий годинник, а у 1659 році пояснив незвичайний вигляд Сатурна наявністю кільця; ці відкриття принесли йому славу по всій Європі. 3 травня 1661 року Гюйгенс разом з астрономом Томасом Стрітом та Річардом Рівом спостерігали проходження Меркурія диском Сонця за допомогою телескопа Ріва в ЛондоніPeter Louwman, Christiaan Huygens and his telescopes, Proceedings of the International Conference, 13 — 17 April 2004, ESTEC, Noordwijk, Netherlands, ESA, sp 1278, Paris 2004. Після цього Стріт вступив у полеміку з Гевелієм щодо результатів спостереження, яку модерував Генрі Ольденбург. Гюйгенс передав Гевелію рукопис Джерімаї Горрокса про проходження Венери 1639 року, який уперше надрукували в 1662 році.
У тому ж році Роберт Морей передав Гюйгенсу таблицю смертності Джона Ґраунта, після чого він разом із братом Лодевейком почав вивчати питання середньої тривалості життя. Гюйгенс згодом побудував перший графік функції розподілу за припущення рівномірної смертності й застосував його для розв'язання задач про ануїтетиHacking, I. (2006). The emergence of probability (p. 135). Cambridge University Press.. У цей самий період, граючи на клавесині, Гюйгенс зацікавився теоріями Сімона Стевіна щодо музики, хоча він майже не публікував своїх праць про консонанс, частина з яких була втрачена на кілька століть. За наукові досягнення Лондонське королівське товариство обрало Гюйгенса своїм членом у 1663 році, зробивши його своїм першим іноземним членом у той час, як йому було лише 34 роки.
Франція
Академія Монтмора, створена в середині 1650-х років, стала спадкоємицею гуртка Мерсенна після його смерті. Гюйгенс брав участь у її засіданнях і підтримував прихильників експериментальної перевірки як запобіжника проти дилетантства. У 1663 році він утретє відвідав Париж, а після закриття Академії Монтмора наступного року виступив за застосування більш беконіанського підходу до науки. Через два роки, у 1666-му, Гюйгенса запросили до Парижа обійняти керівну посаду в новоствореній Французької академії наук, заснованій за ініціативи короля Людовіка XIV.
Під час роботи в Академії Гюйгенс мав впливового покровителя та кореспондента — Жана-Батиста Кольбера, головного міністра Людовіка XIV. Його стосунки з Французькою академією були не завжди простими: у 1670 році, важко занедужавши, він доручив Френсісу Вернону в разі смерті передати його наукові записи Королівському товариствуA. E. Bell, Christian Huygens (1950), pp. 65–6; archive.org.. Водночас події Франко-голландської війни (1672—1678), зокрема роль Англії в ній, могли погіршити його подальші стосунки з Королівським товариством. Представнику товариства Роберту Гуку не вистачило дипломатичності, аби владнати ситуацію у 1673 році.
Фізик і винахідник Дені Папен від 1671 року був асистентом Гюйгенса. Одним із їхніх проєктів був пороховий двигун — попередник двигуна внутрішнього згоряння, що використовував порох як паливо. Хоча цей проєкт і не дав безпосередніх результатів, він став важливою віхою в історії техніки. Гюйгенс також проводив астрономічні спостереження в Паризькій обсерваторії, завершеній у 1672 році.
Молодий дипломат Готфрід Вільгельм Лейбніц зустрівся з Гюйгенсом у Парижі в 1672 році під час безуспішної місії до французького міністра закордонних справ Арно де Помпона. На той момент Лейбніц працював над своєю обчислювальною машиною. Від 1673 до 1676 року Гюйгенс вчив Лейбніца математиці, а потім між ними тривало жваве листування, хоча Гюйгенс спочатку скептично сприймав переваги аналізу нескінченно малих Лейбніца.
Останні роки
У 1681 році, після чергового нападу важкої депресії, Гюйгенс повернувся до Гааги. У 1684 році він опублікував працю «Стисла астроскопія» () про свій новий телескоп без труби — безкорпусний телескоп. У 1685 році він намагався повернутися до Франції, але скасування Нантського едикту зробило це неможливим. У 1687 році помер його батько, і наступного року Гюйгенс оселився в успадкованому маєтку Гофвейк.
Під час свого третього візиту до Англії Гюйгенс особисто зустрівся з Ньютоном 12 червня 1689 року. Вони обговорювали ісландський шпат, а згодом листувалися щодо явища опору руху.
В останні роки життя Гюйгенс знову звернувся до математичних тем і в 1693 році спостерігав акустичне явище, яке нині відоме як фленджер. Два роки по тому, 8 липня 1695 року, Гюйгенс помер у Гаазі та був похований, як і його батько, у безіменній могилі в Гроте-Керк.
Гюйгенс ніколи не одружувався.