Acasă » Acoperiș moale » Descoperirile lui Christian Huygens. Ceasuri cu pendul: De la Galileo la Fedchenko. Controverse despre forța de muncă

Descoperirile lui Christian Huygens. Ceasuri cu pendul: De la Galileo la Fedchenko. Controverse despre forța de muncă

Biografie

Christian Huygens este un mecanic, fizician, matematician, astronom și inventator olandez.

Unul dintre fondatorii mecanicii teoretice și ai teoriei probabilităților. A adus o contribuție semnificativă la optică, fizică moleculară, astronomie, geometrie, ceasornicarie. A descoperit inelele lui Saturn și Titan (o lună a lui Saturn). Primul membru străin al Societății Regale din Londra (1663), membru al Academiei Franceze de Științe de la înființare (1666) și primul său președinte (1666-1681).

Huygens s-a născut la Haga în 1629. Tatăl său Konstantin Huygens (Huygens), consilier secret al Prinților de Orange, a fost un scriitor remarcabil, care a primit și un bun educatie stiintifica. Constantin a fost prieten cu Descartes, iar filosofia carteziană (cartezianismul) a avut o mare influență nu numai asupra tatălui său, ci și asupra lui Christian Huygens însuși.

Tânărul Huygens a studiat dreptul și matematica la Universitatea din Leiden, apoi a decis să se dedice științei. În 1651 a publicat Discursuri despre cuadratura hiperbolei, elipsei și cercului. Împreună cu fratele său, a îmbunătățit telescopul, aducându-l la o mărire de 92x și a început să studieze cerul. Prima faimă i-a venit lui Huygens când a descoperit inelele lui Saturn (și Galileo le-a văzut, dar nu a putut înțelege ce sunt) și satelitul acestei planete, Titan.

În 1657 Huygens a primit un brevet olandez pentru proiectarea unui ceas cu pendul. ÎN anul trecut Galileo a încercat să creeze acest mecanism în timpul vieții sale, dar orbirea progresivă l-a împiedicat. Ceasul lui Huygens a funcționat cu adevărat și a oferit o precizie excelentă pentru acea perioadă. Elementul central al designului a fost ancora inventată de Huygens, care a împins periodic pendulul și a menținut oscilațiile neamortizate. Proiectat de Huygens, un ceas cu pendul precis și ieftin a devenit rapid utilizat pe scară largă în întreaga lume. În 1673 sub numele de „ ceas cu pendul Huygens a publicat un tratat extrem de informativ despre cinematica mișcării accelerate. Această carte a fost o carte de birou pentru Newton, care a finalizat construcția fundației mecanicii începută de Galileo și continuată de Huygens.

În 1661, Huygens a călătorit în Anglia. În 1665, la invitația lui Colbert, s-a stabilit la Paris, unde în 1666 a fost înființată Academia de Științe din Paris. La sugestia aceluiași Colbert, Huygens a devenit primul său președinte și a condus Academia timp de 15 ani. În 1681, în legătură cu abrogarea planificată a Edictului de la Nantes, Huygens, nedorind să se convertească la catolicism, s-a întors în Olanda, unde și-a continuat Cercetare științifică. La începutul anilor 1690, sănătatea omului de știință a început să se deterioreze, el a murit în 1695. Ultima lucrare a lui Huygens a fost Kosmoteoros, în care a argumentat posibilitatea vieții pe alte planete.

Activitate științifică

Lagrange a scris că Huygens „a fost destinat să perfecționeze și să dezvolte cele mai importante descoperiri ale lui Galileo”.

Matematica

Christian Huygens și-a început activitatea științifică în 1651 cu un eseu despre cuadratura hiperbolei, elipsei și cercului. În 1654, el a dezvoltat o teorie generală a evoluțiilor și evoluțiilor, a explorat cicloidul și catenaria, a avansat teoria fracțiilor continue.

În 1657, Huygens a scris un apendice „Despre calculele în jocurile de noroc” la cartea profesorului său van Schooten „Etudii matematice”. Aceasta a fost prima expunere a începuturilor teoriei probabilității apărute atunci. Huygens, împreună cu Fermat și Pascal, și-au pus bazele, au introdus conceptul fundamental așteptări matematice. Din această carte, Jacob Bernoulli s-a familiarizat cu teoria probabilității, care a completat crearea fundamentelor teoriei.

Mecanica

În 1657, Huygens a publicat o descriere a designului ceasului pe care l-a inventat cu un pendul. In timp ce oameni de știință nu avea un astfel de dispozitiv necesar experimentelor ca un ceas precis. Galileo, de exemplu, când studia legile căderii, număra bătăile propriului puls. Ceasurile cu roți acționate de greutăți au fost folosite de mult timp, dar precizia lor a fost nesatisfăcătoare. Din vremea lui Galileo, pendulul a fost folosit separat pentru măsurarea precisă a perioadelor mici de timp și a fost necesar să se numere numărul de balansări. Ceasul lui Huygens avea o precizie bună, iar omul de știință s-a îndreptat apoi în repetate rânduri, timp de aproape 40 de ani, la invenția sa, îmbunătățindu-l și studiind proprietățile pendulului. Huygens intenționa să folosească un ceas cu pendul pentru a rezolva problema determinării longitudinii pe mare, dar nu a realizat progrese semnificative. Un cronometru marin de încredere și precis a apărut abia în 1735 (în Marea Britanie).

În 1673, Huygens a publicat lucrarea clasică de mecanică The Pendulum Clock (Horologium oscillatorium, sive de motu pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica). Numele modest nu trebuie să inducă în eroare. Pe lângă teoria ceasurilor, lucrarea conținea multe descoperiri de primă clasă în domeniul analizei și mecanicii teoretice. De asemenea, Huygens cuadrurează acolo un număr de suprafețe de revoluție. Aceasta și celelalte scrieri ale lui au avut un efect profund asupra tânărului Newton.

În prima parte a lucrării, Huygens descrie un pendul cicloidal îmbunătățit, care are un timp de balansare constant, indiferent de amplitudine. Pentru a explica această proprietate, autorul consacră a doua parte a cărții derivării legilor generale ale mișcării corpurilor într-un câmp gravitațional - liber, deplasându-se de-a lungul unui plan înclinat, rostogolindu-se pe un cicloid. Trebuie spus că această îmbunătățire nu a fost găsită aplicație practică, deoarece pentru fluctuații mici, creșterea preciziei din creșterea în greutate cicloidal este nesemnificativă. Cu toate acestea, metodologia de cercetare în sine a intrat în fondul de aur al științei.

Huygens derivă legile mișcării uniform accelerate a corpurilor în cădere liberă, pe baza presupunerii că acțiunea transmisă corpului de o forță constantă nu depinde de mărimea și direcția vitezei inițiale. Deducând relația dintre înălțimea căderii și pătratul timpului, Huygens face observația că înălțimile căderilor sunt legate ca pătratele vitezelor dobândite. Mai departe, având în vedere mișcarea liberă a unui corp aruncat în sus, el constată că corpul se ridică la cea mai mare înălțime, pierzând toată viteza care i-a fost comunicată și o dobândește din nou la întoarcerea înapoi.

Galileo a permis fără dovezi că atunci când cad de-a lungul unor linii drepte înclinate diferit de la aceeași înălțime, corpurile capătă viteze egale. Huygens demonstrează acest lucru după cum urmează. Două linii drepte cu înclinație diferită și înălțime egală sunt atașate cu capetele lor inferioare unul de celălalt. Dacă un corp coborât de la capătul superior al uneia dintre ele capătă o viteză mai mare decât cea lansată de la capătul superior al celuilalt, atunci poate fi lansat de-a lungul primului punct al unui astfel de punct sub capătul superior, astfel încât viteza dobândită mai jos să fie suficient pentru a ridica corpul până la capătul superior al celei de-a doua linii drepte; dar atunci s-ar dovedi că trupul s-a ridicat la o înălțime mai mare decât cea din care a căzut, iar acest lucru nu poate fi. De la mișcarea unui corp de-a lungul unei linii drepte înclinate, Huygens trece la mișcare de-a lungul unei linii întrerupte și apoi la mișcare de-a lungul unei curbe și demonstrează că viteza dobândită la căderea de la orice înălțime de-a lungul curbei este egală cu viteza dobândită în timpul curbei. cădere liberă de la aceeași înălțime de-a lungul unei linii verticale și că aceeași viteză este necesară pentru a ridica același corp la aceeași înălțime atât într-o linie dreaptă verticală, cât și într-o curbă. Apoi, trecând la cicloidă și luând în considerare unele dintre proprietățile sale geometrice, autorul dovedește tautocronismul mișcărilor punctului greu de-a lungul cicloidei.

În cea de-a treia parte a lucrării este prezentată teoria evoluților și evoluțiilor, descoperită de autor încă din 1654; aici găseşte forma şi poziţia evoluţiei cicloidului. Partea a patra prezintă teoria pendulului fizic; aici Huygens rezolvă problema care nu a fost dată atâtor geometri contemporani – problema determinării centrului de oscilații. Se bazează pe următoarea propoziție:

Dacă un pendul complex, care a rămas în repaus, și-a încheiat o anumită parte a oscilației sale, mai mult de o jumătate de balansare, și dacă legătura dintre toate particulele sale este distrusă, atunci fiecare dintre aceste particule se va ridica la o astfel de înălțime încât lor comună. centrul de greutate va fi la acea înălțime, la care se afla la ieșirea din repaus a pendulului. Această propoziție, nedemonstrată de Huygens, îi apare ca un principiu de bază, în timp ce acum este o simplă consecință a legii conservării energiei.

Teoria pendulului fizic este dată de Huygens într-o formă complet generală și în aplicare la corpuri. alt fel. Huygens a corectat greșeala lui Galileo și a arătat că izocronismul oscilațiilor pendulului proclamat de acesta din urmă are loc doar aproximativ. El a remarcat, de asemenea, încă două erori ale lui Galileo în cinematică: mișcarea uniformă într-un cerc este asociată cu accelerația (Galileo a negat acest lucru), iar forța centrifugă este proporțională nu cu viteza, ci cu pătratul vitezei.

În ultima, a cincea parte a lucrării sale, Huygens oferă treisprezece teoreme despre forța centrifugă. Acest capitol oferă pentru prima dată o expresie cantitativă exactă a forței centrifuge, care a jucat ulterior un rol important în studiul mișcării planetelor și în descoperirea legii gravitației universale. Huygens dă în el (verbal) mai multe formule fundamentale:

Astronomie

Huygens a îmbunătățit singur telescopul; în 1655 a descoperit luna lui Saturn Titan și a descris inelele lui Saturn. În 1659, el a descris întregul sistem al lui Saturn într-o lucrare pe care a publicat-o.

În 1672, a descoperit o calotă glaciară la Polul Sud al lui Marte. De asemenea, a descoperit Nebuloasa Orion și alte nebuloase, a observat stele binare, a estimat (destul de precis) perioada de rotație a lui Marte în jurul axei sale.

Ultima carte „ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ sive de terris coelestibus earumque ornatu conjecturae” (în latină; publicată postum la Haga în 1698) este o reflecție filozofică și astronomică asupra Universului. El credea că și alte planete sunt locuite de oameni. Cartea lui Huygens a fost distribuită pe scară largă în Europa, unde a fost tradusă în limbile engleză (1698), olandeză (1699), franceză (1702), germană (1703), rusă (1717) și suedeză (1774). Prin decretul lui Petru I, acesta a fost tradus în rusă de Yakov Bruce sub titlul „Cartea viziunii lumii”. Este considerată prima carte din Rusia care descrie sistemul heliocentric al lui Copernic.

În această lucrare, Huygens a făcut prima încercare (împreună cu James Gregory) de a determina distanța până la stele. Dacă presupunem că toate stelele, inclusiv Soarele, au luminozități similare, atunci comparând luminozitatea lor aparentă, putem estima aproximativ raportul dintre distanțe (distanța până la Soare era deja cunoscută atunci cu suficientă acuratețe). Pentru Sirius, Huygens a obținut o distanță de 28.000 de unități astronomice, adică de aproximativ 20 de ori mai mică decât cea adevărată (publicată postum, în 1698).

Optica si teoria undelor

Huygens a participat la disputele contemporane despre natura luminii. În 1678 a publicat A Treatise on Light, o schiță a teoriei ondulatorii a luminii. O altă lucrare remarcabilă a publicat-o în 1690; acolo a prezentat teoria calitativă a reflexiei, refracției și refracției duble în spatarul islandez în aceeași formă în care este prezentată acum în manualele de fizică. El a formulat „principiul Huygens”, care face posibilă studierea mișcării frontului de undă, care a fost dezvoltat ulterior de Fresnel și a jucat un rol important în teoria ondulatorie a luminii. El a descoperit polarizarea luminii (1678).

Deține îmbunătățirea inițială a telescopului folosit de el în observațiile astronomice și menționat în paragraful despre astronomie, a inventat „ocularul Huygens”, format din două lentile plano-convexe (este folosit și astăzi). El este și inventatorul proiectorului diascopic – așa-zisul. "lanterna magica"

Alte realizări

Huygens a fundamentat (teoretic) aplatizarea Pământului la poli și, de asemenea, a explicat influența forței centrifuge asupra direcției gravitației și asupra lungimii celui de-al doilea pendul la diferite latitudini. A dat o soluție problemei ciocnirii corpurilor elastice, simultan cu Wallis și Wren (publicată postum) și una dintre soluțiile problemei formei unui lanț omogen greu în echilibru (linia lanțului).

El deține invenția spiralei orare, care înlocuiește pendulul, care este extrem de important pentru navigație; Primul ceas cu spirală a fost proiectat la Paris de ceasornicarul Thuret în 1674. în 1675 a brevetat un ceas de buzunar.

Huygens a fost primul care a cerut alegerea unei măsuri naturale universale a lungimii, pe care a propus-o ca fiind 1/3 din lungimea pendulului cu o perioadă de oscilație de 1 secundă (aceasta este de aproximativ 8 cm).

Scrieri majore

Horologium oscillatorium, 1673 (Ceas cu pendul, în latină).
Kosmotheeoros. (Traducerea în engleză a ediției din 1698) - Descoperirile astronomice ale lui Huygens, ipoteze despre alte planete.
Tratat despre lumină (Tratat despre lumină, traducere în engleză).

Huygens Christian (1629-1695), fizician, matematician, mecanic, astronom olandez.

Născut la 14 aprilie 1629 la Haga. La 16 ani a intrat la Universitatea din Leiden, doi ani mai târziu și-a continuat studiile la Universitatea din Breda. A trăit în cea mai mare parte la Paris; a fost membru al Academiei de Științe din Paris.

Huygens a devenit cunoscut ca un matematician genial. Cu toate acestea, soarta a hotărât că el era contemporan cu I. Newton, ceea ce înseamnă că a fost mereu în umbra talentului altcuiva. A apărut Huygens
unul dintre dezvoltatorii mecanicii după Galileo și Descartes. El aparține conducerii în crearea de ceasuri cu pendul cu scăpare. A reușit să rezolve problema determinării centrului de oscilație al unui pendul fizic, să stabilească legile care determină forța centripetă. De asemenea, a investigat și a dedus regularitățile ciocnirii corpurilor elastice.

Înainte de Newton, Huygens a dezvoltat teoria ondulatorie a luminii. Principiul lui Huygens (1678) – mecanismul descoperit de el pentru propagarea luminii – este aplicabil astăzi. Pe baza teoriei sale asupra luminii, Huygens a explicat o serie de fenomene optice, a măsurat caracteristicile geometrice ale spatelui islandez cu mare precizie și a descoperit dubla refracție în el, apoi a văzut același fenomen în cristalele de cuarț. Huygens a introdus conceptul de „axa de cristal”, a descoperit polarizarea luminii. A lucrat cu mare succes în domeniul opticii: a îmbunătățit semnificativ telescopul, a proiectat un ocular și a introdus diafragme.

Fiind unul dintre fondatorii Observatorului din Paris, a adus o contribuție semnificativă la astronomie - a descoperit al 8-lea inel al lui Saturn și Titan, unul dintre cei mai mari sateliți din sistemul solar, a distins calotele polare de pe Marte și benzile de pe Jupiter. Omul de știință cu mare interes a proiectat așa-numita mașină planetară (planetarium) și a creat o teorie a figurii Pământului. El a fost primul care a ajuns la concluzia că Pământul este comprimat în apropierea polilor și a propus ideea de a măsura forța gravitațională cu ajutorul unui al doilea pendul. Huygens a fost aproape de a descoperi legea gravitației universale. Metodele sale matematice sunt încă folosite în știință și astăzi.

Fondatorul teoriei moderne a mecanicii teoretice, Christian Huygens, s-a născut la 14 aprilie 1629 la Haga. Huygens a primit bazele matematicii și mecanicii la prelegerile profesorului Frans van Schoten de la Universitatea din Leiden. Primul munca stiintifica tânăr om de știință a fost publicat în 1651 și a fost numit „Discurs despre cuadratura hiperbolei, elipsei și cercului”. De mare importanță practică au avut lucrările lui Huygens în domeniul științelor exacte - o descriere a fundamentelor teoriei probabilităților, teoria matematică a numerelor și a diferitelor curbe și teoria ondulatorie a luminii. A fost primul din Olanda care a primit un brevet pentru un ceas cu pendul. Aceasta arată amploarea perspectivei științifice a lui Christian Huygens.

Dacă mentorul tău este Descartes, ești destinat să devii un geniu

Amploarea intereselor lui Huygens este izbitoare. În timpul activității sale științifice, a scris zeci de lucrări științifice serioase în mecanică și matematică și fizică. Recunoașterea meritelor marelui olandez în înțelegerea lumii din jurul său și stabilirea opiniilor care existau în acel moment pe baza stiintifica, comunitatea științifică regală l-a onorat pe Christian Huygens alegându-l în 1663 ca membru al acesteia - primul dintre oamenii de știință străini. În 1666 francezii și-au fondat Academia de Științe. Huygens a devenit primul președinte al comunității științifice franceze.

Una dintre numeroasele ramuri ale științei îmbogățite de lucrările naturalistului olandez a fost astronomia. Prietenia tatălui său, Constantine Huygens, cu fondatorul teoriei filozofice a cartezianismului, Rene Descartes, a avut un impact uriaș asupra vederilor tânărului creștin. Huygens a devenit interesat de cercetarea astronomică. Cu ajutorul fratelui său, și-a reconstruit telescopul de acasă în așa fel încât să obțină cea mai mare mărire posibilă - 92x.

Marte, Saturn, și mai departe...

Prima descoperire astronomică a lui Huygens a devenit o senzație științifică. În 1655, observând vecinătatea lui Saturn printr-un telescop, astronomul a observat aceleași ciudatenii pe care le-a subliniat Galileo Galilei în scrierile sale. Dar italianul nu a putut oferi o justificare clară pentru acest fenomen. Huygens, pe de altă parte, a determinat corect că acestea sunt acumulări de gheață de diferite dimensiuni care înconjoară planeta și nu părăsesc orbita lui Saturn sub influența atracției sale gigantice. Huygens a examinat cu telescopul său și satelitul Saturn, numit mai târziu Titan. Patru ani mai târziu, omul de știință și-a sistematizat descoperirile de inele de pe orbita lui Saturn într-o lucrare științifică.

1656 an. Sfera intereselor astronomice a lui Huygens pentru prima dată depășește mult sistem solar. Obiectul de observație este nebuloasa din constelația Orion descoperită cu 45 de ani mai devreme de francezul Nicolas de Pereysky. Astăzi, Nebuloasa Orion este clasificată în cataloagele astronomice sub numele de Messier 42 (NGC1976). Huygens a făcut clasificarea primară a obiectelor nebuloase și a calculat coordonatele astronomice, a început să calculeze dimensiunea nebuloasei și distanța până la Pământ.

Cincisprezece ani mai târziu, olandezul a revenit la observațiile astronomice. Obiectul atenției sale a fost Planeta Roșie. Observând Polul Sud al lui Marte printr-un telescop, Huygens a descoperit că acesta era acoperit cu o calotă glaciară. Chiar și atunci, astronomii erau siguri că ar putea exista anumite condiții pe Marte pentru existența organismelor vii. Astronomul a calculat destul de precis perioada de revoluție a planetei în jurul propriei axe.

Viziunea asupra lumii a lui Huygens

Ultima lucrare științifică în domeniul astronomiei a fost un articol publicat după moartea sa, în 1698, la Haga. Tratatul este o compilație de filozofie și astronomie în încercarea de a înțelege legile fizice de bază ale existenței și structurii universului. Huygens a fost unul dintre primii oameni de știință europeni care au înaintat ipoteza că alte obiecte din afara Pământului au fost locuite de ființe inteligente. Postum tratat Huygens a fost tradus în engleză, franceză, germană și suedeză. Testamentul științific al lui Christian Huygens, prin decretul personal al împăratului Petru I în 1717, a fost tradus în rusă de Jacob (James) Bruce. Lucrarea este cunoscută de comunitatea științifică rusă drept „Cartea lumii » .

Rezumând mulți ani de observații ale diferitelor obiecte din Univers, Huygens a încercat să ofere o bază științifică pentru existența sistemului heliocentric copernican, precum și să învețe cum să calculeze distanța reală până la stele și nebuloase pe baza lor aparentă. luminozitatea.

La fel ca alți mari oameni de știință ai Evului Mediu, Huygens a avut studenți talentați. Cel mai faimos dintre ei este matematicianul german Gottfried Leibniz.

Christian Huygens a murit la Haga la 8 iulie 1695, la vârsta de 66 de ani. Contemporanii au apreciat foarte mult realizările științifice ale celebrului olandez în domeniul astronomiei. În 1997, o sondă a Agenției Spațiale Europene, numită după el, s-a lansat pe satelitul lui Saturn, Titan, descoperit de el. Misiunea navei spațiale a fost la fel de reușită pe cât viața lui Christian Huygens a fost lungă și bogată în descoperiri științifice.

Plan:

1 Biografie
2 Activitate științifică
- 2.1 Matematică și mecanică
- 2.2 Astronomie
- 2.3 Optica si teoria undelor
- 2.4 Alte realizări
3 scrieri majore
4 Note

5.1 Lucrările lui Huygens în traducere rusă
5.2 Literatura despre el

Introducere

Portret de Kaspar Necher (1671), ulei, Muzeul Boerhaave, Leiden

Christian Huygens (ascultă (inf.)) van Zeulichem(Olandeză. Christiaan Huygens, IFA: [ˈkrɪstijaːn ˈɦœyɣə(n)s], 14 aprilie 1629, Haga - 8 iulie 1695, ibid) - mecanic, fizician, matematician, astronom și inventator olandez.

1. Biografie

Huygens s-a născut la Haga. Tatăl său Konstantin Huygens (Huygens), consilier secret al prinților din Orange, a fost un scriitor remarcabil, care a primit și o bună educație științifică.

Tânărul Huygens a studiat dreptul și matematica la Universitatea din Leiden, apoi a decis să se dedice științei.

Împreună cu fratele său, a îmbunătățit telescopul, aducându-l la o mărire de 92x și a început să studieze cerul. Prima faimă i-a venit lui Huygens când a descoperit inelele lui Saturn (și Galileo le-a văzut, dar nu a putut înțelege ce sunt) și satelitul acestei planete, Titan.

În 1657, Huygens a primit un brevet olandez pentru un design de ceas cu pendul. În ultimii ani ai vieții, Galileo a încercat să creeze acest mecanism, dar orbirea progresivă l-a împiedicat. Ceasul lui Huygens a funcționat cu adevărat și a oferit o precizie excelentă pentru acea perioadă. Elementul central al designului a fost ancora inventată de Huygens, care a împins periodic pendulul și a menținut oscilațiile neamortizate. Proiectat de Huygens, un ceas cu pendul precis și ieftin a devenit rapid utilizat pe scară largă în întreaga lume.

În 1665, la invitația lui Colbert, s-a stabilit la Paris și a fost acceptat ca membru al Academiei de Științe. În 1666, la propunerea aceluiași Colbert, a devenit primul său președinte. Huygens a condus Academia timp de 15 ani.

În 1673, sub titlul „Ceas cu pendul”, a fost publicată o lucrare excepțional de informativă despre cinematica mișcării accelerate. Această carte a fost o carte de birou pentru Newton, care a finalizat construcția fundației mecanicii începută de Galileo și continuată de Huygens.

1681: în legătură cu intenționarea abrogarii Edictului de la Nantes, Huygens, nedorind să se convertească la catolicism, s-a întors în Olanda, unde și-a continuat cercetările științifice.

Numit după Huygens:

un crater pe lună;
Munte Mons Huygens pe luna;
crater pe Marte
asteroid 2801 Huygens;
sonda spațială europeană care a ajuns la Titan;
Laboratorul Huygens: laborator la Universitatea Leiden, Țările de Jos.

2. Activitatea stiintifica

Lagrange a scris că Huygens „a fost destinat să perfecționeze și să dezvolte cele mai importante descoperiri ale lui Galileo”.

2.1. Matematică și mecanică

Christian Huygens
Gravura dintr-un tablou de Caspar Necher de G. Edelink, 1684-1687.

Christian Huygens și-a început activitatea științifică în 1651 cu un eseu despre cuadratura hiperbolei, elipsei și cercului. În 1654 a descoperit teoria evoluților și evoluților.

În 1657, Huygens a publicat o descriere a designului ceasului pe care l-a inventat cu un pendul. La acea vreme, oamenii de știință nu aveau un astfel de dispozitiv necesar experimentelor ca un ceas precis. Galileo, de exemplu, când studia legile căderii, număra bătăile propriului puls. Ceasurile cu roți acționate de greutăți au fost folosite de mult timp, dar precizia lor a fost nesatisfăcătoare. Din vremea lui Galileo, pendulul a fost folosit separat pentru măsurarea precisă a perioadelor mici de timp și a fost necesar să se numere numărul de balansări. Ceasul lui Huygens avea o precizie bună, iar omul de știință s-a îndreptat apoi în repetate rânduri, timp de aproape 40 de ani, la invenția sa, îmbunătățindu-l și studiind proprietățile pendulului. Huygens intenționa să folosească un ceas cu pendul pentru a rezolva problema determinării longitudinii pe mare, dar nu a realizat progrese semnificative. Un cronometru marin de încredere și precis a apărut abia în 1735 (în Marea Britanie).

În 1673, Huygens a publicat lucrarea clasică de mecanică Ceasul cu pendul. Horologium oscillatorium, sive de motu pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica"). Numele modest nu trebuie să inducă în eroare. Pe lângă teoria ceasurilor, lucrarea conținea multe descoperiri de primă clasă în domeniul analizei și mecanicii teoretice. De asemenea, Huygens cuadrurează acolo un număr de suprafețe de revoluție. Aceasta și celelalte scrieri ale lui au avut un efect profund asupra tânărului Newton.

În prima parte a lucrării, Huygens descrie un pendul cicloidal îmbunătățit, care are un timp de balansare constant, indiferent de amplitudine. Pentru a explica această proprietate, autorul consacră a doua parte a cărții derivării legilor generale ale mișcării corpurilor într-un câmp gravitațional - liber, deplasându-se de-a lungul unui plan înclinat, rostogolindu-se pe un cicloid. Trebuie spus că această îmbunătățire nu și-a găsit aplicație practică, deoarece pentru mici fluctuații creșterea preciziei din creșterea în greutate cicloidală este nesemnificativă. Cu toate acestea, metodologia de cercetare în sine a intrat în fondul de aur al științei.

De la mișcarea unui corp de-a lungul unei linii drepte înclinate, Huygens trece la mișcare de-a lungul unei linii întrerupte și apoi la mișcare de-a lungul unei curbe și demonstrează că viteza dobândită la căderea de la orice înălțime de-a lungul curbei este egală cu viteza dobândită în timpul curbei. cădere liberă de la aceeași înălțime de-a lungul unei linii verticale și că aceeași viteză este necesară pentru a ridica același corp la aceeași înălțime atât într-o linie dreaptă verticală, cât și într-o curbă. Apoi, trecând la cicloidă și luând în considerare unele dintre proprietățile sale geometrice, autorul dovedește tautocronismul mișcărilor punctului greu de-a lungul cicloidei.

În cea de-a treia parte a lucrării este prezentată teoria evoluților și evoluțiilor, descoperită de autor încă din 1654; aici găseşte forma şi poziţia evoluţiei cicloidului.

Partea a patra prezintă teoria pendulului fizic; aici Huygens rezolvă problema care nu a fost dată atâtor geometri contemporani – problema determinării centrului de oscilații. Se bazează pe următoarea propoziție:

Dacă un pendul complex, care a rămas în repaus, și-a încheiat o anumită parte a oscilației sale, mai mult de o jumătate de balansare, și dacă legătura dintre toate particulele sale este distrusă, atunci fiecare dintre aceste particule se va ridica la o astfel de înălțime încât lor comună. centrul de greutate va fi la acea înălțime, la care se afla la ieșirea din repaus a pendulului.

Această propoziție, nedemonstrată de Huygens, îi apare ca un principiu de bază, în timp ce acum este o simplă consecință a legii conservării energiei.

Teoria pendulului fizic a fost dată de Huygens într-o formă destul de generală și aplicată corpurilor de diferite feluri. Huygens a corectat greșeala lui Galileo și a arătat că izocronismul oscilațiilor pendulului proclamat de acesta din urmă are loc doar aproximativ. El a remarcat, de asemenea, încă două erori ale lui Galileo în cinematică: mișcarea uniformă într-un cerc este asociată cu accelerația (Galileo a negat acest lucru), iar forța centrifugă este proporțională nu cu viteza, ci cu pătratul vitezei.

În 1657, Huygens a scris un apendice „ Despre așezările de jocuri de noroc” la cartea profesorului său van Schooten „Etudii matematice”. A fost o expunere semnificativă a începuturilor teoriei probabilității apărute atunci. Huygens, împreună cu Fermat și Pascal, și-au pus bazele. Din această carte, Jacob Bernoulli s-a familiarizat cu teoria probabilității, care a completat crearea fundamentelor teoriei.

Pagina de titlu a popularului tratat astronomic și filosofic al lui Huygens Cosmotheoros

2.2. Astronomie

În 1672, a descoperit o calotă glaciară la Polul Sud al lui Marte.

De asemenea, a descoperit Nebuloasa Orion și alte nebuloase, a observat stele binare, a estimat (destul de precis) perioada de rotație a lui Marte în jurul axei sale.

Ultima carte „ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ sive de terris coelestibus earumque ornatu conjecturae” (în latină; publicată la Haga în 1698) este o reflecție filozofică și astronomică asupra Universului. El credea că și alte planete sunt locuite de oameni. Cartea lui Huygens a fost răspândită pe scară largă în Europa, unde a fost tradusă în engleză (în 1698), olandeză (1699), franceză (1702), germană (1703) și suedeză (1774). A fost tradusă în rusă prin decretul lui Petru I de către Yakov Bruce în 1717 sub titlul „Cartea vederii lumii”. Este considerată prima carte din Rusia care descrie sistemul heliocentric al lui Copernic.

2.3. Optica si teoria undelor

Huygens a participat la disputele contemporane despre natura luminii. În 1678 a publicat A Treatise on Light, o schiță a teoriei ondulatorii a luminii. O altă lucrare remarcabilă a publicat-o în 1690; acolo a prezentat teoria calitativă a reflexiei, refracției și refracției duble în spatarul islandez în aceeași formă în care este prezentată acum în manualele de fizică. A formulat așa-numitul. Principiul lui Huygens, care face posibilă investigarea mișcării unui front de undă, care a fost dezvoltat ulterior de Fresnel și a jucat un rol important în teoria ondulatorie a luminii și în teoria difracției.

El deține îmbunătățirea inițială a telescopului folosit de el în observațiile astronomice și menționat în paragraful despre astronomie. El este și inventatorul proiectorului diascopic – așa-zisul. "lanterna magica"
A inventat ocularul Huygens, format din două lentile plan-convexe.

2.4. Alte realizări

Ceas mecanic de buzunar

Descoperirea teoretică a aplatizării Pământului la poli, precum și o explicație a influenței forței centrifuge asupra direcției gravitației și asupra lungimii celui de-al doilea pendul la diferite latitudini.
Rezolvarea problemei ciocnirii corpurilor elastice, concomitent cu Wallis și Wren.
Una dintre soluțiile la întrebarea formei unui lanț omogen greu în echilibru: (linia lanțului).
Invenția spiralei ceasului, care înlocuiește pendulul, este extrem de importantă pentru navigație; Primul ceas cu spirală a fost proiectat la Paris de ceasornicarul Thuret în 1674.
În 1675 a brevetat un ceas de buzunar.
Primul a cerut alegerea unei măsuri naturale universale a lungimii, pe care a propus-o ca 1/3 din lungimea pendulului cu o perioadă de oscilație de 1 secundă (aceasta este de aproximativ 8 cm).

3. Lucrări principale

Horologium oscillatorium, 1673 (Ceas cu pendul, în latină).
Kosmotheeoros. (Traducerea în engleză a ediției din 1698) - Descoperirile astronomice ale lui Huygens, ipoteze despre alte planete.
Tratat despre lumină (Tratat despre lumină, traducere în engleză).

4. Note

Conform transcripției practice olandeze-ruse, este mai corect să reproduci acest nume și prenume în rusă ca Christian Huygens .
Gindikin S. G. Povești despre fizicieni și matematicieni - www.mccme.ru/free-books/gindikin/index.html. - ediția a treia, extinsă. - M .: MTSNMO, 2001. - S. 110. - ISBN 5-900916-83-9
Kuznetsov B.G. Galileo Galilei. - M.: Nauka, 1964, p. 165, 174.
Totul despre planeta Marte - x-mars.narod.ru/investig.htm

Literatură

5.1. Lucrările lui Huygens în traducere rusă

Guens H. Cartea cu privire la lume și opinie despre globurile cerești-terestre și decorațiunile lor. Pe. Jacob Bruce. Sankt Petersburg, 1717; Ed. a II-a, 1724 (în ediția rusă nu sunt indicate numele autorului și numele traducătorului)
Arhimede. Huygens. Legendre. Lambert. Despre pătrarea cercului. Cu o anexă a istoriei întrebării, întocmită de F. Rudio. Pe. S. N. Bernstein. Odesa, Mathesis, 1913. (Retipărire: M.: URSS, 2002)
Huygens H. Un tratat despre lumină, care explică motivele a ceea ce i se întâmplă în timpul reflectării și refracției, în special în timpul refracției ciudate a cristalului islandez. M.-L.: ONTI, 1935.
Huygens H. Trei memorii despre mecanică. - publ.lib.ru/ARHIVES/G/GYUYGENS_Christian/Gyuygens_H._Tri_memuara_po_mehanike.(1951)..zip M.: Ed. Academia de Științe a URSS, 1951. Seria: Clasici ale științei.
- Ceas cu pendul.
- Despre mișcarea corpurilor sub influența impactului.
- Despre forța centrifugă.
- APLICAȚII:
  - K. K. Baumgart. Christian Huygens. Scurtă schiță biografică.
  - K. K. Baumgart. Lucrările lui Christian Huygens despre mecanică.
- Index de nume.

5.2. Literatura despre el

Veselovski I.N. Huygens. Moscova: Uchpedgiz, 1959.
Istoria matematicii, editat de A. P. Yushkevich în trei volume, M .: Nauka, Volumul 2. Matematica secolului al XVII-lea. (1970) - ilib.mccme.ru/djvu/istoria/istmat2.htm
Gindikin S. G. Povești despre fizicieni și matematicieni. - www.mccme.ru/free-books/gindikin/index.html M: MTsNMO, 2001.
Costabel P. Invenția pendulului cicloidal de către Christian Huygens și meșteșugul unui matematician. Cercetări istorice și matematice, problema. 21, 1976, p. 143-149.
Mah E. Mecanica. Schiță istorico-critică a dezvoltării sale. Izhevsk: RHD, 2000.
Frankfurt U. I., Frank A. M. Christian Huygens. Moscova: Nauka, 1962.
Şal, Michel. Prezentare istorică originea și dezvoltarea metodelor geometrice - en.wikisource.org/wiki/Historical_review of_the_origin_and_development_of_geometric_methods/Huygens. T. 1, n. 11-14. M., 1883.
John J. O'ConnorȘi Edmund F. Robertson. Huygens, Christian - www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Huygens.html (engleză) pe arhiva MacTutor.
Lucrări de Christiaan Huygens - www.gutenberg.org/author/Christiaan Huygens la Proiectul Gutenberg

Un nou dispozitiv fizic - inima

Turnul zvelt situat în orașul italian Pisa este binecunoscut de toată lumea din numeroasele picturi și fotografii. Ea este cunoscută nu numai pentru proporțiile și grația ei, ci și pentru nenorocirea care o atârnă. Turnul se abate încet, dar vizibil de la verticală, ca și cum ar fi plecat.

Turnul „înclinat” din Pisa este situat în orașul în care s-a născut marele om de știință italian contemporan și a efectuat numeroase studii științifice. Galileo Galilei. În orașul său natal, Galileo a devenit profesor universitar. Un profesor de matematică, deși era angajat nu numai în matematică, ci și în optică, astronomie și mecanică.

Să ne imaginăm că într-una dintre frumoasele zile de vară din acei ani îndepărtați stăm lângă Turnul înclinat din Pisa, ridicăm capetele și vedem pe galeria superioară... Galileo. Un om de știință care admiră o priveliște frumoasă a orașului? Nu, el, ca un școlar jucăuș, aruncă diverse obiecte jos!

Turnul înclinat din Pisa ajurat a fost un martor involuntar al experimentelor lui Galileo Galilei.

Poate că surpriza noastră va crește și mai mult dacă cineva în acest moment spune că suntem prezenți la unul dintre cele mai importante experimente fizice din istoria științei.

Aristotel, un gânditor cu minte largă care a trăit în secolul al IV-lea î.Hr., a susținut că un corp ușor cade de la înălțime mai încet decât unul greu. Autoritatea omului de știință a fost atât de mare încât această afirmație a fost considerată absolut adevărată timp de mii de ani. În plus, observațiile noastre zilnice par să confirme adesea gândul lui Aristotel - frunzele ușoare zboară încet și lin de pe copaci din pădurea de toamnă, grindina grea și rapidă ciocănește pe acoperiș...

Dar nu degeaba Galileo a spus odată: „... în științe, mii de autorități nu merită o singură afirmație modestă și adevărată”. Se îndoia de corectitudinea lui Aristotel.

Observarea atentă a balansării lămpilor din catedrală l-a ajutat pe Galileo să stabilească legile mișcării pendulelor.

Cum se vor comporta ambele corpuri - ușoare și grele, dacă sunt legate împreună? După ce și-a pus această întrebare, Galileo a raționat în continuare: un corp ușor ar trebui să încetinească mișcarea unuia greu, dar împreună alcătuiesc un corp și mai greu și, prin urmare, trebuie (după Aristotel) să cadă și mai repede.

Unde este calea de ieșire din acest impas logic? Rămâne doar să presupunem că ambele corpuri trebuie să cadă cu aceeași viteză.

Experimentele sunt afectate vizibil de aer - o frunză uscată a unui copac se scufundă încet pe pământ datorită brizelor blânde ale vântului.

Experimentul trebuie efectuat cu corpuri de greutăți diferite, dar de aproximativ aceeași formă aerodinamică, astfel încât aerul să nu facă propriile „corecții” fenomenului studiat.

Iar Galileo scapă din Turnul Înclinat din Pisa în același moment o ghiule de tun care cântărește 80 de kilograme și un glonț de muschetă mult mai ușor - cântărind doar 200 de grame. Ambele cadavre au lovit pământul în același timp!

Galileo Galilei. El a combinat armonios talentele unui fizician teoretic și ale unui experimentator.

Galileo a vrut să studieze comportamentul corpurilor atunci când acestea nu se mișcau atât de repede. A făcut o jgheab dreptunghiulară cu pereți bine lustruiți din blocuri lungi de lemn, a așezat-o în unghi și a lăsat bile grele în jos (cu grijă, fără a împinge).

Ceasuri bune încă nu existau, iar Galileo a judecat timpul necesar fiecărui experiment, cântărind cantitatea de apă care curge dintr-un butoi mare printr-un tub subțire.

Cu ajutorul unor astfel de instrumente „științifice”, Galileo a stabilit o regularitate importantă: distanța parcursă de minge este proporțională cu pătratul timpului, ceea ce a confirmat ideea că s-a maturizat despre posibilitatea ca un corp să se miște cu o accelerație constantă.

A fost odată ca niciodată într-o catedrală, privind cum se leagănă lămpile marimi diferiteși lungime, Galileo a ajuns la concluzia că pentru toate lămpile suspendate pe fire de aceeași lungime, perioada de balansare de la un punct de sus la altul și înălțimea ridicărilor sunt aceleași și constante - indiferent de greutate! Cum să confirmi o concluzie neobișnuită și, după cum sa dovedit mai târziu, absolut corectă? Cu ce să comparăm oscilațiile pendulelor, de unde să obținem standardul de timp? Și Galileo a ajuns la o soluție care pentru multe generații de oameni de știință va servi drept exemplu al strălucirii și inteligenței gândirii fizice: a comparat oscilațiile unui pendul cu frecvența bătăilor propriei inimi!

Aspectul și dispozitivul primului ceas cu pendul inventat de Christian Huygens.

Abia peste trei sute de ani mai târziu, la mijlocul secolului al XX-lea, un alt mare italian, Enrico Fermi, va pune la punct un experiment care amintește de realizările lui Galileo în simplitate și acuratețe. Fermi va determina forța exploziei primului experiment bombă atomică de distanța până la care valul de explozie va purta petale de hârtie din palma lui...

Constanța oscilațiilor lămpilor și pendulelor de aceeași lungime a fost dovedită de Galileo, iar pe baza acestei proprietăți remarcabile a corpurilor oscilante, Christian Huygens a creat în 1657 primul ceas cu pendul cu un curs regulat.

Cu toții cunoaștem bine ceasul confortabil cu cucul „vorbitor” care trăiește în el, care a apărut datorită puterii de observație a lui Galileo, care nu l-a părăsit nici măcar în timpul slujbelor divine din catedrală.

Vizualizări