Книга: Рассказы об астрономах

Христиан Гюйгенс (1629–1695)

Христиан Гюйгенс (1629–1695)

Еще в глубокой древности люди научились приближенно измерять время. В их распоряжении были солнечные, водяные и песочные часы. С ростом науки и техники появилась потребность в точном измерении времени, а для этой цели стали нужны более усовершенствованные часы. Необходимость в точных часах особенно обнаружилась в астрономии и мореплавании. Так, например, для определения местонахождения корабля в открытом море надо вычислить широту и долготу той точки, в которой корабль находится, а для этого необходимо знать местное время и время нулевого меридиана. Вот тут-то и нужны точные часы. По словам К. Маркса, «часы — это первый автомат, употребленный для практических целей. На их основе развилась вся теория производства равномерного движения»[10].

Изобрел современные механические часы с маятником голландский ученый Христиан Гюйгенс. Тогда ему было всего 28 лет. Чтобы добиться равномерного перемещения стрелок часов, Гюйгенс создал так называемый «спуск», который под действием силы завода помогает маятнику равномерно колебаться. Спустя короткое время молодой ученый сделал еще одно замечательное открытие: предложил такую систему для измерения времени, в основе которой лежит конический маятник.

Но имя ученого связано не только с открытием маятниковых часов. Он был великим астрономом и занимался астрономией в течение всей жизни. Не удивительно, что именно Гюйгенс изобрел телескоп особой системы. Он много трудился над тем, чтобы увеличить светосилу астрономических труб и устранить сферическую и хроматическую аберрации, из-за чего изображение получалось нечетким и окруженным цветной радужной каймой.

С помощью своего телескопа Гюйгенс 25 марта 1655 года открыл спутник планеты Сатурн — Титан и определил период его обращения вокруг Сатурна. По подсчетам ученого, этот период равняется 15 суткам 22 часам. Свое открытие Гюйгенс опубликовал в 1656 году в работе «Наблюдение Луны Сатурна».

Работая над усовершенствованием телескопа своей системы, Гюйгенс добился 100-кратного увеличения. При помощи этого телескопа он открыл кольцо Сатурна и исследовал его. Кольцо оказалось плоским, оно нигде не прилегало к планете, причем имело некоторый наклон к эклиптике. Свои наблюдения над планетой Сатурн и ее кольцом Гюйгенс опубликовал в 1659 году в классической работе «Система Сатурна».

В ней же он дал первое описание туманности в созвездии Ориона и сообщил о полюсах на поверхности Юпитера и Марса. И если инструментальная наблюдательная астрономия во второй половине XVII века имела крупные успехи, то этим она обязана в первую очередь астрономическим исследованиям Христиана Гюйгенса.

Гюйгенс был энтузиастом по шлифовке объективов с большим фокусным расстоянием. Будучи пожилым человеком, он в течение нескольких лет шлифовал объективы с фокусным расстоянием в 37, 54 и 63 м. Затем он сконструировал окуляр, носящий его имя, который представлял собой оптическую систему, состоящую из двух плоско-выпуклых линз, разделенных значительным воздушным промежутком. Ученый много поработал и над созданием планетарной машины, которая явилась прообразом современного планетария.

Гюйгенс был убежденным коперниканцем. В своей последней книге «Космотеорос» («Созерцатель мира»), опубликованной через три года после смерти автора, Гюйгенс пропагандировал систему Коперника и идеи Джордано Бруно о множественности миров и их обитаемости. «Космотеорос» в 1717 году по указу Петра I был переведен на русский язык под названием «Книга мирозрения или мнение о небесно-земных глобусах и украшениях».

Об авторитете Гюйгенса как астронома можно судить по словам великого французского ученого Пьера Ферма (1601–1665). Когда последнему задали вопрос, какого мнения он о системе Сатурна, созданной Гюйгенсом, ученый ответил, что, не читая работ Гюйгенса по этому вопросу, можно заранее сказать о совершенстве этой системы, так как порукой тому служат все другие прекрасные произведения этого автора.

Родился Гюйгенс в Гааге. Его отец принадлежал к высшему дворянскому сословию и активно участвовал в политической жизни страны. Уже в раннем детстве Христиан поражал родных своим необыкновенным дарованием. К восьми годам мальчик изучил латинский язык, постиг арифметику pi законы пения. В девять лет Христиан увлекся астрономией и географией. В десять будущий ученый научился играть на скрипке и много времени уделял латинскому стихосложению. Одиннадцати лет он овладел игрой на лютне — струнном инструменте восточного происхождения, получившем в средние века широкое распространение в Европе. А когда будущему астроному и математику исполнилось двенадцать лет, он усвоил основные правила логики и успешно применял их в своих рассуждениях и доказательствах.

Первоначальное образование Христиан получил дома под руководством своего отца. Когда же отец участвовал в длительных военных походах, то воспитание сына поручалось двум учителям — профессору Миркинию и Генриху Бруно. Оба учителя были в восторге от успехов Христиана. В одном из писем к отцу Бруно называет Христиана «чудом среди мальчиков».

После домашнего изучения греческого, французского и итальянского языков Христиан перешел к занятиям по механике, ставшей вместе с астрономией одним из любимейших его предметов. Занимаясь механикой, Христиан находил время для конструирования различных машин и механизмов. В частности, для личного пользования он смастерил токарный станок, на котором изготовлял мудреные модели будущих машин.

Последние два года до поступления в Лейденский университет Христиан с увлечением занимался математикой по программе и учебному руководству, специально составленному для него профессором инженерной школы при Лейденском университете Франциском Схоутеном (1616–1661), автором «Трактата о конических сечениях» и нескольких книг «Математических упражнений».

Студентом Лейденского университета Гюйгенс стал, когда ему исполнилось шестнадцать лет. В университете он изучает юридические науки и математику. Ему доставляло истинное наслаждение знакомиться с трудами Архимеда, Аполлония и Декарта. Параллельно он внимательно изучил труды Птолемея, Коперника, а также механику Стевина.

Уже в студенческие годы Христиан занимается научными исследованиями. В частности, он доказывает, что фигурой равновесия материальной нити, свободно подвешенной между двумя точками, является не парабола, как неверно утверждал Стевин, а так называемая цепная линия. О самостоятельных работах ученого с похвалой отзывался непререкаемый авторитет в области математики — Рене Декарт. Он писал Схоутену, что Гюйгенс со временем станет выдающимся ученым.

Гюйгенс подарил человечеству ряд замечательных научных открытий и изобретений. В области математики, развивая идеи Архимеда, Гюйгенс предложил более эффективный метод для приближенного вычисления числа ? (отношение длины окружности к длине диаметра). В двадцать восемь лет он дал миру одно из первых исследований по теории вероятностей. Его трактат носит название «О расчете при игре в кости». Вместе с физиком Робертом Гуком Гюйгенс установил постоянные точки термометра — точку таяния льда и точку кипения воды.

За пять лет до смерти ученый выпускает «Трактат о свете», в котором излагается его волновая теория. Свет, по мнению Гюйгенса, представляет движение некоторой материи. В приложении к «Трактату о свете» Гюйгенс близко подошел к открытию закона всемирного тяготения, который позднее в отчетливой форме сформулировал и обосновал Исаак Ньютон.

Гюйгенс любил путешествовать. Он посетил Лондон и Париж. В том и другом городе ученый общался с выдающимися астрономами и математиками и вместе с ними содействовал организации Парижской академии наук и Лондонского королевского общества. Он был первым иностранным членом Лондонского королевского общества и первым председателем Парижской академии наук.

Лейбниц с гордостью считал себя учеником Гюйгенса и сделал все возможное, чтобы физико-математические и астрономические открытия учителя были достоянием ученых. В частности, с работами Гюйгенса он познакомил Эйлера и братьев Бернулли (Даниила и Николая), работавших в Петербурге.