Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Гюйгенс, Християн



План:


Введення

Портрет роботи Каспара нечер ( 1671), масло, музей Boerhaave, Лейден

Християн Гюйгенс [1] ( listen (інф.) ) Ван Зейліхем ( нід. Christiaan Huygens , МФА : [Krɪstija ː n ɦyɣə (n) s] , 14 квітня 1629, Гаага - 8 липня 1695, там же) - нідерландський механік, фізик, математик, астроном і винахідник.


1. Біографія

Гюйгенс народився в Гаазі. Батько його Костянтин Гюйгенс (Хейгенс), таємний радник принців Оранських, був чудовим літератором, який отримав також гарне наукову освіту.

Молодий Гюйгенс вивчав право і математику в Лейденському університеті, потім вирішив присвятити себе науці.

В 1651 опублікував "Роздуми про квадратуру гіперболи, еліпса і кола ".

Разом з братом він удосконалив телескоп, довівши його до 92-кратного збільшення, і зайнявся вивченням неба. Перша популярність прийшла до Гюйгенсу, коли він відкрив кільця Сатурна ( Галілей їх теж бачив, але не зміг зрозуміти, що це таке) і супутник цієї планети, Титан.

В 1657 Гюйгенс отримав голландський патент на конструкцію маятникового годинника. В останні роки життя цей механізм намагався створити Галілей, але йому завадила прогресуюча сліпота. Годинники Гюйгенса реально працювали і забезпечували чудову для того часу точність ходу. Центральним елементом конструкції був придуманий Гюйгенсом якір, який періодично підштовхував маятник і підтримував незгасаючі коливання. Сконструйовані Гюйгенсом точні і недорогі годинник з маятником швидко отримали широке розповсюдження по всьому світу.

В 1665 на запрошення Кольбера оселився в Парижі і був прийнятий до числа членів Академії наук. В 1666 за пропозицією того ж Кольбера стає її першим президентом. Гюйгенс керував Академією 15 років.

В 1673 під назвою "Маятникові годинники" виходить виключно змістовний працю по кінематиці прискореного руху. Ця книга була настільною у Ньютона, який завершив розпочату Галілеєм і продовжене Гюйгенсом побудова фундаменту механіки.

1681 : у зв'язку з наміченою скасуванням Нантського едикту Гюйгенс, не бажаючи переходити в католицизм, повернувся в Голландію, де продовжив свої наукові дослідження.

На честь Гюйгенса названі:


2. Наукова діяльність

Лагранж писав, що Гюйгенсу "було призначено вдосконалити і розвинути найважливіші відкриття Галілея" [2].

2.1. Математика і механіка

Християн Гюйгенс
Гравюра з картини Каспара нечер роботи Г. Еделінка, 1684 - 1687 рр..

Наукову діяльність Християн Гюйгенс почав у 1651 твором про квадратуру гіперболи, еліпса і кола. В 1654 він відкрив теорію еволюти і евольвент.

В 1657 Гюйгенс видав опис пристрою винайдених ним годин з маятником. У той час вчені не мали в своєму розпорядженні таким необхідним для експериментів приладом, як точний годинник. Галілей, наприклад, при вивченні законів падіння вважав удари власного пульсу. Годинник з колесами, які приводилися в рух гирями, були у вжитку з давнього часу, але точність їх була незадовільна. Маятник же з часів Галілея вживали окремо для точного виміру невеликих проміжків часу, причому доводилося вести рахунок числу хитань. Годинники Гюйгенса володіли хорошою точністю, і вчений далі неодноразово, протягом майже 40 років, звертався до свого винаходу, удосконалюючи його й вивчаючи властивості маятника. Гюйгенс мав намір застосувати маятниковий годинник для вирішення завдання визначення довготи на морі, але істотного просування не домігся. Надійний і точний морський хронометр з'явився тільки в 1735 (у Великобританії).

В 1673 Гюйгенс опублікував класичну працю з механіки "Маятникові годинник" ("Horologium oscillatorium, sive de motu pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica"). Скромна назва не повинна вводити в оману. Крім теорії годин, твір містив безліч першокласних відкриттів в області аналізу і теоретичної механіки. Гюйгенс також проводить там квадратуру ряду поверхонь обертання. Це та інші його твори мали величезний вплив на молодого Ньютона.

У першій частині праці Гюйгенс описує вдосконалений, циклоїдальні маятник, який володіє постійним часом хитання незалежно від амплітуди. Для пояснення цієї властивості автор присвячує другу частину книги висновку загальних законів руху тіл у полі тяжіння - вільних, що рухаються по похилій площині, скочуються по циклоїди. Треба сказати, що це удосконалення не знайшло практичного застосування, оскільки при малих коливаннях підвищення точності від циклоїдальні приросту незначно. Проте сама методика дослідження увійшла в золотий фонд науки.

Гюйгенс виводить закони рівноприскореного руху вільно падаючих тіл, грунтуючись на припущенні, що дія, що повідомляється тілу постійною силою, не залежить від величини і напряму початковій швидкості. Виводячи залежність між висотою падіння і квадратом часу, Гюйгенс робить зауваження, що висоти падінь відносяться як квадрати набутих швидкостей. Далі, розглядаючи вільний рух тіла, кинутого вгору, він знаходить, що тіло піднімається на найбільшу висоту, втративши всю надану йому швидкість, і купує її знову при поверненні назад.

Галілей допускав без доказу, що при падінні по різному похилим прямим з однаковою висоти тіла набувають рівних швидкості. Гюйгенс доводить це таким чином. Дві прямі різного способу і рівної висоти приставляються нижніми кінцями одна до іншої. Якщо тіло, спущене з верхнього кінця однієї з них, набирає більшу швидкість, ніж пущене з верхнього кінця іншої, то можна пустити його по першій з такої точки нижче верхнього кінця, щоб придбана внизу швидкість була достатня для підйому тіла до верхнього кінця другої прямої; але тоді б вийшло, що тіло піднялося на висоту, більшу за ту, з якою впало, а цього бути не може.

Від руху тіла по похилій прямій Гюйгенс переходить до руху по ламаній лінії і далі до руху по будь-якій кривій, причому доводить, що швидкість, яку купують при падінні з будь-якої висоти по кривій, дорівнює швидкості, що купується при вільному падінні з тієї ж висоти по вертикальній лінії, і що така ж швидкість необхідна для підйому того ж тіла на ту ж висоту як по вертикальній прямій, так і по кривій. Потім, переходячи до циклоїди і розглянувши деякі геометричні властивості її, автор доводить таутохронность рухів важкої точки по циклоїди.

У третій частині твору викладається теорія еволюти і евольвент, відкрита автором ще в 1654 р., він тут знаходить вигляд і положення еволюти циклоїди.

У четвертій частині викладається теорія фізичного маятника; тут Гюйгенс вирішує те завдання, яке не давалася стільком сучасним йому геометрам, - завдання про визначення центру хитань. Він грунтується на наступній пропозиції:

Якщо складний маятник, вийшовши зі спокою, здійснив певну частину свого хитання, велику полуразмаха, і якщо зв'язок між всіма його частками буде знищена, то кожна з цих частинок підніметься на таку висоту, що загальний центр ваги їх при цьому буде на тій висоті, на якої він був при виході маятника зі спокою.

Ця пропозиція, не доведене у Гюйгенса, є у нього в якості основного початку, тим часом як тепер воно представляє простий наслідок закону збереження енергії.

Теорія фізичного маятника дана Гюйгенсом цілком у загальному вигляді та в застосуванні до тіл різного роду. Гюйгенс виправив помилку Галілея і показав, що проголошена останнім ізохронний коливань маятника має місце лише приблизно. Він відзначив також ще дві помилки Галілея в кінематиці : рівномірний рух по колу пов'язане з прискоренням (Галілей це заперечував), а відцентрова сила пропорційна не швидкості, а квадрату швидкості. [3]

В останній, п'ятій частині свого твору Гюйгенс дає тринадцять теорем про відцентрової силі. Ця глава дає вперше точне кількісне вираження для відцентрової сили, яке згодом відіграло важливу роль для дослідження руху планет і відкриття закону всесвітнього тяжіння. Гюйгенс приводить у ній (словесно) декілька фундаментальних формул:

  • для періоду коливань: T = 2 \ pi \ sqrt \ frac {l} {g} ;
  • для доцентрового прискорення: a = \ frac {v ^ 2} {r} .

В 1657 Гюйгенс написав додаток "Про розрахунки в азартній грі" до книги його вчителя ван Схоотена "Математичні етюди". Це було змістовне виклад почав зароджується тоді теорії ймовірностей. Гюйгенс, поруч із Ферма і Паскалем, заклав її основи. По цій книзі знайомився з теорією ймовірностей Якоб Бернуллі, який і завершив створення основ теорії.

Титульна сторінка популярного астрономічного і філософського трактату Гюйгенса "Cosmotheoros"

2.2. Астрономія

Гюйгенс самостійно удосконалив телескоп; в 1655 він відкрив супутник Сатурна Титан і описав кільця Сатурна. В 1659 -го він описав всю систему Сатурна у виданому ним творі.

В 1672 він виявив крижану шапку на Південному полюсі Марса. [4]

Він відкрив також туманність Оріона та інші туманності, спостерігав подвійні зірки, оцінив (досить точно) період обертання Марса навколо осі.

Остання книга "ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ sive de terris coelestibus earumque ornatu conjecturae" (латинською мовою; опублікована в Гаазі в 1698) - філософсько-астрономічне роздум про Всесвіт. Гадав, що інші планети також населені людьми. Книга Гюйгенса одержала широке розповсюдження в Європі, де була перекладена англійською (в 1698 році), голландський (1699), французька (1702), німецький (1703) і шведський (1774) мови. На російську мову за указом Петра I була переведена Яковом Брюсом в 1717 році під назвою "Книга мірозренія". Вважається першою в Росії книгою, де викладається геліоцентрична система Коперника.


2.3. Оптика і теорія хвиль

  • Гюйгенс брав участь у сучасних йому спорах про природу світла. В 1678 він випустив "Трактат про світло - нарис хвильової теорії світла. Інше чудове твір він видав у 1690; там він виклав якісну теорію відображення, заломлення і подвійного променезаломлення в ісландському шпате в тому самому вигляді, як вона викладається тепер у підручниках фізики. Сформулював т. н. принцип Гюйгенса, що дозволяє досліджувати рух хвильового фронту, згодом розвинений Френелем і зіграв важливу роль в хвильової теорії світла, і теорії дифракції.
  • Йому належить оригінальне вдосконалення телескопа, використаного ним в астрономічних спостереженнях і згаданого в параграфі про астрономію. Також він є винахідником діаскопіческого проектора - т. зв. " чарівного ліхтаря ".
  • Винайшов окуляр Гюйгенса, що складається з двох плосковипуклой лінз.

2.4. Інші досягнення

Кишенькові механічний годинник
  • Відкриття теоретичним шляхом сплюснутістю Землі біля полюсів, а також пояснення впливу відцентрової сили на напрям сили тяжіння і на довжину секундного маятника на різних широтах.
  • Вирішення питання про зіткненні пружних тіл, одночасно з Валлісом і Реном.
  • Одне з рішень питання про вид важкої однорідного ланцюга, що знаходиться в рівновазі: ( ланцюгова лінія).
  • Винахід часовий спіралі, що замінює маятник, вкрай важливе для навігації; перші години зі спіраллю були сконструйовані в Парижі годинниковим майстром Тюре в 1674.
  • В 1675 запатентував кишеньковий годинник.
  • Перший закликав вибрати всесвітню натуральну міру довжини, в якості якої запропонував 1 / 3 довжини маятника з періодом коливань 1 секунда (це приблизно 8 см).

3. Основні праці

  • Horologium oscillatorium, 1673 (Маятникові годинники, латинською).
  • Kosmotheeoros. (Англійський переклад видання 1698) - астрономічні відкриття Гюйгенса, гіпотези про інших планетах.
  • Treatise on Light (Трактат про світло, англійський переклад).

4. Примітки

  1. Згідно нідерландсько-російської практичної транскрипції, ці ім'я та прізвище по-русски правильніше відтворювати як Крістіан Хейгенс.
  2. Гіндікін С. Г. Розповіді про фізиків і математиків - www.mccme.ru / free-books / gindikin / index.html - видання третє, розширене. - М .: МЦНМО, 2001. - С. 110. - ISBN 5-900916-83-9.
  3. Кузнецов Б. Г. Галілео Галілей. - М.: Наука, 1964, стор 165, 174.
  4. Все про планету Марс - x-mars.narod.ru/investig.htm

Література

5.1. Твори Гюйгенса в російській перекладі

  • Гюенс Х. Книга мірозренія і думка про небесно-земних глобусах та їх украшеяніях. Пер. Якова Брюса. Санкт-Петербург, 1717; 2-е вид., 1724 (у російській виданні не вказані ім'я автора та ім'я перекладача)
  • Архімед. Гюйгенс. Лежандр. Ламберт. Про квадратуру кола. З додатком історії питання, складеної Ф. Рудіо. Пер. С. Н. Бернштейна. Одеса, Mathesis, 1913. (Репринт: М.: УРСС, 2002)
  • Гюйгенс Х. Трактат про світло, в якому пояснені причини того, що з ним відбувається при відображенні і ламанні, зокрема за дивним ламанні ісландського кристала. М.-Л.: ОНТИ, 1935.
  • Гюйгенс Х. Три мемуара з механіки. - publ.lib.ru / ARCHIVES / G / GYUYGENS_Hristian / Gyuygens_H._Tri_memuara_po_mehanike. (1951). [djv]. zip М.: Изд. АН СРСР, 1951. Серія: Класики науки.
    • Маятниковий годинник.
    • Про рух тіл під впливом удару.
    • Про відцентрової силі.
    • ПРОГРАМИ:
      • К. К. Баумгарт. Християн Гюйгенс. Короткий біографічний нарис.
      • К. К. Баумгарт. Роботи Християна Гюйгенса з механіки.
    • Іменний покажчик.

5.2. Література про нього

При написанні цієї статті використовувався матеріал з Енциклопедичного словника Брокгауза і Ефрона (1890-1907).


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Гюйгенс
Гюйгенс (зонд)
Християн Брауншвейгський
Ейкман, Християн
Томазо, Християн
Деберайнер, Християн
Сметс, Ян Християн
Поггендорф, Йоганн Християн
Зенкенберг, Генріх Християн
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru