1600-tallet var en veldig lykkebringende tid for vitenskapene, med fremskritt som ble gjort innen fysikk, matematikk, kjemi og naturvitenskap. I løpet av et århundre ble flere planeter og måner observert for første gang, nøyaktige modeller ble laget for å forutsi bevegelsene til planetene, og loven om universell gravitasjon ble unnfanget.
Midt i dette skiller navnet Christiaan Huygens seg ut blant de øvrige. Som en av de fremste forskerne i sin tid var han sentralt i utviklingen av klokker, mekanikk og optikk. Og innen astronomien oppdaget han Saturns Rings og dens største måne - Titan. Takket være Huygens ble påfølgende generasjoner astronomer inspirert til å utforske det ytre solsystemet, noe som førte til oppdagelsen av andre Cronian-måner, Uranus og Neptun i det følgende århundre.
Tidlig liv:
Christiaan Huygens ble født i Haag 14. april 1629, til en rik og innflytelsesrik nederlandsk familie. Christiaan var den andre sønnen til Constantijn Huygens og Suzanna van Baerle, som het Christiaan etter sin farfar. Constantijn - en kjent poet, komponist og rådgiver for House of Orange - var venn med mange samtidige filosofer, inkludert Galileo Galilei, Marin Mersenne og René Descartes.
Hans fars forbindelser og personlige tilknytning gjorde det mulig for Christiaan å få en omfattende skolegang innen kunst og vitenskap og satte ham i veien for å bli en oppfinner og astronom. Inntil han var seksten år, var Christiaan hjemmeskole og fikk en liberal utdanning, og studerte språk, musikk, historie, geografi, matematikk, logikk, retorikk, og også dans, fekting og ridning.
Utdanning:
I 1645 ble Christiaan sendt for å studere jus og matematikk ved University of Leiden, sør i Nederland. Etter to år fortsatte Huygens studiene ved det nystiftede College of Orange i Breda, der faren var kurator, til han ble uteksaminert i 1649. Mens faren hadde håpet at han ville fortsette å bli diplomat, Christiaans interesse for matematikk og vitenskapene var tydelige.
I 1654 vendte Huygens tilbake til sin fars hus i Haag, og begynte å vie seg helt til forskning. Mye av dette fant sted i et annet hus som hans familie eide i nærliggende Hofwijck, hvor han tilbrakte store deler av sommeren. Huygens utviklet et bredt spekter av korrespondenter på denne tiden, som inkluderte Mersenne og kretsen av akademikere han hadde omringet seg med i Paris.
I 1655 begynte Huygens å besøke Paris ved flere anledninger og deltok i debatter som ble holdt av Montmor-akademiet - som hadde overtatt fra Mersenne-sirkelen etter hans død i 1648. Mens Huygens ved Montmor-akademiet forfektet den vitenskapelige metoden og eksperimenteringen over tradisjonelle ortodokser og det han så som amatørmessige holdninger.
I 1661 besøkte Huygens sitt første besøk i England, hvor han deltok på et møte i Gresham College-gruppen - et samfunn av forskere som var påvirket av den nye vitenskapelige metoden (som fremmet av Francis Bacon). I 1663 ble Huygens stipendiat av Royal Society, som etterfulgte Gresham Group, og møtte så innflytelsesrike forskere som Isaac Newton og Robert Boyle, og engasjerte seg i mange debatter og diskusjoner med andre i deres familie.
I 1666 flyttet Huygens til Paris og ble et av grunnleggerne av Louis XIVs nye franske vitenskapsakademi. Mens han var der, brukte han Paris-observatoriet for å gjøre sine største funn innen astronomi (se nedenfor), gjennomførte korrespondanse med Royal Society og jobbet sammen med andre astronom Giovanni Cassini (som oppdaget Saturns måner Iapetus, Rhea, Tethys og Dione) .
Hans arbeid med akademiet ga ham en pensjon som er større enn noe annet medlem og en leilighet i bygningen. Bortsett fra sporadiske besøk i Holland, bodde han i Paris fra 1666 til 1681 og gjorde kjent med den tyske matematikeren og filosofen Gottfried Wilhelm Leibniz, som han forble på vennlige vilkår resten av livet.
Prestasjoner innen astronomi:
Fra 1652-53 begynte Huygens å studere sfæriske linser fra et teoretisk synspunkt, med det endelige målet å forstå teleskoper. I 1655 begynte han i samarbeid med broren Constantijn å slipe og polere sine egne linser, og til slutt tegnet det som nå kalles Huygenian okularet - et teleskop okular bestående av to linser.
På 1660-tallet tillot hans linsearbeid ham å møte sosialt med Baruch Spinoza - den berømte nederlandske filosofen, lærde og rasjonalisten - som grunnla dem profesjonelt. Ved å bruke disse forbedringene han introduserte i linser, som han igjen brukte til å bygge egne teleskoper, begynte Huygens å studere planetene, stjernene og universet.
I 1655, ved hjelp av et 50 telekop med refraksjon av kraft som han tegnet, ble han den første astronomen som identifiserte Saturns Rings, som han korrekt målte formen til fire år senere. I arbeidet hansSystema Saturnium (1659) hevdet han Saturn var "omgitt av en tynn flat ring, intet rørende og tilbøyelig til ekliptikken."
Det var også i 1655 at han ble den første astronomen som observerte den største av Saturns måner - Titan. Den gangen navngav han månen Saturni Luna (Latin for "Saturn's moon") som han beskrev i sin traktat med tittelen De Saturni Luna Observatio Nova (“En ny observasjon av Saturns måne ”).
Samme år brukte han sitt moderne teleskop for å observere Orion-tåken og med suksess delte det opp i forskjellige stjerner. Han produserte også den første illustrasjonen av den noensinne - som han også publiserte i Systema Saturnium i 1659. På grunn av dette ble den lysere indre regionen kåret til Huygenian-regionen til hans ære.
Rett før hans død i 1695 fullførte Huygens Cosmotheoros, som ble utgitt posthumt i 1698 (på grunn av dets ganske kjetteriske forslag). I den spekulerte Huygens om eksistensen av utenomjordisk liv på andre planeter, som han forestilte seg å likne den på Jorden. Slike spekulasjoner var ikke uvanlig den gangen, delvis takket være den kopernikanske (heliosentriske) modellen.
Men Huygens gikk nærmere inn og uttalte at tilgjengeligheten av vann i flytende form var avgjørende for livet, og at egenskapene til vann må variere fra planet til planet for å passe til temperaturområdet. Han tok sine observasjoner av mørke og lyse flekker på overflatene til Mars og Jupiter for å være bevis på vann og is på disse planetene.
Han adresserte muligheten for skriftlige utfordringer og hevdet at utenomjordisk liv verken ble bekreftet eller avvist av Bibelen, og stilte spørsmål ved hvorfor Gud ville opprette de andre planetene hvis de ikke var ment å være befolket som jorden. Det var også i denne boken Huygens publiserte sin metode for å estimere stjernestrekninger, basert på antagelsen (senere bevist feil) at alle stjerner var like lysende som Solen.
I 1659 uttalte Huygens også det som nå er kjent som det andre av Newtons bevegelseslover i en kvadratisk form. På det tidspunktet avledet han det som nå er standardformelen for sentripetalkraften, utøvd av et objekt som beskriver en sirkulær bevegelse, for eksempel på strengen den er festet til. I matematisk form uttrykkes dette som Fc = mv² / r, hvor m massen til objektet, v hastigheten og r radius.
Publiseringen av den generelle formelen for denne styrken i 1673 - selv om den var relatert til hans arbeid i pendelur og ikke astronomi (se nedenfor) - var et viktig skritt i å studere baner i astronomi. Det muliggjorde overgangen fra Keplers tredje lov om planetbevegelse til den omvendte firkantede gravitasjonsloven.
Andre prestasjoner:
Hans interesse som astronom for nøyaktig måling av tid førte ham også til oppdagelsen av pendelen som regulator for klokker. Hans oppfinnelse av pendeluret, som han prototype ved utgangen av 1656, var et gjennombrudd i tidtaking, noe som muliggjorde mer nøyaktige klokker enn det som var tilgjengelig den gangen.
I 1657 kontraherte Huygens klokkemakere i Haag for å bygge sin klokke og søkte om et lokalt patent. I andre land, som Frankrike og Storbritannia, var han mindre vellykket, med designere som gikk så langt som å stjele designen til eget bruk. Imidlertid sørget Huygens publiserte arbeid med konseptet for at han ble kreditert oppfinnelsen. Den eldste kjente pendelur av Huygens-stil er datert 1657 og kan sees på Museum Boerhaave i Leiden (vist over).
I 1673 publiserte Huygens Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Teori og design av pendelklokken), hans viktigste arbeid med pendler og horologi. I den tok han opp problemer som ble reist av tidligere forskere som anså pendler for ikke å være isokron - dvs. deres periode avhengig av svingens bredde, med brede svinger som tok litt lengre tid enn smale svinger.
Huygens analyserte dette problemet ved hjelp av geometriske metoder (en tidlig bruk av kalkulus), og slo fast at tiden det tar er den samme, uavhengig av utgangspunktet. Videre løste han problemet med hvordan man beregner perioden til en pendel, og beskrev det gjensidige forholdet mellom sentrum av svingningen og pivotpunktet. I det samme arbeidet analyserte han den koniske pendelen - en vekt på en ledning som beveger seg i en sirkel som bruker begrepet sentrifugalkraft.
Huygens er også kreditert for å utvikle en balansefjærklokke, i samme periode som Robert Hooke (1675). Kontroversen om hvem som var den første har vedvart i århundrer, men det antas at Huygens utvikling skjedde uavhengig av Hookes.
Huygens huskes også for sine bidrag til optikk, spesielt for sin bølgeteori om lys. Disse teoriene ble først kommunisert i 1678 til Paris Academy of Sciences og ble publisert i 1690 i hans “Traité de la lumière” (“Avhandling om lys“). I den argumenterte han for en revidert versjon av Descartes synspunkter, der lysets hastighet er uendelig og forplantes ved hjelp av sfæriske bølger som sendes ut langs bølgefronten.
Også publisert i 1690 var Huygens avhandling om tyngdekraften, "Discours de la caus de la pesanteur ” (“Diskurs om årsaken til tyngdekraften“), Som inneholdt en mekanisk forklaring på tyngdekraften basert på kartesiske virvler. Dette representerte et avvik fra Newtons teorien om tyngdekraft, som - til tross for hans generelle beundring for Newton - ble ansett av Huygen for å være blottet for ethvert matematisk prinsipp.
Andre oppfinnelser av Huygens inkluderte hans design av en forbrenningsmotor i 1680 som gikk tom for krutt, selv om det aldri ble bygget noen prototyper. Huygens bygde også tre teleskoper av sin egen design, med brennvidde på 37,5, 55 og 64 meter (123, 180 og 210 fot), som senere ble presentert for Royal Society.
Død og arv:
Huygens flyttet tilbake til Haag i 1681 etter å ha lidd av en alvorlig anfall av depressiv sykdom, som hadde plaget ham hele livet. Han forsøkte å returnere til Frankrike i 1685, men tilbakekallingen av Edict of Nantes - som tillot fransk protestant (huguenoternes) frihet til å utøve sin religion - utelukket dette. Da faren døde i 1687, arvet han Hofwijck, som han gjorde hjemmet sitt året etter.
I 1689 besøkte han sitt tredje og siste besøk i England, og så Isaac Newton nok en gang for en utveksling av ideer om bevegelse og optikk. Han døde i Haag 8. juli 1695, etter å ha lidd av dårlig helse, og ble gravlagt i Grote of Sint-Jacobskerk - Great eller St. James Church, et landemerke protestantisk kirke i Haag.
For hans livsverk og bidrag til mange vitenskapsfelt har Huygen's blitt hedret på en rekke måter. Som en anerkjennelse for sin tid ved Leiden universitet ble Huygens Laboratory bygget, som er hjemmet til universitetets fysikkavdeling. European Space Agency (ESA) opprettet også Huygens-bygningen, som ligger overfor European Space Research and Technology Center (ESTEC) i Space Business-parken i Noordwijk, Nederland.
Radbound University, som ligger i Nijmegen, Nederland, har også en bygning oppkalt etter Huygens, som er en av de viktigste bygningene ved universitetets naturvitenskapelige avdeling. Christiaan Huygens College, en videregående skole som ligger i Eindhoven, Nederland, er også kåret til hans ære, og det samme er Huygen Scholarship Program - en spesiell beurs for internasjonale og nederlandske studenter.
Det er også det toelementede okularet for teleskoper designet av Huygens, som derfor er kjent som Huygenian okularet. En mikroskop bildebehandlingspakke, kjent som Huygens Software, ble også kåret til hans ære. Til ære for både Christiaan og faren, en annen kjent nederlandsk forsker og vitenskapsmann, opprettet Nederland National Supercomputer anlegget i Amsterdam Huygens Supercomputer.
Og på grunn av hans bidrag til feltet astronomi, har mange himmelobjekter, funksjoner og kjøretøy blitt oppkalt etter Huygens. Disse inkluderer Asteroid 2801 Huygens, Huygens-krateret på Mars, og Mons Huygens, et fjell på Månen. Og selvfølgelig er det Huygens-sonden, lander som pleide å kartlegge overflaten til Titan, som en del av Cassini – Huygens-oppdraget til Saturn.
Space Magazine har mange interessante artikler om Christiaan Huygens og hans funn. Her er for eksempel en anerkjennelse av Christiaan Huygens 375-årsdag, en artikkel om Saturns Moon Titan, og detaljer om Huygens oppdrag og hva den avslørte om Titans atmosfære.
Astronomy Cast har også noen informativ podcast om emnet, Episode 230: Christiaan Huygens og Episode 150: Telescopes, the Next Level
For mer informasjon, sjekk ut NASAs Solar System Exploration-side om Christiaan Huygens og en biografi om Christiaan Huygens.
