Thế kỷ 17 là một thời gian rất tốt lành cho các ngành khoa học, với những tiến bộ được thực hiện trong các lĩnh vực vật lý, toán học, hóa học và khoa học tự nhiên. Trong không gian của một thế kỷ, lần đầu tiên, một số hành tinh và mặt trăng đã được quan sát, các mô hình chính xác đã được thực hiện để dự đoán chuyển động của các hành tinh và định luật vạn vật hấp dẫn đã được hình thành.
Giữa lúc này, cái tên của Christiaan Huygens nổi bật giữa những người còn lại. Là một trong những nhà khoa học ưu việt thời bấy giờ, ông là trụ cột trong việc phát triển đồng hồ, cơ khí và quang học. Và trong lĩnh vực thiên văn học, ông đã phát hiện ra Sao Thổ Nhẫn và mặt trăng lớn nhất của nó - Titan. Nhờ Huygens, các thế hệ nhà thiên văn học tiếp theo được truyền cảm hứng để khám phá Hệ Mặt trời bên ngoài, dẫn đến việc phát hiện ra các mặt trăng Cronian khác, Thiên vương tinh và Sao Hải Vương trong thế kỷ tiếp theo.
Đầu đời:
Christiaan Huygens sinh ra ở The Hague vào ngày 14 tháng 4 năm 1629, trong một gia đình Hà Lan giàu có và có ảnh hưởng. Christiaan là con trai thứ hai của Constantijn Huygens và Suzanna van Baerle, người đặt tên Christiaan theo tên của ông nội. Constantijn - một nhà thơ, nhà soạn nhạc và cố vấn nổi tiếng của House of Orange - là bạn của nhiều nhà triết học đương đại, bao gồm Galileo Galilei, Marin Mersenne và René Descartes.
Cha ông kết nối và liên kết cá nhân cho phép Christiaan nhận được một trường học toàn diện về nghệ thuật và khoa học và đưa ông xuống con đường trở thành một nhà phát minh và nhà thiên văn học. Cho đến khi ông mười sáu tuổi, Christiaan được học tại nhà và được giáo dục tự do, học ngôn ngữ, âm nhạc, lịch sử, địa lý, toán học, logic, hùng biện, và cả nhảy múa, đấu kiếm và cưỡi ngựa.
Giáo dục:
Năm 1645, Christiaan được cử đi học luật và toán học tại Đại học Leiden, phía nam Hà Lan. Sau hai năm, Huygens tiếp tục học tại trường Cao đẳng Orange mới thành lập ở Breda, nơi cha anh là người phụ trách, cho đến khi tốt nghiệp vào năm 1649. Trong khi cha anh hy vọng rằng anh sẽ tiếp tục làm nhà ngoại giao, Christiaan quan tâm đến toán học và các khoa học đã rõ ràng.
Năm 1654, Huygens trở về ngôi nhà của cha mình ở The Hague và bắt đầu cống hiến hết mình cho nghiên cứu. Phần lớn trong số này diễn ra tại một ngôi nhà khác mà gia đình ông sở hữu ở Hofwijck gần đó, nơi ông đã dành phần lớn mùa hè. Huygens đã phát triển một loạt các phóng viên vào thời điểm này, bao gồm Mersenne và vòng tròn học thuật mà anh ta đã bao quanh mình ở Paris.
Đến năm 1655, Huygens bắt đầu đến thăm Paris nhiều lần và tham gia vào các cuộc tranh luận do Học viện Montmor tổ chức - đã tiếp quản từ vòng tròn Mersenne sau khi ông qua đời năm 1648. Trong khi tại Học viện Montmor, Huygens đã ủng hộ phương pháp khoa học và thử nghiệm truyền thống chính thống và những gì ông thấy là thái độ nghiệp dư.
Năm 1661, Huygens có chuyến thăm đầu tiên tới Anh, nơi ông tham dự một cuộc họp của nhóm Gresham College - một xã hội gồm các nhà khoa học chịu ảnh hưởng của phương pháp khoa học mới (được tán thành bởi Francis Bacon). Năm 1663, Huygens trở thành thành viên của Hiệp hội Hoàng gia, thành công của Tập đoàn Gresham và gặp gỡ các học giả có ảnh hưởng như Isaac Newton và Robert Boyle, tham gia vào nhiều cuộc tranh luận và thảo luận với những người khác về ilk của họ.
Năm 1666, Huygens chuyển đến Paris và trở thành một trong những thành viên sáng lập của Học viện Khoa học Pháp mới Louis XIV. Trong khi ở đó, ông đã sử dụng Đài thiên văn Paris để thực hiện những khám phá vĩ đại nhất của mình trong lĩnh vực thiên văn học (xem bên dưới), tiến hành trao đổi thư từ với Hội Hoàng gia và làm việc cùng với nhà thiên văn học đồng nghiệp Giovanni Cassini (người đã phát hiện ra các vệ tinh của Saturn Iapetus, Rhea, Tethys và Dione) .
Công việc của anh ấy với Học viện đã cho anh ấy một khoản trợ cấp lớn hơn bất kỳ thành viên nào khác và một căn hộ trong tòa nhà của nó. Ngoài những chuyến viếng thăm thỉnh thoảng tới Hà Lan, ông sống ở Paris từ năm 1666 đến 1681 và làm quen với nhà toán học và triết gia người Đức Gottfried Wilhelm Leibniz, người mà ông vẫn giữ mối quan hệ thân thiện đến hết đời.
Thành tựu trong thiên văn học:
Từ 1652-53, Huygens bắt đầu nghiên cứu các thấu kính hình cầu từ quan điểm lý thuyết, với mục đích cuối cùng là tìm hiểu kính viễn vọng. Đến năm 1655, hợp tác với anh trai Constantijn, anh bắt đầu mài và đánh bóng ống kính của chính mình, và cuối cùng đã thiết kế cái mà ngày nay gọi là thị kính Huygenian - một kính viễn vọng gồm hai thấu kính.
Đến thập niên 1660, công việc của ông với ống kính cho phép ông gặp gỡ xã hội với Baruch Spinoza - nhà triết học, học giả và nhà duy lý nổi tiếng người Hà Lan - người đã xây dựng chúng một cách chuyên nghiệp. Huygens sử dụng những cải tiến này mà ông đã sử dụng để chế tạo kính viễn vọng của riêng mình, Huygens bắt đầu nghiên cứu các hành tinh, ngôi sao và vũ trụ.
Năm 1655, bằng cách sử dụng kính viễn vọng khúc xạ 50 năng lượng do mình tự thiết kế, ông đã trở thành nhà thiên văn học đầu tiên xác định được Sao Thổ, mà ông đã đo chính xác hình dạng của bốn năm sau đó. Trong công việc của mìnhHệ thống Saturnium (1659), ông tuyên bố Saturn là người được bao quanh bởi một vòng phẳng mỏng, không chạm vào đâu và nghiêng về phía hoàng đạo.
Đó cũng là vào năm 1655, ông trở thành nhà thiên văn học đầu tiên quan sát các mặt trăng lớn nhất của Sao Thổ - Titan. Lúc đó, anh đặt tên cho mặt trăng Saturni Luna (Tiếng Latin nghĩa là Saturn Hồi trăng xếp hạng) mà ông mô tả trong đường dẫn của mình có tên Đài quan sát De Saturni Luna Nova (“Một quan sát mới về Saturn Rút Moon Moon).
Trong cùng năm đó, ông đã sử dụng kính viễn vọng hiện đại của mình để quan sát Tinh vân Orion và phân chia thành công nó thành các ngôi sao khác nhau. Ông cũng đã tạo ra minh họa đầu tiên về nó - mà ông cũng đã xuất bản trong Hệ thống Saturnium vào năm 1659. Bởi vì điều này, khu vực nội thất sáng hơn được đặt tên là Vùng Huygenian trong danh dự của mình.
Không lâu trước khi chết năm 1695, Huygens đã hoàn thành Vũ trụ, được xuất bản sau năm 1698 (do các đề xuất khá dị giáo của nó). Trong đó, Huygens suy đoán về sự tồn tại của sự sống ngoài trái đất trên các hành tinh khác, mà anh tưởng tượng sẽ giống với Trái đất. Những suy đoán như vậy không phải là hiếm tại thời điểm đó, một phần nhờ vào mô hình Copernican (nhật tâm).
Nhưng Huygens đã đi sâu vào chi tiết hơn, nói rằng sự sẵn có của nước ở dạng lỏng là điều cần thiết cho sự sống và tính chất của nước phải thay đổi từ hành tinh này sang hành tinh khác để phù hợp với phạm vi nhiệt độ. Ông lấy các quan sát của mình về các điểm tối và sáng trên bề mặt Sao Hỏa và Sao Mộc để làm bằng chứng về nước và băng trên các hành tinh đó.
Đề cập đến khả năng của những thách thức trong Kinh thánh, ông lập luận rằng sự sống ngoài trái đất không được Kinh thánh xác nhận hay phủ nhận, và đặt câu hỏi tại sao Thiên Chúa sẽ tạo ra các hành tinh khác nếu chúng không có ý định cư trú như Trái đất. Cũng trong cuốn sách này, Huygens đã xuất bản phương pháp của mình để ước tính khoảng cách sao, dựa trên giả định (sau này được chứng minh là không chính xác) rằng tất cả các ngôi sao đều phát sáng như Mặt trời.
Năm 1659, Huygens cũng tuyên bố cái mà ngày nay được gọi là định luật chuyển động thứ hai của Newton ở dạng bậc hai. Vào thời điểm đó, ông đã rút ra công thức tiêu chuẩn cho lực hướng tâm, được tạo ra bởi một đối tượng mô tả một chuyển động tròn, ví dụ như trên chuỗi mà nó được gắn vào. Ở dạng toán học, điều này được thể hiện dưới dạng Fc = mv² / r, trong đó m khối lượng của vật, v vận tốc và r bán kính.
Việc công bố công thức chung cho lực lượng này vào năm 1673 - mặc dù liên quan đến công việc của ông trong đồng hồ quả lắc và không phải thiên văn học (xem bên dưới) - là một bước quan trọng trong nghiên cứu quỹ đạo trong thiên văn học. Nó cho phép chuyển từ định luật thứ ba của chuyển động hành tinh Kepler sang định luật nghịch đảo bình phương.
Thành tựu khác:
Sự quan tâm của anh, với tư cách là một nhà thiên văn học, trong việc đo lường chính xác thời gian cũng dẫn anh đến việc phát hiện ra con lắc như một bộ điều chỉnh cho đồng hồ. Phát minh của ông về đồng hồ quả lắc, mà ông đã tạo ra vào cuối năm 1656, là một bước đột phá trong chấm công, cho phép đồng hồ chính xác hơn so với có sẵn tại thời điểm đó.
Năm 1657, Huygens ký hợp đồng với các nhà sản xuất đồng hồ ở Hague để xây dựng đồng hồ của mình và xin cấp bằng sáng chế địa phương. Ở các quốc gia khác, chẳng hạn như Pháp và Anh, anh ta ít thành công hơn, với các nhà thiết kế sẽ đi xa hơn là đánh cắp thiết kế của anh ta để sử dụng cho riêng họ. Tuy nhiên, Huygen Thoát đã xuất bản công trình về khái niệm này đảm bảo rằng ông được ghi nhận với phát minh này. Đồng hồ quả lắc kiểu Huygens lâu đời nhất được biết đến là vào năm 1657 và có thể được nhìn thấy tại Bảo tàng Boerhaave ở Leiden (hiển thị ở trên).
Năm 1673, Huygens xuất bản Horologium Oscillatorium sive de motu Pendulorum (Lý thuyết và thiết kế của đồng hồ quả lắc), công việc chính của ông về con lắc và tử vi. Trong đó, ông đã giải quyết các vấn đề được đưa ra bởi các nhà khoa học trước đây, những người coi con lắc không phải là đẳng thời - tức là thời gian của chúng phụ thuộc vào độ rộng của cú swing, với những cú swing rộng mất hơi lâu hơn so với xích đu hẹp.
Huygens đã phân tích vấn đề này bằng các phương pháp hình học (sử dụng sớm tính toán) và xác định rằng thời gian cần thiết là như nhau, bất kể điểm bắt đầu của nó là gì. Hơn nữa, ông đã giải quyết vấn đề làm thế nào để tính toán chu kì của một con lắc, mô tả mối quan hệ qua lại giữa tâm dao động và điểm trục. Trong cùng một công trình, ông đã phân tích con lắc hình nón - một vật nặng trên một sợi dây chuyển động trong một vòng tròn sử dụng khái niệm lực ly tâm.
Huygens cũng được ghi nhận đã phát triển một chiếc đồng hồ lò xo cân bằng, cùng thời với Robert Hooke (1675). Tranh cãi về việc ai là người đầu tiên tồn tại trong nhiều thế kỷ, nhưng người ta tin rằng sự phát triển của Huygen đã xảy ra độc lập với Hooke.
Huygens cũng được nhớ đến vì những đóng góp của ông cho quang học, đặc biệt là cho lý thuyết sóng ánh sáng của ông. Những lý thuyết này lần đầu tiên được truyền đạt vào năm 1678 cho Viện hàn lâm Khoa học Paris và được xuất bản năm 1690 Hồi Traité de la lumière (“Chuyên luận về ánh sángCúc). Trong đó, ông lập luận một phiên bản sửa đổi của các quan điểm Descartes, trong đó tốc độ ánh sáng là vô hạn và được truyền đi bằng các sóng hình cầu phát ra dọc theo mặt sóng.
Cũng được xuất bản năm 1690 là chuyên luận Huygen về trọng lực,Discours de la gây ra de la pesanteur (“Nghị luận về nguyên nhân của trọng lựcMùi), trong đó có một lời giải thích cơ học về lực hấp dẫn dựa trên các xoáy của Cartesian. Điều này thể hiện một sự khởi đầu từ lý thuyết hấp dẫn của Newton, mà - mặc dù rất ngưỡng mộ Newton - đã được Huygen ngôn ngữ nắm giữ để không có bất kỳ nguyên tắc toán học nào.
Những phát minh khác của Huygens bao gồm thiết kế của ông về một động cơ đốt trong vào năm 1680 đã hết thuốc súng, mặc dù không có nguyên mẫu nào được chế tạo. Huygens cũng chế tạo ba kính viễn vọng theo thiết kế của riêng mình, với tiêu cự 37,5, 55 và 64 mét (123, 180 và 210 feet), sau đó được trình bày cho Hội Hoàng gia.
Cái chết và di sản:
Huygens quay trở lại The Hague vào năm 1681 sau khi mắc phải căn bệnh trầm cảm nghiêm trọng, khiến anh ta đau khổ suốt cuộc đời. Ông đã cố gắng trở về Pháp vào năm 1685, nhưng việc hủy bỏ Đạo luật của người Nantes - nơi cho phép Tin lành Pháp (The Huguenots) tự do thực hành tôn giáo của họ - đã ngăn chặn điều này. Khi cha ông mất năm 1687, ông được thừa kế Hofwijck, nơi ông làm nhà vào năm sau.
Năm 1689, ông thực hiện chuyến thăm thứ ba và cuối cùng tới Anh, gặp lại Isaac Newton một lần nữa để trao đổi ý tưởng về chuyển động và quang học. Ông qua đời tại The Hague vào ngày 8 tháng 7 năm 1695, sau khi bị bệnh nặng và được chôn cất tại Grote of Sint-Jacobskerk - Nhà thờ lớn hoặc St. James, một nhà thờ Tin lành mang tính bước ngoặt ở The Hague.
Đối với cuộc đời của mình, công việc và đóng góp cho nhiều lĩnh vực khoa học, Huygen đã được vinh danh theo nhiều cách khác nhau. Để ghi nhận thời gian của ông tại Đại học Leiden, Phòng thí nghiệm Huygens đã được xây dựng, là nhà của khoa Vật lý Đại học. Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) cũng tạo ra tòa nhà Huygens, nằm đối diện với Trung tâm Nghiên cứu và Công nghệ Vũ trụ Châu Âu (ESTEC) trong công viên Không gian Kinh doanh tại Noordwijk, Hà Lan.
Đại học Radbound, nằm ở Nijmegen, Hà Lan, cũng có một tòa nhà được đặt theo tên của Huygens, đây là một trong những tòa nhà chính của khoa khoa học trường đại học. Trường Cao đẳng Christiaan Huygens, một trường trung học ở Eindhoven, Hà Lan, cũng được đặt tên để vinh danh ông, cũng như Chương trình Học bổng Huygen - một học bổng đặc biệt dành cho sinh viên quốc tế và Hà Lan.
Ngoài ra còn có thị kính mắt hai yếu tố cho kính viễn vọng được thiết kế bởi Huygens, do đó được gọi là thị kính Huygenian. Một gói xử lý hình ảnh kính hiển vi, được gọi là Phần mềm Huygens, cũng được đặt tên để vinh danh ông. Để vinh danh cả Christiaan và cha anh, một học giả và nhà khoa học nổi tiếng người Hà Lan khác, cơ sở siêu máy tính quốc gia Hà Lan ở Amsterdam đã tạo ra siêu máy tính Huygens.
Và vì những đóng góp của ông cho lĩnh vực thiên văn học, nhiều thiên thể, tính năng và phương tiện đã được đặt theo tên của Huygens. Bao gồm các Tiểu hành tinh 2801 Huygens, miệng núi lửa Huygens trên Sao Hỏa và Mons Huygens, một ngọn núi trên Mặt Trăng. Và tất nhiên, có tàu thăm dò Huygens, tàu đổ bộ được sử dụng để khảo sát bề mặt Titan, như một phần của nhiệm vụ Cassini tầm Huygens tới Sao Thổ.
Tạp chí Vũ trụ có nhiều bài viết thú vị về Christiaan Huygens và những khám phá của ông. Chẳng hạn, ở đây, một người thừa nhận sinh nhật lần thứ 375 của Christiaan Huygens, một bài viết về Saturn Hồi Moon Titan, và thông tin chi tiết về nhiệm vụ Huygen, và những gì nó tiết lộ về bầu không khí Titan Titan.
Cast Astronomy Cast cũng có một số podcast thông tin về chủ đề này, Tập 230: Christiaan Huygens và Tập 150: Kính thiên văn, Cấp độ tiếp theo
Để biết thêm thông tin, hãy xem trang Khám phá Hệ mặt trời của NASA trên Christiaan Huygens và tiểu sử của Christiaan Huygens.
