Всем привет)
Сегодня конспект по жизни исследователя, который изучал природу света, сконструировал маятниковые часы, открыл Титан, главный спутник Сатурна, и разглядел его кольца.
Первыми учителями Гюйгенса были отец, преподаватели богословия и начинающие поэты, но страстью мальчика было конструирование различных механизмов.
Первые заслуги ученого связаны с продолжением дела Галилея и решением задач, возникших в результате наблюдения за Сатурном.
Христиан изучал небо при помощи своих телескопов, но прежде чем их сконструировать, он сформулировал законы геометрической оптики, определяющие траекторию лучей света, проходящих через ряд линз. Он разработал составные линзы, корректировавшие сферическую аберрацию, и микрометр, превративший телескоп в измерительный инструмент.
Гюйгенс считал, что свет - это волна, которая расходится кругами. С помощью прозрачного кальцита он продемонстрировал феномен двойного лучепреломления, раздваивания луча.
Первых успехов исследователь добился в устаревшей сегодня области геометрии - квадратуре. Строились квадраты на основе любых фигур так, чтобы площадь квадрата была равна площади исходной фигуры. Христиан усовершенствовал метод построения квадратур и применил его к коническим сечениям (эллипсам, параболам и гиперболам).
Связь между алгеброй, геометрией, математикой и физикой помогла ученому создать первую физическую формулу в 1652 году.
Для него понять явление означало изложить его на языке математики.
Главным научным интересом Гюйгенса стала область оптики, изучающая свойства линз. Это привело в результате к усовершенствованию конструкции телескопа и астрономическим открытиям.
Целью диоптрики было установление размеров изображения и расстояния, на котором оно возникает в четком виде, в зависимости от расположения источника света. Ключ к решению был в фокусном расстоянии, самой важной характеристике линз, которая показывает их способность отклонять лучи света. Оно зависит от материала линзы, степени изгибов ее контура и толщины. Зная все это, можно понять механизм перевернутого, уменьшенного и увеличенного изображения).
Для получения изображения звезды нужна как можно большая поверхность линзы, большой размер объектива, окуляр с большой толщиной и изгибом, чтобы сократить фокусное расстояние, сильнее отклонить свет и получить большее увеличение.
В то время линзы были далеки от требований зарождающейся технологии изготовления телескопов, и Гюйгенс начал шлифовать объективы и окуляры собственноручно. Практика дала результаты - удачная комбинация линз, расположенных таким образом, чтобы расширить поле зрения.
В марте 1655 г. Христиан с братом закончили собирать свой первый телескоп. Он имел 4 метра в длину и увеличивал предметы в 43 раза. Первому рассмотрению подверглась Луна, потом Марс и Венера. 25 марта была замечена яркая точка рядом с Сатурном. Позже она будет названа спутником этой планеты Титаном, на котором есть озера и реки с жидким углеводородом. Метан и этан концентрируются там в облака и выпадают в виде дождя.
Спустя семь лет космического полета, 25.12.2004 г., от зонда "Кассини" отделился аппарат с автоматической станцией "Гюйгенс". А 14 января он коснулся Титана, став, таким образом, первым плодом человеческих рук, достигнувшим такого удаленного от Земли места.
В ходе первых наблюдений за Сатурном Гюйгенс обнаружил "ручки". Из всех фигур, вращающихся симметрично, больше всего этому размытому изображению соответствовало кольцо. Несмотря на то, что ученый раскрыл тайну многоликого Сатурна посредством логических рассуждений, свой успех он приписал техническому преимуществу своих телескопов.
Ученый первым заметил рябь на поверхности Марса, смог установить продолжительность марсианского дня. Также он произвел несколько новых наблюдений Юпитера и Туманности Ориона, удивительно точно оценил размеры Солнечной системы, ее планет. Согласно современным расчетам, диаметр Солнца в 109 раз больше диаметра Земли. Гюйгенс определил это соотношение в цифру 111, точность не может не поражать.
Помимо всего, Христиан занимался и другими задачами. Он внес поправки в теорию Декарта, разработал свою собственную теорию по механике столкновений тел и обнаружил принцип сохранения энергии, изучил солнечное гало и мечтал спроектировать идеальный телескоп.
Ньютон утверждал, что решение следует искать в отражающем телескопе, в котором используются зеркала (катоптрика). Гюйгенс не разделял взглядов Ньютона, дискуссия была на грани цветового спектра)
Эти два ученых могли придерживаться разных мнений по многим научным вопросам, но уважали друг друга.
Что же такое луч света? Как работает механизм его распространения?
Работая с поляризацией света, Гюйгенс описал в своей модели распространение физической волны, в солнечном свете сочетается вертикальная и горизонтальная поляризация, но расположение атомов в шпате (который использовал ученый для опыта) объясняет асимметрию реакции его электронов, каждая группа отклоняет свет по-разному, и появляются два луча: один с вертикальной поляризацией, другой - с горизонтальной.
Для ученого корпускулярная модель была неприемлема. По его мнению, частицы светящегося тела колеблются и сталкиваются с частицами эфира в непосредственной близости, сообщая им свои колебания. Этим колебанием и будет свет, который передастся по цепочке столкновений до клеток наших глаз. Понятие эфира было постулировано Гюйгенсом. Это тонкая и невидимая материя, "сколь угодно приближающейся к совершенной твердости и сколь угодно быстро восстанавливающей свою форму". Частицы эфира занимают промежуточное место между атомами твердых веществ, газов и жидкостей.
Свет ведет себя, словно бегун эстафеты, передающей факел. Гюйгенс считается основателем современной волновой теории света, но мы должны понимать, что основывалась она на знании о звуке. Ученый никогда не говорил о главных понятиях, таких как длина волны, фаза, интерференция.
Все это вылилось в принцип Гюйгенса: каждая частица, попадающая в световой фронт, сама становится фронтом. Этот принцип описывает и преломление света. Самым эффективным его применением является анализ двойного лучепреломления.
Развитие механики и астрономии требовало использования более точных часов. Найти периодическое явление - значит обнаружить в природе линейку, которая сама по себе отмечает равные временные отрезки. Хорошим примером является частота света или звука. Картину периодических явлений увенчала атомная шкала, но до ХХ века она была недоступна. Сегодня большая часть часов в мире следует ритму вибраций кристалла кварца, находящегося под небольшим напряжением.
Модель часов Гюйгенса вводила новый элемент - маятник. По своей физической природе он дает нам чистое периодическое колебание, которое можно использовать для деления времени на равные промежутки.
Такие часы были уязвимы во время морских путешествий. Ученый усовершенствовал модель: вращение венца подчинялось ритму сжатия и распрямления металлической пружины, закрученной в спираль. Это позволило создавать наручные часы.
Христиан был одаренным последователем Архимеда, который также заметил симметрию, знакомую нам сегодня как принцип сохранения кинетической энергии.
Когда мы видим алгебраические выражения, в которых перемешались буквы и знаки операций, то даже не догадываемся, что этому математическому подходу обязаны Гюйгенсу. Он сделал этот научный переворот в математической записи и математическом подходе к физике.
Долгую славу ученому обеспечили исследования Сатурна и света, но больше всего сам Гюйгенс гордился созданием маятниковых часов. Он внес большой вклад в создание научного оборудования, что способствовало развитию науки не меньше, чем сформулированные им законы и принципы.
