Christiaan Huygens -Christiaan Huygens

Christian Huygens

Christiaan Huygens-Gemälde.jpeg
Huygens von Caspar Netscher (1671), Museum Boerhaave , Leiden
Geboren ( 1629-04-14 )14. April 1629
Ist gestorben 8. Juli 1695 (1695-07-08)(66 Jahre)
Den Haag, Niederländische Republik
Alma Mater
Bekannt für
Wissenschaftlicher Werdegang
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Akademische Berater Frans van Schooten
Einflüsse
Beeinflusst
Unterschrift
Huygens Schwarz-Weiß-Signatur.jpg

Christiaan Huygens, Lord of Zuilichem , FRS ( / ˈ h ɡ ən z / HY -gənz , auch US : / ˈ h ɔɪ ɡ ən z / HOY -gənz , niederländisch:  [ˈkrɪstijaːn ˈɦœyɣə(n)s] ( hören )Audio-Lautsprecher-Symbol , auch geschrieben Huyghens ; lateinisch : Hugenius ; 14. April 1629 – 8. Juli 1695) war ein niederländischer Mathematiker , Physiker , Astronom und Erfinder , der als einer der größten Wissenschaftler aller Zeiten und eine wichtige Figur in der wissenschaftlichen Revolution gilt . In der Physik leistete Huygens bahnbrechende Beiträge in Optik und Mechanik , während er als Astronom vor allem für seine Untersuchungen der Ringe des Saturn und die Entdeckung seines Mondes Titan bekannt ist . Als Erfinder verbesserte er das Design von Teleskopen und erfand die Pendeluhr , ein Durchbruch in der Zeitmessung und der genaueste Zeitmesser für fast 300 Jahre. Als außergewöhnlich talentierter Mathematiker und Physiker war Huygens der erste, der ein physikalisches Problem durch eine Reihe von Parametern idealisierte und es dann mathematisch analysierte, und der erste, der eine mechanistische Erklärung eines nicht beobachtbaren physikalischen Phänomens vollständig mathematisierte. Aus diesen Gründen wurde er als erster theoretischer Physiker und als einer der Begründer der modernen mathematischen Physik bezeichnet .

1659 leitete Huygens in seinem Werk De vi Centrifuga die heute in der klassischen Mechanik gebräuchlichen Formeln für Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft geometrisch her . Huygens identifizierte auch zum ersten Mal die korrekten Gesetze des elastischen Stoßes in seinem Werk De Motu Corporum ex Percussione , das posthum 1703 veröffentlicht wurde beschrieben in seinem Traité de la Lumière (1690). Seine mathematische Lichttheorie wurde zunächst zugunsten von Newtons Korpuskulartheorie des Lichts verworfen , bis Augustin-Jean Fresnel 1821 das Huygenssche Prinzip übernahm, um eine vollständige Erklärung der geradlinigen Ausbreitung und der Beugungseffekte des Lichts zu geben. Dieses Prinzip ist heute als bekannt das Huygens-Fresnel-Prinzip .

Huygens erfand 1657 die Pendeluhr, die er im selben Jahr patentieren ließ. Seine uhrmacherischen Forschungen führten zu einer umfassenden Analyse des Pendels im Horologium Oscillatorium (1673), das als eines der wichtigsten Werke zur Mechanik des 17. Jahrhunderts gilt. Während der erste und der letzte Teil Beschreibungen von Uhrenkonstruktionen enthalten, besteht der größte Teil des Buches aus einer Analyse der Pendelbewegung und einer Kurventheorie . 1655 begann Huygens mit seinem Bruder Constantijn Linsen zu schleifen, um Teleskope für die astronomische Forschung zu bauen. Er war der erste, der die Ringe des Saturn als „einen dünnen, flachen Ring, der sich nirgendwo berührt und zur Ekliptik geneigt ist“ identifizierte, und entdeckte mit einem Linsenteleskop den ersten Saturnmond, Titan . 1662 entwickelte Huygens das sogenannte Huygensche Okular , ein Teleskop mit zwei Linsen, das die Streuung verringerte .

Als Mathematiker entwickelte Huygens die Theorie der Evoluten und schrieb über Glücksspiele und das Problem der Punkte in Van Rekeningh in Spelen van Gluck , das Frans van Schooten übersetzte und als De Ratiociniis in Ludo Aleae (1657) veröffentlichte. Die Verwendung von Erwartungswerten durch Huygens und andere inspirierte später Jacob Bernoullis Arbeit zur Wahrscheinlichkeitstheorie .

Biografie

Porträt von Huygens' Vater (Mitte) und seinen fünf Kindern (Christiaan rechts). Mauritshuis , Den Haag .

Christiaan Huygens wurde am 14. April 1629 in Den Haag als zweiter Sohn von Constantijn Huygens in eine reiche und einflussreiche niederländische Familie geboren . Christiaan wurde nach seinem Großvater väterlicherseits benannt. Seine Mutter, Suzanna van Baerle , starb kurz nach der Geburt von Huygens' Schwester. Das Paar hatte fünf Kinder: Constantijn (1628), Christiaan (1629), Lodewijk (1631), Philips (1632) und Suzanna (1637).

Constantijn Huygens war Diplomat und Berater des Hauses Oranien , außerdem Dichter und Musiker. Er korrespondierte viel mit Intellektuellen in ganz Europa; zu seinen Freunden gehörten Galileo Galilei , Marin Mersenne und René Descartes . Christiaan wurde bis zu seinem sechzehnten Lebensjahr zu Hause unterrichtet und spielte schon in jungen Jahren gerne mit Miniaturen von Mühlen und anderen Maschinen. Sein Vater gab ihm eine liberale Erziehung : Er studierte Sprachen, Musik , Geschichte , Erdkunde , Mathematik , Logik und Rhetorik , aber auch Tanzen , Fechten und Reiten .

1644 hatte Huygens seinen mathematischen Lehrer Jan Jansz Stampioen , der dem 15-Jährigen eine anspruchsvolle Lektüreliste zur zeitgenössischen Wissenschaft aufgab. Descartes war später von seinen Fähigkeiten in der Geometrie beeindruckt, ebenso wie Mersenne, der ihn „den neuen Archimedes “ taufte.

Studienjahre

Im Alter von 16 Jahren schickte Constantijn Huygens zum Jura- und Mathematikstudium an die Universität Leiden , wo er von Mai 1645 bis März 1647 studierte. Frans van Schooten war ab 1646 Akademiker in Leiden und wurde Privatlehrer von Huygens und seinem älteren Bruder , Constantijn Jr., ersetzt Stampioen auf Anraten von Descartes. Van Schooten brachte seine mathematische Ausbildung auf den neuesten Stand und führte ihn insbesondere in die Arbeit von Viète , Descartes und Fermat ein .

Nach zwei Jahren, beginnend im März 1647, setzte Huygens sein Studium am neu gegründeten Orange College in Breda fort , wo sein Vater Kurator war . Seine Zeit in Breda endete schließlich, als sein Bruder Lodewijk, der bereits eingeschrieben war, in ein Duell mit einem anderen Studenten geriet. Constantijn Huygens war eng an dem neuen College beteiligt, das nur bis 1669 bestand; Rektor war André Rivet . Christiaan Huygens lebte während seines Studiums im Haus des Juristen Johann Henryk Dauber und hatte Mathematikunterricht bei dem Englischdozenten John Pell . Er schloss sein Studium im August 1649 ab. Anschließend war er als Diplomat auf Mission bei Heinrich, Herzog von Nassau . Es führte ihn nach Bentheim , dann nach Flensburg . Er flog nach Dänemark, besuchte Kopenhagen und Helsingør und hoffte, den Öresund überqueren zu können , um Descartes in Stockholm zu besuchen . Es sollte nicht sein.

Obwohl sein Vater Constantijn sich gewünscht hatte, sein Sohn Christiaan würde Diplomat werden, hielten ihn die Umstände davon ab. Die erste statthalterlose Periode , die 1650 begann, bedeutete, dass das Haus Oranien nicht mehr an der Macht war und Constantijns Einfluss beseitigte. Außerdem erkannte er, dass sein Sohn kein Interesse an einer solchen Karriere hatte.

Frühe Korrespondenz

Ein Bild einer hängenden Kette ( Oberleitung ) in einem Manuskript von Huygens.

Huygens schrieb im Allgemeinen auf Französisch oder Latein. 1646, noch als College-Student in Leiden, begann er einen Briefwechsel mit dem Freund seines Vaters, dem Geheimdienstmitarbeiter Mersenne, der ziemlich bald darauf 1648 starb. Mersenne schrieb an Constantijn über das mathematische Talent seines Sohnes und verglich ihn schmeichelhaft mit Archimedes am 3 Januar 1647.

Die Briefe zeigen Huygens' frühes Interesse an Mathematik. Im Oktober 1646 gibt es die Hängebrücke und die Demonstration, dass eine hängende Kette keine Parabel ist, wie Galilei dachte. Huygens bezeichnete diese Kurve später im Jahr 1690 als Catenaria ( Oberleitung ) , während er mit Gottfried Leibniz korrespondierte .

In den nächsten zwei Jahren (1647-48) behandelten Huygens' Briefe an Mersenne verschiedene Themen, darunter die Behauptung von Grégoire de Saint-Vincent über die Quadratur des Kreises , die Huygens als falsch herausstellte, die Berichtigung der Ellipse, Projektile und das Vibrieren Zeichenfolge . Einige von Mersennes Anliegen zu dieser Zeit, wie die Zykloide (er schickte Huygens Torricellis Abhandlung über die Kurve), das Schwingungszentrum und die Gravitationskonstante , waren Angelegenheiten, die Huygens erst gegen Ende des 17. Jahrhunderts ernst nahm. Mersenne hatte auch über Musiktheorie geschrieben. Huygens bevorzugte mitteltönige Stimmung ; Er führte eine Neuerung in der 31 gleichschwebenden Stimmung ein (was an sich keine neue Idee war, aber Francisco de Salinas bekannt war ), indem er Logarithmen verwendete, um sie weiter zu untersuchen und ihre enge Beziehung zum mitteltönigen System aufzuzeigen.

1654 kehrte Huygens in das Haus seines Vaters nach Den Haag zurück und konnte sich ganz der Forschung widmen. Die Familie hatte ein anderes Haus, nicht weit entfernt in Hofwijck , und er verbrachte dort den Sommer. Obwohl er sehr aktiv war, erlaubte ihm sein wissenschaftliches Leben nicht, Depressionen zu entgehen.

In der Folge entwickelte Huygens eine breite Palette von Korrespondenten, obwohl die Wiederaufnahme der Fäden nach 1648 durch die fünfjährige Fronde in Frankreich behindert wurde. Als Huygens 1655 Paris besuchte, bat er Ismael Boulliau , sich vorzustellen, der ihn zu Claude Mylon mitnahm . Die Pariser Gruppe von Gelehrten, die sich um Mersenne versammelt hatte, blieb bis in die 1650er Jahre zusammen, und Mylon, der die Rolle des Sekretärs übernommen hatte, gab sich von da an einige Mühe, um Huygens in Kontakt zu halten. Durch Pierre de Carcavi korrespondierte Huygens 1656 mit Pierre de Fermat, den er sehr bewunderte, obwohl dieser Seite des Götzendienstes war. Die Erfahrung war bittersüß und etwas rätselhaft, da sich herausstellte, dass Fermat aus dem Forschungsmainstream ausgestiegen war und seine Prioritätsansprüche in einigen Fällen wahrscheinlich nicht durchgesetzt werden konnten. Außerdem versuchte Huygens bis dahin, Mathematik auf die Physik anzuwenden, während Fermats Anliegen sich auf reinere Themen konzentrierte.

Wissenschaftliches Debüt

Christiaan Huygens, Relief von Jean-Jacques Clérion (um 1670).

Wie einige seiner Zeitgenossen zögerte Huygens oft, seine Ergebnisse und Entdeckungen zu drucken, und zog es vor, seine Arbeit stattdessen durch Briefe zu verbreiten. In seiner Anfangszeit gab sein Mentor Frans van Schooten technisches Feedback und war um seines guten Rufs willen vorsichtig.

Zwischen 1651 und 1657 veröffentlichte Huygens eine Reihe von Werken, die sein Talent für Mathematik und seine Beherrschung sowohl der klassischen als auch der analytischen Geometrie zeigten , wodurch er seine Reichweite und sein Ansehen unter Mathematikern steigern konnte. Etwa zur gleichen Zeit begann Huygens , die weitgehend falschen Kollisionsgesetze von Descartes in Frage zu stellen und die richtigen Gesetze algebraisch und auf dem Wege der Geometrie abzuleiten. Er zeigte, dass für jedes System von Körpern der Schwerpunkt des Systems in Geschwindigkeit und Richtung gleich bleibt, was Huygens die Erhaltung der "Bewegungsmenge" nannte . Seine Theorie der Kollisionen kam der Idee der Kraft am nächsten, bevor Newton vorkam. Diese Ergebnisse waren durch Korrespondenz und in einem kurzen Artikel im Journal des Sçavans bekannt , blieben jedoch bis nach seinem Tod mit der Veröffentlichung von De Motu Corporum ex Percussione ( Über die Bewegung kollidierender Körper ) weitgehend unveröffentlicht.

Neben seinen Arbeiten zur Mechanik machte er wichtige wissenschaftliche Entdeckungen, wie die Identifizierung des Saturnmondes Titan im Jahr 1655 und die Erfindung der Pendeluhr im Jahr 1657, die ihn in ganz Europa berühmt machten . Am 3. Mai 1661 beobachtete Huygens den Transit des Planeten Merkur über die Sonne mit dem Teleskop des Instrumentenbauers Richard Reeve in London zusammen mit den Astronomen Thomas Streete und Reeve. Streete diskutierte dann die veröffentlichten Aufzeichnungen über den Transit von Hevelius , eine Kontroverse, die von Henry Oldenburg vermittelt wurde . Huygens übergab Hevelius ein Manuskript von Jeremiah Horrocks über den Venustransit, 1639 , das damit erstmals 1662 gedruckt wurde.

Im selben Jahr interessierte sich Huygens, der Cembalo spielte, für die Musiktheorien von Simon Stevin ; er zeigte jedoch sehr wenig Interesse daran, seine Theorien zur Konsonanz zu veröffentlichen , von denen einige jahrhundertelang verloren gingen. Für seine Beiträge zur Wissenschaft wählte ihn die Royal Society of London 1665 zum Fellow, als Huygens erst 36 Jahre alt war.

Frankreich

Huygens, rechts von der Mitte, aus L'établissement de l'Académie des Sciences et fondation de l'observatoire , 1666 von Henri Testelin (um 1675).

Die Montmor Academy war die Form, die der alte Mersenne-Kreis nach Mitte der 1650er Jahre annahm. Huygens nahm an seinen Debatten teil und unterstützte seine "Dissidenten"-Fraktion, die experimentelle Demonstrationen bevorzugte, um fruchtlose Diskussionen einzuschränken, und sich dilettantischen Einstellungen widersetzte. 1663 machte er seinen dritten Besuch in Paris; Die Montmor Academy wurde geschlossen, und Huygens nutzte die Gelegenheit, um sich für ein baconischeres Programm in der Wissenschaft einzusetzen. Drei Jahre später, 1666, zog er auf Einladung nach Paris, um eine Stelle an der neuen französischen Académie des Sciences von König Ludwig XIV . zu besetzen .

Während seines Aufenthalts in Paris hatte Huygens einen wichtigen Förderer und Korrespondenten in Jean-Baptiste Colbert , dem Ersten Minister Ludwigs XIV. Seine Beziehung zur Akademie war jedoch nicht immer einfach, und 1670 wählte der schwerkranke Huygens Francis Vernon aus, um eine Spende seiner Papiere an die Royal Society in London zu leisten, falls er sterben sollte. Die Nachwirkungen des französisch-niederländischen Krieges (1672–78) und insbesondere Englands Rolle darin haben möglicherweise seine Beziehung zur Royal Society beschädigt. Robert Hooke als Vertreter der Royal Society fehlte 1673 die Finesse, um mit der Situation umzugehen.

Der Physiker und Erfinder Denis Papin war ab 1671 Assistent von Huygens. Eines ihrer Projekte, das nicht direkt Früchte trug, war die Schießpulvermaschine . Papin zog 1678 nach England, um seine Arbeit in diesem Bereich fortzusetzen. Ebenfalls in Paris führte Huygens weitere astronomische Beobachtungen mit dem kürzlich 1672 fertiggestellten Observatorium durch. Er machte Nicolaas Hartsoeker 1678 mit französischen Wissenschaftlern wie Nicolas Malebranche und Giovanni Cassini bekannt.

Huygens traf den jungen Diplomaten Gottfried Leibniz, der Paris 1672 auf einer vergeblichen Mission besuchte, um Arnauld de Pomponne , den französischen Außenminister, zu treffen. Leibniz arbeitete zu dieser Zeit an einer Rechenmaschine und zog Anfang 1673 mit Mainzer Diplomaten nach London . Ab März 1673 wurde Leibniz von Huygens in Mathematik unterrichtet, der ihm analytische Geometrie beibrachte. Es folgte ein umfangreicher Briefwechsel, in dem Huygens sich zunächst widerstrebte, die Vorteile der Infinitesimalrechnung von Leibniz zu akzeptieren .

Letzte Jahre

Huygens zog 1681 zurück nach Den Haag, nachdem er einen weiteren Anfall einer schweren depressiven Krankheit erlitten hatte. 1684 veröffentlichte er Astroscopia Compendiaria über sein neues rohrloses Luftteleskop . Er versuchte 1685, nach Frankreich zurückzukehren, aber die Aufhebung des Edikts von Nantes verhinderte diesen Schritt. Sein Vater starb 1687 und er erbte Hofwijck, das er im folgenden Jahr zu seinem Wohnsitz machte.

Bei seinem dritten Besuch in England traf Huygens Isaac Newton am 12. Juni 1689 persönlich. Sie sprachen über Island-Span und korrespondierten anschließend über widerstandene Bewegung.

Huygens kehrte in seinen letzten Lebensjahren zu mathematischen Themen zurück und beobachtete 1693 das heute als Flanging bekannte akustische Phänomen . Zwei Jahre später, am 8. Juli 1695, starb Huygens in Den Haag und wurde dort in einem nicht gekennzeichneten Grab in der Grote Kerk begraben war sein Vater vor ihm.

Huygens hat nie geheiratet.

Mathematik

Huygens wurde zunächst durch seine mathematischen Arbeiten international bekannt und veröffentlichte eine Reihe wichtiger Ergebnisse, die die Aufmerksamkeit vieler europäischer Geometer auf sich zogen. Huygens bevorzugte Methode in seinen veröffentlichten Werken war die von Archimedes, obwohl er in seinen privaten Notizbüchern die analytische Geometrie von Descartes und Fermats Infinitesimal-Techniken ausführlicher verwendete.

Quadraturtheorie

Huygens' erste Veröffentlichung war auf dem Gebiet der Quadratur .

Huygens' erste Veröffentlichung war Theoremata de Quadratura Hyperboles, Ellipsis et Circuli ( Theorems on the quadrature of the hyperbola, ellipse, and circle ), die 1651 von den Elzeviers in Leiden herausgegeben wurde. Der erste Teil der Arbeit lag auf dem Gebiet der Quadratur und enthielt Theoreme zur Berechnung der Flächen von Hyperbeln und Ellipsen, die parallel zu Archimedes' Arbeit an Kegelschnitten, insbesondere seiner Quadratur der Parabel , liefen . Huygens demonstrierte, dass der Schwerpunkt eines Segments der Hyperbel , der Ellipse oder des Kreises in direktem Zusammenhang mit der Fläche dieses Segments stand. Auf diese Weise konnte Huygens klassische Methoden auf alle Kegelschnitte ausdehnen und neue Ergebnisse generieren.

Huygens fügte auch eine Widerlegung der Behauptungen von Grégoire de Saint-Vincent zur Quadratur des Kreises hinzu, die er zuvor mit Mersenne besprochen hatte. Quadratur war in den 1650er Jahren ein aktuelles Thema, und Huygens mischte sich durch Mylon in die Diskussion der Mathematik von Thomas Hobbes ein . Indem er darauf beharrte, die Fehler zu erklären, in die Hobbes geraten war, erlangte er einen internationalen Ruf.

De Circuli Magnitudine Inventa

Huygens' nächste Veröffentlichung war De Circuli Magnitudine Inventa ( Neue Erkenntnisse in der Messung des Kreises ), veröffentlicht im Jahr 1654. In dieser Arbeit war Huygens in der Lage, die Lücke zwischen den umschriebenen und eingeschriebenen Polygonen, die in Archimedes' Messung des Kreises gefunden wurden, zu verengen und dies zu zeigen das Verhältnis des Umfangs zu seinem Durchmesser oder π muss im ersten Drittel dieses Intervalls liegen.

Unter Verwendung einer Technik, die der Richardson-Extrapolation entspricht , war Huygens in der Lage, die in der Methode von Archimedes verwendeten Ungleichungen zu verkürzen; In diesem Fall konnte er durch Verwendung des Schwerpunkts eines Parabelsegments den Schwerpunkt eines Kreissegments annähern, was zu einer schnelleren und genaueren Annäherung an die Quadratur des Kreises führte. Aus diesen Sätzen erhielt Huygens zwei Sätze von Werten für π : den ersten zwischen 3,1415926 und 3,1415927 und den zweiten zwischen 3,1415926538 und 3,1415926533.

Huygens zeigte auch, dass im Fall der Hyperbel dieselbe Annäherung mit parabolischen Segmenten eine schnelle und einfache Methode zur Berechnung von Logarithmen liefert . Eine Sammlung von Lösungen zu klassischen Problemen fügte er am Ende der Arbeit unter dem Titel Illustrium Quorundam Problematum Constructiones ( Konstruktion einiger illustrer Probleme ) an.

De Ratiociniis in Ludo Aleae

Huygens interessierte sich für Glücksspiele, nachdem er 1655 Paris besuchte und Jahre zuvor auf die Arbeiten von Fermat, Blaise Pascal und Girard Desargues stieß . Schließlich veröffentlichte er in De Ratiociniis in Ludo Aleae ( Über das logische Denken bei Glücksspielen ) die seinerzeit kohärenteste Darstellung eines mathematischen Zugangs zu Glücksspielen . Frans van Schooten übersetzte das niederländische Originalmanuskript ins Lateinische und veröffentlichte es in seinem Exercitationum Mathematicarum (1657).

Die Arbeit enthält frühe spieltheoretische Ideen und beschäftigt sich insbesondere mit dem Punkteproblem . Huygens übernahm von Pascal die Konzepte eines "fairen Spiels" und eines gerechten Vertrags (dh gleiche Aufteilung bei gleichen Chancen) und erweiterte das Argument, um eine nicht standardmäßige Theorie der erwarteten Werte aufzustellen.

1662 schickte Sir Robert Moray die Sterbetafel von Huygens John Graunt , und mit der Zeit beschäftigten sich Huygens und sein Bruder Lodewijk mit der Lebenserwartung .

Unveröffentlichte Arbeit

Huygens hatte zuvor ein Manuskript in der Art von Archimedes On Floating Bodies mit dem Titel De iis quae Liquido Supernatant ( Über Teile, die über Wasser schwimmen ) fertiggestellt. Es wurde um 1650 geschrieben und bestand aus drei Büchern. Obwohl er das fertige Werk mit der Bitte um Feedback an Frans van Schooten schickte, entschied er sich am Ende, es nicht zu veröffentlichen, und schlug einmal vor, es zu verbrennen.

Huygens leitet zunächst die Ergebnisse von Archimedes für die Stabilität der Kugel und des Paraboloids durch eine geschickte Anwendung des Torricelli-Prinzips (dh dass sich Körper in einem System nur bewegen, wenn sich ihr Schwerpunkt bewegt) neu her. Anschließend bietet er originelle Lösungen für die Stabilität von schwimmenden Kegeln , Parallelepipeden und Zylindern , in einigen Fällen über einen vollständigen Rotationszyklus. Huygens' Ansatz hat das Prinzip der virtuellen Arbeit vorweggenommen und er war auch der Erste, der erkannte, dass für homogene Festkörper ihr spezifisches Gewicht und ihr Seitenverhältnis die wesentlichen Parameter der hydrostatischen Stabilität sind .

Naturwissenschaft

Hofwijck , das Haus von Christiaan Huygens aus dem Jahr 1688.

Huygens war der führende europäische Naturphilosoph zwischen Descartes und Newton. Im Gegensatz zu vielen seiner Zeitgenossen hatte Huygens jedoch keine Vorliebe für große theoretische oder philosophische Systeme und vermied es im Allgemeinen, sich mit metaphysischen Fragen zu befassen (wenn es darauf ankam, hielt er an der kartesischen und mechanischen Philosophie seiner Zeit fest). Stattdessen zeichnete sich Huygens dadurch aus, dass er die Arbeit seiner Vorgänger wie Galileo erweiterte, um Lösungen für ungelöste physikalische Probleme abzuleiten, die einer mathematischen Analyse zugänglich waren. Insbesondere suchte er nach Erklärungen, die auf Kontakt zwischen Körpern setzten und Maßnahmen auf Distanz vermied .

Gemeinsam mit Robert Boyle und Jacques Rohault vertrat Huygens in seiner Pariser Zeit eine experimentell orientierte, korpuskular-mechanische Naturphilosophie. Dieser Ansatz wurde manchmal als "Baconianisch" bezeichnet, ohne induktivistisch zu sein oder sich auf einfältige Weise mit den Ansichten von Francis Bacon zu identifizieren.

Nach seinem ersten Besuch in England im Jahr 1661 und der Teilnahme an einem Treffen am Gresham College , wo er direkt von Boyles Luftpumpenexperimenten erfuhr , verbrachte Huygens Ende 1661 und Anfang 1662 Zeit damit, die Arbeit zu wiederholen. Es erwies sich als langer Prozess, brachte ein experimentelles Problem ("anomale Suspension") und das theoretische Problem des Horror vacui an die Oberfläche und endete im Juli 1663, als Huygens Fellow der Royal Society wurde. Es wurde gesagt, dass Huygens schließlich Boyles Ansicht der Leere akzeptierte, im Gegensatz zu der cartesianischen Leugnung, und auch, dass die Replikation der Ergebnisse von Leviathan und der Luftpumpe unordentlich endete.

Newtons Einfluss auf John Locke wurde durch Huygens vermittelt, der Locke versicherte, dass Newtons Mathematik solide sei, was zu Lockes Akzeptanz einer korpuskular-mechanischen Physik führte.

Gesetze der Bewegung, des Stoßes und der Gravitation

Darstellung von Huygens, Oeuvres Complètes : Eine Bootsmetapher liegt der Denkweise über relative Bewegung zugrunde und vereinfacht so die Theorie kollidierender Körper.

Der allgemeine Ansatz der mechanischen Philosophen bestand darin, Theorien der Art zu postulieren, die heute als "Kontaktwirkung" bezeichnet werden. Huygens übernahm diese Methode, aber nicht ohne ihre Schwierigkeiten und Misserfolge zu sehen. Leibniz, sein Schüler in Paris, gab die Theorie später auf. Das Universum auf diese Weise zu sehen, machte die Theorie der Kollisionen zu einem zentralen Element der Physik. Materie in Bewegung machte das Universum aus, und nur Erklärungen in diesen Begriffen konnten wirklich verständlich sein. Während er vom kartesischen Ansatz beeinflusst war, war er weniger doktrinär. Er untersuchte elastische Kollisionen in den 1650er Jahren, verzögerte die Veröffentlichung jedoch um mehr als ein Jahrzehnt.

Huygens kam schon früh zu dem Schluss, dass die Gesetze von Descartes für den elastischen Stoß zweier Körper falsch sein müssen, und formulierte die richtigen Gesetze. Ein wichtiger Schritt war seine Anerkennung der galiläischen Invarianz der Probleme. Es dauerte dann viele Jahre, bis seine Ansichten verbreitet wurden. Er gab sie 1661 persönlich an William Brouncker und Christopher Wren in London weiter. Was Spinoza 1666, also während des Zweiten Englisch-Niederländischen Krieges , über sie an Henry Oldenburg schrieb, wurde behütet. Huygens hatte sie tatsächlich in einem Manuskript De Motu Corporum ex Percussione in der Zeit von 1652 bis 1656 ausgearbeitet. Der Krieg endete 1667 und Huygens gab seine Ergebnisse 1668 der Royal Society bekannt. Er veröffentlichte sie 1669 im Journal des Sçavans .

Huygens formulierte das, was heute als zweites von Newtons Bewegungsgesetzen bekannt ist, in quadratischer Form. 1659 leitete er die heute gebräuchliche Formel für die Zentripetalkraft ab , die auf einen Gegenstand ausgeübt wird, der eine Kreisbewegung beschreibt , beispielsweise durch die Schnur, an der er befestigt ist. In moderner Notation:

mit m der Masse des Objekts, v der Geschwindigkeit und r dem Radius . Die Veröffentlichung der allgemeinen Formel für diese Kraft im Jahr 1673 war ein bedeutender Schritt beim Studium der Umlaufbahnen in der Astronomie. Es ermöglichte den Übergang von Keplers drittem Gesetz der Planetenbewegung zum umgekehrten quadratischen Gravitationsgesetz. Die Interpretation von Newtons Arbeiten über die Gravitation durch Huygens unterschied sich jedoch von der von Newtonianern wie Roger Cotes ; er beharrte nicht auf der a priori- Einstellung von Descartes, akzeptierte aber auch keine Aspekte der Gravitationsanziehung, die nicht prinzipiell auf den Kontakt von Teilchen zurückzuführen waren.

Der von Huygens verwendete Ansatz verfehlte auch einige zentrale Begriffe der mathematischen Physik, die anderen nicht entgangen sind. Seine Arbeiten über Pendel kamen der Theorie der einfachen harmonischen Bewegung sehr nahe ; aber das Thema wurde zum ersten Mal vollständig von Newton in Buch II seiner Principia Mathematica (1687) behandelt. 1678 wählte Leibniz aus Huygens' Arbeit über Kollisionen die Idee des Erhaltungsgesetzes aus , die Huygens implizit gelassen hatte.

Uhrmacherkunst

Federbetriebene Pendeluhr, entworfen von Huygens und gebaut von Salomon Coster (1657), mit einer Kopie des Horologium Oscillatorium (1673), im Museum Boerhaave , Leiden.

Huygens entwickelte die oszillierenden Zeitmessmechanismen, die seitdem in mechanischen Armbanduhren und Uhren verwendet werden, die Unruhspirale und das Pendel , was zu einer großen Steigerung der Zeitmessgenauigkeit führte. 1657 erfand Huygens, inspiriert von früheren Forschungen zu Pendeln als Regulierungsmechanismen, die Pendeluhr, die einen Durchbruch in der Zeitmessung darstellte und für die nächsten 275 Jahre bis in die 1930er Jahre zum genauesten Zeitmesser wurde. Er beauftragte Salomon Coster in Den Haag mit der Konstruktion seiner Uhrenentwürfe, der die Uhr baute. Die Pendeluhr war viel genauer als die bestehenden Spindel- und Foliotuhren und war sofort beliebt und verbreitete sich schnell in ganz Europa. Huygens verdiente jedoch nicht viel Geld mit seiner Erfindung. Pierre Séguier verweigerte ihm alle französischen Rechte, während Simon Douw in Rotterdam und Ahasuerus Fromanteel in London 1658 seinen Entwurf kopierten. Die älteste bekannte Pendeluhr im Huygens-Stil stammt aus dem Jahr 1657 und ist im Museum Boerhaave in Leiden zu sehen .

Ein Teil des Anreizes für die Erfindung der Pendeluhr bestand darin, ein genaues Schiffschronometer zu schaffen , das verwendet werden konnte, um den Längengrad durch Himmelsnavigation während Seereisen zu bestimmen. Als Marinezeitmesser erwies sich die Uhr jedoch als erfolglos, da die Schaukelbewegung des Schiffes die Bewegung des Pendels störte. Im Jahr 1660 machte Lodewijk Huygens auf einer Reise nach Spanien einen Versuch und berichtete, dass schweres Wetter die Uhr unbrauchbar machte. Alexander Bruce trat 1662 mit dem Ellbogen ins Feld, und Huygens rief Sir Robert Moray und die Royal Society hinzu, um zu vermitteln und einige seiner Rechte zu wahren. Die Prozesse dauerten bis in die 1660er Jahre, die beste Nachricht kam von einem Kapitän der Royal Navy, Robert Holmes , der 1664 gegen die holländischen Besitztümer operierte. Lisa Jardine bezweifelt, dass Holmes die Ergebnisse des Prozesses genau gemeldet hat, da Samuel Pepys damals seine Zweifel äußerte.

Ein Prozess für die Französische Akademie auf einer Expedition nach Cayenne endete schlecht. Jean Richer schlug eine Korrektur für die Figur der Erde vor . Zur Zeit der Expedition der Niederländischen Ostindien-Kompanie von 1686 zum Kap der Guten Hoffnung konnte Huygens die Korrektur nachträglich liefern.

Pendel

Diagramm, das die Evolute einer Kurve zeigt.

1673 veröffentlichte Huygens sein Hauptwerk über Pendel und Uhrmacherei mit dem Titel Horologium Oscillatorium: Sive de Motu Pendulorum ad Horologia Aptato Demonstrationes Geometricae (Die Pendeluhr: oder Geometrische Demonstrationen zur Pendelbewegung bei Uhren ). Es ist das erste moderne Werk, in dem ein physikalisches Problem durch eine Reihe von Parametern idealisiert und dann mathematisch analysiert wird.

Die Motivation von Huygens kam von der Beobachtung von Mersenne und anderen, dass Pendel nicht ganz isochron sind : Ihre Periode hängt von ihrer Schwingbreite ab, wobei weite Schwingungen etwas länger dauern als schmale Schwingungen. Er ging dieses Problem an, indem er die Kurve fand, die eine Masse unter dem Einfluss der Schwerkraft in der gleichen Zeit hinunterrutscht, unabhängig von ihrem Ausgangspunkt; das sogenannte tautochrone problem . Durch geometrische Methoden, die den Kalkül vorwegnahmen , zeigte Huygens, dass es sich eher um eine Zykloide handelt als um den Kreisbogen eines Pendels, und dass sich daher Pendel auf einer Zykloidenbahn bewegen mussten, um isochron zu sein. Die zur Lösung dieses Problems notwendige Mathematik veranlasste Huygens, seine Theorie der Evoluten zu entwickeln, die er in Teil III seines Horologium Oscillatorium vorstellte .

Er löste auch ein früher von Mersenne gestelltes Problem: wie man die Periode eines Pendels berechnet, das aus einem willkürlich geformten schwingenden starren Körper besteht. Dazu gehörte die Entdeckung des Schwingungszentrums und seiner wechselseitigen Beziehung zum Drehpunkt. In der gleichen Arbeit analysierte er das konische Pendel , bestehend aus einem Gewicht an einer Schnur, die sich im Kreis bewegt, unter Verwendung des Konzepts der Zentrifugalkraft .

Huygens leitete als erster die Formel für die Periode eines idealen mathematischen Pendels (mit masselosem Stab oder Schnur und einer Länge, die viel länger als seine Schwingung ist) in moderner Notation ab:

mit T der Periode, l der Pendellänge und g der Fallbeschleunigung . Mit seiner Untersuchung der Schwingungsdauer zusammengesetzter Pendel leistete Huygens entscheidende Beiträge zur Entwicklung des Konzepts des Trägheitsmoments .

Huygens beobachtete auch gekoppelte Schwingungen : Zwei seiner Pendeluhren, die nebeneinander auf demselben Träger montiert waren, wurden oft synchronisiert und schwangen in entgegengesetzte Richtungen. Er berichtete die Ergebnisse per Brief an die Royal Society, und es wird im Protokoll der Gesellschaft als „ eine seltsame Art von Sympathie “ bezeichnet. Dieses Konzept ist heute als Entrainment bekannt .

Unruhuhr mit Feder

Zeichnung einer von Huygens erfundenen Unruhspirale.

Huygens entwickelte eine Spiralfederuhr zur gleichen Zeit wie, aber unabhängig von Robert Hooke. Die Kontroverse über die Priorität dauerte Jahrhunderte an. Im Februar 2006 wurde in einem Schrank in Hampshire , England, eine lange verschollene Kopie von Hookes handschriftlichen Notizen aus mehreren Jahrzehnten von Treffen der Royal Society entdeckt, die vermutlich die Beweise zu Gunsten von Hooke kippten.

Huygens' Konstruktion verwendete eine spiralförmige Unruhspirale, aber er verwendete diese Federform zunächst nur, weil sich die Unruh in seiner ersten Uhr mehr als anderthalb Umdrehungen drehte. Später verwendete er Spiralfedern in konventionelleren Uhren, die ab etwa 1675 von Thuret in Paris für ihn hergestellt wurden. Solche Federn sind in modernen Uhren mit freistehender Ankerhemmung unerlässlich, da sie auf Isochronismus eingestellt werden können . Uhren zur Zeit von Huygens verwendeten jedoch die sehr ineffektive Spindelhemmung . Es störte die isochronen Eigenschaften jeder Form von Spiralfeder, Spirale oder anderem.

1675 patentierte Huygens eine Taschenuhr . Die Uhren, die in Paris von c hergestellt wurden. 1675 nach Huygens 'Design zeichnen sich durch das Fehlen einer Schnecke zum Ausgleichen des Drehmoments der Hauptfeder aus. Die Implikation ist, dass Huygens dachte, dass seine Spiralfeder die Unruh isochronisieren würde, genauso wie er dachte, dass die zykloidenförmigen Aufhängungskanten seiner Uhren das Pendel isochronisieren würden.

Optik

Brechung einer ebenen Welle, erklärt anhand des Huygens-Prinzips, wie in Traité de la Lumière (1690) gezeigt.

In der Optik ist Huygens vor allem für seine Wellentheorie des Lichts bekannt, die er erstmals 1678 der Académie des sciences in Paris mitteilte. Seine Theorie wurde 1690 unter dem Titel Traité de la Lumière ( Abhandlung über das Licht ) veröffentlicht, die die erste vollständig mathematische, mechanistische Erklärung eines unbeobachtbaren physikalischen Phänomens (dh der Lichtausbreitung) enthält. Huygens bezieht sich auf Ignace-Gaston Pardies , dessen Manuskript über Optik ihm bei seiner Wellentheorie half.

Huygens geht davon aus, dass die Lichtgeschwindigkeit endlich ist, wie es in einem Experiment von Ole Christensen Rømer im Jahr 1679 gezeigt wurde, woran Huygens aber vermutlich schon geglaubt hat. Die damalige Herausforderung bestand darin, die geometrische Optik zu erklären , da die meisten Phänomene der physikalischen Optik ( wie z . Die Theorie von Huygens postuliert Licht als strahlende Wellenfronten , wobei die allgemeine Vorstellung von Lichtstrahlen eine Ausbreitung normal zu diesen Wellenfronten darstellt. Die Ausbreitung der Wellenfronten wird dann damit erklärt, dass an jedem Punkt entlang der Wellenfront Kugelwellen emittiert werden (heute bekannt als Huygens-Fresnel-Prinzip). Es ging von einem allgegenwärtigen Äther aus, mit Übertragung durch perfekt elastische Teilchen, eine Revision der Ansicht von Descartes. Die Natur des Lichts war also eine Longitudinalwelle .

Huygens hatte 1672 mit Doppelbrechung ( Doppelbrechung ) im Islandspat (einem Calcit ) experimentiert, ein Phänomen, das 1669 von Rasmus Bartholin entdeckt wurde . Zuerst konnte er nicht erklären, was er fand, aber später konnte er es mit seiner Wellenfronttheorie und seinem Konzept der Evoluten erklären. Er entwickelte auch Ideen zur Kaustik . Die Lichttheorie von Huygens wurde nicht allgemein akzeptiert, während Newtons rivalisierende Korpuskulartheorie des Lichts , wie sie in seinen Opticks (1704) zu finden ist, mehr Unterstützung fand. Ein starker Einwand gegen die Theorie von Huygens war, dass Longitudinalwellen nur eine einzige Polarisation haben , was die beobachtete Doppelbrechung nicht erklären kann. Die Interferenzexperimente von Thomas Young im Jahr 1801 und François Aragos Entdeckung des Poisson-Flecks im Jahr 1819 konnten jedoch nicht durch Newtons oder irgendeine andere Teilchentheorie erklärt werden, die die Ideen und Wellenmodelle von Huygens wiederbelebte. 1821 konnte Fresnel die Doppelbrechung dadurch erklären, dass Licht nicht wie angenommen eine Longitudinal-, sondern eine Transversalwelle ist . Das so genannte Huygens-Fresnel-Prinzip war die Grundlage für die Weiterentwicklung der physikalischen Optik und erklärte alle Aspekte der Lichtausbreitung, bis Maxwells elektromagnetische Theorie in der Entwicklung der Quantenmechanik und der Entdeckung des Photons gipfelte .

Linsen

Huygens untersuchte 1652–3 sphärische Linsen aus theoretischer Sicht und erhielt Ergebnisse, die bis zu ähnlichen Arbeiten von Isaac Barrow (1669) unbekannt blieben. Sein Ziel war es, Teleskope zu verstehen . Zusammen mit seinem Bruder Constantijn begann Huygens 1655, seine eigenen Linsen zu schleifen, um Teleskope zu verbessern. Er entwarf 1662 das sogenannte Huygensche Okular mit zwei Linsen als Fernrohrokular. Linsen waren auch ein gemeinsames Interesse, durch das Huygens sich in den 1660er Jahren sozial mit Baruch Spinoza treffen konnte , der sie beruflich begründete. Sie hatten ziemlich unterschiedliche Ansichten über die Wissenschaft, wobei Spinoza der engagiertere Cartesianer war, und einige ihrer Diskussionen sind in Korrespondenz erhalten. Er begegnete der Arbeit von Antoni van Leeuwenhoek , einem anderen Linsenschleifer, auf dem Gebiet der Mikroskopie , die seinen Vater interessierte.

Huygens untersuchte auch die Verwendung von Linsen in Projektoren. Er gilt als Erfinder der magischen Laterne , die in einem Briefwechsel von 1659 beschrieben wurde. Es gibt andere, denen ein solches Laternengerät zugeschrieben wurde, wie Giambattista della Porta und Cornelis Drebbel , obwohl Huygens' Design eine Linse für eine bessere Projektion verwendete ( Athanasius Kircher wurde dafür auch gutgeschrieben).

Astronomie

Saturnringe und Titan

Huygens' Erklärung für die Aspekte des Saturn, Systema Saturnium (1659).

1655 schlug Huygens als erster vor, die Ringe des Saturn seien „ein dünner, flacher Ring, der sich nirgendwo berührt und zur Ekliptik geneigt ist“. Mit einem von ihm selbst entworfenen Linsenteleskop mit 43-facher Vergrößerung entdeckte Huygens auch den ersten der Saturnmonde Titan .Im selben Jahr beobachtete und skizzierte er den Orionnebel .Seine Zeichnung, die erste bekannte des Orionnebels, wurde 1659 in Systema Saturnium veröffentlicht.Mit seinem modernen Teleskop gelang es ihm, den Nebel zu unterteilen in verschiedene Sterne. Das hellere Innere trägt nun zu seinen Ehren den Namen der Huygenischen Region . Außerdem entdeckte er mehrere interstellare Nebel und einige Doppelsterne .

Mars und Syrtis Major

1659 beobachtete Huygens als erster ein Oberflächenmerkmal auf einem anderen Planeten, Syrtis Major , einer vulkanischen Ebene auf dem Mars . Er verwendete wiederholte Beobachtungen der Bewegung dieses Merkmals im Laufe mehrerer Tage, um die Tageslänge auf dem Mars abzuschätzen, was er ziemlich genau auf 24 1/2 Stunden tat. Diese Zahl ist nur wenige Minuten von der tatsächlichen Länge des Marstages von 24 Stunden und 37 Minuten entfernt.

Planetarium

Auf Betreiben von Jean-Baptiste Colbert übernahm Huygens die Aufgabe, ein mechanisches Planetarium zu bauen, das alle damals bekannten Planeten und ihre Monde zeigen konnte, die um die Sonne kreisten. Huygens stellte seinen Entwurf 1680 fertig und ließ ihn im folgenden Jahr von seinem Uhrmacher Johannes van Ceulen bauen. Colbert verstarb jedoch in der Zwischenzeit und Huygens konnte sein Planetarium nie an die Französische Akademie der Wissenschaften liefern, da der neue Minister Fracois-Michel le Tellier beschloss, Huygens' Vertrag nicht zu verlängern.

In seinem Entwurf nutzte Huygens Kettenbrüche auf raffinierte Weise, um die besten rationalen Näherungen zu finden, mit denen er die Zahnräder mit der richtigen Anzahl von Zähnen auswählen konnte. Das Verhältnis zwischen zwei Zahnrädern bestimmte die Umlaufzeit zweier Planeten. Um die Planeten um die Sonne zu bewegen, verwendete Huygens einen Uhrmechanismus, der in der Zeit vorwärts und rückwärts gehen konnte. Huygens behauptete, sein Planetarium sei genauer als ein ähnliches Gerät, das etwa zur gleichen Zeit von Ole Rømer konstruiert wurde , aber sein Planetariumsentwurf wurde erst nach seinem Tod in der Opuscula Posthuma (1703) veröffentlicht.

Kosmos

Huygens Teleskop ohne Tubus aus Astroscopia Compendiaria tubi optici molimine liberata (1684).

Kurz vor seinem Tod im Jahr 1695 vollendete Huygens Cosmotheoros . Auf seine Anweisung sollte es nur posthum von seinem Bruder veröffentlicht werden, was Constantijn Jr. 1698 tat. Darin spekulierte er über die Existenz von außerirdischem Leben auf anderen Planeten, von dem er sich vorstellte, dass es dem auf der Erde ähnlich sei. Solche Spekulationen waren damals keine Seltenheit, begründet durch den Kopernikanismus oder das Prinzip der Fülle . Aber Huygens ging ins Detail, allerdings ohne den Vorteil, Newtons Gravitationsgesetze oder die Tatsache zu verstehen, dass die Atmosphären auf anderen Planeten aus verschiedenen Gasen bestehen. Das Werk, das im Jahr seiner Veröffentlichung ins Englische übersetzt wurde und den Titel The celestial worlds discover'd trägt, wurde als in der phantasievollen Tradition von Francis Godwin , John Wilkins und Cyrano de Bergerac stehend und grundsätzlich utopisch angesehen ; und auch in seinem Planetenbegriff der Kosmographie im Sinne von Peter Heylin zu verdanken .

Huygens schrieb, dass die Verfügbarkeit von Wasser in flüssiger Form für das Leben unerlässlich ist und dass die Eigenschaften des Wassers von Planet zu Planet variieren müssen, um dem Temperaturbereich gerecht zu werden. Er nahm seine Beobachtungen von dunklen und hellen Flecken auf den Oberflächen von Mars und Jupiter als Beweis für Wasser und Eis auf diesen Planeten. Er argumentierte, dass außerirdisches Leben von der Bibel weder bestätigt noch geleugnet werde, und stellte die Frage, warum Gott die anderen Planeten erschaffen würde, wenn sie nicht einem größeren Zweck dienen würden, als dem, von der Erde bewundert zu werden. Huygens postulierte, dass die große Entfernung zwischen den Planeten bedeutete, dass Gott nicht beabsichtigt hatte, dass Wesen auf dem einen etwas über die Wesen auf den anderen wissen, und dass er nicht vorhergesehen hatte, wie viel Menschen in wissenschaftlichen Erkenntnissen vorankommen würden.

In diesem Buch veröffentlichte Huygens auch seine Methode zur Abschätzung der Entfernung von Sternen . Er bohrte eine Reihe kleinerer Löcher in einen Schirm, der der Sonne zugewandt war, bis er schätzte, dass das Licht dieselbe Intensität hatte wie das des Sterns Sirius . Er berechnete dann, dass der Winkel dieses Lochs 1/27.664stel des Durchmessers der Sonne betrug und somit etwa 30.000 Mal so weit entfernt war, unter der (falschen) Annahme, dass Sirius so hell ist wie die Sonne. Bis zu Pierre Bouguer und Johann Heinrich Lambert steckte das Thema Photometrie noch in den Kinderschuhen .

Vermächtnis

Porträt von Christiaan Huygens von Bernard Vaillant (1686).

Zu seinen Lebzeiten war Huygens' Einfluss immens, begann aber kurz nach seinem Tod zu schwinden. Seine Fähigkeiten als Geometer und seine mechanischen Einsichten erregten die Bewunderung vieler seiner Zeitgenossen, darunter Newton, Leibniz, l'Hospital und die Bernoullis . Für seine Arbeit in der Physik wurde Huygens als einer der größten Wissenschaftler der Geschichte und als prominente Figur in der wissenschaftlichen Revolution angesehen, nur nach Newton in Bezug auf die Tiefe der Einsichten und die Anzahl der erzielten Ergebnisse.

Mathematik und Physik

In der Mathematik beherrschte Huygens die Methoden der antiken griechischen Geometrie , insbesondere die Arbeit von Archimedes, und war ein versierter Anwender der analytischen Geometrie und der Infinitesimaltechniken von Descartes, Fermat und anderen. Sein mathematischer Stil kann als geometrische Infinitesimalanalyse von Kurven und Bewegungen charakterisiert werden. Es bezog Inspiration und Bilder aus der Mechanik, blieb aber in seiner Form reine Mathematik. Huygens brachte diese Art der geometrischen Analyse zu ihrer größten Blüte, aber auch zu ihrem Abschluss, als sich immer mehr Mathematiker von der klassischen Geometrie abwandten und sich dem Kalkül zuwandten, um mit Infinitesimalzahlen, Grenzprozessen und Bewegungen umzugehen.

Huygens war außerdem einer der ersten, der die Mathematik vollständig zur Beantwortung physikalischer Fragen einsetzte. Oft bedeutete dies, ein einfaches Modell zur Beschreibung einer komplizierten Situation einzuführen , es dann ausgehend von einfachen Argumenten bis zu ihren logischen Konsequenzen zu analysieren und dabei die notwendige Mathematik zu entwickeln. Wie er am Ende eines Entwurfs von De vi Centrifuga schrieb :

Was auch immer Sie in Bezug auf die Schwerkraft oder Bewegung oder irgendetwas anderes für nicht unmöglich gehalten haben werden, wenn Sie dann etwas über die Größe einer Linie, einer Fläche oder eines Körpers beweisen, wird es wahr sein; wie zum Beispiel Archimedes über die Quadratur der Parabel , wo angenommen wurde, dass die Tendenz schwerer Objekte durch parallele Linien wirkt.

Huygens bevorzugte axiomatische Präsentationen seiner Ergebnisse, die strenge Methoden der geometrischen Demonstration erforderten; Obwohl er bei der Auswahl der verwendeten primären Axiome und Hypothesen Unsicherheitsgrade zuließ, konnte der Beweis der daraus abgeleiteten Theoreme niemals zweifelhaft sein. Seine veröffentlichten Arbeiten wurden als präzise, ​​kristallklar und elegant angesehen und übten einen großen Einfluss auf Newtons Präsentation seines eigenen Hauptwerks aus .

Neben der Anwendung der Mathematik auf die Physik und der Physik auf die Mathematik stützte sich Huygens auf die Mathematik als Methodik, insbesondere auf ihre Vorhersagekraft, um neues Wissen über die Welt zu generieren. Im Gegensatz zu Galileo, der die Mathematik hauptsächlich als Rhetorik oder Synthese verwendete, setzte Huygens die Mathematik konsequent als Entdeckungs- und Analysemethode ein, und die kumulative Wirkung seines äußerst erfolgreichen Ansatzes schuf eine Norm für Wissenschaftler des 18. Jahrhunderts wie Johann Bernoulli .

Obwohl nie zur Veröffentlichung vorgesehen, verwendete Huygens in einer Handvoll seiner Manuskripte über Kollisionen algebraische Ausdrücke, um physikalische Einheiten darzustellen. Damit wäre er einer der ersten, der mathematische Formeln verwendet, um Zusammenhänge in der Physik zu beschreiben, wie es heute üblich ist.

Später Einfluss

Huygens' sehr eigenwilliger Stil und seine Zurückhaltung bei der Veröffentlichung seiner Arbeit schmälerten seinen Einfluss in der Zeit nach der wissenschaftlichen Revolution erheblich, als die Anhänger der Leibniz'schen Rechnung und der Newtonschen Physik in den Mittelpunkt rückten.

Seine Analyse von Kurven, die bestimmte physikalische Eigenschaften erfüllen, wie die Zykloide , führte zu späteren Studien vieler anderer solcher Kurven wie der Kaustik, der Brachistochrone , der Segelkurve und der Oberleitung. Seine Anwendung der Mathematik auf die Physik, beispielsweise in seiner Analyse der Doppelbrechung, würde im nächsten Jahrhundert zu neuen Entwicklungen in der mathematischen Physik und der rationalen Mechanik inspirieren (wenn auch in der Sprache der Infinitesimalrechnung). Darüber hinaus waren seine Pendeluhren die ersten zuverlässigen Zeitmesser, die für wissenschaftliche Zwecke geeignet waren und in den Jahren nach seinem Tod anderen ein Beispiel für Arbeiten in angewandter Mathematik und Maschinenbau lieferten.

Porträts

Zu seinen Lebzeiten ließen Huygens und sein Vater eine Reihe von Porträts in Auftrag geben. Diese enthielten:

Gedenken

Eine Reihe von Denkmälern von Christiaan Huygens sind in wichtigen Städten der Niederlande zu finden, darunter Rotterdam , Delft und Leiden .

Funktioniert

Korrespondenz

Quelle(n):

  • 1650 – De Iis Quae Liquido Supernatant ( Über die Teile über dem Wasser , unveröffentlicht).
  • 1651 – Theoremata de Quadratura Hyperboles, Ellipsis et Circuli , neu veröffentlicht in Oeuvres Complètes , Tome XI.
  • 1654 – De Circuli Magnitudine Inventa.
  • 1655 – Horologium ( Die Uhr – kurze Broschüre über die Pendeluhr).
  • 1656 – Epistola, qua diluuntur ea quibus 'Εξέτασις [Exetasis] Cyclometriae Gregori à Sto. Vincentio impugnata fuit.
  • 1656 – De Saturni Luna Observatio Nova ( Über die neue Beobachtung des Saturnmondes Entdeckung von Titan ).
  • 1656 – De Motu Corporum ex Percussione , veröffentlicht 1703 posthum.
  • 1657 – De Ratiociniis in Ludo Aleae ( Van reeckening in spelen van geluck , ins Lateinische übersetzt von Frans van Schooten).
  • 1659 – Systema Saturnium ( Saturnsystem ).
  • 1659 – De vi Centrifuga ( Über die Zentrifugalkraft ), veröffentlicht 1703.
  • 1673 – Horologium Oscillatorium Sive de Motu Pendulorum ad Horologia Aptato Demonstrationes Geometricae (enthält seine Theorie der Evoluten und Designs von Pendeluhren, gewidmet Ludwig XIV. von Frankreich).
  • 1684 – Astroscopia Compendiaria Tubi Optici Molimine Liberata ( Zusammengesetzte Teleskope ohne Tubus ).
  • 1685 – Memoriën aengaende het slijpen van glasen tot verrekijckers (über das Schleifen von Linsen).
  • 1686 – Altholländisch : Kort onderwijs aengaende het gebruijck der horologiën tot het vinden der lenghten van Oost en West (Anweisungen zur Verwendung von Uhren zur Bestimmung des Längengrads auf See).
  • 1690 – Traité de la Lumière (übersetzt von Silvanus P. Thompson).
  • 1690 – Discours de la Cause de la Pesanteur ( Diskurs über die Schwerkraft , von 1669?).
  • 1691 – Lettre Touchant le Cycle Harmonique (Rotterdam, über das 31-Ton-System ).
  • 1698 – Cosmotheoros (Sonnensystem, Kosmologie, Leben im Universum).
  • 1703 – Opuscula Posthuma einschließlich:
    • De Motu Corporum ex Percussione ( Über die Bewegungen kollidierender Körper – enthält die ersten korrekten Kollisionsgesetze aus dem Jahr 1656).
    • Descriptio Automati Planetarii (Beschreibung und Gestaltung eines Planetariums ).
  • 1724 – Novus Cyclus Harmonicus (eine Abhandlung über Musik, veröffentlicht in Leiden nach Huygens Tod).
  • 1728 – Christiani Hugenii Zuilichemii, dum viveret Zelhemii Toparchae, Opuscula Posthuma ... (veröffentlicht 1728) Alternativer Titel: Opera Reliqua über Optik und Physik
  • 1888–1950 – Huygens, Christian. Gesamtwerke. Gesamtwerk, 22 Bände. Herausgeber D. Bierens de Haan (Wälzer = Teil 1–5), J. Bosscha (6–10), DJ Korteweg (11–15), AA Nijland (15), JA Vollgraf (16–22). Den Haag:
Band I: Korrespondenz 1638–1656 (1888).
Band II: Korrespondenz 1657–1659 (1889).
Band III: Korrespondenz 1660–1661 (1890).
Band IV: Korrespondenz 1662–1663 (1891).
Band V: Korrespondenz 1664–1665 (1893).
Band VI: Korrespondenz 1666–1669 (1895).
Band VII: Korrespondenz 1670–1675 (1897).
Band VIII: Korrespondenz 1676–1684 (1899).
Band IX: Korrespondenz 1685–1690 (1901).
Band X: Korrespondenz 1691–1695 (1905).
Band XI: Travaux mathématiques 1645–1651 (1908).
Band XII: Travaux mathématiques pures 1652–1656 (1910).
Band XIII, Fasc. I: Dioptrie 1653, 1666 (1916).
Band XIII, Fasc. II: Dioptrie 1685–1692 (1916).
Band XIV: Calcul des probabilités. Travaux de mathématiques pures 1655–1666 (1920).
Tome XV: Observations astronomiques. System de Saturne. Travaux astronomiques 1658–1666 (1925).
Tome XVI: Mécanique jusqu'à 1666. Schlagzeug. Question de l'existence et de la perceptibilité du mouvement absolu. Kraftzentrifuge (1929).
Tome XVII: L'horloge à pendule de 1651 à 1666. Travaux divers de physique, de mecanique et de technique de 1650 à 1666. Traité des couronnes et des parhélies (1662 oder 1663) (1932).
Tome XVIII: L'horloge à pendule ou à balancier de 1666 à 1695. Anecdota (1934).
Band XIX: Mécanique théorique et physique von 1666 bis 1695. Huygens à l'Académie royale des sciences (1937).
Band XX: Musique et mathématique. Musik. Mathematik von 1666 bis 1695 (1940).
Wälzer XXI: Kosmologie (1944).
Band XXII: Supplément à la Korrespondenz. Varia. Biographie von Chr. Huygens. Catalogue de la vente des livres de Chr. Huygens (1950).

Siehe auch

Anmerkungen

Weiterlesen

  • Andriesse, CD (2005). Huygens: Der Mann hinter dem Prinzip . Vorwort von Sally Miedema. Cambridge University Press .
  • Bell, AE (1947). Christian Huygens und die Entwicklung der Wissenschaft im 17. Jahrhundert
  • Boyer, CB (1968). Eine Geschichte der Mathematik , New York.
  • Dijksterhuis, EJ (1961.) Die Mechanisierung des Weltbildes: Pythagoras bis Newton
  • Hooijmaijers, H. (2005). Zeit sagen – Geräte zur Zeitmessung im Museum Boerhaave – Ein beschreibender Katalog , Leiden, Museum Boerhaave.
  • Struik, DJ (1948). Eine kurze Geschichte der Mathematik
  • Van den Ende, H. et al. (2004). Huygens' Vermächtnis, Das goldene Zeitalter der Pendeluhr , Fromanteel Ltd, Castle Town, Isle of Man.
  • Yoder, J. G. (2005.) „Book on the pendulum clock“ in Ivor Grattan-Guinness , Hrsg., Landmark Writings in Western Mathematics . Elsevier: 33–45.

Externe Links

Primärquellen, Übersetzungen

Museen

Andere