Гюйгенс (Huygens), правильнее Гейгенс, Христиан (1629-1695), создатель волновой теории света, один из величайших физиков, астрономов и математиков. Не имея склонности к широким обобщениям, характерным для Галилея и Ньютона, Гюйгенс конкретизировал принципы и понятия кинематики и динамики Галилея, разрешил основные задачи динамики о математическом и физическом маятнике и центробежной силе и создал основания динамики твердого тела. С другой стороны, результаты работы Гюйгенса послужили прочной базой для создания механики Ньютона.
Колоссальная широта и стройность учения Ньютона, поглотившего как частности достижения Галилея и Гюйгенса, позволяют только при правильной исторической перспективе вполне оценить дело последнего в области механики. Область, в которой достижения физики Ньютона не затемнили имени Гюйгенса,— это учение о свете. Волновая теория Гюйгенса, ее основной принцип и построения сохранили свое значение почти полностью и до нашего времени и притом далеко за пределами той области, в которой ее применял Гюйгенс.
В астрономии с именем Гюйгенса связано открытие кольца Сатурна и одного из его спутников, туманностей в Орионе и пятен на Марсе, а также усовершенствование телескопа («окуляр Гюйгенса»). В математике, как и в механике, Гюйгенс был конкретным исследователем, занимавшимся анализом практически важных кривых (циклоиды, логарифмики, цепной линии). Гюйгенсу принадлежит также один из первых трактатов по теории вероятности. Для Гюйгенса характерна глубоко идущая спаянность теоретических исследований с практическими, иногда доходившими до прямой техники. Следует также отметить, что Гюйгенс является одним из наиболее ярких представителей механического миросозерцания, господствовавшего в физике со времен Декарта и вплоть до Генриха Герца. В своем «Трактате о свете» («Traité de la lumière», 1690) Гюйгенс так определяет задачи естествознания: «Истинная философия сводит все причины явлений природы к механическим причинам. Именно так надо поступать, по моему мнению, или же вообще оставить всякую надежду понять что-либо в физике».
Гюйгенс родился в Гааге в богатой и знатной семье. Отец его Константин Гюйгенс, известный голландский поэт, состоял в течение 50 лет секретарем у принцев Оранских и пользовался большим политическим влиянием. Гюйгенс получил широкое образование, в частности по математике, склонность к которой проявилась у него в очень раннем возрасте. Шестнадцати лет Гюйгенс начал изучать право в Лейденском университете и затем в юридической школе в Бреде. В 1655 Гюйгенс получил степень доктора юридических наук.
Однако с ранних лет его интересы были направлены в физико-математическую область. За первыми математическими сочинениями (1651) о квадратуре конических сечений последовал ряд других работ по математике и геометрический оптике, в том числе наиболее точное для того времени приближенное вычисление значения p, и трактат о математической теории игр.
Наряду со многими современниками молодой Гюйгенс увлекался модным тогда вопросом об усовершенствовании телескопов и проявил исключительное мастерство в шлифовке линз. В период 1655-1659 гг. Гюйгенс сделал ряд замечательных астрономических открытий, упомянутых выше. Много позднее, в 1681-1687 гг., Гюйгенс снова вернулся к телескопам и построил так называемые «воздушные трубы» (без стекол) огромной длины, в 170 и 210 футов. Математическая одаренность Гюйгенса удивительным образом сочеталась с мастерством в области точной механики. Гюйгенс был не экспериментатором в обычном смысле этого слова, а именно точным механиком. Потребностью в точном измерении времени при астрономических наблюдениях вызвано изобретение и конструкция первых часов с маятником. Часы эти были изобретены Гюйгенсом в 1656 г. и описаны в 1657 г.
В 1663 г. Гюйгенс был избран членом Королевского общества в Лондоне, в 1665 г. приглашен министром Людовика XIV Кольбером в Париж в качестве члена только что открытой Парижской Академии с большим содержанием и рядом привилегий.
В Париже Гюйгенс пробыл 15 лет (с 1666 по 1681 г.). Здесь в 1673 г. появился его знаменитый трактат «Horologium oscillatorium», являющийся прекрасным звеном между «Discorsi» Галилея и «Principia» Ньютона. Помимо подробного описания часов, изобретенных Гюйгенсом, и их теории, в трактате заложены начала динамики твердого тела, дан вывод формулы физического маятника, развита теория эволют, доказано, что эволюта циклоиды является также циклоидой, но только смещенной, и установлено свойство таутохронности — движения тяжелой точки по циклоиде, которое теоретически может быть применено для построения абсолютно изохронного маятника. В этом же трактате содержится теорема о центробежной силе, применена теория живых сил, в неясной форме и без специального названия введен момент инерции (или вернее величина, ему пропорциональная).
Поводом для возвращения Гюйгенса из Парижа на родину послужила отмена Нантского эдикта. Последние годы своей жизни Гюйгенс провел почти безвыездно в Гааге. В 1689 г. он был Короткое время в Англии, где на заседании Королевского общества выступил с докладом о причине силы тяжести. В 1690 г. вышло второе знаменитое сочинение Гюйгенса, его «Трактат о свете», напечатанное на французском языке вместе с «Рассуждением о причине тяжести». «Трактат о свете» является первым последовательным эскизом волновой теории. Мнение о свете как волновом движении высказывалось многими и до Гюйгенса (Гримальди, Гук, Ньютон), но в неопределенной, расплывчатой форме. Гюйгенс отчетливо формулирует основное правило для расчета распространения волн, устанавливает принцип суперпозиции интенсивностей, выводит на основании волновой теории законы отражения и преломления в однородной (изотропной) среде. Особенно замечательна V глава трактата, излагающая теорию распространения света в кристаллах исландского шпата. Изложение теории двойного лучепреломления в учебниках физики и до сего времени ведется по Гюйгенсу. Несомненное влияние на развитие идей Гюйгенса в области математики, механики и оптики оказало учение Декарта. Гюйгенс считал необходимым для объяснения света и тяготения, наличие всепроникающей среды — эфира. Силу тяжести он объяснял как некоторую центростремительную силу вихря в эфире; вихри, по Гюйгенсу, служили для объяснения тяготения, но были бесполезными для понимания переносного движения планет. В трактатах о свете и тяготении Гюйгенс давал первый эскиз физики эфира.
Гюйгенс умер 8 июня 1695 г., в то время, когда печатался его последний трактат — о множественности миров, «Kosmotheoros», содержащий догадки об обитаемости других миров, гипотезы о форме земли и других астрономических вопросах. «Диоптрика» и ряд других оптических, астрономических, механических и математических сочинений были опубликованы только после смерти Гюйгенса. Полное собрание сочинений [Oeuvre complètes (La Haye)] вышло в 1888-1905 гг.
Источник: С.И.Вавилов.
Собрание сочинений. Т.3,
М.: Изд-во АН СССР, 1956,
с.129-131.
Первоначальная публикация:
БЭС, т. 20, 1930.