Das 17. Jahrhundert war eine sehr günstige Zeit für die Wissenschaften, mit Fortschritten in den Bereichen Physik, Mathematik, Chemie und Naturwissenschaften. Innerhalb eines Jahrhunderts wurden zum ersten Mal mehrere Planeten und Monde beobachtet, genaue Modelle erstellt, um die Bewegungen der Planeten vorherzusagen, und das Gesetz der universellen Gravitation wurde entwickelt.
Inmitten dessen sticht der Name Christiaan Huygens unter den anderen hervor. Als einer der herausragenden Wissenschaftler seiner Zeit war er maßgeblich an der Entwicklung von Uhren, Mechanik und Optik beteiligt. Und auf dem Gebiet der Astronomie entdeckte er die Saturnringe und ihren größten Mond - Titan. Dank Huygens wurden nachfolgende Generationen von Astronomen dazu inspiriert, das äußere Sonnensystem zu erforschen, was im folgenden Jahrhundert zur Entdeckung anderer cronischer Monde, Uranus und Neptun führte.
Frühen Lebensjahren:
Christiaan Huygens wurde am 14. April 1629 in Den Haag in eine reiche und einflussreiche niederländische Familie geboren. Christiaan war der zweite Sohn von Constantijn Huygens und Suzanna van Baerle, die Christiaan nach seinem Großvater väterlicherseits benannten. Constantijn - ein berühmter Dichter, Komponist und Berater des Hauses Oranien - war mit vielen zeitgenössischen Philosophen befreundet, darunter Galileo Galilei, Marin Mersenne und René Descartes.
Die Verbindungen und persönlichen Verbindungen seines Vaters ermöglichten es Christiaan, eine umfassende Ausbildung in den Künsten und Wissenschaften zu erhalten und ihn auf den Weg zu einem Erfinder und Astronomen zu bringen. Bis zu seinem sechzehnten Lebensjahr war Christiaan zu Hause unterrichtet und erhielt eine liberale Ausbildung. Er studierte Sprachen, Musik, Geschichte, Geographie, Mathematik, Logik, Rhetorik sowie Tanz, Fechten und Reiten.
Bildung:
Im Jahr 1645 wurde Christiaan zum Studium der Rechtswissenschaften und Mathematik an die Universität Leiden im Süden der Niederlande geschickt. Nach zwei Jahren setzte Huygens sein Studium am neu gegründeten College of Orange in Breda fort, wo sein Vater Kurator war, bis er 1649 seinen Abschluss machte. Während sein Vater gehofft hatte, Diplomat zu werden, interessierte sich Christiaan für Mathematik und die Wissenschaften waren offensichtlich.
1654 kehrte Huygens in das Haus seines Vaters in Den Haag zurück und begann sich ganz der Forschung zu widmen. Ein Großteil davon fand in einem anderen Haus seiner Familie im nahe gelegenen Hofwijck statt, wo er einen Großteil des Sommers verbrachte. Huygens entwickelte zu dieser Zeit eine breite Palette von Korrespondenten, darunter Mersenne und den Kreis der Akademiker, mit denen er sich in Paris umgeben hatte.
Bis 1655 besuchte Huygens mehrmals Paris und nahm an Debatten der Montmor-Akademie teil, die nach seinem Tod 1648 aus dem Mersenne-Kreis abgelöst worden war. Während seiner Zeit an der Montmor-Akademie befürwortete Huygens die wissenschaftliche Methode und das Experimentieren gegenüber der traditionellen Orthodoxien und was er als amateurhafte Einstellungen ansah.
1661 machte Huygens seinen ersten Besuch in England, wo er an einem Treffen der Gresham College-Gruppe teilnahm - einer Gesellschaft von Wissenschaftlern, die von der neuen wissenschaftlichen Methode beeinflusst wurde (wie von Francis Bacon vertreten). Im Jahr 1663 wurde Huygens Fellow der Royal Society, die die Nachfolge der Gresham Group antrat, und traf so einflussreiche Gelehrte wie Isaac Newton und Robert Boyle, die viele Debatten und Diskussionen mit anderen ihrer Art führten.
1666 zog Huygens nach Paris und wurde eines der Gründungsmitglieder der neuen französischen Akademie der Wissenschaften Ludwigs XIV. Dort nutzte er das Pariser Observatorium, um seine größten Entdeckungen auf dem Gebiet der Astronomie zu machen (siehe unten), führte Korrespondenz mit der Royal Society und arbeitete mit seinem Astronomen Giovanni Cassini (der die Saturnmonde Iapetus, Rhea, Tethys und Dione entdeckte) zusammen. .
Seine Arbeit mit der Akademie gewährte ihm eine Rente, die höher war als die eines anderen Mitglieds, und eine Wohnung in ihrem Gebäude. Neben gelegentlichen Besuchen in Holland lebte er von 1666 bis 1681 in Paris und lernte den deutschen Mathematiker und Philosophen Gottfried Wilhelm Leibniz kennen, mit dem er für den Rest seines Lebens befreundet war.
Erfolge in der Astronomie:
Von 1652 bis 1653 begann Huygens, sphärische Linsen unter theoretischen Gesichtspunkten zu untersuchen, um letztendlich Teleskope zu verstehen. 1655 begann er in Zusammenarbeit mit seinem Bruder Constantijn, seine eigenen Linsen zu schleifen und zu polieren, und entwarf schließlich das heutige Huygenian-Okular - ein aus zwei Linsen bestehendes Teleskopokular.
In den 1660er Jahren ermöglichte ihm seine Arbeit mit Linsen, sich sozial mit Baruch Spinoza zu treffen - dem berühmten niederländischen Philosophen, Gelehrten und Rationalisten -, der sie professionell begründete. Mit diesen Verbesserungen, die er in Linsen einführte, mit denen er wiederum eigene Teleskope baute, begann Huygens, die Planeten, Sterne und das Universum zu untersuchen.
1655 identifizierte er mit einem von ihm selbst entworfenen Teleskop mit 50 Leistungsbrechungen als erster Astronom Saturnringe, deren Form er vier Jahre später richtig einschätzte. In seiner ArbeitSystema Saturnium (1659) behauptete er, Saturn sei "von einem dünnen flachen Ring umgeben, der sich nirgends berührt und zur Ekliptik neigt".
Es war auch 1655, als er der erste Astronom war, der den größten Saturnmond beobachtete - Titan. Zu dieser Zeit nannte er den Mond Saturni Luna (Lateinisch für "Saturnmond"), den er in seinem Traktat mit dem Titel beschrieb De Saturni Luna Observatio Nova (“Eine neue Beobachtung des Saturnmondes “).
Im selben Jahr beobachtete er mit seinem modernen Teleskop den Orionnebel und teilte ihn erfolgreich in verschiedene Sterne ein. Er produzierte auch die erste Illustration davon - die er auch in veröffentlichte Systema Saturnium Aus diesem Grund wurde die hellere Innenregion als Huygenian Region zu seiner Ehre.
Kurz vor seinem Tod im Jahr 1695 wurde Huygens fertiggestellt Cosmotheoros, das 1698 posthum veröffentlicht wurde (aufgrund seiner eher ketzerischen Aussagen). Darin spekulierte Huygens über die Existenz von außerirdischem Leben auf anderen Planeten, von dem er sich vorstellte, dass es dem der Erde ähnlich sein würde. Solche Spekulationen waren zu dieser Zeit nicht ungewöhnlich, auch dank des kopernikanischen (heliozentrischen) Modells.
Huygens ging jedoch detaillierter darauf ein und erklärte, dass die Verfügbarkeit von Wasser in flüssiger Form lebenswichtig sei und dass die Eigenschaften von Wasser von Planet zu Planet variieren müssen, um dem Temperaturbereich zu entsprechen. 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 ging auf die Möglichkeit biblischer Herausforderungen ein und argumentierte, dass das außerirdische Leben von der Bibel weder bestätigt noch geleugnet wurde, und fragte sich, warum Gott die anderen Planeten erschaffen würde, wenn sie nicht wie die Erde besiedelt sein sollten. In diesem Buch veröffentlichte Huygens auch seine Methode zur Schätzung der Sternentfernungen, basierend auf der Annahme (später als falsch erwiesen), dass alle Sterne so leuchtend waren wie die Sonne.
Im Jahr 1659 stellte Huygens auch das zweite von Newtons Bewegungsgesetzen in quadratischer Form fest. Zu dieser Zeit leitete er die heutige Standardformel für die Zentripetalkraft ab, die von einem Objekt ausgeübt wird, das eine Kreisbewegung beschreibt, beispielsweise auf die Schnur, an der sie befestigt ist. In mathematischer Form wird dies ausgedrückt als Fc = mv² / r, wobei m die Masse des Objekts, v die Geschwindigkeit und r der Radius sind.
Die Veröffentlichung der allgemeinen Formel für diese Kraft im Jahr 1673 - obwohl sie sich auf seine Arbeit mit Pendeluhren und nicht mit Astronomie bezog (siehe unten) - war ein bedeutender Schritt bei der Untersuchung von Umlaufbahnen in der Astronomie. Es ermöglichte den Übergang von Keplers drittem Gesetz der Planetenbewegung zum inversen quadratischen Gesetz der Gravitation.
Sonstige Leistungen:
Sein Interesse als Astronom an der genauen Messung der Zeit führte ihn auch zur Entdeckung des Pendels als Regler für Uhren. Seine Erfindung der Pendeluhr, die er Ende 1656 als Prototyp entwickelte, war ein Durchbruch in der Zeitmessung und ermöglichte genauere Uhren als zu dieser Zeit verfügbar.
1657 beauftragte Huygens Uhrenhersteller in Den Haag mit dem Bau seiner Uhr und meldete ein lokales Patent an. In anderen Ländern wie Frankreich und Großbritannien war er weniger erfolgreich, und Designer gingen so weit, sein Design für den eigenen Gebrauch zu stehlen. Huygens veröffentlichte Arbeit zu dem Konzept stellte jedoch sicher, dass ihm die Erfindung zugeschrieben wird. Die älteste bekannte Pendeluhr im Huygens-Stil stammt aus dem Jahr 1657 und ist im Museum Boerhaave in Leiden (siehe oben) zu sehen.
Im Jahr 1673 veröffentlichte Huygens Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Theorie und Design der Pendeluhr), seine Hauptarbeit über Pendel und Uhrmacherkunst. Darin ging er auf Probleme ein, die von früheren Wissenschaftlern aufgeworfen wurden, die Pendel als nicht isochron betrachteten - d. H. Ihre Periode in Abhängigkeit von der Breite ihres Schwungs, wobei breite Schwünge etwas länger dauern als schmale Schwünge.
Huygens analysierte dieses Problem mit geometrischen Methoden (eine frühe Verwendung von Kalkül) und stellte fest, dass die dafür benötigte Zeit unabhängig von ihrem Ausgangspunkt dieselbe ist. Darüber hinaus löste er das Problem der Berechnung der Periode eines Pendels und beschrieb die Wechselbeziehung zwischen dem Schwingungszentrum und dem Drehpunkt. In derselben Arbeit analysierte er das konische Pendel - ein Gewicht auf einer Schnur, die sich in einem Kreis bewegt und das Konzept der Zentrifugalkraft verwendet.
Huygens wird im gleichen Zeitraum wie Robert Hooke (1675) auch die Entwicklung einer Unruhfederuhr zugeschrieben. Die Kontroverse darüber, wer der erste war, besteht seit Jahrhunderten, aber es wird allgemein angenommen, dass Huygens Entwicklung unabhängig von Hookes Entwicklung erfolgte.
Huygens ist auch für seine Beiträge zur Optik bekannt, insbesondere für seine Wellentheorie des Lichts. Diese Theorien wurden erstmals 1678 der Pariser Akademie der Wissenschaften mitgeteilt und 1690 in seiner veröffentlicht „Traité de la lumière“ (“Abhandlung über Licht“). Darin argumentierte er eine überarbeitete Version von Descartes-Ansichten, in der die Lichtgeschwindigkeit unendlich ist und sich mittels sphärischer Wellen ausbreitet, die entlang der Wellenfront emittiert werden.
Ebenfalls 1690 veröffentlicht wurde Huygens Abhandlung über die Schwerkraft.Discours de la Cause de la Pesanteur “ (“Diskurs über die Ursache der Schwerkraft“), Die eine mechanische Erklärung der Schwerkraft basierend auf kartesischen Wirbeln enthielt. Dies stellte eine Abkehr von Newtons Gravitationstheorie dar, die trotz seiner allgemeinen Bewunderung für Newton von Huygens als ohne mathematisches Prinzip angesehen wurde.
Weitere Erfindungen von Huygens waren der Entwurf eines Verbrennungsmotors im Jahr 1680, bei dem Schießpulver ausging, obwohl nie Prototypen gebaut wurden. Huygens baute auch drei eigene Teleskope mit Brennweiten von 37,5, 55 und 64 Metern (123, 180 und 210 Fuß), die später der Royal Society vorgestellt wurden.
Tod und Vermächtnis:
Huygens kehrte 1681 nach Den Haag zurück, nachdem er an einer schweren depressiven Erkrankung gelitten hatte, die ihn sein ganzes Leben lang geplagt hatte. Er versuchte 1685 nach Frankreich zurückzukehren, aber die Aufhebung des Edikts von Nantes, das den französischen Protestanten (den Hugenotten) die Freiheit gab, ihre Religion auszuüben, schloss dies aus. Als sein Vater 1687 starb, erbte er Hofwijck, den er im folgenden Jahr zu seinem Zuhause machte.
1689 machte er seinen dritten und letzten Besuch in England und sah Isaac Newton erneut zum Gedankenaustausch über Bewegung und Optik. Er starb am 8. Juli 1695 in Den Haag, nachdem er an einer Krankheit gelitten hatte, und wurde in der Grote von Sint-Jacobskerk - Great oder St. James Church, einer bedeutenden protestantischen Kirche in Den Haag, beigesetzt.
Für sein Lebenswerk und seine Beiträge zu vielen Bereichen der Wissenschaft wurde Huygen auf vielfältige Weise geehrt. In Anerkennung seiner Zeit an der Universität Leiden wurde das Huygens-Labor gebaut, in dem sich die Abteilung für Physik der Universität befindet. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) hat auch das Huygens-Gebäude geschaffen, das sich gegenüber dem Europäischen Zentrum für Weltraumforschung und -technologie (ESTEC) im Space Business Park in Noordwijk, Niederlande, befindet.
Die Radbound University in Nijmegen, Niederlande, hat auch ein Gebäude, das nach Huygens benannt ist und eines der Hauptgebäude der wissenschaftlichen Abteilung der Universität ist. Das Christiaan Huygens College, eine High School in Eindhoven, Niederlande, ist ihm ebenso zu Ehren wie das Huygen-Stipendienprogramm - ein spezielles Stipendium für internationale und niederländische Studenten.
Es gibt auch das von Huygens entworfene Zwei-Elemente-Okular für Teleskope, das daher als Huygenian-Okular bekannt ist. Zu seinen Ehren wurde auch ein Mikroskop-Bildverarbeitungspaket namens Huygens Software benannt. Zu Ehren von Christiaan und seinem Vater, einem weiteren renommierten niederländischen Gelehrten und Wissenschaftler, schuf die niederländische Supercomputer-Einrichtung in Amsterdam den Huygens Supercomputer.
Und aufgrund seiner Beiträge auf dem Gebiet der Astronomie wurden viele Himmelsobjekte, Merkmale und Fahrzeuge nach Huygens benannt. Diese beinhalten Asteroid 2801 Huygens, der Huygens-Krater auf dem Mars und Mons Huygens, ein Berg auf dem Mond. Und natürlich gibt es die Huygens-Sonde, den Lander, mit dem die Oberfläche von Titan im Rahmen der Cassini-Huygens-Mission zum Saturn vermessen wird.
Das Space Magazine hat viele interessante Artikel über Christiaan Huygens und seine Entdeckungen. Hier ist zum Beispiel einer, der den 375. Geburtstag von Christiaan Huygens anerkennt, einen Artikel über Saturns Mondtitan und Details über die Mission von Huygen und was er über die Atmosphäre von Titan enthüllte.
Astronomy Cast hat auch einen informativen Podcast zu diesem Thema, Episode 230: Christiaan Huygens und Episode 150: Teleskope, das nächste Level
Weitere Informationen finden Sie auf der NASA-Seite zur Erforschung des Sonnensystems zu Christiaan Huygens und einer Biografie von Christiaan Huygens.
