Σαν σήμερα... 1629, γεννήθηκε ο Ολλανδός φυσικός Christiaan Huygens.

Christiaan Huygens

Σαν σήμερα, στις 14 Απριλίου 1629, γεννήθηκε στη Χάγη της Ολλανδίας ο Christiaan Huygens (Κρίστιαν Χόιχενς), ένας επιστήμονας που με τις εργασίες του στη Φυσική, στα Μαθηματικά και στην Αστρονομία συνέβαλε σημαντικά στην επιστημονική εξέλιξη του 17ου αιώνα.

Ο Christiaan Huygens προερχόταν από σημαντική και πλούσια ολλανδική οικογένεια. Ο πατέρας του Constantin Huygens είχε σπουδάσει φυσική φιλοσοφία, ήταν ποιητής, διπλωμάτης και είχε πολλές επαφές με επιστημονικούς κύκλους της εποχής στην Γαλλία και την Αγγλία. Αλληλογραφούσε τακτικά με τον Marin Mersenne και ήταν στενός φίλος του René Descartes.
Μητέρα του ήταν η Suzanna van Baerle που προερχόταν από καλοστεκούμενη οικογένεια εμπόρου του Άμστερνταμ. O Christiaan ήταν ο δεύτερος γιος της οικογένειας.

Το σπίτι Hofwijck που άφησε ο πατέρας του στον 

Christiaan Huygens και στο οποίο έμεινε από το

 1688 μέχρι το θάνατό του. Βρίσκεται στο Voorburg,
στο δρόμο από την Χάγη προς το Λέιντεν.

Ο Christiaan μέχρι τα 16 χρόνια του εκπαιδεύτηκε στο σπίτι από ιδιωτικούς δασκάλους  μαθαίνοντας γεωμετρία, πώς να κάνει μηχανικά μοντέλα και κοινωνικές δεξιότητες, όπως το να παίζει λαούτο. Η μαθηματική του εκπαίδευση ήταν σαφώς επηρεασμένη από τον Descartes που ήταν περιστασιακός επισκέπτης στο σπίτι του νεαρού Christiaan και έδειξε μεγάλο ενδιαφέρον για τη μαθηματική πρόοδό του.

Από το 1645 μέχρι το 1647 σπούδασε νομικά και μαθηματικά στο Πανεπιστήμιο του Leiden και από το 1647 έως το 1649 συνέχισε να σπουδάζει το δίκαιο και τα μαθηματικά στο Κολέγιο της Orange (Οράγγης) στη Breda.

To Κολέγιο της Orange που λειτούργησε από το 1646 μέχρι το 1669.

Την εποχή που ήταν στο Leiden (Λέιντεν) εκπαιδεύτηκε στα μαθηματικά από τον Frans  van Schooten. Παράλληλα με τις σπουδές του ξεκίνησε αλληλογραφία με τον Mersenne που του έστελνε διάφορα προβλήματα φυσικής για επίλυση και εξάσκηση.

Το 1649 ο Huygens πήγε στη Δανία ως μέλος διπλωματικής ομάδας και ήλπιζε να συνεχίσει στη Στοκχόλμη για να επισκεφτεί τον Descartes, όμως ο καιρός δεν του το επέτρεψε. Έτσι, ακολουθώντας το ταξίδι της ομάδας, επισκέφτηκε διάφορα μέρη στην Ευρώπη, συμπεριλαμβανομένης της Ρώμης.

Οι πρώτες δημοσιεύσεις του Huygens έγιναν το 1651 και 1654 και είχαν να κάνουν με την επίλυση μαθηματικών προβλημάτων. Το 1651 δημοσίευσε το έργο "Cyclometriae" όπου έδειξε τα λάθη στις μεθόδους που πρότεινε ο Gregory of Saint-Vincent (Γρηγόριος του Αγίου Βικεντίου), ο οποίος είχε ισχυριστεί ότι είχε τετραγωνίσει τον κύκλο.

Το 1654, το έργο του "De Circuli Magnitudine Inventa" ήταν μια ακόμη πιο σημαντική εργασία για παρόμοια θέματα.

Ο Huygens σύντομα έστρεψε την προσοχή του στις μεθόδους λείανσης φακών και την κατασκευή τηλεσκοπίων. Περίπου το 1654 σχεδίασε έναν νέο και καλύτερο τρόπο λείανσης και στίλβωσης φακών.

Σχέδιο από το βιβλίο του Huygens "Systema Saturnium",
όπου βλέπουμε πως ο Κρόνος φαίνεται σε μας, καθώς
 αλλάζουν οι θέσεις της Γης (Ε) και του Κρόνου,
περιστρεφόμενοι γύρω  από τον Ήλιο (G).

Το 1655, χρησιμοποιώντας έναν από τους δικούς του φακούς, ο Huygens ανίχνευσε το πρώτο φεγγάρι του Κρόνου. Την ίδια χρονιά πραγματοποίησε την πρώτη του επίσκεψη στο Παρίσι. Εκεί είχε την ευκαιρία να συναντηθεί και να ενημερώσει Γάλλους μαθηματικούς, συμπεριλαμβανομένου του Ismael Boulliau, για την ανακάλυψή του. Επίσης είχε την ευκαιρία να συναντήσει τους Pascal και Fermat, να γνωρίσει το έργο τους σχετικά με τις Πιθανότητες και να ξεκινήσει αλληλογραφία μαζί τους. Γυρνώντας στην Ολλανδία, ο Huygens έγραψε ένα σύντομο έργο με τίτλο "De Ratiociniis in Ludo Aleae" σχετικά με τον υπολογισμό των Πιθανοτήτων, το πρώτο έντυπο έργο γι’ αυτό το θέμα.

Αριστερά η σελίδα με σχέδιο των δακτυλίων του Κρόνου και
δεξιά η σελίδα με τον τίτλο του βιβλίου "Systema Saturnium".

Το επόμενο έτος ο Huygens ανακάλυψε το πραγματικό σχήμα των δαχτυλιδιών του  Κρόνου. Ωστόσο άλλοι, όπως οι Gilles de Roberval και Ismael Boulliau, είχαν διαφορετικές θεωρίες. Μάλιστα ο Boulliau δεν είχε καταφέρει να παρατηρήσει το φεγγάρι του Κρόνου, τον Τιτάνα, οπότε ο Huygens συνειδητοποίησε ότι χρησιμοποιεί ένα κατώτερο τηλεσκόπιο. Μέχρι το 1656 ο Huygens κατάφερε να επιβεβαιώσει τη θεωρία των δακτυλίων του στον Boulliau και αυτά τα αποτελέσματα ανακοινώθηκαν στην ομάδα του Παρισιού. Στο έργο του "Systema Saturnium" (1659), ο Huygens εξήγησε τις φάσεις και τις αλλαγές στο σχήμα του δακτυλίου του Κρόνου. Ορισμένοι, συμπεριλαμβανομένου του Ιησουίτη μοναχού Honoré Fabri, επιτέθηκαν όχι μόνο στις θεωρίες του Huygens, αλλά και στις παρατηρήσεις του. Ωστόσο, μέχρι το 1665, ακόμη και ο Fabri πείστηκε ν’ αποδεχτεί τις απόψεις του Huygens, αφού και τα βελτιωμένα τηλεσκόπια βοήθησαν στην επιβεβαίωση των παρατηρήσεών του.

Από το βιβλίο "De Ratiociniis in Ludo Aleae".

Επειδή οι εργασίες στην αστρονομία απαιτούσαν ακριβή χρονομέτρηση ο Huygens οδηγήθηκε στην αντιμετώπιση του προβλήματος.

Το 1656 κατοχύρωσε το πρώτο ρολόι εκκρεμές, το οποίο αύξησε σημαντικά την ακρίβεια μέτρησης του χρόνου. Κατασκεύασε πολλά ρολόγια εκκρεμή για τον καθορισμό του γεωγραφικού μήκους στη θάλασσα κι έκανε δοκιμές στη θάλασσα το 1662 και πάλι το 1686. Στο έργο του Horologium Oscillatorium sive demotu pendulorum (1673) περιέγραψε τη θεωρία της κίνησης του εκκρεμούς. Από τη μελέτη αυτή ο Huygens, αλλά και οι Robert Hooke, Edmond Halley και Christopher Wren διατύπωσαν τον νόμο της βαρυτικής έλξης (νόμος αντίστροφου τετραγώνου).

Το γλυπτό βρίσκεται στο Voorburg της Ολλανδίας.
Αριστερά είναι ο Christiaan Huygens (κρατώντας μοντέλο
του Κρόνου) και δεξιά ο πατέρας του Constantijn.
(Έργο του γλύπτη Hans Bayens)

Το 1660 ο Huygens επέστρεψε στο Παρίσι και στις διάφορες επιστημονικές ενώσεις είχε την ευκαιρία να συζητήσει με πολλούς μαθηματικούς, μεταξύ των οποίων οι Roberval, Pierre de Carcavi, Pascal, Pierre Petit, Girard Desargues και Samuel de Sorbière.

Το 1661 ο Huygens επισκέφθηκε το Λονδίνο, περισσότερο για να ενημερωθεί για τη νεοσυσταθείσα Royal Society (Βασιλική Εταιρεία) που εκείνη την εποχή είχε έδρα στο Gresham College. Εντυπωσιάστηκε πολύ από τους Άγγλους επιστήμονες, ιδιαίτερα δε με τον John Wallis. Έδειξε τα τηλεσκόπιά του στους Άγγλους και αποδείχθηκε ότι ήταν ανώτερα από αυτά που χρησιμοποιούνταν στην Αγγλία. Μάλιστα, ο δούκας και η δούκισσα του York ήρθαν να παρατηρήσουν την Σελήνη και τον Κρόνο μέσω του τηλεσκοπίου του Huygens. Στο Λονδίνο ο Huygens είδε την αντλία κενού του Robert Boyle κι εντυπωσιάστηκε. Μετά την επιστροφή του στη Χάγη πραγματοποίησε διάφορα πειράματα του Boyle από μόνος του.

Το 1663 ο Huygens εξελέγη μέλος της Royal Society του Λονδίνου.

Tηλεσκόπιο του Huygens δίχως σωλήνα.
Σχέδιο από το έργο του Astroscopia compendiarium (1684).

Το 1666 ο Huygens δέχτηκε πρόσκληση από τον Jean-Baptiste Colbert για να γίνει μέλος της Académie Royale des Sciences. Όμως, όταν την ίδια χρονιά έφτασε στο Παρίσι, διαπίστωσε ότι η Εταιρεία δεν ήταν ακόμη οργανωμένη. Μετά από συναντήσεις με τους Roberval, Carcavi, Adrien Auzout, Bernard Frenicle de Bessy και Jacques Buot στη βιβλιοθήκη του Colbert, η Εταιρεία μετακόμισε στη Βιβλιοθήκη του Roi, όπου ο Huygens αποφάσισε να εγκατασταθεί. Έτσι, ανέλαβε την ηγεσία της Εταιρείας, βασιζόμενος πολύ στις γνώσεις του από τον τρόπο λειτουργίας της Royal Society του Λονδίνου.

Μηχανισμός από το 2ο ρολόι
εκκρεμές του Huygens (1673). 

Το 1668 η Royal Society είχε θέσει ερώτημα σχετικό με την μελέτη της ελαστικής σύγκρουσης δύο σωμάτων. Ο Huygens μελέτησε το φαινόμενο πειραματικά και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ορμή του συστήματος των δύο σωμάτων σε μια σταθερή κατεύθυνση πριν και μετά από τη σύγκρουση είναι ίση (αρχή διατήρησης της ορμής).

Από τα νιάτα του ο Huygens είχε εύθραυστη υγεία. 
Το 1670 του παρουσιάστηκε μια σοβαρή ασθένεια που τον υποχρέωσε να φύγει από το Παρίσι για την Ολλανδία. Πριν φύγει από το Παρίσι, θεωρώντας τον εαυτό του κοντά στον θάνατο, ζήτησε οι μη δημοσιευμένες εργασίες του σχετικά με τη μηχανική να αποστέλλονται στη Royal Society του Λονδίνου (απόδειξη της βαθιάς εκτίμησης που έτρεφε στους Άγγλους επιστήμονες).

Ρολόι του Christiaan Huygens.

Το 1671 ο Huygens επέστρεψε στο Παρίσι. Ωστόσο, το 1672 ο Λουδοβίκος ΙΔ' εισέβαλε στις Κάτω Χώρες και ο Huygens βρέθηκε σε εξαιρετικά δύσκολη θέση αφού είχε μια σημαντική θέση στο Παρίσι τη στιγμή που η Γαλλία βρισκόταν σε πόλεμο με τη χώρα του. Οι επιστήμονες αυτής της εποχής αισθάνονταν ότι ήταν πάνω από πολιτικούς πολέμους και ο Huygens κατάφερε, με μεγάλη υποστήριξη από τους φίλους του, να συνεχίσει το έργο του.

Το 1672 ο Huygens συναντήθηκε στο Παρίσι με τον Gottfried Wilhelm Leibniz και στη συνέχεια ο Leibniz ήταν ένας συχνός επισκέπτης στην Ακαδημία Επιστημών στο Παρίσι. Στην πραγματικότητα, ο Leibniz οφείλει στον Huygens από τον οποίο έμαθε πολλά από τα μαθηματικά του. Την ίδια χρονιά ο Huygens έμαθε για το έργο του Newton πάνω στο τηλεσκόπιο και στο φως. Ο ίδιος, κατά λάθος, επέκρινε τη θεωρία του Νεύτωνα για το φως, ιδίως τη θεωρία του χρώματος. Η δική του δουλειά, το Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum που εμφανίστηκε το 1673, έδειξε ότι ο Huygens είχε απομακρυνθεί από την επιρροή του Descartes.

Σχέδιο του 1ου εκκρεμούς που κατασκεύασε
ο Christiaan Huygens (1656).

Το 1676 ο Huygens επέστρεψε και πάλι στη Χάγη από το Παρίσι, λόγω μιας νέας περιόδου ασθενείας. Εκεί παρέμεινε τα δύο επόμενα χρόνια μελετώντας το φαινόμενο της διπλής διάθλασης που είχε ανακαλύψει ο Rasmus Bartholin σε πλακίδια ισλανδικής κρυστάλλου.

Εργάστηκε επίσης πάνω στην ταχύτητα του φωτός που πίστευε ότι ήταν πεπερασμένη. Ήταν ευτυχής όταν έμαθε για τα πειράματα του Ole Rømer (Ρέμερ) που έδωσαν μια κατά προσέγγιση ταχύτητα για το φως που καθορίστηκε παρατηρώντας τα φεγγάρια του Δία.

Το 1678 ο Huygens επέστρεψε στο Παρίσι. Την εποχή εκείνη δημοσιεύτηκε το έργο του  Traité de la lumiere, όπου ο Huygens υποστήριζε την κυματική θεωρία του φωτός. Ο Huygens πίστευε ότι σε μια διευρυνόμενη σφαίρα φωτός, κάθε σημείο στο μέτωπο του κύματος αποτελούσε μια νέα πηγή ακτινοβολίας της ίδιας συχνότητας και φάσης. 

Πορτραίτο του Constantin Huygens με τα 5 παιδιά του.

Ωστόσο, η υγεία του χειροτέρευε με αποτέλεσμα ν' αρρωστήσει το 1679 και στη συνέχεια πάλι το 1681, οπότε κι επέστρεψε στη Χάγη για τελευταία φορά. Ο Γάλλος μαθηματικός Philippe de la Hire, ο οποίος ανέκαθεν διαμαρτυρόταν για την ύπαρξη  αλλοδαπών επιστημόνων στην Ακαδημία Επιστημών της Γαλλίας, έστειλε τις καλύτερες ευχές του στον Huygens, ελπίζοντας βέβαια ότι δεν θα επέστρεφε στο Παρίσι, ώστε να μπορέσει ο ίδιος να καταλάβει τη θέση του.

Το πρόβλημα υπολογισμού με ακριβέστερο τρόπο του γεωγραφικού μήκους παρέμενε για τον Huygens ένας μόνιμος λόγος για να συνεχίζει να εργάζεται σε όλη του τη ζωή για κατασκευή ρολογιών. Μετά την επιστροφή του στη Χάγη και την βελτίωση της υγείας του, εργάστηκε σκληρά κατά τη διάρκεια του 1682 πάνω σ' ένα νέο θαλάσσιο ρολόι, με την συμπαράσταση της Ολλανδικής εταιρείας των Ανατολικών Ινδιών. 

Σχέδιο από το έργο του Huygens
"De vi centrifuga" ("Για την φυγοκέντρηση").

Το 1683 πέθανε ο Colbert κι έτσι η επιστροφή του στο Παρίσι χωρίς την υποστήριξη του προστάτη του φαινόταν αδύνατη. Το 1687 πέθανε ο πατέρας του έχοντας φτάσει τα 91 χρόνια και τον επόμενο χρόνο ο αδελφός του έφυγε για την Αγγλία. 

Έτσι ο Huygens έπαψε να έχει γύρω του ανθρώπους με τους οποίους θα μπορούσε να συζητήσει επιστημονικά θέματα. 

Το 1689 αποφάσισε να ταξιδέψει στην Αγγλία. Εκεί, στη Royal Society, ο Huygens συνάντησε και συζήτησε με τον Newton, τον Boyle και άλλους επιστήμονες. Γνωρίζουμε ότι ο Huygens είχε μεγάλο θαυμασμό για τον Newton, αλλά συγχρόνως δεν πίστευε στη θεωρία της παγκόσμιας βαρύτητας, για την οποία έλεγε χαρακτηριστικά: "μου φαίνεται παράλογη".  

Μη μένοντας πολύ στην Αγγλία, αναχώρησε για την Ολλανδία σκεπτόμενος με θλίψη την επιστημονική απομόνωση που θα συναντούσε εκεί. 

To εξώφυλλο του βιβλίου του Α.Ε. Bell
με την βιογραφία του "CHRISTIAN HUYGENS"
(Εκδόσεις Bell Press, 2013).

Στα τελευταία χρόνια της ζωής του, ο Huygens συνέθεσε μία από τις πρώτες συζητήσεις για την εξωγήινη ζωή, που δημοσιεύθηκε μετά το θάνατό του με τον τίτλο ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ (1698). 

Συνέχισε να εργάζεται για τη βελτίωση των φακών, για ένα ρολόι που λειτουργούσε με ελατήρια και για νέα ρολόγια εκκρεμή.

Ο Christiaan Huygens πέθανε στη Χάγη, στις 8 Ιουλίου 1695, σε ηλικία 66 ετών. Θάφτηκε στο κοιμητήριο του Grote Kerk της Χάγης. Ο Huygens δεν παντρεύτηκε ποτέ.

Το εξώφυλλο του βιβλίου ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ.

Σύμφωνα με την βιογραφία του Huygens που έγραψε ο A. E. Bell, τα επιστημονικά επιτεύγματα του Huygens θα μπορούσαν να συνοψιστούν ως εξής:

... Ο Huygens ήταν ο σπουδαιότερος μηχανικός του 17ου αιώνα. Συνδύασε το μαθηματικό χειρισμό των φαινομένων του Galileo με το όραμα του Descartes για τον απόλυτο σχεδιασμό της φύσης. Ξεκινώντας ως ένας φανατικός Καρτεσιανός που προσπάθησε να διορθώσει τα πιο αιχμηρά λάθη του συστήματος, κατέληξε ως ένας από τους πιο αυστηρούς κριτικούς του. 

... οι ιδέες του για τη μάζα, το βάρος, την ορμή, τη δύναμη και το έργο διασαφηνίστηκαν επιτέλους στις μελέτες του Huygens για τα φαινόμενα της κρούσης, της κεντρομόλου δύναμης και του πρώτου δυναμικού συστήματος που μελετήθηκε ποτέ - το σύνθετο εκκρεμές.

Ο Huygens παρουσιάζει ένα ρολόι εκκρεμές στον βασιλέα
της Γαλλίας Λουδοβίκο ΙΔ΄.

Ο αριθμός των εργασιών του Huygens είναι πολύ σημαντικός.

Προς τιμή του Huygens έχουν ονομαστεί:

Ο αστεροειδής 2801, ένας κρατήρας στον Άρη, ένα βουνό στη Σελήνη, ο ανιχνευτής  Huygens, που προσεδαφίστηκε με επιτυχία το 2005 στον δορυφόρο του Κρόνου, Τιτάνα, το Τμήμα Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Leiden και πλήθος άλλα πράγματα.

• Η αλληλογραφία του Christiaan Huygens (3080 γράμματα) από την ιστοσελίδα Early Modern Letters Online.
• Κατάλογος του συνόλου του έργου του Christiaan Huygens, σε επεξεργασία της Joella Yoder
• "Christiaan Huygens", ένα βίντεο του Carl Sagan για τον Constantijn Huygens και τον γιο του Christiaan (αγγλικά, 9:07).
• Βίντεο του Robert Busschots που περιγράφει τον τρόπο λειτουργίας του 1ου εκκρεμούς του Christiaan Huygens (ολλανδικά, 1:32).

Πηγή: Today in Science History,    MacTutor History of Mathematics