Christian Huygens erhielt ein Patent für das Design. Pendeluhr

Christian Huygens

Christian Huygens von Zuylichen - der Sohn des niederländischen Adligen Constantine Huygens, wurde am 14. April 1629 geboren. „Talente, Adel und Reichtum waren offenbar in der Familie von Christian Huygens erblich“, schrieb einer seiner Biografen. Sein Großvater war Schriftsteller und Würdenträger, sein Vater Geheimberater der Prinzen von Oranien, Mathematiker und Dichter. Der treue Dienst an ihren Souveränen versklavte ihre Talente nicht, und es schien, dass Christian für viele dasselbe beneidenswerte Schicksal bestimmt war. Er studierte Rechnen und Latein, Musik und Verse. Heinrich Bruno, sein Lehrer, konnte von seinem 14-jährigen Schüler nicht genug bekommen: „Ich gestehe, dass Christian unter Knaben ein Wunder genannt werden muss ... Er entwickelt seine Fähigkeiten auf dem Gebiet der Mechanik und Konstruktion, baut erstaunliche Maschinen, aber kaum nötig.“

Der Lehrer hat sich geirrt: Der Junge sucht immer nach den Vorteilen seines Studiums. Sein konkreter, praktischer Verstand wird bald Schemata von Maschinen finden, die die Menschen wirklich brauchen.

Allerdings widmete er sich nicht sofort der Mechanik und Mathematik. Der Vater beschloss, seinen Sohn zum Anwalt zu machen, und als Christian sechzehn Jahre alt war, schickte er ihn zum Studium der Rechtswissenschaften an die University of London. Als Rechtswissenschaftler an der Universität interessiert sich Huygens gleichzeitig für Mathematik, Mechanik, Astronomie und praktische Optik. Als gelernter Handwerker schleift er selbst optische Gläser und verbessert die Pfeife, mit deren Hilfe er später seine astronomischen Entdeckungen machen wird.

Christian Huygens war Galileis unmittelbarer Nachfolger in der Wissenschaft. Laut Lagrange war Huygens „dazu bestimmt, die wichtigsten Entdeckungen von Galileo zu verbessern und weiterzuentwickeln“. Es gibt eine Geschichte darüber, wie Huygens zum ersten Mal mit den Ideen von Galileo in Berührung kam. Der siebzehnjährige Huygens wollte beweisen, dass sich horizontal geworfene Körper entlang Parabeln bewegen, aber nachdem er den Beweis im Buch Galileo gefunden hatte, wollte er nicht „die Ilias nach Homer schreiben“.

Nach seinem Universitätsabschluss ziert er das Gefolge des Grafen von Nassau, der sich in diplomatischer Mission auf dem Weg nach Dänemark befindet. Dass dieser hübsche junge Mann Autor kurioser mathematischer Werke ist, interessiert den Grafen nicht, und er weiß natürlich nicht, wie Christian davon träumt, von Kopenhagen nach Stockholm zu Descartes zu kommen. Also werden sie sich nie treffen: In ein paar Monaten wird Descartes sterben.

Im Alter von 22 Jahren veröffentlichte Huygens Discourses on the Square of the Hyperbola, Ellipse, and Circle. 1655 baut er ein Teleskop und entdeckt einen von Saturns Trabanten, Titan, und veröffentlicht Neue Entdeckungen in der Größe eines Kreises. Im Alter von 26 Jahren schreibt Christian Notizen über Dioptrien. Mit 28 Jahren erschien seine Abhandlung „Über das Rechnen beim Würfeln“, in der sich hinter einem scheinbar frivolen Titel eine der ersten Forschungen auf dem Gebiet der Wahrscheinlichkeitstheorie verbirgt.

Eine der wichtigsten Entdeckungen von Huygens war die Erfindung der Pendeluhr. Er patentierte seine Erfindung am 16. Juli 1657 und beschrieb sie in einem kurzen Aufsatz, der 1658 veröffentlicht wurde. Über seine Uhr schrieb er an den französischen König Ludwig XIV.: „Meine Automaten, aufgestellt in Ihren Gemächern, verblüffen Sie nicht nur täglich mit der korrekten Zeitanzeige, sondern sie eignen sich, wie ich es mir von Anfang an erhofft hatte, zur Bestimmung der Zeit Längengrad eines Ortes am Meer.“ Christian Huygens beschäftigte sich fast vierzig Jahre lang mit der Herstellung und Verbesserung von Uhren, insbesondere Pendeluhren: von 1656 bis 1693. A. Sommerfeld nannte Huygens „den brillantesten Uhrmacher aller Zeiten“.

Mit dreißig enthüllt Huygens das Geheimnis des Saturnrings. Die Ringe des Saturn wurden zuerst von Galileo als zwei seitliche Anhängsel bemerkt, die Saturn "stützen". Dann waren die Ringe sichtbar, wie eine dünne Linie, er bemerkte sie nicht und erwähnte sie nicht noch einmal. Aber Galileis Pfeife hatte nicht die nötige Auflösung und ausreichende Vergrößerung. Christian beobachtet den Himmel mit einem 92x-Teleskop und entdeckt, dass der Ring des Saturn als Seitensterne genommen wurde. Huygens löste das Rätsel des Saturn und beschrieb zum ersten Mal seine berühmten Ringe.

Damals war Huygens ein sehr gutaussehender junger Mann mit großen blauen Augen und einem ordentlich getrimmten Schnurrbart. Die rötlichen Locken der Perücke, nach damaliger Mode kühl gekräuselt, fielen auf die Schultern und lagen auf der schneeweißen Brabanter Spitze eines kostbaren Kragens. Er war freundlich und ruhig. Niemand sah ihn besonders aufgeregt oder verwirrt, irgendwo in Eile oder im Gegenteil in langsame Nachdenklichkeit versunken. Er mochte es nicht, im "Licht" zu sein und erschien dort selten, obwohl ihm seine Herkunft die Türen aller Paläste Europas öffnete. Als er dort auftauchte, sah er jedoch überhaupt nicht verlegen oder verlegen aus, wie es anderen Wissenschaftlern oft passiert.

Aber vergebens sucht der charmante Ninon de Lanclos seine Gesellschaft, er ist ausnahmslos freundlich, nicht mehr, dieser überzeugte Junggeselle. Er kann mit Freunden trinken, aber nicht viel. Ein bisschen schleichen, ein bisschen lachen. Von allem ein bisschen, ganz wenig, damit möglichst viel Zeit für das Wesentliche bleibt – die Arbeit. Die Arbeit – eine unveränderliche, alles verzehrende Leidenschaft – brannte ihn ständig.

Huygens zeichnete sich durch außerordentliches Engagement aus. Er war sich seiner Fähigkeiten bewusst und versuchte, sie voll auszuschöpfen. „Die einzige Unterhaltung, die sich Huygens bei solch abstrakten Arbeiten gönnte“, schrieb einer seiner Zeitgenossen über ihn, „war, dass er sich zwischendurch mit Physik beschäftigte. Was für einen gewöhnlichen Menschen eine mühsame Aufgabe war, war für Huygens Unterhaltung.

1663 wurde Huygens zum Mitglied der Royal Society of London gewählt. 1665 ließ er sich auf Einladung von Colbert in Paris nieder und wurde im folgenden Jahr Mitglied der neu organisierten Pariser Akademie der Wissenschaften.

1673 erschien sein Werk „Pendulum Clock“, in dem die theoretischen Grundlagen der Erfindung von Huygens gegeben wurden. In dieser Arbeit stellt Huygens fest, dass die Zykloide die Eigenschaft des Isochronismus hat, und analysiert die mathematischen Eigenschaften der Zykloide.

Huygens untersucht die krummlinige Bewegung eines schweren Punktes und entwickelt die von Galileo ausgedrückten Ideen weiter und zeigt, dass ein Körper, wenn er aus einer bestimmten Höhe entlang verschiedener Pfade fällt, eine endliche Geschwindigkeit annimmt, die nicht von der Form des Pfades abhängt. hängt aber nur von der Fallhöhe ab und kann bis zu einer Höhe ansteigen, die (bei fehlendem Widerstand) gleich der Anfangshöhe ist. Dieser Satz, der im Wesentlichen den Energieerhaltungssatz für die Bewegung in einem Gravitationsfeld ausdrückt, wird von Huygens für die Theorie des physikalischen Pendels verwendet. Er findet einen Ausdruck für die reduzierte Länge des Pendels, begründet den Begriff des Schwungzentrums und seine Eigenschaften. Er drückt die Formel eines mathematischen Pendels für die Zykloidenbewegung und kleine Schwingungen eines Kreispendels wie folgt aus: „Die Zeit einer kleinen Schwingung eines Kreispendels steht im Zusammenhang mit der Fallzeit entlang der doppelten Länge des Pendels als Umfang eines Kreises bezieht sich auf den Durchmesser."

Es ist bezeichnend, dass der Wissenschaftler am Ende seines Essays eine Reihe von Vorschlägen (ohne Schlussfolgerung) über die Zentripetalkraft macht und feststellt, dass die Zentripetalbeschleunigung proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit und umgekehrt proportional zum Radius des Kreises ist . Dieses Ergebnis bereitete die Newtonsche Theorie der Bewegung von Körpern unter der Wirkung von Zentralkräften vor.

Aus der mechanischen Forschung von Huygens ist neben der Theorie des Pendels und der Zentripetalkraft seine Theorie des Aufpralls elastischer Kugeln bekannt, die er für eine von der Royal Society of London 1668 ausgeschriebene Wettbewerbsaufgabe vorstellte. Die Impakttheorie von Huygens basiert auf dem Erhaltungssatz der lebenden Kräfte, dem Impuls und dem Relativitätsprinzip von Galileo. Es wurde erst nach seinem Tod im Jahr 1703 veröffentlicht.

Huygens reiste viel, aber er war nie ein müßiger Tourist. Während der ersten Reise nach Frankreich studierte er Optik, und in London erklärte er die Geheimnisse der Herstellung seiner Teleskope. Fünfzehn Jahre arbeitete er am Hof ​​Ludwigs XIV., fünfzehn Jahre brillante mathematische und physikalische Forschung. Und in fünfzehn Jahren - nur zwei kurze Reisen in seine Heimat, um zu heilen.

Huygens lebte bis 1681 in Paris, als er nach der Aufhebung des Edikts von Nantes als Protestant in seine Heimat zurückkehrte. In Paris kannte er Römer gut und half ihm tatkräftig bei den Beobachtungen, die zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit führten. Huygens berichtete als erster in seiner Abhandlung über Römers Ergebnisse.

Zu Hause in Holland baut Huygens, wieder ohne die Müdigkeit zu kennen, ein mechanisches Planetarium, riesige Siebzig-Meter-Teleskope, beschreibt die Welten anderer Planeten.

Huygens' Werk in lateinischer Sprache erscheint im Licht, vom Autor korrigiert und 1690 in französischer Sprache neu veröffentlicht. Huygens' Treatise on Light ging als erste wissenschaftliche Arbeit zur Wellenoptik in die Wissenschaftsgeschichte ein. Diese „Abhandlung“ formulierte das Prinzip der Wellenausbreitung, das heute als Huygens-Prinzip bekannt ist. Basierend auf diesem Prinzip wurden die Gesetze der Reflexion und Brechung des Lichts abgeleitet und die Theorie der Doppelbrechung im isländischen Spat entwickelt. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in einem Kristall in verschiedene Richtungen unterschiedlich ist, wird die Form der Wellenoberfläche nicht kugelförmig, sondern ellipsenförmig sein.

Die Theorie der Lichtausbreitung und -brechung in einachsigen Kristallen ist eine bemerkenswerte Errungenschaft der Optik von Huygens. Huygens beschrieb auch das Verschwinden eines der beiden Strahlen, wenn sie den zweiten Kristall mit einer bestimmten Orientierung relativ zum ersten durchqueren. Somit war Huygens der erste Physiker, der die Tatsache der Lichtpolarisation feststellte.

Die Ideen von Huygens wurden von seinem Nachfolger Fresnel hoch geschätzt. Er stellte sie über alle Entdeckungen in Newtons Optik und argumentierte, dass die Entdeckung von Huygens "vielleicht schwieriger zu machen ist als alle Entdeckungen von Newton auf dem Gebiet der Lichtphänomene".

Huygens berücksichtigt in seiner Abhandlung weder Farben noch die Beugung von Licht. Seine Abhandlung widmet sich nur der Rechtfertigung von Reflexion und Brechung (einschließlich Doppelbrechung) aus der Sicht der Wellen. Dieser Umstand war wohl der Grund dafür, dass Huygens' Theorie trotz ihrer Unterstützung im 18. Jahrhundert durch Lomonossow und Euler keine Anerkennung fand, bis Fresnel Anfang des 19. Jahrhunderts die Wellentheorie auf neuer Grundlage wiederbelebte.

Huygens starb am 8. Juli 1695, als Kosmoteoros, sein letztes Buch, in der Druckerei gedruckt wurde.

Aus dem Buch Enzyklopädisches Wörterbuch (G-D) Autor Brockhaus F. A.

Huygens Huygens (Christian Huyghensvan Zuylichem), Mathematiker, Astronom und Physiker, den Newton als großartig ansah (1629 - 1695). Sein Vater, Signor van Zuylichem, Sekretär der Prinzen von Oranien, war ein bemerkenswerter Schriftsteller und wissenschaftlich gebildet. G. begann seine wissenschaftliche Tätigkeit 1651 mit einem Essay

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Wolf Christian Wolf (Wolff) Christian (Christ) (24. Januar 1679 Breslau - 9. April 1754 Halle), deutscher Philosoph, Vertreter des Rationalismus. Professor für Mathematik und Philosophie in Halle (1706-23 und ab 1740) und Marburg (1723-40), wo M. V. Lomonosov zu seinen Schülern gehörte. V. sprach hauptsächlich

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Smuts Jan Christian Smuts (Smuts) Jan Christian (24. Mai 1870, Bovenplats, Kapprovinz, - 11. September 1950, Irene, in der Nähe von Pretoria), südafrikanischer Politiker; Brite. Feldmarschall (seit 1941), idealistischer Philosoph. Geboren in der Familie eines Afrikaners - eines Großgrundbesitzers. Abschluss in Cambridge

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Warum war sich Christian Huygens sicher, dass es auf dem Jupiter riesige Cannabisplantagen gab? Der niederländische Mechaniker, Physiker und Mathematiker Christian Huygens, der sich auch auf dem Gebiet der Astronomie große Verdienste erworben hatte, war ein Sohn seiner Zeit und glaubte daher aufrichtig an die Zweckmäßigkeit

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Huygens Christian (1629–1695), niederländischer Physiker, Mathematiker, Mechaniker, Astronom.

Geboren am 14. April 1629 in Den Haag. Mit 16 Jahren trat er in die Universität Leiden ein, zwei Jahre später setzte er sein Studium an der Universität Breda fort. Hauptsächlich in Paris gelebt; war Mitglied der Pariser Akademie der Wissenschaften.

Huygens wurde als brillanter Mathematiker bekannt. Das Schicksal entschied jedoch, dass er ein Zeitgenosse von I. Newton war, was bedeutet, dass er immer im Schatten des Talents eines anderen stand. Huygens erschien
einer der Entwickler der Mechanik nach Galileo und Descartes. Er gehört zu den führenden Herstellern von Pendeluhren mit Hemmung. Es gelang ihm, das Problem der Bestimmung des Schwingungszentrums eines physikalischen Pendels zu lösen und die Gesetze festzulegen, die die Zentripetalkraft bestimmen. Er untersuchte und leitete auch die Gesetzmäßigkeiten des Stoßes elastischer Körper ab.

Vor Newton entwickelte Huygens die Wellentheorie des Lichts. Das Prinzip von Huygens (1678) – der von ihm entdeckte Mechanismus der Lichtausbreitung – ist heute anwendbar. Basierend auf seiner Lichttheorie erklärte Huygens eine Reihe optischer Phänomene, maß die geometrischen Eigenschaften des isländischen Spats mit großer Genauigkeit und entdeckte darin Doppelbrechung, dann sah er dasselbe Phänomen in Quarzkristallen. Huygens führte das Konzept der „Kristallachse“ ein, entdeckte die Polarisation des Lichts. Er arbeitete mit großem Erfolg auf dem Gebiet der Optik: Er verbesserte das Fernrohr entscheidend, konstruierte ein Okular und führte Blenden ein.

Als einer der Gründer des Pariser Observatoriums leistete er einen bedeutenden Beitrag zur Astronomie - er entdeckte den 8. Ring des Saturn und Titan, einen der größten Satelliten im Sonnensystem, zeichnete die Polkappen auf dem Mars und die Bänder auf dem Jupiter aus. Der Wissenschaftler entwarf mit großem Interesse die sogenannte Planetenmaschine (Planetarium) und erstellte eine Theorie der Erdfigur. Er kam als erster zu dem Schluss, dass die Erde in der Nähe der Pole zusammengedrückt wird, und schlug vor, die Schwerkraft mit Hilfe eines zweiten Pendels zu messen. Huygens stand kurz davor, das Gesetz der universellen Gravitation zu entdecken. Seine mathematischen Methoden werden noch heute in der Wissenschaft eingesetzt.

13/05/2002

Die Evolution der Pendeluhren dauerte mehr als dreihundert Jahre. Tausende Erfindungen auf dem Weg zur Perfektion. Aber nur wer den ersten und letzten Punkt in diesem großen Epos gesetzt hat, wird lange im historischen Gedächtnis bleiben.

Die Evolution der Pendeluhren dauerte mehr als dreihundert Jahre. Tausende Erfindungen auf dem Weg zur Perfektion. Aber nur wer den ersten und letzten Punkt in diesem großen Epos gesetzt hat, wird lange im historischen Gedächtnis bleiben.

Fernsehuhr
Vor jeder Nachrichtensendung im Fernsehen sehen wir eine Uhr, deren Sekundenzeiger mit großer Würde die letzten Augenblicke vor Beginn der Übertragung zählt. Dieses Zifferblatt ist der sichtbare Teil des Eisbergs namens AChF-3, der astronomischen Uhr von Fedchenko. Nicht jedes Gerät trägt den Namen des Designers, nicht alle Erfindungen sind in Lexika verzeichnet.

Diese Ehre wurde der Uhr von Feodosy Mikhailovich Fedchenko zuteil. In jedem anderen Land wüsste jedes Schulkind einen Erfinder dieses Niveaus. Und hier ist bereits vor 11 Jahren ein herausragender Designer still und bescheiden verstorben, und niemand erinnert sich an ihn. Wieso den? Wahrscheinlich war er einmal stur, wusste nicht, wie man schmeichelt und Heuchelei, was die Beamten aus der Wissenschaft nicht so sehr mochten.
Fedchenko half zufällig bei der Erfindung der berühmten Uhr. Einer dieser mysteriösen Unfälle, die die Wissenschaftsgeschichte so zieren.

Die ersten beiden Punkte in der Geschichte der Pendeluhren wurden von zwei großen Wissenschaftlern gesetzt – Galileo Galilei und Christian Huygens, die unabhängig voneinander eine Uhr mit einem Pendel schufen, und die Entdeckung der Gesetze der Pendelschwingung ging auch an Galileo vorbei Unfall. Jemandem fällt ein Ziegelstein auf den Kopf - und nichts, nicht einmal eine Gehirnerschütterung wird auftreten, aber für einen anderen reicht ein einfacher Apfel, um einen im Unterbewusstsein schlummernden Gedanken zu wecken, um das Gesetz der universellen Gravitation zu entdecken. Große Unfälle passieren in der Regel großen Persönlichkeiten.

1583 hörte ein neugieriger junger Mann namens Galileo Galilei im Dom von Pisa nicht so sehr einer Predigt zu, sondern bewunderte die Bewegung der Kronleuchter. Beobachtungen der Lampen erschienen ihm interessant, und nach seiner Rückkehr nach Hause baute der neunzehnjährige Galileo einen Versuchsaufbau, um die Schwingungen von Pendeln zu untersuchen - Bleikugeln, die an dünnen Fäden befestigt waren. Sein eigener Puls diente ihm als gute Stoppuhr.

So entdeckte Galileo Galilei experimentell die Gesetze der Pendelschwingung, die heute in jeder Schule studiert werden. Aber Galileo war damals zu jung, um über die Umsetzung seiner Erfindung nachzudenken. Es gibt so viele interessante Dinge, Sie müssen sich beeilen. Und erst am Ende seines Lebens erinnerte sich der alte, kranke und blinde Greis an seine Jugenderlebnisse. Und es dämmerte ihm - am Pendel einen Schwingungszähler anzubringen - und man bekommt eine genaue Uhr! Aber die Kräfte von Galileo waren nicht mehr dieselben, der Wissenschaftler konnte nur eine Zeichnung der Uhr anfertigen, aber sein Sohn Vincenzo vollendete die Arbeit, der bald starb, und die Schaffung von Pendeluhren durch Galileo erhielt keine breite Öffentlichkeit.

Anschließend musste Christian Huygens sein ganzes Leben lang beweisen, dass ihm die Ehre zuteil wurde, die erste Pendeluhr zu erschaffen. Zu diesem Anlass schrieb er 1673:
"Einige sagen, dass Galileo versucht hat, diese Erfindung zu machen, aber die Arbeit nicht beendet hat; diese Personen schmälern eher den Ruhm von Galileo als meinen, da sich herausstellt, dass ich mit größerem Erfolg als er dieselbe Aufgabe abgeschlossen habe."

Es ist nicht so wichtig, welcher dieser beiden großen Wissenschaftler der „Erste“ bei der Herstellung von Uhren mit Pendel ist. Viel bedeutsamer ist die Tatsache, dass Christian Huygens nicht nur einen anderen Uhrentyp herstellte, sondern die Wissenschaft der Chronometrie begründete. Seitdem herrscht Ordnung im Design von Uhren. Das „Pferd“ (Praxis) lief der „Lokomotive“ (Theorie) nicht mehr voraus. Die Ideen von Huygens wurden vom Pariser Uhrmacher Isaac Thuret zum Leben erweckt. So erblickten von Huygens erfundene Uhren mit verschiedenen Pendeldesigns das Licht der Welt.

Der Beginn der "Karriere" eines Physiklehrers
Der 1911 geborene Theodosius Michailowitsch Fedtschenko wusste nichts von den Leidenschaften des Pendels vor dreihundert Jahren. Und er dachte nicht einmal an die Uhr. Seine "Karriere" begann in einer armen ländlichen Schule. Ein einfacher Physiklehrer wurde gezwungen, ein unwissender Erfinder zu werden. Wie sonst, ohne die richtige Ausrüstung, neugierigen Kindern die grundlegenden Naturgesetze zu erklären.

Ein talentierter Lehrer entwarf komplexe Demonstrationsinstallationen, und wahrscheinlich verpassten Schulkinder seinen Unterricht nicht. Der Krieg berichtigte das Schicksal des jungen Erfinders, Fedchenko wurde ein hervorragender Mechaniker von Panzerinstrumenten. Und hier ist die erste Schicksalsglocke - nach Kriegsende wurde Feodosy Mikhailovich eine Stelle am Kharkov Institute of Measures and Measuring Instruments in einem Labor angeboten, in dem unter den wissenschaftlichen Themen auch Folgendes aufgezeichnet wurde: "Suchen für die Möglichkeit, die Genauigkeit von Uhren mit einem freien Pendel vom Typ Short zu erhöhen."

Sein Nachschlagewerk war "Treatise on Clocks" von Christian Huygens. So traf F. M. Fedchenko seine berühmten Vorgänger Christian Huygens und Wilhelm X. Short in Abwesenheit.

Den vorletzten Punkt in der Geschichte der Pendeluhren setzte der englische Wissenschaftler William X. Short. Zwar glaubte man lange Zeit, dass es unmöglich sei, eine Uhr mit einem genaueren Pendel als die von Short herzustellen. In den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde entschieden, dass die Entwicklung der Pendelzeitinstrumente abgeschlossen war. Jedes Observatorium wurde als nicht ausreichend ausgestattet angesehen, wenn es nicht über die astronomische Uhr von Short verfügte, aber sie mussten sie in Gold bezahlen.

Eine Kopie von Short's Uhr wurde vom Pulkovo-Observatorium erworben. Die englische Firma, die den Zeitnehmer installierte, verbot sogar, sie zu berühren, ansonsten lehnte sie jede Verantwortung für die Einrichtung des listigen Mechanismus ab. In den 1930er Jahren wurde die Hauptkammer für Maß und Gewicht in Leningrad beauftragt, das Geheimnis von Shorts Uhr zu lüften und mit der eigenen Herstellung solcher Geräte zu beginnen. Der talentierte Metrologe I. I. Kvanberg betrachtete das Uhrwerk lange durch das hermetische Glas des Zylinders und versuchte, ohne Zeichnungen eine Kopie anzufertigen. Die Kopie war gut genug, aber nicht perfekt. Es war unmöglich, alle englischen Feinheiten durch das Glas zu sehen. Dennoch wurden vor dem Krieg mehrere Exemplare von Kvanbergs Uhren in der Etalon-Fabrik hergestellt.
Hier ist so ein "einfaches" Thema - Uhren genauer herzustellen als Short - und sie vertrauten den Newcomer F. M. Fedchenko an, der nach dem Krieg nach Charkow kam Institut.

Zurück zu den Wurzeln
Der Charkower Handwerker stellte fest, dass Christian Huygens bereits 1673 in seiner Abhandlung über Uhren fast alles über die Herstellung von Pendeluhren gesagt hat. Es stellt sich heraus, dass es für die Genauigkeit der Uhr notwendig ist, dass der Schwerpunkt des Pendels im Raum keinen Kreisbogen beschreibt, sondern einen Teil einer Zykloide: eine Kurve, entlang der sich ein Punkt auf dem Rand bewegt eines Rades, das auf der Straße rollt. In diesem Fall sind die Schwingungen des Pendels unabhängig von der Amplitude isochron. Huygens selbst, der alles theoretisch begründete, versuchte mit Tausenden von Erfindungen das Ziel zu erreichen, kam aber dem Ideal nicht nahe.

Die Anhänger von Huygens, einschließlich Short, erreichten die Genauigkeit auf andere Weise - sie isolierten das Pendel so weit wie möglich von äußeren Einflüssen und platzierten eine genaue Uhr tief im Keller, in einem Vakuum, wo sich Vibrationen und Temperatur nur minimal ändern.
Fedchenko hingegen wollte den Traum von Huygens erfüllen und ein isochrones Pendel schaffen. Sie sagen, alles Perfekte ist einfach. Also hängte Fedchenko das Pendel einfach an drei Federn auf - zwei lange - an den Seiten und eine kurze - in der Mitte. Es scheint nichts Besonderes zu sein, aber auf dem Weg zur Entdeckung gab es Tausende von Experimenten. Federn wurden dick und dünn, lang und kurz, flach und mit variablem Querschnitt ausprobiert. Fünf lange Jahre geduldiger und mühsamer Arbeit, der Unglaube der Kollegen, sie hörten einfach auf, ihn zu beachten, und plötzlich ein Glücksfall, dank eines elementaren Fehlers in der Aufhängungsmontage.

Mehrere Schrauben waren schlecht angezogen, und die Aufhängung verhielt sich so, dass das Pendel anfing, isochrone Schwingungen zu machen. Experimente wurden überprüft und erneut überprüft, alles blieb beim Alten. Die Drei-Federn-Aufhängung des Pendels löste das Huygens-Problem - wenn sich die Amplitude der Schwingung änderte, blieb die Periode unverändert.
Die Hauptstadt lockte natürlich einen talentierten Erfinder weg. 1953, F.M. Fedchenko wurde nach Moskau in das Labor für Pendelinstrumente der Zeit des im Aufbau befindlichen All-Union Scientific Research Institute of Physical, Technical and Radio Engineering Measurements versetzt.

Das gefiel Charkow natürlich nicht. Fedchenko wurde unter die Gürtellinie geschlagen - sie gaben eine hochpräzise importierte Maschine, die viel Geld kostete, nicht auf. Der Erfinder brachte nur drei Exemplare der ersten experimentellen Uhr AChF-1 nach Moskau. Um die Arbeit fortzusetzen, war die Maschine notwendig, ähnliche Geräte wurden in den Geschäften des Landes nicht verkauft. Bei privaten Händlern war es schwierig, aber die richtige Maschine zu finden, und Fedchenko fand sie. Aber wie bezahlen? Bargeld wurde in einer staatlichen Einrichtung nicht ausgegeben, insbesondere in einem solchen Betrag - elftausend Rubel.

Verzweifelter Fedchenko, der erkannte, dass er ohne Präzisionsausrüstung wie ohne Hände ein echtes Abenteuer erlebte. Er wandte sich direkt an den Direktor der Staatsbank und fand so überzeugende Worte über die Bedeutung seiner Erfindung, dass eine kluge und mutige Person, ein Fachmann auf seinem Gebiet, der dem Meister glaubte, ihm den erforderlichen Betrag in bar gab und lediglich eine Quittung verlangte als Dokument. Dies ist ein Beispiel für das „Offensichtliche, aber Unglaubliche“.

Mehrere Jahrzehnte lang wurde der Mechanismus der astronomischen Uhr von Fedchenko verbessert, bis das berühmte Modell "ACHF-3" erschien, das sowohl dem Autor als auch dem Land Ruhm einbrachte. Auf der Weltausstellung in Montreal wurden hochpräzise Uhren vorgeführt, die mit Medaillen von VDNKh ausgezeichnet wurden; Uhrenbeschreibungen sind in Enzyklopädien und in verschiedenen seriösen Publikationen zur Chronometrie enthalten.

Die Brillanz und Tragik von Fedchenkos Erfindung
F. M. Fedchenko - schuf hochpräzise elektronisch-mechanische Pendeluhren zu einer Zeit, als Quarz-, Molekular- und Atomzeitgeräte bereits auftauchten. Diese Systeme sind nicht vergleichbar. Jeder erfüllt seine spezifischen Aufgaben und ist in seinem Bereich unverzichtbar. Aber leider versteht das nicht jeder. Theodosius Mikhailovich Fedchenko wurde nie die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern und seinen Kollegen entzogen. Doch Beamte, von denen oft sowohl das Schicksal des Erfinders selbst als auch seiner Erfindungen abhängen, wissen nicht immer, was sie tun.

Der Gosstandart der UdSSR behandelte den berühmten Designer kühl. 1973 bot VNIIFTRI an, dem Erfinder eine würdige Belohnung für mehr als fünfundzwanzig Jahre Arbeit an der Herstellung einheimischer astronomischer Uhren zu zahlen, die dem Land einen enormen wirtschaftlichen Vorteil und Unabhängigkeit vom Import von Präzisionsuhrwerken brachten. Der Gosstandart hielt es für möglich, die vorgeschlagene Belohnung um das Neunfache zu kürzen, und verwies auf die Tatsache, dass "die Genauigkeit der AChF-3-Uhr geringer ist als die der aktuellen Atomuhr". Unten natürlich. Aber es gibt nur eine Atomuhr für das ganze Land, sie werden von einem ganzen Team von Mitarbeitern bedient, das ist der staatliche Standard für Zeit und Frequenz, und die Uhr von Fedchenko hat einen ganz anderen Zweck - sie ist Zeitnehmer. Bis jetzt sind Fedchenko-Uhren mit vielen Fernsehzentren, Flughäfen, Weltraumhäfen und Observatorien ausgestattet.

Denkt jemand daran, die Geschwindigkeit eines Fahrrads und einer Weltraumrakete zu vergleichen? Und in Gosstandart verglichen sie Fedchenkos Pendeluhr, die in 15 Jahren einen Fehler von einer Sekunde liefert, mit Atomuhren, die in dreihunderttausend Jahren um dieselbe Sekunde falsch gehen. Sie können nur ein System ähnlicher Klasse bewerten. Zum Beispiel sind die Uhren von Fedchenko im Vergleich zu den von Short viel billiger, sparsamer, zuverlässiger, bequemer zu bedienen und viel genauer. Achten wir nicht auf kurzsichtige und skrupellose Beamte aller Ränge. Die Hauptsache, erinnern wir uns, und wir werden stolz darauf sein, dass unsere Landsfrau Feodosia Mikhailovich Fedchenko den letzten Punkt in der Entwicklung von Pendeluhren gesetzt hat. Hören Sie, wie stolz es klingt - von Galileo und Huygens bis Fedchenko!

Der Meister kannte natürlich seinen Wert und wusste, dass es gehässige Kritiker geben würde, die versuchen würden, die Bedeutung seiner Erfindung herunterzuspielen. Um die Arbeit seines ganzen Lebens nicht zu vergessen, kam Fedchenko selbst 1970 mit dem Vorschlag ins Polytechnische Museum, Uhren seines Designs als Geschenk anzunehmen und auszustellen. Heute können Sie in der kleinen Halle des Moskauer Museums viele Meisterwerke der Uhrmacherkunst sehen, darunter Uhren - der Erfinder mit einem Großbuchstaben - Feodosy Mikhailovich Fedchenko


Biografie

Christian Huygens ist ein niederländischer Mechaniker, Physiker, Mathematiker, Astronom und Erfinder.

Einer der Begründer der theoretischen Mechanik und Wahrscheinlichkeitstheorie. Er leistete einen bedeutenden Beitrag zur Optik, Molekularphysik, Astronomie, Geometrie, Uhrmacherei. Entdeckte die Ringe von Saturn und Titan (ein Mond von Saturn). Erstes ausländisches Mitglied der Royal Society of London (1663), Mitglied der Französischen Akademie der Wissenschaften seit ihrer Gründung (1666) und deren erster Präsident (1666-1681).

Huygens wurde 1629 in Den Haag geboren. Sein Vater Konstantin Huygens (Huygens), Geheimberater der Prinzen von Oranien, war ein bemerkenswerter Schriftsteller, der auch eine gute wissenschaftliche Ausbildung erhielt. Konstantin war ein Freund von Descartes, und die cartesianische Philosophie (Cartesianismus) hatte nicht nur auf seinen Vater, sondern auch auf Christian Huygens selbst einen großen Einfluss.

Der junge Huygens studierte Jura und Mathematik an der Universität Leiden und beschloss dann, sich der Wissenschaft zu widmen. 1651 veröffentlichte er Discourses on the Squaring of the Hyperbola, Ellipse, and Circle. Zusammen mit seinem Bruder verbesserte er das Teleskop auf 92-fache Vergrößerung und begann, den Himmel zu studieren. Der erste Ruhm kam Huygens, als er die Ringe des Saturn entdeckte (Galileo sah sie auch, konnte aber nicht verstehen, was sie waren) und den Satelliten dieses Planeten, Titan.

1657 Huygens erhielt ein niederländisches Patent für das Design einer Pendeluhr. In den letzten Jahren seines Lebens versuchte Galileo, diesen Mechanismus zu schaffen, aber die fortschreitende Erblindung hinderte ihn daran. Die Uhr von Huygens funktionierte wirklich und bot für diese Zeit eine hervorragende Genauigkeit. Zentrales Element der Konstruktion war der von Huygens erfundene Anker, der das Pendel periodisch antreibt und ungedämpfte Schwingungen aufrechterhält. Eine von Huygens entworfene genaue und kostengünstige Pendeluhr fand schnell weltweite Verbreitung. 1673 veröffentlichte Huygens unter dem Titel „Pendeluhr“ eine äußerst aufschlussreiche Abhandlung über die Kinematik beschleunigter Bewegungen. Dieses Buch war ein Desktop-Buch für Newton, der den von Galileo begonnenen und von Huygens fortgesetzten Aufbau der Grundlagen der Mechanik vollendete.

1661 reiste Huygens nach England. 1665 ließ er sich auf Einladung von Colbert in Paris nieder, wo 1666 die Pariser Akademie der Wissenschaften gegründet wurde. Auf Anregung desselben Colbert wurde Huygens deren erster Präsident und leitete die Akademie 15 Jahre lang. 1681, im Zusammenhang mit der geplanten Aufhebung des Edikts von Nantes, kehrte Huygens, der nicht zum Katholizismus konvertieren wollte, nach Holland zurück, wo er seine wissenschaftlichen Forschungen fortsetzte. In den frühen 1690er Jahren begann sich der Gesundheitszustand des Wissenschaftlers zu verschlechtern, er starb 1695. Huygens' letztes Werk war Kosmoteoros, in dem er die Möglichkeit von Leben auf anderen Planeten argumentierte.

Wissenschaftliche Tätigkeit

Lagrange schrieb, dass Huygens „dazu bestimmt war, die wichtigsten Entdeckungen von Galileo zu perfektionieren und weiterzuentwickeln“.

Mathematik

Christian Huygens begann seine wissenschaftliche Tätigkeit 1651 mit einem Aufsatz über die Quadratur von Hyperbel, Ellipse und Kreis. 1654 entwickelte er eine allgemeine Theorie der Evoluten und Evolventen, erforschte die Zykloide und die Kettenlinie und entwickelte die Theorie der Kettenbrüche.

1657 schrieb Huygens einen Anhang „On Calculations in Gambling“ zum Buch „Mathematical Etudes“ seines Lehrers van Schooten. Dies war die erste Darstellung der Anfänge der damals aufkommenden Wahrscheinlichkeitstheorie. Huygens legte zusammen mit Fermat und Pascal seine Grundlagen, führte das grundlegende Konzept der mathematischen Erwartung ein. Aus diesem Buch lernte Jacob Bernoulli die Wahrscheinlichkeitstheorie kennen, die die Schaffung der Grundlagen der Theorie vervollständigte.

Mechanik

1657 veröffentlichte Huygens eine Beschreibung des Designs der von ihm erfundenen Uhr mit einem Pendel. Während Wissenschaftler verfügte nicht über ein für Experimente notwendiges Gerät wie eine genaue Uhr. Galileo zum Beispiel zählte beim Studium der Fallgesetze die Schläge seines eigenen Pulses. Uhren mit Rädern, die durch Gewichte angetrieben werden, sind seit langem in Gebrauch, aber ihre Genauigkeit war unbefriedigend. Seit der Zeit von Galileo wurde das Pendel separat zur genauen Messung kleiner Zeiträume verwendet, und es war notwendig, die Anzahl der Schwingungen zu zählen. Die Uhr von Huygens hatte eine gute Genauigkeit, und der Wissenschaftler wandte sich dann fast 40 Jahre lang immer wieder seiner Erfindung zu, verbesserte sie und studierte die Eigenschaften des Pendels. Huygens beabsichtigte, eine Pendeluhr zu verwenden, um das Problem der Längengradbestimmung auf See zu lösen, erzielte jedoch keine wesentlichen Fortschritte. Ein zuverlässiges und genaues Marinechronometer erschien erst 1735 (in Großbritannien).

1673 veröffentlichte Huygens das klassische mechanische Werk The Pendulum Clock (Horologium Oscillatorium, Sive de Motu Pendulorum an Horologia aptato Demonstrationes Geometry). Der bescheidene Name sollte nicht irreführen. Neben der Uhrentheorie enthielt das Werk viele erstklassige Entdeckungen auf dem Gebiet der Analysis und der theoretischen Mechanik. Huygens quadriert dort auch eine Reihe von Rotationsflächen. Diese und seine anderen Schriften hatten einen tiefgreifenden Einfluss auf den jungen Newton.

Im ersten Teil der Arbeit beschreibt Huygens ein verbessertes Zykloidenpendel, das unabhängig von der Amplitude eine konstante Schwingungszeit hat. Um diese Eigenschaft zu erklären, widmet der Autor den zweiten Teil des Buches der Herleitung der allgemeinen Bewegungsgesetze von Körpern in einem Gravitationsfeld - frei, sich entlang einer schiefen Ebene bewegend, eine Zykloide hinabrollend. Es muss gesagt werden, dass diese Verbesserung keine praktische Anwendung gefunden hat, da bei kleinen Schwankungen die Genauigkeitssteigerung durch die zykloidische Gewichtszunahme unbedeutend ist. Die Forschungsmethodik selbst ging jedoch in den Goldfonds der Wissenschaft ein.

Huygens leitet die Gesetze der gleichmäßig beschleunigten Bewegung frei fallender Körper ab, basierend auf der Annahme, dass die auf den Körper durch eine konstante Kraft ausgeübte Wirkung nicht von der Größe und Richtung der Anfangsgeschwindigkeit abhängt. Bei der Ableitung der Beziehung zwischen der Fallhöhe und dem Quadrat der Zeit macht Huygens die Bemerkung, dass die Fallhöhen als Quadrate der erfassten Geschwindigkeiten in Beziehung stehen. Wenn er ferner die freie Bewegung eines nach oben geworfenen Körpers betrachtet, stellt er fest, dass der Körper sich zur größten Höhe erhebt, nachdem er alle ihm mitgeteilte Geschwindigkeit verloren hat, und sie beim Zurückkehren wieder erlangt.

Galileo ließ ohne Beweis zu, dass Körper beim Fallen entlang unterschiedlich geneigter gerader Linien aus derselben Höhe gleiche Geschwindigkeiten erreichen. Huygens beweist dies wie folgt. Zwei gerade Linien unterschiedlicher Neigung und gleicher Höhe werden mit ihren unteren Enden aneinander befestigt. Wenn ein Körper, der vom oberen Ende eines von ihnen abgesenkt wird, eine größere Geschwindigkeit erreicht als der, der vom oberen Ende des anderen gestartet wird, kann er entlang des ersten solchen Punktes unterhalb des oberen Endes gestartet werden, so dass die erhaltene Geschwindigkeit darunter liegt ausreichend, um den Körper bis zum oberen Ende der zweiten geraden Linie zu heben; aber dann würde sich herausstellen, dass der Körper auf eine Höhe gestiegen ist, die größer ist als die, von der er gefallen ist, und das kann nicht sein. Von der Bewegung eines Körpers entlang einer geneigten geraden Linie geht Huygens zu einer Bewegung entlang einer unterbrochenen Linie und dann zu einer Bewegung entlang einer Kurve über, und er beweist, dass die Geschwindigkeit, die beim Fallen aus beliebiger Höhe entlang der Kurve erreicht wird, gleich der während des Sturzes erreichten Geschwindigkeit ist freier Fall aus derselben Höhe entlang einer vertikalen Linie, und dass dieselbe Geschwindigkeit erforderlich ist, um denselben Körper sowohl in einer vertikalen geraden Linie als auch in einer Kurve auf dieselbe Höhe zu heben. Dann, indem er zur Zykloide übergeht und einige ihrer geometrischen Eigenschaften betrachtet, beweist der Autor den Tautochronismus der Bewegungen des schweren Punktes entlang der Zykloide.

Im dritten Teil der Arbeit wird die vom Autor bereits 1654 entdeckte Theorie der Evoluten und Evolventen vorgestellt; hier findet er Form und Lage der Evolute der Zykloide. Der vierte Teil stellt die Theorie des physikalischen Pendels vor; hier löst Huygens das Problem, das so vielen zeitgenössischen Geometern nicht gegeben war - das Problem der Bestimmung des Schwingungszentrums. Es basiert auf folgendem Vorschlag:

Wenn ein komplexes Pendel, nachdem es die Ruhe verlassen hat, einen bestimmten Teil seiner Schwingung abgeschlossen hat, mehr als eine halbe Schwingung, und wenn die Verbindung zwischen all seinen Teilchen zerstört ist, dann wird jedes dieser Teilchen auf eine solche Höhe steigen, dass sie gemeinsam sind Schwerpunkt wird auf jener Höhe liegen, auf der er sich beim Austritt des Pendels aus der Ruhe befand. Dieser von Huygens nicht bewiesene Satz erscheint ihm als Grundprinzip, während er jetzt eine einfache Konsequenz aus dem Energieerhaltungssatz ist.

Die Theorie des physikalischen Pendels wurde von Huygens in ganz allgemeiner Form gegeben und auf Körper verschiedener Art angewandt. Huygens korrigierte Galileis Fehler und zeigte, dass die von diesem proklamierte Isochronie der Pendelschwingungen nur näherungsweise stattfindet. Er bemerkte auch zwei weitere Fehler von Galileo in der Kinematik: Eine gleichmäßige Bewegung im Kreis ist mit Beschleunigung verbunden (Galileo bestritt dies), und die Zentrifugalkraft ist nicht proportional zur Geschwindigkeit, sondern zum Quadrat der Geschwindigkeit.

Im letzten, fünften Teil seiner Arbeit gibt Huygens dreizehn Theoreme über die Zentrifugalkraft an. Dieses Kapitel gibt zum ersten Mal einen genauen quantitativen Ausdruck für die Zentrifugalkraft, die später eine wichtige Rolle bei der Untersuchung der Planetenbewegung und der Entdeckung des universellen Gravitationsgesetzes spielte. Huygens gibt darin (verbal) mehrere Grundformeln an:

Astronomie

Huygens verbesserte das Teleskop selbst; 1655 entdeckte er den Saturnmond Titan und beschrieb die Saturnringe. 1659 beschrieb er in einem von ihm veröffentlichten Werk das gesamte Saturnsystem.

1672 entdeckte er eine Eiskappe am Südpol des Mars. Er entdeckte auch den Orionnebel und andere Nebel, beobachtete Doppelsterne, schätzte (ziemlich genau) die Rotationsdauer des Mars um seine Achse.

Das letzte Buch „ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ sive de terris coelestibus earumque ornatu conjecturae“ (auf Latein; posthum 1698 in Den Haag veröffentlicht) ist eine philosophische und astronomische Reflexion über das Universum. Er glaubte, dass auch andere Planeten von Menschen bewohnt seien. Huygens' Buch wurde in Europa weit verbreitet, wo es ins Englische (1698), Niederländische (1699), Französische (1702), Deutsche (1703), Russische (1717) und Schwedische (1774) Sprache übersetzt wurde. Auf Erlass von Peter I. wurde es von Yakov Bruce unter dem Titel „The Book of World View“ ins Russische übersetzt. Es gilt als das erste Buch in Russland, das das heliozentrische System von Kopernikus beschreibt.

In dieser Arbeit unternahm Huygens (zusammen mit James Gregory) den ersten Versuch, die Entfernung zu den Sternen zu bestimmen. Wenn wir davon ausgehen, dass alle Sterne, einschließlich der Sonne, ähnliche Leuchtkräfte haben, dann können wir durch den Vergleich ihrer scheinbaren Helligkeit das Verhältnis ihrer Entfernungen grob abschätzen (die Entfernung zur Sonne war damals bereits hinreichend genau bekannt). Für Sirius erhielt Huygens eine Entfernung von 28.000 astronomischen Einheiten, was etwa 20 Mal weniger ist als die wahre (posthum veröffentlicht, 1698).

Optik und Wellentheorie

Huygens beteiligte sich an zeitgenössischen Auseinandersetzungen über die Natur des Lichts. 1678 veröffentlichte er A Treatise on Light, einen Abriss der Wellentheorie des Lichts. Ein weiteres bemerkenswertes Werk, das er 1690 veröffentlichte; dort präsentierte er die qualitative Theorie der Reflexion, Brechung und Doppelbrechung im Isländischen Holm in der gleichen Form, wie sie jetzt in Physiklehrbüchern dargestellt wird. Er formulierte das „Huygens-Prinzip“, das es ermöglicht, die Bewegung der Wellenfront zu studieren, das später von Fresnel entwickelt wurde und in der Wellentheorie des Lichts eine wichtige Rolle spielte. Er entdeckte die Polarisation des Lichts (1678).

Er besitzt die ursprüngliche Verbesserung des von ihm für astronomische Beobachtungen verwendeten Teleskops und erfand das im Abschnitt über Astronomie erwähnte "Huygens-Okular", bestehend aus zwei plankonvexen Linsen (es wird noch heute verwendet). Er ist auch der Erfinder des diaskopischen Projektors – des sogenannten. "Zauberlaterne"

Andere Erfolge

Huygens begründete (theoretisch) die Abflachung der Erde an den Polen und erklärte auch den Einfluss der Zentrifugalkraft auf die Richtung der Schwerkraft und auf die Länge des zweiten Pendels in verschiedenen Breitengraden. Er gab gleichzeitig mit Wallis und Wren (posthum veröffentlicht) eine Lösung für das Problem der Kollision elastischer Körper und eine der Lösungen für das Problem der Form einer schweren homogenen Kette im Gleichgewicht (Kettenlinie).

Ihm gehört die Erfindung der Stundenspirale, die das für die Navigation äußerst wichtige Pendel ersetzt; Die erste Uhr mit Spirale wurde 1674 in Paris vom Uhrmacher Thuret entworfen. 1675 patentierte er eine Taschenuhr.

Huygens forderte als erster die Wahl eines universellen natürlichen Längenmaßes, das er als 1/3 der Pendellänge mit einer Schwingungsdauer von 1 Sekunde (das sind etwa 8 cm) vorschlug.

Wichtige Schriften

Horologium Oszillatorium, 1673 (Pendeluhr, auf Latein).
Kosmotheeoros. (Englische Übersetzung der Ausgabe von 1698) - Huygens' astronomische Entdeckungen, Hypothesen über andere Planeten.
Treatise on Light (Abhandlung über Licht, englische Übersetzung).

(1663), Mitglied der Französischen Akademie der Wissenschaften seit ihrer Gründung (1666) und ihr erster Präsident (1666-1681).

Christian Huygens
Christian Huygens
Geburtsdatum 14. April(1629-04-14 ) […]
Geburtsort
Sterbedatum 8. Juli(1695-07-08 ) […] (66 Jahre alt) oder 8. Juni(1695-06-08 ) (66 Jahre alt)
Ort des Todes
Das Land
Wissenschaftlicher Bereich Mathematik, Mechanik, Physik, Astronomie
Arbeitsplatz Französische Akademie der Wissenschaften
Alma Mater Universität Leiden
Wissenschaftlicher Leiter Frans van Schoten
Jan Jansz de Jonge Stampioen
Bemerkenswerte Studenten Gottfried Leibniz, Denis Papin
Bekannt als einer der Begründer der Theoretischen Mechanik
Christian Huygens bei Wikimedia Commons

Biografie

Der junge Huygens studierte Jura und Mathematik an der Universität Leiden und beschloss dann, sich der Wissenschaft zu widmen. 1651 veröffentlichte er Discourses on the Squaring of the Hyperbola, Ellipse, and Circle. Zusammen mit seinem Bruder verbesserte er das Teleskop auf 92-fache Vergrößerung und begann, den Himmel zu studieren. Der erste Ruhm kam Huygens, als er die Ringe des Saturn entdeckte (Galileo sah sie auch, konnte aber nicht verstehen, was sie waren) und den Satelliten dieses Planeten, Titan.

1657 erhielt Huygens ein niederländisches Patent für das Design einer Pendeluhr. In den letzten Jahren seines Lebens versuchte Galileo, diesen Mechanismus zu schaffen, aber die fortschreitende Erblindung hinderte ihn daran. Andere Erfinder versuchten ebenfalls, eine auf einem Pendel basierende Uhr zu schaffen, aber Huygens war der erste, der ein zuverlässiges und kostengünstiges Design fand, das für den Massengebrauch geeignet war, seine Uhr funktionierte tatsächlich und bot für diese Zeit eine hervorragende Genauigkeit. Zentrales Element der Konstruktion war der von Huygens erfundene Anker, der das Pendel periodisch antreibt und gleichmäßige, ungedämpfte Schwingungen aufrechterhält. Die von Huygens entworfene Pendeluhr fand schnell weltweite Verbreitung. 1673 veröffentlichte Huygens unter dem Titel „Pendeluhr“ eine äußerst aufschlussreiche Abhandlung über die Kinematik beschleunigter Bewegungen. Dieses Buch war ein Nachschlagewerk für Newton, der den von Galileo begonnenen und von Huygens fortgesetzten Aufbau der Grundlagen der Mechanik vollendete.

1661 reiste Huygens nach England. 1665 ließ er sich auf Einladung von Colbert in Paris nieder, wo 1666 die Pariser Akademie der Wissenschaften gegründet wurde. Auf Anregung desselben Colbert wurde Huygens deren erster Präsident und leitete die Akademie 15 Jahre lang. 1681, im Zusammenhang mit der beabsichtigten Aufhebung des Edikts von Nantes, kehrte Huygens, der nicht zum Katholizismus konvertieren wollte, nach Holland zurück, wo er seine wissenschaftlichen Forschungen fortsetzte. In den frühen 1690er Jahren begann sich der Gesundheitszustand des Wissenschaftlers zu verschlechtern, er starb 1695. Huygens' letztes Werk war Kosmoteoros, in dem er die Möglichkeit von Leben auf anderen Planeten argumentierte.

Wissenschaftliche Tätigkeit

Mathematik

Christian Huygens begann seine wissenschaftliche Tätigkeit 1651 mit einem Aufsatz über die Quadratur von Hyperbel, Ellipse und Kreis. 1654 entwickelte er eine allgemeine Theorie der Evoluten und Evolventen, untersuchte die Zykloide und die Kettenlinie und entwickelte die Theorie der Kettenbrüche.

1657 schrieb Huygens einen Anhang „ Über Glücksspiel Siedlungen“ zum Buch seines Lehrers van Schooten „Mathematical Etudes“. Dies war die erste Darstellung der Anfänge der damals aufkommenden Wahrscheinlichkeitstheorie. Huygens legte zusammen mit Fermat und Pascal seine Grundlagen, führte das grundlegende Konzept der mathematischen Erwartung ein. Aus diesem Buch lernte Jacob Bernoulli die Wahrscheinlichkeitstheorie kennen, die die Schaffung der Grundlagen der Theorie vervollständigte.

Mechanik

1657 veröffentlichte Huygens eine Beschreibung des Designs der von ihm erfundenen Uhr mit einem Pendel. Zu dieser Zeit verfügten die Wissenschaftler nicht über ein für Experimente notwendiges Gerät wie eine genaue Uhr. Galileo zum Beispiel zählte beim Studium der Fallgesetze die Schläge seines eigenen Pulses. Uhren mit Rädern, die durch Gewichte angetrieben werden, sind seit langem in Gebrauch, aber ihre Genauigkeit war unbefriedigend. Seit der Zeit von Galileo wurde das Pendel separat zur genauen Messung kleiner Zeiträume verwendet, und es war notwendig, die Anzahl der Schwingungen zu zählen. Die Uhr von Huygens hatte eine gute Genauigkeit, und der Wissenschaftler wandte sich dann fast 40 Jahre lang immer wieder seiner Erfindung zu, verbesserte sie und studierte die Eigenschaften des Pendels. Huygens beabsichtigte, eine Pendeluhr zu verwenden, um das Problem der Längengradbestimmung auf See zu lösen, erzielte jedoch keine wesentlichen Fortschritte. Ein zuverlässiges und genaues Marinechronometer erschien erst 1735 (in Großbritannien).

1673 veröffentlichte Huygens das klassische mechanische Werk The Pendulum Clock. Horologium Oscillatorium, sive de Motu Pendulorum und Horologia Aptato Demos Geometry"). Der bescheidene Name sollte nicht irreführen. Neben der Uhrentheorie enthielt das Werk viele erstklassige Entdeckungen auf dem Gebiet der Analysis und der theoretischen Mechanik. Huygens quadriert dort auch eine Reihe von Rotationsflächen. Diese und seine anderen Schriften hatten einen enormen Einfluss auf den jungen Newton.

Im ersten Teil der Arbeit beschreibt Huygens ein verbessertes Zykloidenpendel, das unabhängig von der Amplitude eine konstante Schwingungszeit hat. Um diese Eigenschaft zu erklären, widmet der Autor den zweiten Teil des Buches der Herleitung der allgemeinen Bewegungsgesetze von Körpern in einem Gravitationsfeld - frei, sich entlang einer schiefen Ebene bewegend, eine Zykloide hinabrollend. Es muss gesagt werden, dass diese Verbesserung keine praktische Anwendung gefunden hat, da bei kleinen Schwankungen die Genauigkeitssteigerung durch die zykloidische Gewichtszunahme unbedeutend ist. Die Forschungsmethodik selbst ging jedoch in den goldenen Fonds der Wissenschaft ein.

Der dritte Teil des Essays stellt die Theorie der Evolvente und Evolvente dar, die der Autor bereits 1654 entdeckte; hier findet er Form und Lage der Evolute der Zykloide. Der vierte Teil stellt die Theorie des physikalischen Pendels vor; hier löst Huygens das Problem, das so vielen zeitgenössischen Geometern nicht gegeben war - das Problem der Bestimmung des Schwingungszentrums. Es basiert auf folgendem Vorschlag:

Wenn ein komplexes Pendel, nachdem es die Ruhe verlassen hat, einen bestimmten Teil seiner Schwingung abgeschlossen hat, mehr als eine halbe Schwingung, und wenn die Verbindung zwischen all seinen Teilchen zerstört ist, dann wird jedes dieser Teilchen auf eine solche Höhe steigen, dass sie gemeinsam sind Schwerpunkt wird auf jener Höhe liegen, auf der er sich beim Austritt des Pendels aus der Ruhe befand.

Dieser von Huygens nicht bewiesene Satz erscheint ihm als Grundprinzip, während er jetzt eine einfache Konsequenz aus dem Energieerhaltungssatz ist.

Die Theorie des physikalischen Pendels wurde von Huygens in ganz allgemeiner Form gegeben und auf Körper verschiedener Art angewandt. Huygens korrigierte Galileis Fehler und zeigte, dass die von diesem proklamierte Isochronie der Pendelschwingungen nur näherungsweise stattfindet. Er bemerkte auch zwei weitere Fehler von Galileo in der Kinematik: Eine gleichmäßige Bewegung im Kreis ist mit Beschleunigung verbunden (Galileo bestritt dies), und die Zentrifugalkraft ist nicht proportional zur Geschwindigkeit, sondern zum Quadrat der Geschwindigkeit.

Im letzten, fünften Teil seiner Arbeit gibt Huygens dreizehn Theoreme über die Zentrifugalkraft an. Dieses Kapitel gibt zum ersten Mal einen genauen quantitativen Ausdruck für die Zentrifugalkraft, die später eine wichtige Rolle bei der Untersuchung der Planetenbewegung und der Entdeckung des universellen Gravitationsgesetzes spielte. Huygens gibt darin (verbal) mehrere Grundformeln an:

Astronomie

Huygens verbesserte das Teleskop selbst; 1655 entdeckte er den Saturnmond Titan und beschrieb die Saturnringe. 1659 beschrieb er in einem von ihm veröffentlichten Werk das gesamte Saturnsystem.

1672 entdeckte er eine Eiskappe am Südpol des Mars. Er beschrieb detailliert den Orionnebel und andere Nebel, beobachtete Doppelsterne und schätzte (ziemlich genau) die Rotationsdauer des Mars um seine Achse.

Das letzte Buch „ΚΟΣΜΟΘΕΩΡΟΣ sive de terris coelestibus earumque ornatu conjecturae“ (auf Latein; posthum 1698 in Den Haag veröffentlicht) ist eine philosophische und astronomische Reflexion über das Universum. Er glaubte, dass auch andere Planeten von Menschen bewohnt seien. Huygens' Buch wurde in Europa weit verbreitet, wo es ins Englische (1698), Niederländische (1699), Französische (1702), Deutsche (1703), Russische (1717) und Schwedische (1774) Sprache übersetzt wurde. Auf Erlass von Peter I. wurde es von Yakov Bruce unter dem Titel „The Book of World View“ ins Russische übersetzt. Es gilt als das erste Buch in Russland, das das heliozentrische System von Copernicus skizziert.

In dieser Arbeit unternahm Huygens (zusammen mit James Gregory) den ersten Versuch, die Entfernung zu den Sternen zu bestimmen. Wenn wir davon ausgehen, dass alle Sterne, einschließlich der Sonne, ähnliche Leuchtkräfte haben, dann können wir durch den Vergleich ihrer scheinbaren Helligkeit das Verhältnis ihrer Entfernungen grob abschätzen (die Entfernung zur Sonne war damals bereits hinreichend genau bekannt). Für Sirius erhielt Huygens eine Entfernung von 28.000 astronomischen Einheiten, was etwa 20 Mal weniger ist als die wahre (posthum veröffentlicht, 1698).

Optik und Wellentheorie

Huygens beteiligte sich an zeitgenössischen Auseinandersetzungen über die Natur des Lichts. 1678 veröffentlichte er A Treatise on Light