Хрістіан Гюйгенс

(1629— 1695)

Героїчна боротьба голландського народу проти іспанського абсолютизму і феодальнокатолицької реакції сприяли бурхливому розвитку суспільної думки і науки. Саме в цю епоху Голландія дала світу блискучу плеяду художників, природодослідників, інженерів, лікарів, філософів. Досить назвати імена Рембрандта ван Рейна, Симона Стевіна (1548—1620), Б. Спінози.

Голландія не була райським затишком, простих людей там експлуатували навіть більше, ніж в інших країнах, проте умоВН для наукової діяльності тут були кращими. Не випадково в ній шукав притулку Декарт й інші вчені.

На фоні талановитих голландських діячів науки і культури виділяється різносторонній учений, один з фундаторів нового природознавства Хрістіан Гюйгенс.

Народився Хрістіан Гюйгенс и сім'ї знатного державного діяча, людини широких наукових і мистецьких інтересів. Батько майбутнього вченого Мав кілька мов, був відомий як поет, любив музику, малюнків, цікавився природничими науками. Серед друзів Гюйгенсів багато видатних людей, зокрема Декарт, для якого ця сім'я стала в Голландії найближчою. Вплив Декарта позначився на світогляді багатьох сучасників і послідовників його ідей, в тому числі й Хрістіана Гюйгенса. Обдарованість останнього Декарт виявив рано і підтримав його наукові інтереси.

У сім'ї Гюйгенсів було чотири сини і дочка. Народження останньої коштувало матері життя. Домашню освіту діти здобули під безпосереднім керівництвом батька і вчителів, які пунктуально виконували розроблену батьком програму навчання. Вже з дитинства Хрістіан почав захоплюватися математикою. З надзвичайною швидкістю він залюбки розв'язував запропоновані йому задачі, захоплювався розгадуванням секретів роботи та конструювання різних машин.

Улітку 1645 р. Хрістіан і на рік старший - за нього брат Костянтин стали студентами юридичного факультету Лейденського університету. За волею батька, довелося займатися юридичними науками, а для задоволення особистих інтересів Хрістіан вивчає фізику і математику під керівництвом професора інженерної школи при Лейденському університеті, послідовника і пропагандиста декартової філософії Схоутена (1616—1661).

З допомогою батька Хрістіан почав листуватися з Мареном Мерсенном. І хоча це тривало недовго, бо Мерсенн помер, той встиг підтримати і скерувати наукові пошуки голландського студента. Мерсенн був добре поінформований про найвидатніші досягнення й актуальні проблеми європейської науки. Тому запропонував Хрістіану такі задачі і теми для роздумів, що деякі з них на роки стали предметом наукових занять, переросли в окремі наукові дослідження. Для Мерсенна кожний новий талант був радісним відкриттям. У листах до батька він пророкував, що коли Хрістіан продовжуватиме заняття математикою і фізикою, то перевершить Архімеда.

З 1647 р. Хрістіан разом з молодшим братом Людвігом навчаються у вищій юридичній школі м. Бреди, хоча курсу вони не закінчили. Через дуель Людвіга з одним студентом, Гюйгенси за вимогою батька повернулися додому.

Здобутою юридичною освітою і дипломом доктора Хрістіан так ніколи й не скористався, бо, відмовившись од перспективи блискучої службової кар'є­ри, обрав наукову діяльність у галузі фізико-математичних наук.

Оселившись у Гаазі, в будинку батька, Хрістіан обладнав на горищі лабораторію, де проводив досліди й астрономічні спостереження. Його наукові інтереси охоплювали математику, механіку, оптику, астрономію. Мерсенн подбав, щоб ім'я Хрістіана стало відомим у наукових колах Європи, він встанов­лює зв'язки з математиками, майстрами-оптиками, астрономами, зокрема відомим англійським математиком Джоном Валлісом.

Перші надруковані праці вченого «Теореми про квадратуру гіперболи, еліпса і круга та центри ваги їх частин» (1651) і «Відкриття про величину круга» (1654) були присвячені вдосконаленню розв'язання задач античної математики. Девізом ученого було: «Не так важливий результат, як бездоганність виведення та ясність доведення», який він і реалізував строгим і разом з тим витонченим розв'язанням задач, зокрема знаменитої задачі давнини — квад­ратури круга. Видатне астрономічне відкриття (здійснив учений у 1655 р. За допомогою виготовленого кращого на той час в Європі телескопа, він відкрив супутник Сатурна, названого пізніше Титаном. Шестиліття 1650—1655 рр. стало періодом формування його наукових інтересів, розробленням методів досліджень. Для дальшої роботи потрібно було встановити тісніші контакти із зарубіжними вченими, тому влітку 1655 р. Хрістіан їде до столиці європейської науки того часу — Парижа. Там він познайомився з визначними вченими, письмен­никами, композиторами, відвідав театри, картинні галереї, найбільше книгосховище — королівську біб­ліотеку, став доктором права. Велике враження справили на Гюйгенса дослідження Дезарга з проективної геометрії, Паскаля і Ферма з математичної теорії азартних ігор.

Подорож дала нові імпульси досліджень. Учений вивчає теорію співудару двох тіл, доцентрових сил, працює над різними проектами: взуття з пружинами, черевики для ходіння по воді, політ за допомогою крил, які мали працювати на стиснутому повітрі; в математиці його захоплює теорія азартних ігор. Одночасно продовжується шліфування лінз, виготовлення телескопів і астрономічні спостереження. Виготовлення найбільшого на той час телескопа дало Хрістіану можливість зробити чимало астрономічних відкриттів: туманність у сузір'ї Оріона, полярні шапки Марса, смуги Юпітера, відсутність скінченного діаметра в зірок і, нарешті, кільце Сатурна. Останнє відкриття викликало дискусію, недовір'я навіть деяких визначних астрономів. Воно підтверджувало коперникову систему, тому розлютило церковників, а в результаті принесло Гюйгенсу всеєвропейську славу.

Після повернення з Парижа Гюйгенс зайнявся проблемою створення годинника, в якій тісно переплелися задачі математики, механіки, техніки. Точного вимірювання часу вимагали астрономічні спостереження і, особливо, мореплавство. Точний час потрібно було «возити» на кораблі, щоб у від критому океані вимірювати довготу й обчислювати географічні координати корабля. Тут був справжній ланцюг проблем і величезні можливості засто­сування математики до розв'язання складних природничих проблем. Гюйгенс розробив теорію і винайшов маятниковий годинник. Перший зразок було виготовлено в 1653 р., і того ж року вчений дістав патент, який закріплював його привілей на маятниковий годинник на 21 рік.

У 1658 р. Гюйгенс взяв участь у конкурсі Паскаля і розв'язав 4 із 6 запропонованих задач на циклоїду. Участь у конкурсі започаткувала листування Гюйгенса з Паскалем, які надзвичайно поважали і високо цінували один одного.

Учений потребує інтелектуального спілкування. Відчував у ньому потребу й Гюйгенс і за сім місяців 1660 р. відвідав багато міст, де зустрічався з тими, хто, як і він, працював над таємницями природи, збагачував духовну скарбницю людства. У грудні 1660 р. він двічі відвідав Паскаля. Гюйгенс засуджував надмірне захоплення вченого релігією і надзвичайно жалів, що той поховав свій великий талант.

Сам Гюйгенс був людиною хворобливою, часто тяжко хворів і змушений був на тривалий час припиняти роботу, але як тільки хвороба відпускала, знову брався за дослідження. І гідне подиву, що за таких нелегких умов він написав 22 томи наукових праць і листів, які ввійшли золотим фондом до скарбниці людської думки.

Визнанням наукових досягнень ученого стало обрання його членом Лондонського королівського товариства (1663) і Паризької академії (1666). Він переїздить до Парижа, і, оселившись в окремому приміщенні королівської бібліотеки, з невеликими перервами працює там 15 років. У 1673 р. у Парижі побачила світ його праця «Маятникові годинники» — підсумок 20-річних роздумів над проблемами, пов'язаними із створенням маятникових годинників. Праця Гюйгенса стала однією з найвизначніших книжок фізико-математичної літератури XVII ст. Він подарував її Лейбніцу, який у цей час жив у Парижі. Ця праця спонукала останнього не тільки серйозно зайнятися математикою, а й, за його визнанням, стала одним із джерел нового числення.

Десятиріччя 1671 —1681 рр. було найскладнішим у житті вченого. Він опинився і працював у країні, яка воювала проти його батьківщини. Тому в 1676 р. виїздить на батьківщину, а повертається тоді, коли було укладено мир. Основні відкриття на цей час уже були позаду, зірка Ньютона затьмарює славу Гюйгенса. Після довгих років перебування за кордоном, учений повертається в батьківський дім.

До останніх днів життя вчений зберіг зацікавленість, глибокий інтерес до життя, науки, культури свого часу. Він здійснив подорож в Англію, насамперед щоб зустрітися з Ньютоном, успіхи якого високо цінував, ще працюючи в Парижі. У Дельфт він виїздив, щоб ознайомитися з відкриттям Левенгука. Через кілька років російський цар Петро І теж відвідає Дельфт з тією самою метою. Останню книжку «Космотеорос» Гюйгенс присвятив пропаганді ідей Коперника. Одним з перших її оцінив Петро І. Він наказав перекласти й опублікувати її російською мовою. Вона побачила світ першим виданням у Петербурзі (1717) і другим — у Москві (1724).

Гюйгенс зробив винаходи і відкриття в різних розділах математики і механіки, тісно пов'язаних з ученням про годинники. Йому належать винайдення звичайного маятникового годинника і годинника з конічним маятником, відкриття циклоїдального маятника, розв'язання задачі про таутохронну криву,розробка вчення про еволюти й евольвенти, про випрямлення багатьох кривих ліній і обчислення площ кривих поверхонь, теореми про доцентрові сили, застосування теореми живих сил, введення в механіку величини, що була прообразом моменту інерції.

Коротко спинимося на математичних відкриттях Гюйгенса. Його «Відкриття про величину круга» становило епоху в історії задачі квадратури круга. Гюйгенс вичерпав можливості елементарних методів і вніс істотні доповнення до методу Архімеда.

Гюйгенс — автор першого посібника з теорії ймовірностей — «Про розрахунки в азартній грі» (1657). У ньому вперше було введено фундаментальне теоретико-ймовірнісне поняття — математичне сподівання. Одночасно вчений розв'язав задачі на справедливий розподіл ставок при різній кількості гравців і різній кількості недограних партій. При цьому він вільно користувався теоремами додавання і множення ймовірностей.

Великий учений був сучасником творців мате­матичного аналізу, бачив перші його кроки і сам певною мірою використовував в своїй творчості. Однак він ще тільки провісник, а не діяч епохи математики рухів.