המאה ה -17 הייתה תקופה שמחה מאוד למדעים, עם התקדמות בתחומי הפיזיקה, המתמטיקה, הכימיה ומדעי הטבע. במהלך מאה שנים נצפו לראשונה כמה כוכבי לכת וירחים, נעשו מודלים מדויקים כדי לחזות את תנועותיהם של כוכבי הלכת, וחוק הכבידה האוניברסאלי הוגש.
בתוך כך בולט שמו של כריסטיאן הויגנס בין השאר. כאחד המדענים הבולטים בתקופתו, הוא היה מרכזי בהתפתחות שעונים, מכניקה ואופטיקה. ובתחום האסטרונומיה הוא גילה את טבעות שבתאי ואת הירח הגדול ביותר שלו - טיטאן. בזכות הויגנס, דורות הבאים של אסטרונומים קיבלו השראה לחקור את מערכת השמש החיצונית, מה שהוביל לגילוי ירחים קראוניים אחרים, אורנוס ונפטון במאה שלאחר מכן.
חיים מוקדמים:
כריסטיאן הויגנס נולד בהאג ב- 14 באפריל 1629, למשפחה הולנדית עשירה ומשפיעה. כריסטיאן היה בנם השני של קונסטנטין הויגנס וסוזנה ואן ברלה, שקראו לכריסטיאן על שם סבו אבהי. קונסטנטין - משורר, מלחין ויועץ מפורסם בבית התפוז - התיידד עם פילוסופים עכשוויים רבים, ביניהם גלילאו גליליי, מרין מרסן ורנה דקארט.
קשריו וקשריו האישיים של אביו אפשרו לכריסטיאן לקבל לימוד מקיף באומנויות ובמדעים והניח אותו בדרך להיות ממציא ואסטרונום. עד שהיה בן שש-עשרה, כריסטיאן למד בבית הספר וקיבל חינוך ליברלי, למד שפות, מוזיקה, היסטוריה, גאוגרפיה, מתמטיקה, לוגיקה, רטוריקה, וגם ריקודים, גידור ורכיבה על סוסים.
חינוך:
בשנת 1645 נשלח כריסטיאן ללמוד משפטים ומתמטיקה באוניברסיטת ליידן, בדרום הולנד. לאחר שנתיים המשיך הויגנס את לימודיו במכללה החדשה של אורנג 'בברדה, שם אביו היה אוצר, עד שסיים את לימודיו בשנת 1649. בעוד אביו קיווה שהוא ימשיך להיות דיפלומט, העניין של כריסטיאן במתמטיקה והמדעים היו ניכרים.
בשנת 1654 חזר הויגנס לבית אביו בהאג והחל להתמסר כולו למחקר. חלק גדול מכך התרחש בבית אחר שבבעלות משפחתו בהופוויק הסמוכה, שם בילה חלק ניכר מהקיץ. הויגנס פיתח באותה עת מגוון רחב של כתבים, שכלל את מרסן ומעגל האקדמאים שאיתם הקיף את עצמו בפריס.
עד שנת 1655 החל הייגנס לבקר בפריס פעמים רבות והשתתף בוויכוחים שערכה האקדמיה במונטמור - שהשתלטה על חוג מרסן לאחר מותו בשנת 1648. בעוד באקדמיה למונטמור דגל הייגנס את השיטה והניסויים המדעיים על המסורתית אורתודוכסים ודברים שהוא ראה כגישות חובבניות.
בשנת 1661 ערך הויגנס את ביקורו הראשון באנגליה, שם השתתף בישיבה של קבוצת מכללת גרשם - חברה של מדענים שהושפעו מהשיטה המדעית החדשה (כפי שטוען על ידי פרנסיס בייקון). בשנת 1663 הפך הויגנס לחברו של החברה המלכותית, שהצליחה את קבוצת גרשם, ופגש מלומדים כה משפיעים כמו אייזק ניוטון ורוברט בויל, וניהל דיונים רבים ודיונים עם אחרים מהדומם שלהם.
בשנת 1666 עבר הויגנס לפריס והפך לאחד המייסדים באקדמיה הצרפתית החדשה למדעים של לואי ה -14. כשהיה שם, הוא השתמש במצפה הכוכב בפריס כדי לגלות את תגליותיו הגדולות ביותר בתחום האסטרונומיה (ראו בהמשך), ניהל התכתבויות עם החברה המלכותית ועבד לצד אסטרונום ג׳ובאני קאסיני (שגילה את ירחי שבתאי איפטוס, ריאה, תטיס ודיונה) .
עבודתו באקדמיה העניקה לו פנסיה גדולה יותר מזו של כל חבר אחר ודירה בבניין שלה. פרט לביקורים מזדמנים בהולנד, הוא גר בפריס בשנים 1666 - 1681 והכיר את המתמטיקאי והפילוסוף הגרמני גוטפריד וילהלם לייבניץ, עמו נשאר בתנאים ידידותיים עד סוף ימיו.
הישגים באסטרונומיה:
בשנים 1652-53 החל הויגנס ללמוד עדשות כדוריות מנקודת מבט תיאורטית, במטרה הסופית להבין טלסקופים. עד שנת 1655, בשיתוף פעולה עם אחיו קונסטנטין, הוא החל לטחון ולעדד את עדשותיו שלו, ובסופו של דבר עיצב את מה שמכונה כיום העינית Huygian - משקפת טלסקופ המורכבת משתי עדשות.
בשנות ה -60 של המאה ה -20, עבודתו עם עדשות אפשרה לו להיפגש חברתית עם ברוך שפינוזה - הפילוסוף, המלומד והרציונליסט ההולנדי המפורסם - אשר ייסד אותם באופן מקצועי. באמצעות שיפורים אלה שהציג בעדשות, בהן השתמש בתורו לבניית טלסקופים משל עצמו, החל הייגנס ללמוד את כוכבי הלכת, הכוכבים והיקום.
בשנת 1655, באמצעות טלסקופ שבירת כוח ששבר לעצמו, הוא הפך לאסטרונום הראשון שזיהה את טבעות Saturns, אותם נמדד נכון בצורת ארבע שנים לאחר מכן. בעבודתוסיסטנה סטורניום (1659), הוא טען כי סטורן היה "מוקף בטבעת שטוחה ודקה, בשום מקום לא נוגע, ונוטה לאקליפטיקה."
עוד בשנת 1655 הוא הפך לאסטרונום הראשון שצפה בגדולי ירחי שבתאי - טיטאן. באותה תקופה הוא קרא לירח סטורני לונה (לטינית ל"ירח של שבתאי ") שתיאר במערכת שלו את הכותרת De Saturni Luna Observatio Nova (“תצפית חדשה על ירח שבתאי ").
באותה שנה הוא השתמש בטלסקופ המודרני שלו בכדי להתבונן בערפילית אוריון וחילק אותו בהצלחה לכוכבים שונים. הוא גם הפיק את האיור הראשון אי פעם - בו גם פרסם סיסטנה סטורניום בשנת 1659. בגלל זה, נקרא אזור הפנים הבהיר יותר אזור הויגניאן לכבודו.
זמן קצר לפני מותו ב- 1695 השלים הויגנס קוסמוטהורוסשפורסם לאחר מכן בשנת 1698 (בגלל ההצהרות הכפירות למדי). בתוכו העלה הויגנס השערות לגבי קיומם של חיים מחוץ לכדור הארץ בכוכבי לכת אחרים, שדמיין שדומה לזה של כדור הארץ. השערות כאלה לא היו נדירות באותה תקופה, בין השאר בזכות המודל הקופרניקני (ההליוצנטרי).
אולם הויגנס פרט בפירוט רב יותר, וקבע כי זמינותם של מים בצורה נוזלית חיונית לכל החיים וכי תכונות המים חייבות להשתנות מכוכב לכת בכדי להתאים לטווח הטמפרטורה. הוא לקח את תצפיותיו על כתמים כהים ובהירים על משטחי מאדים ויופיטר כדי להוות עדות למים וקרח בכוכבי הלכת ההם.
בהתייחס לאפשרות של אתגרים תנ"כיים, הוא טען כי החיים מחוץ לכדור הארץ לא אושרו ולא הוכחשו על ידי התנ"ך, ושאל מדוע אלוהים יצור את כוכבי הלכת האחרים אם הם לא נועדו להיות מאוכלסים כמו כדור הארץ. זה היה גם בספר זה שויגנס פרסם את השיטה שלו להערכת מרחקים מהממים, על סמך ההנחה (לימים הוכחה כבלתי נכונה) כי כל הכוכבים זוהרים כמו השמש.
בשנת 1659 הצהיר הויגנס גם את מה שמכונה כיום השני בחוקי התנועה של ניוטון בצורה ריבועית. באותה תקופה הוא הוציא מהי כיום הנוסחה הסטנדרטית לכוח הזיכרון, המופעל על ידי אובייקט המתאר תנועה סיבובית, למשל על המיתר שאליו הוא מחובר. בצורה מתמטית הדבר מתבטא כ- Fc = mv² / r, כאשר m המסה של האובייקט, v המהירות והרדיוס.
פרסום הנוסחה הכללית לכוח זה בשנת 1673 - אף שהיה קשור לעבודתו בשעוני מטוטלת ולא באסטרונומיה (ראה להלן) - היה צעד משמעותי בלימוד מסלולי אסטרונומיה. זה אפשר את המעבר מהחוק השלישי של קפלר של תנועה פלנטרית לחוק הכבידה ההפוך.
הישגים אחרים:
ההתעניינות שלו, כאסטרונום, במדידת הזמן המדויקת הובילה אותו גם לגילוי המטוטלת כווסת לשעונים. המצאתו של שעון המטוטלת, שאותה העלה אב טיפוס בסוף שנת 1656, היוותה פריצת דרך בזמן שמאפשרת שעונים מדויקים יותר מכפי שהיו זמינים באותה תקופה.
בשנת 1657, חוזה הויגנס ליצרני שעון בהאג לבנות את שעוןו והגיש בקשה לפטנט מקומי. במדינות אחרות, כמו צרפת ובריטניה, הוא הצליח פחות, כאשר מעצבים הרחיקו לכת לגנוב את העיצוב שלו לשימושם האישי. עם זאת, עבודתו שפורסמה על היוגן על הרעיון הבטיחה לזכותו בהמצאה. שעון המטוטלת העתיק ביותר הידוע בסגנון הויגנס הוא מתאריך 1657 וניתן לראות אותו במוזיאון Boerhaave בליידן (מוצג לעיל).
בשנת 1673 פרסם הויגנס Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (תיאוריה ועיצוב שעון המטוטלת), עבודתו העיקרית בנושא מטוטלות והורולוגיה. בה הוא התייחס לבעיות שהעלו מדענים קודמים ששקלו מטוטלות אינן איזוכרוניות - כלומר תקופתן תלויה ברוחב הנדנדה שלהן, כאשר נדנדות רחבות אורכות מעט יותר מנדנדות צרות.
הויגנס ניתח בעיה זו בשיטות גיאומטריות (שימוש מוקדם בחשבון), וקבע כי הזמן שנדרש זהה, ללא קשר לנקודת המוצא שלו. יתר על כן, הוא פתר את הבעיה כיצד לחשב את תקופת המטוטלת, ותאר את הקשר ההדדי בין מרכז התנודה לנקודת הציר. באותה עבודה הוא ניתח את המטוטלת החרוטית - משקל על חוט הנע במעגל המשתמש במושג הכוח הצנטריפוגלי.
הויגנס זוכה גם בזכות פיתוח שעון אביב באיזון, באותה תקופה שבה רוברט הוק (1675). המחלוקת לגבי מי היה הראשון נמשכה במשך מאות שנים, אך ההערכה היא כי התפתחותו של יוגין התרחשה ללא תלות בהוק.
הויגנס זכור גם בגלל תרומותיו לאופטיקה, במיוחד בגלל תורת האור שלו. תיאוריות אלה הועברו לראשונה בשנת 1678 לאקדמיה למדעים של פריז ופורסמו בשנת 1690 בספרו “Traité de la lumière” (“מסה על אור“). בה טען גרסה מתוקנת של השקפותיו של דקארט, שבה מהירות האור היא אינסופית ומופצת באמצעות גלים כדוריים הנפלטים בחזית הגל.
כמו כן פורסם בשנת 1690 המאמרה של Huygen על כוח המשיכה, "Discours de la cause de la pesanteur ” (“שיח על סיבת הכובד“), שהכיל הסבר מכני לכוח המשיכה על בסיס מערבולות קרטזיות. זה ייצג סטייה מתורת הכובד של ניוטון, שלמרות הערצתו הכללית של ניוטון - לדעתו של הויג'ן נותר כל עיקרון מתמטי.
המצאות אחרות של הויגנס כללו את תכנון מנוע בעירה פנימית בשנת 1680 שברח מאבק אבק שריפה, אף כי מעולם לא נבנו שום טיפוס. הויגנס בנה גם שלושה טלסקופים מעיצוב משלו, באורכי המוקד של 37.5, 55 ו 64 מטר (123, 180 ו 210 רגל), שהוצגו לאחר מכן בפני החברה המלכותית.
מוות ומורשת:
הויגנס עבר לגור בהאג בשנת 1681 לאחר שסבל מהתקף קשה של מחלה דיכאונית, שהטרידה אותו כל חייו. הוא ניסה לחזור לצרפת בשנת 1685, אך שלילת צו ננט - שאפשרה לפרוטסטנט הצרפתי (ההוגנוטים) חופש לעסוק בדתם - מנע זאת. כאשר נפטר אביו בשנת 1687, הוא ירש את הופוויק, אותו הקים את ביתו בשנה שלאחר מכן.
בשנת 1689 ערך את ביקורו השלישי והאחרון באנגליה, כשראה שוב את אייזק ניוטון לצורך חילופי רעיונות על תנועה ואופטיקה. הוא נפטר בהאג ב- 8 ביולי 1695, לאחר שסבל מבריאות לקויה, ונקבר ב גרוטה של סנט-יעקובסקרק - כנסיית הגדולה או סנט ג'יימס, כנסייה פרוטסטנטית נקודתית בהאג.
על עבודתו של חייו ותרומותיו לתחומי מדע רבים, הוויגנס זכה לכבוד במגוון דרכים. כהוקרה על תקופתו באוניברסיטת ליידן, נבנה מעבדת הויגנס, שהיא בית המחלקה לפיזיקה של האוניברסיטה. סוכנות החלל האירופית (ESA) יצרה גם את בניין הויגנס, שנמצא מול המרכז האירופי לחקר החלל והטכנולוגיה האירופי (ESTEC) בפארק העסקים לחלל בנורדוויק, הולנד.
באוניברסיטת ראדבונד, שנמצאת בנימגן, הולנד, יש גם מבנה הקרוי על שם הויגנס, שהוא אחד הבניינים העיקריים במחלקת המדעים של האוניברסיטה. מכללת כריסטיאן הויגנס, בית ספר תיכון הממוקם באיינדהובן בהולנד, נקרא גם לכבודו, וכך גם תוכנית מלגות הויג'ן - מלגה מיוחדת לסטודנטים בינלאומיים והולנדים.
יש גם העינית העינית הדו-אלמנטית לטלסקופים שתוכננה על ידי הויגנס, המכונה אפוא העינית הויוגיאנית. לכבודו נקראה גם חבילת עיבוד תמונה של מיקרוסקופ, המכונה תוכנת Huygens. לכבודם של כריסטיאן וגם של אביו, חוקר ומדען הולנדי בעל שם אחר, יצר מתקן מחשבי העל של הולנד באמסטרדם את מחשב העל הויגנס.
ובגלל תרומתו לתחום האסטרונומיה, חפצים שמיים רבים, תכונות וכלי רכב נקראו על שם הויגנס. אלו כוללים אסטרואיד 2801 הויגנס, מכתש הויגנס במאדים, ומונס הויגנס, הר על הירח. וכמובן, יש את בדיקת הויגנס, הנחתת נהגה לסקר את פני השטח של טיטאן, כחלק ממשימת קסיני-הויגנס לסאטורן.
למגזין החלל מאמרים רבים ומעניינים על כריסטיאן הויגנס והתגליות שלו. לדוגמה, הנה אחד שמכיר את יום הולדתו ה -375 של כריסטיאן הויגנס, מאמר על ירח טיטאן של סטורן, ופרטים על המשימה של הויג'ן ועל מה שהוא חשף באווירה של טיטאן.
לאסטרונומיה קאסט יש גם כמה פודקאסט אינפורמטיבי בנושא, פרק 230: כריסטיאן הויגנס ופרק 150: טלסקופים, השלב הבא
למידע נוסף, עיין בדף חקר מערכות השמש של נאס"א בנושא כריסטיאן הויגנס ובביוגרפיה של כריסטיאן הויגנס.
