כריסטיאן הויגנס

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
כריסטיאן הויגנס
Christiaan Huygens
1629 –‏ 1695
Christiaan Huygens-painting.jpeg
תרומות עיקריות
הסבר על טבעות שבתאי,

כח צנטריפוגלי,

נוסחאות התנגשות,

שעון מטוטלת,

עקרון הויגנס,

תורת גלי,

מנוע הויגנס,

שבירה כפולה,

עינית הויגנס,

משפט הויגנס-שטיינר,

ירח שבתאי טיטאן,

נתונים נוספים
ענף מדעי אסטרונומיה, פיזיקה, מתמטיקה
נולד 14 באפריל 1629
נפטר 8 ביולי 1695 (בגיל 66)
ארצות מגורים הולנד, צרפת

כריסטיאן הויגנסהולנדית: , מבוטא הויחנס או האוחנס; 14 באפריל 1629 - 8 ביולי 1695) היה פיזיקאי, מתמטיקאי, אסטרונום וממציא הולנדי, יליד האג. מגדולי המדענים במאה ה-17.

הויגנס היה פילוסוף טבעי מוביל של אותה עת. עבודתו כללה מחקרים טלסקופיים מוקדמים על הטבעות של שבתאי ואת התגלית של ירחו טיטאן, המצאת שעון המטוטלת ושיטות אחרות לבקרת זמן. בתחום הַפיזיקה פיתח את התאוריה לפיה האור מורכב מגלים ולא מחלקיקים כפי שטען גאון אחר בתקופתו, אייזק ניוטון. הוא פרסם מחקרים גדולים על אופטיקה ומכניקה, ועבודה חלוצית על משחקי מזל. הוא ממציא שעון המטוטלת ומקושר לרוב עם המהפכה המדעית.

ביוגרפיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

למשפחת הויגנס היו קשרים בחצר המלוכה. וכבן למשפחה אריסטוקרטית מלומדת במאה ה-17 כריסטיאן רכש את השכלתו בבית, בעזרת אביו, קונסטנטין הויגנס, ומורים פרטיים. הוא רכש השכלה נרחבת בתחומים שונים – אריתמטיקה, מתמטיקה, גאוגרפיה, לוגיקה, לטינית, יוונית, צרפתית, ואיטלקית. בגיל 14 החל הויגנס לגלות עניין בתחום הציור והאיור, ובזמנו החופשי נהג להעתיק תמונות של ציירים מפורסמים. בגיל 16 החל הויגנס ללמוד משפטים, אך בה בעת החל לגלות עניין רב בתחום המתמטיקה והמדעים. כתוצאה מכך ולמרות התנגדותו אביו (שרצה שיהיה פקיד ממשלתי) החליט הויגנס כי ברצונו להקדיש את חייו לתחום המחקר והמדע.

אביו, קונסטנטין הויגנס היה מזכירו של הנסיך של בית אורנג', משורר ומלחין מכובד בזמנו הפנוי, וסבו היה מזכירו של הנסיך וילם השתקן. אמו נפטרה כאשר הויגנס היה 8 מהשפעות הולדת אחותו, סוזן.

בשנת 1645 נשלח הויגינס על ידי אביו ללמוד אוניברסיטת ליידן אשר בה הוא למד עד שנת 1647. ואנס ואן שכותן למד בליידן בשנת 1646 והיה כמדריך פרטי להויגינס ולאחיו הגדול, אשר החליף את סטאמפיואין בעצה של דקרט. ואן שכותן עדכן את החינוך המתטיקאי, וחשף אותו לגאומטריה משתנה.

לאחר שנתיים, ממרץ 1647 הויגינס המשיך את לימודיו באוניברסיטת אורנג' החדשה בברדה (הולנד) היכן שאביו היה אוצר: השינוי התחיל בגלל דו-קרב בין אחיו לדוויק עם סטודנט אחר. קונסטנטין הויגנס היה בעל קשרים באוניברסיטה החדשה, אשר הייתה רק קיימת עד שנת 1669. נשיא האוניברסיטה היה אנדרה ריבט. כריסטיאן גר בביתו של המשפטן יוהאן הינריך דאובר, והיו לו שיעורי מתמטיקה עם המרצה האנגלי ג'ון פל. הוא סיים את למודיו בשנת 1649 ולאחר מכן הוא היה תקופה כדיפלומט בשליחות עם הנרי, דוכס נסאו. הוא לקח אותו אל בנטהיים, אז לפלנסבורג, לאחר מכן הגיע לדנמרק וביקר בקופנהגן והלסינגר, הוא קיווה לעבור את אראסונד כדי לפגוש את דסקארטס בסטוקהולם, דבר שלא קרה.

את פרסומו הראשון היה על מתמטיקה קלאסית אבל נקודת המפנה הגיעה בפריז כשהוא המציא את שעון מטוטלת (1656) וגילה את טבעות של שבתאי וירחו טיטאן. שנה לאחר מכן הוא השיג את הפתרון הראשון לבעיית הדינמיקה של התנגשות גופים אלסטיים. בשנת 1659 הוא גילה את חוקי של הכוח הצנטריפוגלי ומערכת היחסים בין תקופת ואורך של המטוטלת.

המשיך עבודתו על שעונים, הוא הוציא פטנט צרפתי עבור השעון האורך (במהלך הניסויים גילו כי הכבידה אינה קבועה לאורך כדור הארץ, אבל יורד ככל שאתה הולך דרומה). הוא הוכר תורם חשוב בעולם המדע. הוא הפך להיות חבר של החברה המלכותית והוזמן לארגן את האקדמיה למדעים בפריז (נוסד 1666). הויגנס חי בפריז בתקופה זו, שילם על ידי המלך המתגוררים בדירות מרווחות בספרייה המלכותית. עבודתו אז כולל שאלות מעמיקות יותר בטבע והוא הסדיר תאוריה שאור נע בגלים.

בשנת 1672, פרצה מלחמה בין צרפת והולנד. הויגנס נמרצות נמנע מלהתערב בפוליטיקה ולכן למרות המלחמה הוא שהה בצרפת במשך 9 שנים יותר עם זאת, הוא נסע להולנד מטעמי בריאות בשנת 1681.

הוא פרסם את התאוריות שלו על חשיבות ואור (המציאו בין 1672 - 1677) בשנת 1690 חזרה התעניינותו שוב במתמטיקה. הוא התעניין באופטיקה לאורך הקריירה שלו, החל עם שבירה של עדשות. הוא ואחיו החשבו מקצוענים בהכנת עדשות ונחשבו מבין מכיני העדשות הטובים באירופה.

הוא היה משוכנע כי כוכבי לכת היו מאוכלסים וכתב בהרחבה על בניית ספינות חלל והנדסה אחרת על צדק ושבתאי.

הוא חלה בשנת 1694 ומת ב-8 יולי 1695. הגורם והמחלה אינם ידועים עד עד עצם היום הזה, אך יש החושבים כי הגורם הוא דיכאון עמוק.

שנים אחרונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

פסל של הויגינס באוניברסיטת דלפט

הויגנס שב להאג ב-1681 לאחר שחווה דיכאון עמוק. ב-1684, הוא פרסם את חיבורו Astroscopia Compendiaria על המצאתו החדשה שנקראה aerial telescope.

בביקורו השלישי לאנגליה, ב-1689, הויגנס פגש את אייזק ניוטון ב-12 ביוני. הם שוחחו על גביש ה- Iceland spar (גביש קלציט), ולאחר מכן התכתבו בנוגע לבעיות הקשורות לתנועה דרך תווך בעל התנגדות.

הויגנס צפה בתופעה האקוסטית הידועה כיום בשם פלאנג'ינג ב-1693. הוא נפטר בהאג ב-8 ביולי 1695, ונקבר ב- Grote Kerk.

הויגנס מעולם לא נישא.

עבודתו כמדען[עריכת קוד מקור | עריכה]

הויגנס נקרא הפילוסוף הטבעי המוביל באירופה בתקופה שבין דקארט לניוטון. הוא נצמד לחללים שבפילוסופיה המכניסטית של אותה עת, ובאופן ספציפי חיפש הסברים לכח הכבידה שלא כללו את מושג הפעולה מרחוק.

חוקי התנועה, התנגשויות והכבידה[עריכת קוד מקור | עריכה]

הגישה הכללית של הפילוסופים המכניים באותה עת הייתה להגות תאוריות המתבססות על מושג ה-"פעולה דרך מגע". הויגנס אימץ את הגישה הזאת, לא מבלי לראות את הקשיים המושגים שהיא מעוררת ואת הכשלים שלה. לעומתו, לייבניץ, תלמידו בפריז, נטש את התאוריה הזאת. תפיסת היקום בדרך הזאת הפכה את תאוריית ההתנגשויות למרכזית בפיזיקה. הדרישות מהפילוסופיה המכנית המתבקשת, להשקפתו של הויגנס, היו קפדניות. חומר בתנועה יצר את היקום, ולכן רק הסברים במונחים מדויקים אלה יהיו ברי הבנה. בעוד שהוא הושפע מהגישה הקרטזית, הוא לא היה מאוד מקובע לדוקטרינה שלה. הוא חקר התנגשויות אלסטיות בשנות ה-50 של המאה ה-17 אך השהה את פרסום התוצאות אליהן הגיע במשך יותר מעשור.

מטאפורת הסירה מדגימה את עקרון יחסיות גלילאו.

הויגנס הסיק מוקדם מאוד שחוקי דקארט על התנגשויות אלסטיות של שני גופים חייבים להיות שגויים, וניסח את החוקים הנכונים. צעד חשוב לקראת ניסוח החוקים שלו היה ההכרה באינווריאנטיות הגלילאית של הבעיות הקשורות בהתנגשויות. נדרשו שנים רבות כדי לפרסם ולהפיץ את השקפותיו החדשות.

הויגנס ניסח את מה שידוע כעת כשני מבין חוקי התנועה של ניוטון בצורה ריבועית. ב-1659 הוא גזר את הנוסחה הסטנדרטית לכוח צנטריפטלי, הפועל על גוף הנע בתנועה מעגלית. בסימון מודרני, הנוסחה של הויגנס היא:

F_{c}=\frac{m\ v^2}{r}

כאשר m הוא מסת העצם, v המהירות ו-r הרדיוס. הויגנס חקר את טבעו של הכוח הצנטריפוגלי, והדגים את קווי הדמיון בין הכוח הזה לכוח הכבידה.

הגישה של הויגנס החמיצה מספר מושגים מרכזיים בפיזיקה מתמטית, אך הוליכה להתקדמויות משמעותיות רבות בידי אחרים. עבודתו על מטוטלות התקרבה מאוד לתאוריה של תנועה הרמונית פשוטה; אך הנושא כוסה לרוחבו ולעומקו לראשונה בידיו של ניוטון, בספר השני של הפרינקיפיה (1687) שלו. ב-1678 לייבניץ ניסח על בסיס עבודתו של הויגנס על התנגשויות את הרעיון של חוק שימור (שהויגנס התיר בלתי מפורש), והגה את רעיון ה-vis viva (אנרגיה קינטית).

סטטיקה והידרוסטטיקה[עריכת קוד מקור | עריכה]

הויגנס תרם תרומה רבה להתפתחות הכלים האנליטיים-פיזיקליים של תקופתו, לעתים קרובות תוך יישום מוקדם של שיטות החשבון האינפיניטסימלי, ותרם רבות גם לענפי המכניקה של הסטטיקה וההידרוסטטיקה. הוא היה בין הפותרים נכונה של סדרת בעיות מתמטיות-פיזיקליות שהוצגו כאתגר עבור המתמטיקאים באירופה בשנות ה-80 וה-90 של המאה ה-17; הוא פתר את בעיית קו השרשרת (catenary problem), ומצא את משוואת העקום המתאר את צורת הכבל הנתלה בין שני עמודים.

כשהוא ניגש לבעית קו השרשרת, ולבעיות בסטטיקה ובהידרוסטטיקה בכלל, הויגנס השתמש כאקסיומה בהנחה שמערכת מכנית נמצאת בשיווי משקל אם מרכז הכובד שלה הוא במיקום הנמוך ביותר האפשרי תחת האילוצים של הבעיה. בגישה זו הוא השתמש גם בחיבורו המרכזי על הידרוסטטיקה (משנת 1650) De iis quae liquido supernatant, וזאת כדי לגזור את חוק ארכימדס על ציפה. חיבורו זה על הידרוססטטיקה דומה מאוד באופיו לעל גופים צפים של ארכימדס ומשחזר חלק מהתוצאות שלו. החיבור מעניין מאוד מתמטית בשל החישובים הרבים של מיקומי מרכז כובד שיש בו, וכמו בספר של ארכימדס בשל הקביעה של תנוחות הציפה של גופים בצורות שונות.

אופטיקה[עריכת קוד מקור | עריכה]

הויגנס זכור במיוחד בשל התאוריה הגלית שלו על טבע האור, אותה הציג לראשונה ב-1678 בפני האקדמיה הצרפתית למדעים. היא פורסמה לראשונה ב-1690 בחיבורו Traité de la lumière (חיבור על אור), והפכה לתאוריה המתמטית הראשונה של האור.

עקרון יסודי של התאוריה של הויגנס הוא שמהירות האור סופית, עובדה שהייתה מושא להדגמה ניסויית בידי אולה רמר (ב-1679 במצפה הכוכבים של פריז), אך שסוברים שהויגנס כבר האמין בה עוד לפני כן. התאוריה של הויגנס היא קינמטית באופייה וההיקף שלה מוגבל בעיקר לאופטיקה גאומטרית. היא מכסה מעט מהתחום שכעת ידוע כאופטיקה פיזיקלית. היא עוסקת בחזיתות גלים והקרניים הישרות המייצגות אותן, כאשר התקדמות הגל מתוארת באמצעות גלים כדוריים הנפלטים מחזית הגל (ראו גם עקרון הויגנס-פרנל). היא הוצדקה כתאוריה אתרית, המערבת העברת גלים באמצעות חלקיקים אלסטיים לחלוטין, בהתאם להשקפתו של דקארט. טבע האור היה לפיכך זהה לזה של גל אורכי.

הויגנס ערך כבר ב-1672 ניסויים הקשורים לתופעת השבירה הכפולה בגבישי קלציט, תופעה שתוארה בספרות המדעית ב-1669 על ידי ראסמוס ברתולין. במבט ראשון הוא לא היה יכול להסביר את הממצאים. מאוחר יותר הוא הסביר את התופעה בעזרת התאוריה שלו של חזיתות גלים ומושג האוולוטים. הויגנס גזר נוסחאות המתארות את התופעה, ותיאר באופן מבריק את התנהגות הקרן הבלתי רגילה באמצעות בנייה גיאומטרית מפורסמת[1] של המעטפת של גלים אליפסואידים הנפלטים מפני הגביש. הוא גם פיתח רעיונות על קאוסטיקות. ניוטון בספרו אופטיקה (Opticks) ב-1704 הציע במקום זאת תאוריה חלקיקית של האור. התאוריה של הויגנס לא נתקבלה על ידי מספר מדענים, בעיקר מכיוון משום שגלים אורכיים לא יכולים להפגין שבירה כפולה. תבניות ההתאבכות של תומאס יאנג אשררו את נכונותה של התאוריה הגלית; תוצאות הניסויים לא היו ניתנות להסבר באמצעות חלקיקי אור. הפתרון לבעיה שניצבה במקור בפני הויגנס היה שהאור הוא גל רוחבי. כדי לקרוא על נקודת המבט הפיזיקלית המודרנית ראו דואליות גל חלקיק.

הויגנס חקר גם את השימוש של עדשות במקרנים. נזקף לזכותו הקרדיט על המצאת פנס הקסם, שתואר על ידו בהתכתבות ב-1659. גם למדענים אחרים מהתקופה נזקף הקרדיט על המצאת פנס כזה; לב המחלוקת הוא מי השתמש לראשונה בעדשות לצורך הקרנה טובה יותר.

גילויים אופטיים חשובים נוספים של הויגנס הם הסברו החדשני לתופעת ההילה, וההבחנה הראשונית של תכונת קיטוב האור - ב-1690 הויגנס ערך[2] ניסוי בו פיצל אור שמש לשתי קרניים (באמצעות העברתו דרך גביש שבירה כפולה), ולאחר מכן העביר את כל אחת מהקרניים דרך גביש קלציט נוסף. הויגנס גילה שאם מציבים את הגביש השני בזווית נכונה, כל אחת מהקרניים שנוצרו במעבר בגביש הראשון עשויה להעלם לגמרי. הויגנס הדגים שאם מסובבים את הגביש השני סביב כיוון הקרן המתאימה (אחת משתי הקרניים), קיימת זווית מסוימת בו מידת העברת הקרן בתוך הגביש מתאפסת לגמרי. הויגנס הסביר את הממצאים בכך שגביש השבירה הכפולה "מפצל" את אור השמש לשתי קרניים בעלי תכונות שונות זו מזו (במינוח מודרני: בעלות קיטובים ניצבים) ושונות באופן מהותי מאור השמש הרגיל (אור לא מקוטב).

מנוע הויגנס[עריכת קוד מקור | עריכה]

הויגנס הגה ותכנן, ביחד עם דניס פפין (הידוע כממציא מנוע הקיטור), סוג של מנוע בעירה פנימית העובד על בסיס אבק שריפה. הפרויקט הזה של מנוע אבק שריפה (gunpowder engine) לא הניב פירות באופן ישיר, אך כמה מהעקרונות שהופיעו בהתכתבות שלהם מצאו את דרכם לבניית מנוע הקיטור.

הורולוגיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

הויגנס תכנן שעונים מדויקים יותר מאלו שהיו קיימים בתקופתו. ההמצאה שלו את שעון המטוטלת הייתה פריצת דרך בבקרת זמן, והוא הכין אב-טיפוס שלו בסוף 1656. עוד לפני כן, הוכיח הויגנס כי זמן המחזור של מטוטלת תלוי רק באורכה, ובעקבות כך הדרך להמצאתו של שעון המטוטלת, המדויק בהרבה משאר שעוני התקופה, הייתה קצרה. השעון החדש היה מתאים פוטנציאלית לשימוש לצורכי ניווט (מציאת קו אורך לפי כרונומטר). ניצול ההמצאה לניווט ימי היה מאוד בעייתי, עם זאת.

מטוטלות[עריכת קוד מקור | עריכה]

ה-Horologium Oscillatorium.

ב-1673 הויגנס פרסם את Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum, עבודתו המרכזית על מטוטלות והורולוגיה, ואחד החיבורים החשובים על מכניקה שנכתבו במאה ה-17. לפני פרסום העבודה, נצפתה על ידי מרסן ואחרים התכונה שמטוטלות הן לא לגמרי איזוכרוניות; זמני המחזור שלהם תלויים במשרעת התנודה, כאשר תנודות רחבות יותר לוקחות יותר זמן מתנודות צרות יותר.

הויגנס ניתח את הבעיה הזאת באמצעות מציאת העקום אשר משקולת תחליק במורדו באותה כמות זמן, ללא קשר לנקודת ההתחלה שלה; בעיה זו נקראת בעיית הטאוטוכרון. באמצעות שיטות גאומטריות שהיוו למעשה שימוש מוקדם בשיטות החשבון האינפיניטסימלי, הוא הראה שעקום זה הוא ציקלואיד, במקום הקשת המעגלית של קצה המטוטלת, ולפיכך שמטוטלות הן לא איזוכרוניות. ב-Horologium Oscillatorium הויגנס עוסק גם בתאוריה המתמטית של אוולוטים, וזה ראוי לציון שבנוסף על פתרון בעיית הטאוטוכרון, הויגנס הוכיח שהאוולוט של עקום הציקלואידה הוא בעצמו ציקלואידה (שני חצאי ציקלואידה), עובדה שאיפשרה לו לבנות שעון מטוטלת איזוכרוני (שנקרא מטוטלת ציקלואידית).

תופעת סנכרון הויגנס.

בספרו זה, הוא גם פתר את הבעיה הבאה שהוצעה על ידי מרסן: איך לחשב את זמן המחזור של מטוטלת קשיחה שצורתה שרירותית. הפתרון לבעיה היה כרוך בגילוי מרכז התנודה (center of oscillation) ואת הקשר ההפוך שלו עם מיקום נקודת התמיכה. באותה עבודה, הוא ניתח את המטוטלת הקונית, המורכבת ממשקולת על מיתר שמתווה חרוט במרחב, וזאת באמצעות מושג הכוח הצנטריפוגלי. הויגנס היה הראשון שגזר את הנוסחה לזמן המחזור של מטוטלת מתמטית אידאלית (עם מוט חסר חסה ואורך שגדול בהרבה מהמשרעת של התנודה), ובסימון מודרני:

T = 2 \pi \sqrt{\frac{l}{g}}

כאשר T הוא זמן המחזור, l הוא אורך המטוטלת ו-g היא תאוצת הכובד. בעבודתו על זמן המחזור של מטוטלות מורכבות הוא עשה תרומות מכרעות להעלאת מושג מומנט האינרציה.

בין גילוייו היותר מעמיקים בתחום תורת התנודות נמנית הבחנה חשובה אליה הגיע בזמן שצפה בתנודות מצומדות: שניים משעוני המטוטלת שלו שהוצבו על אותה משענת (מעיין חוט אופקי מתוח) נטו להסתנכרן זה עם זה, ולנוע בכיוונים הפוכים (כלומר עם אותו זמן מחזור ובהפרש פאזה של 180 מעלות). הוא דיווח על התוצאות דרך מכתב לחברה המלכותית, שם החלו להשתמש במונח "צורה מוזרה של סימפתיה" לתיאור התופעה. המושג ידוע כעת בשם entrainment.

שעון מאזני קפיץ[עריכת קוד מקור | עריכה]

הויגנס פיתח שעון מאזני קפיץ (balance spring) בערך באותה תקופה, ובאופן בלתי תלוי, ברוברט הוק. הרעיון החלוצי של הויגנס היה לרתום את תופעת התהודה לשימוש מעשי, ולהוסיף לגלגל האיזון (balance wheel) קפיץ אשר יגרום לו להתנודד בתדירות הרזונסס הטבעית של המערכת, כך שהוא יהווה אמצעי בקרה על מהירות הסיבוב של גלגלי השעון ויאפשר להם לשמור על קצב סיבוב אחיד. המחלוקת על שאלת הקדימות על ההמצאה נמשכה במשך מאות שנים. הדגם של הויגנס נעזר בקפיץ איזון ספירלי; הוא נעזר בסוג זה של קפיץ כי מנגנון האיזון בשעון הראשון שלו השלים יותר מסיבוב וחצי. הוא מאוחר יותר השתמש בקפיצים כאלו בשעונים קונבנציונליים יותר, שנבנו למענו על ידי משפחת Thuret בפריז בסביבות 1675.

קפיצים כאלו עתידים להיות רכיבי מפתח בשעונים מכניים מודרניים עם תמסורת מנוף (lever escapement) כיוון שהם ניתנים לעבור התאמה לאיזוכרוניות. שעונים בתקופתם של הוק והויגנס, לעומת זאת, השתמשו ב-Verge escapement.

בשנת 1675 רשם הויגנס פטנט על שעון הכיס. שעונים כאלו יוצרו בפריז החל מ-1675 ובהתאם לתוכניתו של הויגנס היו חסרים רכיב בשעונים הנקרא Fusee שנועד להשוות את המומנט של הקפיץ הראשי. מניתוח המסמכים עולה הרושם שהויגנס חשב שהקפיץ הספירלי יתזמן באופן שווה את המאוזניים, באותו האופן שהוא חשב שמשענת בצורת ציקלואידה תהפוך את שעון המטוטלת לאיזוכרוני.

אסטרונומיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

הטבעות של שבתאי וירחו טיטאן[עריכת קוד מקור | עריכה]

התרשים של הויגנס של המערכת של שבתאי.

ב-1655, הויגנס הציע כי שבתאי היה מוקף בטבעת מוצקה, אותה תיאר כ-"טבעת דקה, שטוחה, שאינה נושקת בשום מקום, ונטויה ביחס למישור המילקה". שנה מאוחר יותר, ב-1656, גילה כי הטבעות סביב שבתאי מורכבות מסלעים. באמצעות טלקסופ שבירה עם כוח הגדלה של פי 50 שתכנן בעצמו, הויגנס גם גילה את הראשון מבין הירחים של שבתאי, טיטאן. באותה שנה הוא צפה ושרטט באופן סכמטי את ערפילית אוריון. התרשים שלו, הראשון שידוע של ערפילית אוריון, פורסם בחיבורו Systema Saturnium מ-1659. באמצעות הטלסקופ המודרני שלו הוא הצליח לחלק את הערפילית לכוכבים שונים. החלק הפנימי הבוהק יותר ידוע כעת כאזור ההויגני, בהוקרה לתרומתו. הוא גם גילה מספר ערפיליות בין כוכביות ומספר כוכבים כפולים.

מאדים וכתם Syrtis[עריכת קוד מקור | עריכה]

ב-1659, הויגנס היה הראשון לתעד בדייקנות את תוואי השטח של כוכב אחר, כשגילה את Syrtis Major, מישור וולקני על מאדים. הוא השתמש בתצפיות חוזרות על תנועת האזור הזה במהלך מספר ימים כדי להעריך את אורך היממה על מאדים, אותו חישב באופן מדויק למדי כ-24.5 שעות. ערך זה סוטה רק מספר דקות מהערך המודרני שלו, שהוא כ-24 שעות ו-37 דקות.

הפלנטריום של הויגנס[עריכת קוד מקור | עריכה]

בהקשר של עבודתו האסטרונומית, ב-1680 הויגנס החל לפתח פלנטריום מכני בעבור האקדמיה המלכותית למדעים. מעבר לתרומה שלו לבניית מנגנונים מכניים המדמים את תנועת גרמי השמיים, הפלנטריום של הויגנס חשוב כי כדי לבנות אותו הויגנס השתמש[3] בכלי מתמטי שלפני כן נחשב לנחלת המתמטיקה הטהורה בלבד - שברים משולבים. את הקישור המעניין שעשה הוא פרסם במאמר שעסק בשיטות לשימוש בהתכנסות של שברים משולבים כדי למצוא את הקירובים הרציונליים הטובים ביותר ליחסי גלגלי שיניים (gear ratios). קירובים אלה אפשרו לו להעריך את מספר השיניים שצריכים להיות על כל גלגל.

קוסמותאורוס[עריכת קוד מקור | עריכה]

זמן קצר לפני מותו ב-1695, הויגנס השלים את כתיבת ספרו Cosmotheoros, שפורסם לאחר מותו ב-1698. בספר זה הויגנס העלה את האפשרות של קיום חיים מחוץ לכדור הארץ על פלנטות, והחשיב זאת לסביר שהם יהיו דומים מאוד לאלו שעל כדור הארץ. ספקולציות כאלו לא היו בלתי נפוצות באותה תקופה, שכן הייתה להן הצדקה איתנה בהשקפת העולם הקופרניקאית ועקרון השפע, אולם הויגנס העמיק יותר בכניסתו לפרטים.

הויגנס כתב שהזמינות של מים במצב צבירה נוזלי היא הכרחית לקיומם של חיים ושתכונות המים חייבות להשתנות מפלנטה לפלנטה כדי להתאים לטווח הטמפרטורות המשתנה. הוא החשיב את התצפיות שלו על כתמים כהים ובהירים על פני השטח של מאדים וצדק כעדות לקיומם של מים וקרח על הפלנטות האלה. הוא טען שלקיום חיים חוץ-ארציים אין אשרור ואין הכחשה בתנ"ך, ושאל מדוע האל ברא את הפלנטות האחרות אם לא כדי לשרת תכלית נעלה יותר מאשר רק לשמש מושא לסגידה בקרב תושבי כדור הארץ. הויגנס טען שמבחינה תאולוגית, המרחקים הגדולים שבין הפלנטות מעידים שכשהאל ברא את העולם הוא לא הועיד את הישויות התבוניות על פלנטה אחת לדעת על אלו שבפלנטות אחרות.

בספר זה הויגנס גם פרסם את השיטה שלו להערכת מרחקים בין כוכביים. הוא הכין סדרה של חורים הולכים וקטנים במסך הפונה לעבר השמש, עד אשר העריך באופן גס כי הבהירות של החור (כפי שנצפית מעמדת התצפית שלו) הייתה זהה בקירוב לזה של הכוכב סיריוס. לאחר מכן הוא חישב שהקוטר הזוויתי של החור (כפי שנראה מעמדת התצפית שלו) הוא בערך כ-1/27,664 מהקוטר הזוויתי של השמש (שהינו כחצי מעלה), ועל פי כן מצא שסיריוס מרוחק מכדור הארץ מרחק גדול פי 27,664 ממרחק השמש ממנו על בסיס ההנחה (השגויה) שסיריוס פולט אור באותה מידה כמו השמש. טכניקת חישוב זה מניחה באופן לא מפורש את חוק היפוך הריבוע של הבהירות; כיוון שבהירות החור יחסית לשטח הזוויתי שלו בעיני הצופה (המכתיב כמה אור שמש הוא "אוסף") וזה יחסי לקוטר הזוויתי בריבוע, כלל היפוך ריבוע המרחק קובע ששורש יחס השטחים הזוויתיים של החור והשמש שווה ליחס המרחקים של סיריוס והשמש מכדור הארץ. תחום הפוטומטריה נשאר בוסרי מאוד עד אשר פייר בוגה ויוהאן היינריך למברט המשיכו את פיתוח התחום.

עבודתו המוקדמת של הויגנס הייתה בעיקר בתחום המתמטי: הוא הכניס שיפורים בטכניקות קיימות ופיתח את כישוריו שלו, בלי לעשות שום פריצת דרך חשובה. אך עבודה זו הובילה אותו למכניקה, בה עשה עבודה חשובה על מומנטום, חקר את טבעו של הכוח הצנטריפוגלי והדגים את קווי הדמיון בין הכוח הזה לכוח הכבידה, וכן שיפר את טיפולו של גליליאו במעופם של קליעים.

הויגנס כמדען לא עסק בתחום מחקרי אחד אלא במגוון רחב של תחומים וגאונותו הטביעה חותם בכל עיסוקיו. למרות חידושיו הגדולים במקצועות רבים במדע, לא עסק בתחום יחיד זמן רב ומדענים אחרים המשיכו ופיתחו את אשר התחיל. הויגנס תרם לפיתוח החשבון האינפיניטסימלי אך תרומתו לא זכתה להערכה היסטורית רבה. בשנת 1655 גילה את טיטאן, אחד הירחים של שבתאי (בעקבות כך נקראה החללית הויגנס על-שמו). הויגנס היה הראשון שזיהה את הצורות המסתוריות סביב כוכב הלכת שבתאי בתור טבעות, בשנת 1656 גילה כי הטבעות סביב שבתאי מורכבות מסלעים. כמו כן גילה תגליות רבות נוספות בתחום האסטרונומיה.

בעקבות עידודו של בלז פסקל כתב בשנת 1657 את ספרו הראשון, שעסק בתורת ההסתברות. יש הטוענים כי גולת הכותרת של עבודתו היא ההוכחה כי זמן המחזור של תנועת המטוטלת תלוי באורכה. הויגנס בנה אבטיפוס של שעון מטוטלת ולכן, גם זכה לכינוי "אבי השעון".

הויגנס הכניס שיפורים בטכניקות להכנת עדשות.

הנצחה[עריכת קוד מקור | עריכה]

על שמו נקראו מכתש הויגנס על המאדים, אסטרואיד 2801 והר הויגנס על הירח.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא כריסטיאן הויגנס בוויקישיתוף

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Treatise on light[4]
  2. ^ Polarized Light, Revised and Expanded [5]
  3. ^ Christiaan Huygens’ Planetarium [6]