¿Qué más sabes sobre Huygens?
Christian Huygens (14 de abril de 1629 - 8 de julio de 1695), físico, astrónomo y matemático holandés, fue el descubridor de Titán. También descubrió la Nebulosa de Orión y los anillos de Saturno. También diseñó un reloj de péndulo para marcar el tiempo.
Christian Huygens (1629 ~ 1695) fue un físico, astrónomo y matemático holandés. Fue un importante pionero de la física entre Galileo y Newton.
Huygens nació en La Haya en abril de 1629. Su padre era ministro, diplomático y poeta que interactuaba frecuentemente con científicos. Huygens fue inteligente, diligente, ingenioso y versátil desde niño. A la edad de 65,438+03 años, él mismo fabricó un torno y recibió orientación directa de Descartes, una figura famosa en ese momento. Su padre lo llamaba cariñosamente "mi Arquímedes". A la edad de 65.438+06 años, ingresó en la Universidad de Leiden para estudiar derecho y matemáticas. Dos años más tarde, se trasladó a la Universidad de Breda, donde se doctoró en derecho. Allí inició su importante carrera científica. En 1663 visitó Inglaterra y se convirtió en miembro de la recién creada Royal Society. En 1666, fue nombrado académico de la recién creada Academia de Ciencias de Francia por invitación de Luis XIV. Huygens era frágil y dedicado a la ciencia, y nunca se casó. Murió en La Haya el 8 de julio de 1995.
Huygens se crió en un entorno familiar y social acomodado y relajado, y estuvo libre de persecución religiosa. Es bueno combinando la práctica científica con la investigación teórica, resolviendo a fondo algunos problemas importantes y formando métodos de trabajo e ideas físicas claras que combinan teoría y experimentación. Dejó 68 tipos de artículos y trabajos científicos a la gente, con una colección total de 22 volúmenes. Logró logros en teoría de colisiones, péndulo, fuerza centrífuga y fluctuación de la luz, instrumentos ópticos, etc.
Su primer logro fueron las matemáticas. Estudió métodos para encontrar envolventes, curvas cuadráticas y longitudes de curvas. Descubrió la diferencia entre una cicloide catenaria y una parábola. Es el fundador de la teoría de la probabilidad.
En 1668 ~ 1669, fue uno de los ganadores del Premio Collision Paper de la Royal Society. Estudió en detalle el problema de las colisiones perfectamente elásticas (entonces llamadas "colisión en el centro"). Después de su muerte, lo publicó íntegramente en "Sobre el movimiento de colisión de los cuerpos" (1703), incluidas 5 hipótesis, 65438+.
Huygens estudió el péndulo y su teoría tanto desde el punto de vista práctico como teórico. En 1656, introdujo por primera vez el péndulo en un reloj, reemplazando el reloj de engranajes de gravedad del pasado. En "El reloj de péndulo" (1658) y "La demostración geométrica del movimiento de un péndulo o campana mediante un péndulo" (1673), propuso la famosa fórmula para el período de un péndulo simple. Se estudia la solución del péndulo complejo y su centro de vibración. Mediante el estudio de las rectas involutas y las rectas involutas se descubrieron las isócronas y las cicloides. Se estudian el péndulo trilineal, el péndulo cónico, el péndulo invertido y la pinza cicloide. La Figura 2-2-7 muestra la apariencia y la estructura interna del Reloj Marino Huygens, incluido el péndulo, la férula cicloide y el trinquete que se desbloquea con el martillo cada medio segundo.
Mientras estudiaba la fluctuación del centro de gravedad del péndulo, Huygens descubrió el centro de gravedad del sistema de objetos y lo que Euler más tarde llamó momento de inercia, e introdujo la idea física de "retroalimentación". ", que es más significativo hoy. Diseñó una espiral para un reloj marino, reduciendo considerablemente el tamaño del reloj. También usó un péndulo para calcular el valor preciso de la aceleración debida a la gravedad y sugirió usar la longitud del segundo péndulo como estándar para la longitud natural. Huygens propuso su teorema de la fuerza centrífuga. También estudió el movimiento circular de un sistema de objetos giratorios, péndulos, fuerza centrífuga y el achatamiento de una bola de arcilla que gira y la Tierra. Estos estudios contribuyeron al posterior establecimiento de la ley de la gravitación universal. Planteó muchas preguntas interesantes y esclarecedoras sobre la fuerza centrífuga.
Diseñó y fabricó exquisitos instrumentos ópticos y astronómicos, como lentes terrestres, telescopios mejorados (descubrió los anillos de Saturno, etc.) y microscopios, además de los oculares Huygens todavía en uso hoy en día, y decenas de otros El "telescopio celeste" de un metro de largo (sin cámara, de larga distancia focal, acromático) y la "máquina planetaria" que mostraba el cielo estrellado (el prototipo del planetario actual).
La carta de Huygens a la Academia de Ciencias de París en 1678 y su libro "Sobre la luz", publicado en 1690, desarrollaron su principio de las ondas de luz, es decir, el principio de Huygens. Creía que cada partícula de un cuerpo luminoso transmite un pulso a las partículas del medio de difusión adyacente ("éter"), y cada partícula excitada se convierte en el centro de una ondícula esférica.
Basándose en la teoría de la colisión elástica, creía que, aunque tales partículas son independientes, los pulsos que se propagan en todas direcciones pueden transmitirse simultáneamente, por lo que los haces se cruzan sin afectarse entre sí. Sobre esta base, utilice gráficos para explicar la reflexión y refracción de la luz. La parte más interesante de "Sobre la luz" es el modelo de birrefringencia, que explica los extraños fenómenos causados por la luz ordinaria y la luz extraordinaria mediante la propagación de superficies esféricas y elipsoidales. Hay docenas de figuras geométricas complejas en el libro, que son suficientes para ilustrar sus habilidades matemáticas.
Suplemento
Físico, astrónomo y matemático holandés. Fue científico al mismo tiempo que Newton y fue uno de los físicos más famosos de la historia. Hizo contribuciones destacadas al desarrollo de la mecánica y el estudio de la óptica, y también logró logros destacados en matemáticas y astronomía. Es un importante pionero de las ciencias naturales modernas. Estableció la ley de la fuerza centrípeta, propuso el principio de conservación del impulso y mejoró el cronómetro.
Nació el 14 de abril de 1629 en La Haya. Mi padre era un sacerdote y poeta que tenía estrechos contactos con celebridades académicas como R. Descartes. Huygens fue inteligente desde muy temprana edad. A la edad de 13 años, hizo su propio torno y demostró una gran habilidad práctica. Estudió derecho y matemáticas en la Universidad de Leiden de 1645 a 1647, y se trasladó al Breda College para continuar sus estudios de 1647 a 1649. Bajo la influencia directa de Arquímedes y Descartes, se dedicó al estudio de la mecánica, la óptica, la astronomía y las matemáticas. Es bueno combinando la práctica científica con la investigación teórica para resolver problemas a fondo. Por lo tanto, ha logrado logros sobresalientes en la invención del péndulo, el diseño de instrumentos astronómicos, la colisión de elastómeros y la teoría ondulatoria de la luz. En 1663, fue nombrado primer miembro extranjero de la Royal Society y, en 1666, fue elegido académico de la recién creada Real Academia de Ciencias de Francia. Huygens era frágil, dedicado a la ciencia y nunca se casó. Murió en La Haya el 8 de julio de 1695.
Huygens se concentró primero en problemas matemáticos. Huygens tenía un talento excepcional en matemáticas. Ya a los 22 años publicó trabajos sobre el cálculo de círculos, arcos elípticos e hipérbolas. Ha estudiado diversas curvas planas como catenarias, líneas de arrastre y espirales logarítmicas, y ha realizado contribuciones en teoría de probabilidad y cálculo.
"Sobre el cálculo en los juegos de azar", publicado en 1657, es un artículo científico sobre la teoría de la probabilidad, que muestra sus logros en matemáticas. A partir de 1651 publicó algunos trabajos sobre circunferencias, curvas cuadráticas, curvas complejas, catenarias, problemas de probabilidad, etc. También estudió cuerpos flotantes y encontró el centro de gravedad de objetos de diversas formas.
Investigación y Aplicación de Péndulos
El estudio de los péndulos es el mejor trabajo físico realizado por Huygens. La medición del tiempo ha sido un enigma para los humanos durante siglos. En aquella época, los dispositivos para medir el tiempo, como los relojes de sol y de arena, en principio no podían seguir siendo precisos. No fue hasta que Galileo descubrió la sincronicidad del péndulo y Huygens aplicó el péndulo a un reloj que la humanidad entró en una nueva era de sincronización.
En aquella época, el interés de Huygens se centraba en la observación de los cuerpos celestes. Durante el experimento, se dio cuenta profundamente de la importancia de una sincronización precisa, por lo que se dedicó a la investigación de cronómetros precisos. Galileo demostró una vez que el movimiento de un péndulo es similar al movimiento deslizante de un objeto sobre una pendiente suave, y que el estado de movimiento está relacionado con la posición. Huygens confirmó además el isocronismo de la vibración de un péndulo simple y lo aplicó a un reloj, creando el primer reloj de péndulo con cronógrafo del mundo. Este reloj de péndulo está formado por engranajes de diferentes tamaños y formas. Utiliza un peso pesado a modo de péndulo. Debido a que el péndulo es ajustable, el cronometraje es más preciso. En su libro publicado posteriormente "Sobre los péndulos", Huygens presentó en detalle el proceso de fabricación de un péndulo, analizó el proceso de oscilación y las características del péndulo e introdujo por primera vez el concepto de "centro de oscilación". Señaló que cuando un objeto de cualquier forma oscila alrededor de un eje horizontal bajo la acción de la gravedad, su masa puede considerarse concentrada en un cierto punto de la línea que conecta el punto de suspensión y el centro de gravedad, simplificando así el giro de un objeto complejo en un simple movimiento pendular para su estudio.
Huygens también dio una proposición básica sobre la llamada "fuerza centrífuga" en su teoría del péndulo. Propuso que los objetos en movimiento circular tienden a alejarse del centro y que la fuerza centrífuga ejercida sobre el centro es proporcional al cuadrado de la velocidad e inversamente proporcional al radio de movimiento. Esta es también su expansión de la teoría del péndulo de Galileo.
Mientras desarrollaba el reloj de péndulo, Huygens estudió más a fondo el movimiento de un péndulo simple. Hizo un segundo péndulo (un péndulo con un período de 2 segundos) y dedujo la fórmula del movimiento del péndulo. Al tomar la longitud del péndulo como exactamente 3,0565 pies, calculó que la aceleración debida a la gravedad era 9,8 m/s2. Este valor es exactamente el mismo que el valor que estamos usando ahora.
Más tarde, Huygens y Hooke también descubrieron la oscilación isócrona del alambre de resorte helicoidal, creando las condiciones para la invención de los modernos relojes de bolsillo y de espiral.
La teoría ondulatoria de la luz
Durante los largos años de la antigüedad y la Edad Media, la luz fue un tema de gran preocupación para filósofos y científicos naturales.
Los científicos del siglo XVII estudiaron los fenómenos ópticos y sentaron las bases de la física moderna a través de un excelente trabajo experimental. Durante este tiempo hubo una discusión sobre la naturaleza de la luz.
Mientras trabajaba en París, Huygens se dedicó a la investigación óptica. En 1678, se opuso públicamente a la teoría de Newton sobre las partículas ligeras en un discurso ante la Academia de Ciencias de Francia. Dijo que si la luz fuera partículas, cambiaría de dirección a medida que la atravesara. Pero este fenómeno no se descubrió en aquella época. La utilización de la teoría de partículas para explicar el fenómeno de la refracción conduciría a resultados contradictorios con la realidad. Por ello, Huygens propuso formalmente la teoría de la fluctuación de la luz en su libro "Sobre la luz" publicado en 1690, estableciendo el famoso principio de Huygens. Sobre la base de este principio, derivó las leyes de reflexión y refracción de la luz, explicó satisfactoriamente la razón por la cual la velocidad de la luz disminuye en medios densos y también explicó el fenómeno de birrefringencia causado por la luz que penetra en la piedra del continente helado, que él creía que era Causado por el hielo. Causado por las partículas moleculares ovaladas de la piedra continental.
El principio de Huygens es una importante teoría básica de la óptica moderna. Pero aunque puede predecir la existencia de la difracción de la luz, no puede explicar estos fenómenos. Es decir, puede determinar la dirección de propagación de las ondas de luz, pero no puede determinar la amplitud de las vibraciones que se propagan en diferentes direcciones. Por tanto, el principio de Huygens es una comprensión aproximada de los fenómenos ópticos por parte de los humanos. No fue hasta más tarde que Fresnel desarrolló y complementó la teoría óptica de Huygens y creó el "principio de Huygens-Fresnel" que pudo explicar bien el fenómeno de la difracción y completar toda la teoría de la teoría de las ondas de luz.
Huygens hizo grandes aportaciones a la astronomía. Dedicó considerable energía al desarrollo y mejora de los instrumentos ópticos. Mientras Huygens todavía estaba en los Países Bajos, él, junto con su hermano, logró mejorar el telescopio Kepler diseñando y rectificando las lentes del telescopio con una precisión sin precedentes. Huygens realizó muchas observaciones astronómicas utilizando su propio telescopio. Entonces su recompensa fue resolver un misterio astronómico de larga data. Galileo observó Saturno a través de un telescopio. Descubrió que "Saturno tiene oídos" y luego descubrió que los "oídos" de Saturno desaparecieron. Los científicos posteriores a Galileo también estudiaron este problema, pero no entendieron el punto. "El extraño fenómeno de Saturno" se ha convertido en un misterio en la astronomía. Cuando Huygens apuntó su telescopio mejorado hacia el planeta, descubrió que Saturno tenía un anillo delgado y plano al lado que estaba inclinado respecto al plano de la órbita de la Tierra. La desaparición de las orejas de Saturno descubiertas por Galileo se debe a que los anillos a veces parecen lineales. Más tarde, Huygens descubrió Titán, la luna de Saturno, y también observó la nebulosa de Orión y los casquetes polares de Marte.
En el estudio de la mecánica, Huygens se basó en los fundamentos creados por Galileo. El problema de las colisiones también se trata en libros sobre relojes de péndulo. Alrededor de 1669, Huygens propuso una ley para resolver el problema de las colisiones: el principio de conservación "vital", convirtiéndose en un pionero en la conservación de la energía. Huygens heredó la teoría de la vibración del péndulo de Galileo y realizó más investigaciones al respecto. Llevó la geometría al campo de la mecánica y resolvió los problemas mecánicos de una manera admirable, lo que fue plenamente reconocido por la gente.