Il 17 ° secolo fu un periodo molto propizio per le scienze, con progressi compiuti nei campi della fisica, della matematica, della chimica e delle scienze naturali. Nello spazio di un secolo, furono osservati per la prima volta diversi pianeti e lune, furono realizzati modelli accurati per prevedere i moti dei pianeti e fu concepita la legge della gravitazione universale.
In mezzo a questo, il nome di Christiaan Huygens spicca tra gli altri. Come uno dei principali scienziati del suo tempo, fu fondamentale nello sviluppo di orologi, meccanica e ottica. E nel campo dell'astronomia, ha scoperto gli Anelli di Saturno e la sua luna più grande - Titano. Grazie a Huygens, le generazioni successive di astronomi furono ispirate ad esplorare il Sistema Solare esterno, portando alla scoperta di altre lune di Cronian, Urano e Nettuno nel secolo successivo.
Primi anni di vita:
Christiaan Huygens nacque a L'Aia il 14 aprile 1629 da una ricca e influente famiglia olandese. Christiaan era il secondo figlio di Constantijn Huygens e Suzanna van Baerle, che chiamò Christiaan come suo nonno paterno. Constantijn - un famoso poeta, compositore e consigliere della House of Orange - era amico di molti filosofi contemporanei, tra cui Galileo Galilei, Marin Mersenne e René Descartes.
Le connessioni e le affiliazioni personali di suo padre permisero a Christiaan di ricevere una scuola completa nelle arti e nelle scienze e lo misero sulla strada per diventare un inventore e astronomo. Fino all'età di sedici anni, Christiaan aveva studiato a casa e aveva ricevuto un'educazione liberale, studiando lingue, musica, storia, geografia, matematica, logica, retorica, e anche danza, scherma ed equitazione.
Formazione scolastica:
Nel 1645, Christiaan fu inviato a studiare legge e matematica all'università di Leida, nel sud dei Paesi Bassi. Dopo due anni, Huygens continuò i suoi studi al neo-fondato College of Orange di Breda, dove suo padre era un curatore, fino alla laurea nel 1649. Mentre suo padre aveva sperato che sarebbe diventato un diplomatico, l'interesse di Christiaan per la matematica e le scienze erano evidenti.
Nel 1654, Huygens tornò a casa di suo padre a L'Aia e iniziò a dedicarsi interamente alla ricerca. Gran parte di questo avvenne in un'altra casa di proprietà della sua famiglia nella vicina Hofwijck, dove trascorse gran parte dell'estate. Huygens sviluppò una vasta gamma di corrispondenti in quel momento, tra cui Mersenne e la cerchia di accademici con cui si era circondato a Parigi.
Nel 1655, Huygens iniziò a visitare Parigi in diverse occasioni e prese parte ai dibattiti tenuti dall'Accademia Montmor - che era subentrato al circolo di Mersenne dopo la sua morte nel 1648. Mentre era all'Accademia Montmor, Huygens sostenne il metodo scientifico e la sperimentazione sul tradizionale ortodosse e ciò che vedeva come atteggiamenti amatoriali.
Nel 1661, Huygens fece la sua prima visita in Inghilterra, dove partecipò a una riunione del gruppo Gresham College - una società di scienziati influenzata dal nuovo metodo scientifico (come sposata da Francis Bacon). Nel 1663, Huygens divenne membro della Royal Society, che succedette al gruppo Gresham, e incontrò studiosi influenti come Isaac Newton e Robert Boyle, impegnandosi in molti dibattiti e discussioni con altri del loro genere.
Nel 1666, Huygens si trasferì a Parigi e divenne uno dei membri fondatori della nuova Accademia delle Scienze francese di Luigi XIV. Mentre era lì, ha usato l'Osservatorio di Parigi per fare le sue più grandi scoperte nel campo dell'astronomia (vedi sotto), ha condotto corrispondenza con la Royal Society e ha lavorato a fianco del compagno astronomo Giovanni Cassini (che ha scoperto le lune di Saturno Iapetus, Rhea, Tethys e Dione) .
Il suo lavoro con l'Accademia gli ha concesso una pensione più grande di quella di qualsiasi altro membro e un appartamento nel suo edificio. Oltre alle visite occasionali in Olanda, visse a Parigi dal 1666 al 1681 e conobbe il matematico e filosofo tedesco Gottfried Wilhelm Leibniz, con il quale rimase in rapporti amichevoli per il resto della sua vita.
Risultati in Astronomia:
Dal 1652 al 1653, Huygens iniziò a studiare le lenti sferiche da un punto di vista teorico, con l'obiettivo finale di comprendere i telescopi. Nel 1655, in collaborazione con suo fratello Constantijn, iniziò a levigare e lucidare le proprie lenti, e alla fine progettò quello che ora viene chiamato l'oculare Huygenian - un telescopio oculare costituito da due lenti.
Nel 1660, il suo lavoro con le lenti gli permise di incontrarsi socialmente con Baruch Spinoza - il famoso filosofo, studioso e razionalista olandese - che li radicò professionalmente. Usando questi miglioramenti introdotti nelle lenti, che a sua volta usò per costruire telescopi propri, Huygens iniziò a studiare i pianeti, le stelle e l'universo.
Nel 1655, usando un telescopio rifrattore a 50 potenze progettato da lui stesso, divenne il primo astronomo a identificare gli Anelli di Saturno, che misurò correttamente la forma di quattro anni dopo. Nel suo lavoroSystema Saturnium (1659), affermò che Saturno era "circondato da un sottile anello piatto, che non si toccava da nessuna parte, e incline all'eclittica".
Fu anche nel 1655 che divenne il primo astronomo ad osservare la più grande delle lune di Saturno: Titano. A quel tempo, ha chiamato la luna Saturni Luna (Latino per "Luna di Saturno") che ha descritto nel suo tratto intitolato De Saturni Luna Observatio Nova (“Una nuova osservazione della luna di Saturno ").
Nello stesso anno, ha usato il suo moderno telescopio per osservare la Nebulosa di Orione e l'ha suddivisa con successo in diverse stelle. Ha anche prodotto la prima illustrazione in assoluto - che ha anche pubblicato in Systema Saturnium nel 1659. Per questo motivo, la regione interna più luminosa fu chiamata Regione Huygenian in suo onore.
Poco prima della sua morte nel 1695, Huygens completò Cosmotheoros, che fu pubblicato postumo nel 1698 (a causa delle sue proposizioni piuttosto eretiche). In esso, Huygens speculò sull'esistenza della vita extraterrestre su altri pianeti, che immaginava simile a quella della Terra. Tali speculazioni non erano rare al momento, grazie in parte al modello copernicano (eliocentrico).
Ma Huygens ha approfondito, affermando che la disponibilità di acqua in forma liquida era essenziale per la vita e che le proprietà dell'acqua devono variare da un pianeta all'altro per adattarsi alla gamma di temperature. Ha preso le sue osservazioni di punti scuri e luminosi sulle superfici di Marte e Giove per essere la prova di acqua e ghiaccio su quei pianeti.
Affrontando la possibilità di sfide scritturali, sosteneva che la vita extraterrestre non era né confermata né negata dalla Bibbia, e si chiedeva perché Dio avrebbe creato gli altri pianeti se non fossero stati pensati per essere popolati come la Terra. Fu anche in questo libro che Huygens pubblicò il suo metodo per stimare le distanze stellari, basato sul presupposto (in seguito dimostrato errato) che tutte le stelle erano luminose come il Sole.
Nel 1659, Huygens dichiarò anche quella che ora è conosciuta come la seconda delle leggi del moto di Newton in una forma quadratica. All'epoca, derivò quella che ora è la formula standard per la forza centripeta, esercitata da un oggetto che descrive un movimento circolare, ad esempio sulla corda alla quale è attaccato. In forma matematica, questo è espresso come Fc = mv² / r, dove m la massa dell'oggetto, v la velocità e il raggio.
La pubblicazione della formula generale per questa forza nel 1673 - sebbene relativa al suo lavoro sugli orologi a pendolo e non sull'astronomia (vedi sotto) - fu un passo significativo nello studio delle orbite in astronomia. Ha permesso il passaggio dalla terza legge del moto planetario di Keplero alla legge quadrata inversa della gravitazione.
Altre realizzazioni:
Il suo interesse, come astronomo, nella misurazione accurata del tempo lo ha portato anche alla scoperta del pendolo come regolatore per gli orologi. La sua invenzione dell'orologio a pendolo, che ha prototipato entro la fine del 1656, è stata una svolta nel cronometraggio, consentendo orologi più precisi di quelli disponibili al momento.
Nel 1657, Huygens contrasse i produttori di orologi dell'Aia per costruire il suo orologio e fece domanda per un brevetto locale. In altri paesi, come Francia e Gran Bretagna, ebbe meno successo, con i designer che arrivarono al punto di rubare il suo design per il proprio uso. Tuttavia, il lavoro pubblicato di Huygen sul concetto ha assicurato che gli fosse attribuita l'invenzione. Il più antico orologio a pendolo in stile Huygens conosciuto è datato 1657 e può essere visto al Museo Boerhaave di Leida (mostrato sopra).
Nel 1673, Huygens pubblicò Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Teoria e design dell'orologio a pendolo), il suo lavoro principale su pendoli e orologeria. In esso, ha affrontato i problemi sollevati da precedenti scienziati che consideravano i pendoli non isocroni, ovvero il loro periodo a seconda della larghezza della loro oscillazione, con ampie oscillazioni che richiedevano un po 'più di lunghe oscillazioni strette.
Huygens ha analizzato questo problema usando metodi geometrici (un uso precoce del calcolo) e ha stabilito che il tempo impiegato è lo stesso, indipendentemente dal suo punto di partenza. Inoltre, ha risolto il problema di come calcolare il periodo di un pendolo, descrivendo la relazione reciproca tra il centro di oscillazione e il punto di articolazione. Nello stesso lavoro, ha analizzato il pendolo conico - un peso su una corda che si muove in un cerchio che utilizza il concetto di forza centrifuga.
Huygens è anche accreditato per lo sviluppo di un orologio a molla bilanciata, nello stesso periodo di Robert Hooke (1675). La controversia su chi è stato il primo è persistita per secoli, ma è opinione diffusa che lo sviluppo di Huygen sia avvenuto indipendentemente da quello di Hooke.
Huygens è anche ricordato per il suo contributo all'ottica, in particolare per la sua teoria ondulatoria della luce. Queste teorie furono comunicate per la prima volta nel 1678 all'Accademia delle Scienze di Parigi e furono pubblicate nel 1690 nella sua “Traité de la lumière“ (“Trattato sulla luce“). In esso, ha sostenuto una versione rivista delle viste di Cartesio, in cui la velocità della luce è infinita e propagata per mezzo di onde sferiche emesse lungo il fronte d'onda.
Nel 1690 fu anche pubblicato il trattato sulla gravità di Huygen, "Scoperti della causa del pesanteur ” (“Discorso sulla causa della gravità“), Che conteneva una spiegazione meccanica della gravità basata su vortici cartesiani. Ciò rappresentava una deviazione dalla teoria della gravità di Newton, che - nonostante la sua generale ammirazione per Newton - era ritenuta da Huygen priva di qualsiasi principio matematico.
Altre invenzioni di Huygens includevano la sua progettazione di un motore a combustione interna nel 1680 che fuoriesce dalla polvere da sparo, sebbene non siano mai stati costruiti prototipi. Huygens costruì anche tre telescopi di suo disegno, con lunghezze focali di 37,5, 55 e 64 metri (123, 180 e 210 piedi), che furono successivamente presentati alla Royal Society.
Morte ed eredità:
Huygens tornò a L'Aia nel 1681 dopo aver sofferto di un grave attacco di malattia depressiva, che lo aveva afflitto per tutta la vita. Tentò di tornare in Francia nel 1685, ma la revoca dell'Editto di Nantes - che permise alla libertà dei protestanti francesi (Gli ugonotti) di praticare la loro religione - lo precludeva. Quando suo padre morì nel 1687, ereditò Hofwijck, che fece la sua casa l'anno successivo.
Nel 1689, fece la sua terza e ultima visita in Inghilterra, vedendo Isaac Newton ancora una volta per uno scambio di idee su movimento e ottica. Morì all'Aia l'8 luglio 1695, dopo aver sofferto di cattive condizioni di salute, e fu sepolto nella Grote di Sint-Jacobskerk - Great o St. James Church, una chiesa protestante simbolo dell'Aja.
Per il lavoro della sua vita e il contributo a molti campi della scienza, quello di Huygen è stato onorato in vari modi. In riconoscimento del suo periodo alla Leiden University, fu costruito il laboratorio Huygens, che è la sede del dipartimento di fisica dell'università. L'Agenzia spaziale europea (ESA) ha anche creato l'edificio Huygens, che si trova di fronte al Centro europeo di ricerca e tecnologia spaziale (ESTEC) nel parco commerciale spaziale di Noordwijk, Paesi Bassi.
L'Università Radbound, situata a Nimega, in Olanda, ha anche un edificio che prende il nome da Huygens, che è uno dei principali edifici del dipartimento scientifico dell'università. Anche il Christiaan Huygens College, una scuola superiore situata a Eindhoven, in Olanda, è stato nominato in suo onore, così come il Huygen Scholarship Program - una borsa di studio speciale per studenti internazionali e olandesi.
C'è anche l'oculare oculare a due elementi per telescopi progettato da Huygens, che è quindi noto come oculare Huygenian. Anche un pacchetto di elaborazione di immagini al microscopio, noto come Huygens Software, è stato nominato in suo onore. In onore sia di Christiaan che di suo padre, un altro noto studioso e scienziato olandese, la struttura di supercomputer nazionale olandese di Amsterdam ha creato il supercomputer Huygens.
E a causa del suo contributo nel campo dell'astronomia, molti oggetti, caratteristiche e veicoli celesti hanno preso il nome da Huygens. Questi includono Asteroide 2801 Huygens, il cratere Huygens su Marte e Mons Huygens, una montagna sulla Luna. E, naturalmente, c'è la sonda Huygens, il lander utilizzato per sorvegliare la superficie di Titano, come parte della missione Cassini-Huygens a Saturno.
Space Magazine ha molti articoli interessanti su Christiaan Huygens e le sue scoperte. Ad esempio, eccone uno che riconosce il 375esimo compleanno di Christiaan Huygens, un articolo sulla Luna Titano di Saturno e dettagli sulla missione di Huygen e su ciò che ha rivelato sull'atmosfera di Titano.
Astronomia Cast ha anche un podcast informativo sull'argomento, Episodio 230: Christiaan Huygens e Episodio 150: Telescopes, the Next Level
Per ulteriori informazioni, consulta la pagina di esplorazione del sistema solare della NASA su Christiaan Huygens e una biografia di Christiaan Huygens.
