Christiaan Huygens

Christiaan Huygens (latinalaistettu muoto Christianus Hugenius; 14. huhtikuuta 1629 Haag – 8. heinäkuuta 1695 Haag) oli hollantilainen matemaatikko, fyysikko, tähtitieteilijä ja keksijä. Hän syntyi vaikutusvaltaiseen hollantilaisperheeseen Haagissa Hollannissa. Huygens tunnetaan parhaiten työstään fysiikan ja eritoten optiikan parissa, jossa hänet tunnetaan muun muassa Huygensin periaatteen keksijänä. Fysiikan lisäksi hän oli vaikutusvaltainen politiikassa, ja hänellä oli perhetaustastaan johtuen hyvät suhteet hollantilaiseen ja ranskalaiseen ylimystöön.
Elämä.
Christiaan Huygensin perhe oli tunnettu ja arvostettu. Hänen isänsä Constantijn Huygens toimi Hollannin provinssien käskynhaltijan kirjanpitäjänä sekä Hollannin valtionneuvoston kirjanpitäjänä suuren osan elämästään. Constantijn oli akateemisesti oppinut, ja hän saavutti mainetta myös runoilijana, muusikkona ja taiteiden tukijana. Christiaan saikin akateemisen kasvatuksen musiikin, kirjallisuuden ja tieteiden parissa. Hän osoitti jo nuorena kiinnostusta luonnontieteiden teoriaa ja käytännön sovelluksia kohtaan.
Huygens vietti suhteellisen salattua ja hiljaista sosiaalista elämää, ja parhaiten hänet tunnetaan fysiikan alalla tapahtuneesta työstään. Hän asui Haagissa vuoteen 1666 ja sen jälkeen Pariisissa melkein koko loppuelämänsä lukuun ottamatta kolmea pidempiaikaista vierailuaan Lontoossa. Hän vuorovaikutti tunnettujen fyysikoiden ja matemaatikoiden, kuten Isaac Newtonin ja Gottfried Leibnizin, kanssa ollessaan Royal Societyn ja Ranskan tiedeakatemian jäsen.
Opinnot ja suuntautuminen fysiikkaan.
Huygens opiskeli vuosien 1645 ja 1647 välisenä aikana oikeustiedettä ja matematiikkaa Leidenin yliopistossa. Vuodet 1647–1649 hän opiskeli oikeustiedettä Bredassa vasta valmistuneessa Oranian oppilaitoksessa (Collegium Arausiacum), jossa hänen isänsä toimi kuraattorina. Opintojensa jälkeen hän ei jatkanut diplomaatin uralla, vaikka se olisi ollut odotettu ratkaisu hänen perhetaustansa ja opiskelujensa ansiosta. Isältään saaman rahoituksen turvin hän kykeni omistautumaan luonnontieteen ja fysiikan tutkimiseen.
Työ ja tieteelliset saavutukset.
Tieteellinen ensiesiintyminen.
Huygensin esiintulo tapahtui vuonna 1651 hänen ensimmäisellä teoksellaan "Theoremata de quadratura", jossa käsiteltiin pinta-alan määrittämistä. Hän osoitti Grégoire de Saint-Vincentin tekemien kvadraattisten päätelmien olevan osittain virheellisiä. Huygens paranteli vuosina 1654–1655 teleskooppeja ja veljensä Constantijnin kanssa he suunnittelivat paremman tavan hioa ja kiillottaa linssejä. Tämä johti taivaankappaleiden tutkimiseen, ja vuosina 1655–1656 Huygens tekikin havaintoja valmistamallaan teleskoopilla. Hän ratkaisi useita tähtitieteen ongelmia, kuten Saturnuksen renkaiden luonteen, ja hän löysi ensimmäisenä Saturnuksen kiertolaisen Titanin. Koska tähtitiede edellytti ajan tarkkaa mittaamista, paneutui hän myös horologiaan eli ajan tutkimiseen. Hän kehitti 1656 heilurikellon ja julkaisi 1658 ajan mittaamista käsittelevän teoksen "Horologium" (jota ei tule sekoittaa myöhemmin ilmestyneeseen teokseen "Horologium Oscillatorium").
Muutto Pariisiin.
Huygens hyväksyttiin Royal Societyn jäseneksi hänen vieraillessaan Englannissa 1663, ja hän pääsi vuorovaikuttamaan aikansa tunnetuimpien tiedemiesten kanssa. Huygens oli jo saavuttanut mainetta, ja Ranskan kuningas Ludvig XIV tarjosi hänelle eläkkeen sillä ehdolla, että hän muuttaisi Pariisiin. Huygens suostui tähän ja asettui Pariisiin keväällä 1666. Samalla hän hyväksyi jäsenyyden juuri perustettuun pariisilaiseen tiedeakatemiaan Académie Royale des Sciencesiin. Terveydentilansa takia hän kuitenkin palasi muutamaan otteeseen kotipaikkaansa Haagiin.
Huygens lähetti 1668 Royal Societylle yhdessä John Wallisin ja Christopher Wrenin kanssa tehtyjen kokeiden tulokset, joissa todettiin liikemäärän säilyvän törmäyksessä. Hän oli kehittänyt jo 1652 kaavan liikemäärän säilymiselle elastisissa törmäyksissä, ja tämä koe osoitti sen pitävän paikkansa.
Horologium Oscillatorium.
Huygens julkaisi yhden tunnetuimmista teoksistaan "Horologium Oscillatoriumin" Pariisissa 1673. Teos käsitteli heilurikelloja, raskaiden kappaleiden tippumista tyhjiössä sekä sykloidin tautokronisuutta. Hän johti ensimmäisenä kaavan heilahdusajalle. Teoksessa hän johti myös, että keskeisvoima "r"-säteisellä ympyräradalla nopeudella "v" liikkuvaan kappaleeseen on verrannollinen nopeuden neliöön ja kääntäen verrannollinen säteeseen. "Horologium Oscillatorium" oli omistettu Ludvig XIV:lle, ja tämä vahvisti hänen asemaansa Pariisissa.
formula_1 , jossa "l" on heilurin pituus ja "g" on putoamiskiihtyvyys
formula_2 , jossa "m" on kappaleen massa, "v" on kappaleen nopeus ja "r" on ympyräradan säde
Traité de la lumière ja valon aaltoluonne.
"Traité de la lumière" (1678) käsitteli valon ominaisuuksia ja teoriaa valon aaltoluonteesta tai tarkemmin ottaen valosta pulssina. Teoksessa käsiteltiin valon kulkua aaltoliikkeenä väliaineessa ja taittumista aineiden rajapinnassa. Huygens kuvasi ilmiöitä aaltorintamaperiaatteella, joka nykyisin kantaa hänen nimeään. Huygensin periaatteella voidaan kuvata aaltorintaman etenemistä pistemäisten alkeisaaltolähteiden avulla. Teoria ei kuitenkaan aluksi saanut tunnustusta, mikä johtui Newtonin kilpailevasta hiukkasmallista ja tämän vaikutusvallasta luonnontieteissä. Huygens ei myöskään onnistunut kehittämään riittävän vahvaa matemaattista mallia, joka perustelisi teorian aukottomasti.
Viimeiset elinvuodet.
Huygens kääntyi viimeisinä elinvuosinaan jälleen matematiikan puoleen Leibnizin kanssa käymänsä kirjeenvaihdon innoittamana. Viimeiset viisi vuotta hän sairasteli, ja hänen terveydentilansa oli huono. Huygens sairastui 1694 erittäin vakavasti ja kuoli kotonaan Haagissa 7. elokuuta 1695.