Christiaan Huygens

Christiaan Huygens ( also, ; ; 14 Nisan 1629 - 8 Temmuz 1695), ayrıca Huyghens olarak da yazılır, tanınmış Hollandalı bir matematikçi ve bilim insanıdır. Özellikle bir astronom, fizikçi, olasılıkçı ya da saat bilimi ile uğraşan kimliği ile bilinir. Huygens zamanının öncü bilim insanlarındandır. Satürn halkaları üzerinde teleskobik çalışmalar yaparak Satürnün Titan uydusunu keşfetmiş ve ayrıca sarkaçlı saati icat etmiştir. Huygens mekanik ve optik alanında önemli çalışmalar yayınlamış ve şans oyunları üzerine öncü çalışmalar yapmıştır.
Hayatı
Gençlik yılları
Christiaan Huygens 14 Nisan 1629 yılında zengin ve nüfuzlu Hollandalı bir ailenin İkinci erkek çocuğu olarak Laheyde dünyaya geldi. Huygens dedesinin ismini almıştır. Babası Constantijn Huygens, annesi Suzanna van Baerle idi. Annesi Christiaan Huygensin kız kardeşinin doğumundan kısa bir süre sonra ölmüştür. Huygens çiftinin, Constantijn (1628), Christiaan (1629), Lodewijk (1631), Philips (1632) ve Suzanna (1637) adlarında beş çocuğu vardı.
Babası, Constantijn Huygens diplomat, Orange Houseun danışmanı ve aynı zamanda şair ve müzisyendi. Galileo Galilei, Marin Mersenne ve Renē Descartes, Constantijn Huygensin arkadaşlarıydı.
Christiaan Huygens 16 yaşına kadar evde eğitim gördü. Huygens minyatür değirmenler ve diğer makinelerle oynamayı çok severdi. Babası ona özgürlükçü bir eğitim verdi. Huygens dil ve müzik, tarih ve coğrafya, matematik, mantık ve söylem ve aynı zamanda dans, eskrim ve binicilik eğitimleri aldı.
Öğrencilik yılları
Babası Huygensi Leiden Üniversitesi hukuk ve matematik bölümlerine gönderdi. Huygens burada Mayıs 1645den Mart 1647 yılına kadar eğitim gördü. Frans van Schooter Leiden Üniversitesinde 1646 yılında bir akademisyendi ve aynı zamanda Huygens ve abisinin özel matematik öğretmeniydi. Descartesin tavsiyesi üzerine bu görevi üstlenmiştir.
Birkaç yıl sonra, Huygens yeni kurulan ve babasının müdürü olduğu Orange Kolejinde çalışmalarına devam etti fakat kardeşi Lodewijk ve başka bir öğrenci arasında geçen düellodan sonra bir değişiklik oluştu. Constantijn Huygens bu kolejde 1669 yılına kadar sürecek olan başka bir göreve getirildi.
Christiaan Huygens, hukukçu olan Johann Henryk Dauberin evinde yaşamaya başladı ve İngiliz öğretim görevlisi John Pell ile matematik dersleri verdi. Huygens çalışmalarını Ağustos 1649 yılında tamamladı ve hemen diplomat olarak Nassau dükü ile çalışmaya başladı. Bu görev onu Bentheime ve daha sonra Flensburga gönderdi. Daha sonra Danimarkaya gitti Kopenhag ve Helsingøru ziyaret etti ve Stockholmdeki Descartesi ziyaret etmek için Qresundu geçmeyi umdu fakat bu gerçekleşmedi. Babası Huygensin bir diplomat olmasını istedi, fakat bu da gerçekleşmedi. Siyasi anlamda 1650 yılında Birinci Stadtholdersles Dönemi başladı yani Orange House artık iktidar değildi ve bu durum Constantijn Huygensi de etkilemiştir. Daha sonra babası, Christiaanın böyle bir kariyerle hiç ilgili olmadığını anladı.
Başlangıçtaki bağlantıları
Huygens genellikle Fransızca ve Latince yazardı. Huygens Leiden de bir kolej öğrencisiyken 1648 yılında vefat eden Mersenne isimli bir muhabirle yazışmaya başladı. Huygens matematiğe karşı ilgili ve yetenekli biriydi. 1646 yılında katenar (zincir eğrisi) şeklinde bir asma köprü vardı. Huygens, Mersennenin sikloid hakkındaki endişelerini, salınımın merkezi ve yerçekimi sabiti gibi konular hakkındaki teorilerini ancak 1650lerin sonlarına doğru ciddiye aldı. Ayrıca Mersenne müzik teorisi üzerine de yazılar yazmıştır. Huygens, ortalama ses tamperemanını (meantone temperament) tercih etmiştir. 31 eşit tamperemanda yenilik yapmıştır fakat yaptığı bu yenilikler daha önce Francisco de Salinas tarafınca düşünülmüştür ayrıca bu düşünceyi logaritma kullanarak keşfetmiş olup ortalama ses sistemi ile logaritma arasında yakın bir ilişki olduğunu ortaya çıkarmıştır.
Huygens 1654 yılında Laheyde bulunan babasının evine geri döndü ve kendini tamamen araştırmalara adamayı başardı. Ailesinin, Hofwijkten çok uzakta olmayan başka bir evi vardı ve Huygens yaz tatillerini burada geçirirdi. Onun bilimsel yaşamı depresyon nöbetleri geçirmesine engel olamadı.
1655 yılında Paris ziyaretinde kendini Ismael Boulliauya tanıtmak için onu ziyarete gitti. Daha sonra Boulliau, Huygensi Cloudy Mylonu görmeye götürdü. 1650lerde Mersenne çevresinde toplanan Parisli alim grubu ve sekreterlik rolünü üstlenen Mylon, Huygens ile bazı sorunlar yaşamıştır. Huygens 1656 yılında putperest olmasına rağmen büyük bir hayranı olduğu Pierre de Fermat ile karşı karşıya geldi. Fermatın araştırmanın ana düşüncesinin dışında kalması ve bazı olaylar hakkındaki iddialarının güvenilir olmaması şaşırtıcı ve buruk bir deneyim oldu. Fermatın endişeleri devam ederken Huygens matematik uygulamaları arıyordu.
Bilimsel başlangıcı
Huygensin araştırma sonuçları ve keşifleri uzun sürede yayınlanırdı. Huygensin ilk işi 1651 yılında kareleme alanında Theoremata Karelemesini basmak oldu. Bu baskı yıllar önce Huygensin Gregoire de Saint-Vincent ile tartıştığı dairenin hatalı kare alma metodunu da içermektedir. Huygensin tercih ettiği metotlar Archiemedes ve Fermattı. 1650'lerde kareleme yöntemi önemli bir sorundu.
Huygens 1652-1653 yılları arasında teorik açıdan küresel mercekler üzerine çalışmalar yaptı. Elde edilen sonuçlar 1669 Isaac Barrowa kadar yayınlanmadı. Huygensin asıl amacı teleskopları anlamaktı. Huygens 1655 yılında kendi merceklerini kardeşi Contantijn ile işbirliği yaparak bilemeye başladı. 1662 yılında iki mercekli oküler teleskop olarak şimdiki adıyla Huygenian Merceğini tasarladı. Mercekler, Huygensin Baruch Spinoza ile tanışmasına sebep olan ortak bir ilgi alanıydı. Huygens ve Spinoza bilim hakkında oldukça farklı bakış açılarına sahiptiler. Spinoza daha kararlı bir Dekartçıydı (Decartes veya felsefesi ile ilgili) ve onun bazı tartışma yazışmaları günümüze ulaşmıştır. Huygens şans oyunları üzerine ilk tezini 1657 yılında yazmıştır.
1662 yılında Sör Robert Moray Huygense, John Grauntun yaşam tablosunu gönderdi ve zamanla Huygens ve kardeşi Lodewijk yaşam beklentisi üzerine çalıştı. 3 Mayıs 1661 tarihinde, Huygens astronom Thomas Streete ve Reeve ile Richard Reeve tarafından Londrada yapılmış teleskobu kullanarak Merkürün Güneş üzerinden geçişini gözlemlemiştir. Huygens, 1639 yılında Jeremiah Horrocksun Venüsün geçişi üzerine yazdığı el yazısı ile Heveliusu geçti ve böylece ilk basım 1662 yılında yapılmış oldu. Bu yıllarda, Huygens eski tip piyano çalıyor ve aynı zamanda müziğe ve Simon Stevenin teorilerine ilgi duyuyordu. Huygens 1663 yılında Kraliyet Derneğine üye oldu.
Fransa'daki yılları
1663 yılı boyunca Huygensin Parise yaptığı üçüncü ziyaretinde Montmor Akademisi kapatıldı ve Huygens Baconian (Sör Francis Baconu destekleyen) tarzı bir bilim programını savunmak için bir şans yakaladı. 1666 yılında Fransaya taşındı ve Louis XIV. tarafından yeni açılan Fransız Bilim Akademisinde bir pozisyona getirildi. Huygens, Pariste önemli bir patrona sahipti ve Jean-Baptiste Colbert ile yazışma içerisindeydi. Huygensin akademi ile ilişkisi her zaman kolay olmadı. 1670 yılında Huygens ağır hastalandığında, öldüğü zaman çalışma kağıtlarının Kraliyet Derneğine bağışlanmasını sağlaması için Francis Vernonu seçti. Daha sonra Fransa-Hollanda savaşında İngiltere'nin de bir parçasının savaşta yer almasının Huygens ile Kraliyet Derneğinin arasındaki ilişkiye zarar verdiği sanılmaktadır. Denis Papin, Huygensin asistanıdır. Huygens ve asistanı Papinin projelerinden biri olan barut motoru beklenen başarıyı sağlayamadı. Papin 1678 yılında İngiltereye taşındı ve bu alandaki çalışmalarına devam etti. Huygens Paris Gözlemevini kullanarak daha fazla astronomik gözlemler yapmıştır.
Huygens, Leibnize 1673 yılında matematik ve analitik geometri dersleri verdi.
Son yılları
Huygens ciddi derecede depresyona girdikten sonra 1681 yılında Laheye geri döndü. 1684 yılında tüpsüz hava teleskobu üzerine Astroscopia Compendiariayı yayınladı. Huygens 1685 yılında Fransaya tekrar dönmek istedi fakat Nantes Fermanı bunu engellemiştir. Babası 1687 yılında vefat etti ve Huygense Hofwijkdeki evi miras bıraktı. 12 Haziran 1689 yılında İngiltereye yaptığı üçüncü ziyaretinde Isaac Newton ile tanıştı. İzlanda Kristali hakkında konuştular ve daha sonra hareket direnci hakkında yazıştılar.
Huygens 1693 yılında akustik olguyu şimdiki adıyla ses efektini gözlemledi. Huygens, 8 Temmuz 1695 yılında Laheyde öldü ve Grote Kerke gömüldü.
Çalışmaları
Tabiat felsefesi üzerine çalışmalar
Huygens, Descartes ve Newtonun arasında Avrupanın öncü doğa felsefecisi olarak anılmıştır. Huygens Kendi zamanının mekanik felsefi ilkelerine bağlı kalmıştır. Özellikle de yerçekimi kuvvetini açıklamaya çalışmıştır.
Huygens, Nisan 1661 yılında İngiltereye yaptığı ilk ziyaretinde Gresham Kolejinin grup toplantısına katıldı ve Boylenin hava pompası deneylerini öğrendi. Huygens, 1662 yılının ilk aylarına kadar zamanını çalışmalarını çoğaltmaya harcadı. Bu uzun süreç deneysel ve teorik olarak bazı sorunlara neden olmuştur.
Hareket Kanunu, etki ve yerçekimi
Huygens 1650lerde elastik çarpışma üzerine çalışmalar yaptı ama bu çalışmaları yayınlaması 10 yıl gecikti. Huygens, Descatersin elastik çarpışma hakkındaki kanunlarının yanlış olduğunu söyleyerek doğru kanunları formüle etti. Huygens, Newtonun İkinci Kanununun günümüzdeki halini kuadratik formda ifade etti. 1659 yılında merkezcil kuvvetin günümüzdeki standart formülünü dairesel hareketten yararlanarak elde etti.
1673 yılında yayınlanan bu genel formül astronomi yörünge çalışmaları için önemli bir adım oldu ve gezegensel hareketler üzerine Keplerin üçüncü yasasından yerçekiminin ters kare yasasına geçişi sağladı. Huygens sarkaç üzerine yaptığı çalışmalarla basit harmonik hareket teorisine çok yaklaşmıştı fakat bu konu Newton tarafından onun ikinci kitabı olan Matematik Prensiplerinde yer almıştır.
Optik
Huygens, özellikle 1678 yılında Paris Bilim Akademisince bildirilen ışığın dalga kuramıyla hatırlanmaktadır. Bu teori, 1690 yılında kendisinin ışık tezinin içinde yayınlanmıştır. Huygens bu yayında, dalga teorisinin el yazmasında ona yardımcı olan Ignace- Gaston Pardiesden de bahsetmiştir.
Huygensin temel ilkelerinden birisi de ışık hızının sonlu olduğudur. Bu teori kinematiktir ve teori büyük oranda geometrik optik ile sınırlıdır.
Huygens 1669 yılında Rasmus Bartholin tarafından keşfedilen İzlanda Kalsitinin üzerinde çift kırılma olayını tecrübe etmiştir. Huygens ilk başlarda bulduğu şeyin ne olduğunu açıklayamadı. Daha sonra kendisinin dalga teorisi konsepti ile açıklamıştır. Huygens ışınların kırılmasına ve eğilmesine sebep olan eğri yüzey üzerine olan iddiaları geliştirmiştir. Newton 1704 yılında bu teorinin yerine ışığın parçacık teorisini önerdi. Huygensin teorisi kabul edilmedi çünkü boyuna dalgalar çift kırınım olayını göstermemekteydi. Huygens projektörlerdeki mercek kullanımını incelemiştir. 1659 yazışmalarına göre Huygens, büyülü fenerin mucidi olarak yansıtılmıştır.
Horoloji (Zaman ölçme bilimi)
Huygens, o zamandan beri mekanik saatlerde kullanılan salınımlı saat mekanizmalarını, denge yayını ve sarkacı geliştirdi. Bu saat hassaslığında büyük artışa yol açtı.
1657'de, düzenleme mekanizmaları olarak sarkaçlarla ilgili daha önceki araştırmalardan ilham alan Huygens, zaman işleyişinde bir atılım olan ve 1930'lara kadar 275 yıl boyunca en doğru zaman ölçer olan sarkaçlı saati icat etti. Saat tasarımlarının yapımını, saati yapan Lahey'deki Salomon Coster'a verdi. Sarkaçlı saat, mevcut "verge ve foliot" saatlerden daha doğruydu ve hemen popüler oldu ve hızla Avrupa'ya yayıldı. Ancak Huygens, buluşundan fazla para kazanmadı. Pierre Séguier, Fransız haklarını reddetti, bu sırada Rotterdam'daki Simon Douw ve Londra'daki Ahasuerus Fromanteel tasarımını 1658'de kopyaladı.
Bilinen en eski Huygens tarzı sarkaçlı saat 1657 tarihlidir ve Leiden'deki Boerhaave Müzesi'nde görülebilir.
Sarkaçlı saati icat etme teşvikinin bir kısmı, deniz yolculuklarında göksel navigasyonu kullanıp boylam bulmak için kullanılabilecek doğru deniz kronometresini yapmaktı. Ancak geminin sallanma hareketi sarkacın hareketini bozduğu için saat bir deniz kronometresi olarak başarısız oldu.
1660 yılında Lodewijk Huygens İspanya'ya yaptığı yolculukta bir deneme yaptı ve ağır hava koşullarının saati işe yaramaz hale getirdiğini bildirdi.
Alexander Bruce 1662'de sahaya dirsek attı ve Huygens, Sir Robert Moray ve Royal Society'yi arabuluculuk yapmaya ve bazı haklarını korumaya çağırdı.
Denemeler 1660'lara kadar devam etti, en iyi haber Kraliyet Donanması kaptanı Robert Holmes'tan 1664'te Hollanda mülklerine karşı faaliyet göstermesiydi. Samuel Pepys o sırada şüphelerini dile getirdiği için, Lisa Jardine Holmes'un deneme sonuçlarını doğru şekilde bildirdiğinden şüphe etmiştir.
Fransız Akademisi için Cayenne'e yapılan bir keşif gezisi kötü sonuçlandı. Jean Richer, Dünya'nın şekli için düzeltme önerdi.
1686'da Hollanda Doğu Hindistan Şirketi'nin Ümit Burnu'na seferinde Huygens düzeltmeyi geriye dönük olarak sağlayabiliyordu.
Sarkaçlar
Huygens, 1673 yılında Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Zamanı Ölçme Biliminde Salınım veya Sarkaç Hareketleri) adlı kitabı yayınlandı. Bu kitap Huygensin yaptığı en önemli çalışmadır. Mersenne ve diğerleri tarafından sarkaçlar çok hassas olmayan sabit zaman aralıklarıyla gözlemlenmiştir. Sarkaçların periyotları salınım genişliğine bağlıdır. Huygens bir cismin üzerine etkiyen yerçekimi kuvvetiyle cismin aşağı doğru kaymasını gözlemleyerek aşağı doğru olan eğriyi bulmuştur. Böylelikle sözde Tautochrone sorununu çözmüştür. Ayrıca Huygens, Mersenne tarafından oluşturulan, salınım hareketi yapan herhangi bir şekildeki katı cismin periyodunu bulma sorununu çözmüştür. Bu, salınımın merkezi ve dönme noktasıyla olan karşılıklı ilişkinin keşfini kapsamaktadır. Huygens dairesel hareket yapan bir kordonun üzerinde ağırlık oluşturarak ve merkezkaç kavramını kullanarak konik sarkacı incelemiştir. Huygens, ideal matematiksel sarkacın periyod formülünü ağırlıksız bir ip kullanarak elde etmiştir.
Huygens birleştirilmiş sarkaçların salınım periyodları üzerinde çalışmalar yaparak eylemsizlik momentini geliştirmiştir.
Huygens iki saat sarkacını aynı destek üzerinde birbirine monte ederek senkronize olmasını sağlamıştır ve böylelikle birleştirilmiş salınımları gözlemlemiştir.
Spiral yay saati
Huygens ve Robert Hooke spiral yay saatini aynı dönemde olmalarına rağmen birbirlerinden bağımsız olarak geliştirmişlerdir. Bu konu üzerine tartışmalar yüzyıllarca devam etti.
Spiral yaylar bağımsız maşa kollarıyla birlikte modern saatlerin temelidir çünkü bunlar eşzamanlı olarak ayarlanabiliyordu. Ayrıca Huygens 1675 yılında cep saatinin patentini almıştır.
Astronomi
Satürn'ün halkaları ve Titan
1655'te Huygens, Satürn'ün halkaları'nın "ince, düz bir halka, hiçbir yere değmeyen ve tutulmaya meyilli" olduğunu öne süren ilk kişiydi. Kendi tasarladığı 43x büyütmeli bir kırılmalı teleskop kullanan Huygens, Satürn'ün ilk uydusu Titan'ı da keşfetti. Aynı yıl, Orion Nebulası'nı gözlemledi ve taslağını çizdi; Orion Bulutsusu'nun bilinen ilk örneği olan çizimi 1659'da Systema Saturnium'da yayınlandı. Modern teleskopunu kullanarak bulutsuyu farklı yıldızlara bölmeyi başardı. Daha aydınlık olan iç kısım şimdi onun onuruna Huygenian bölgesi adını taşıyor. Ayrıca birkaç yıldızlararası bulutsu ve bazı çift yıldızları keşfetti.
Mars ve Sirtis Major
1659'da Huygens, Mars üzerindeki volkanik bir ova olan Syrtis Major Planum adlı yüzey özelliğini gözlemleyen ilk kişiydi.
Mars'ta günün uzunluğunu tahmin etmek için bu özelliğin hareketinin birkaç gün boyunca tekrarlanan gözlemlerini kullandı ve bunu oldukça doğru bir şekilde 24 1/2 saat yaptı. Bu süre, 24 saat 37 dakikalık Mars gününün gerçek uzunluğundan sadece birkaç dakika uzaktır.
Planetaryum
Jean-Baptiste Colbert'in teşvikiyle Huygens, tüm gezegenleri ve o zamanlar Güneş'in etrafında döndüğü bilinen uydularını gösterebilecek mekanik bir planetaryum inşa etme görevini üstlendi. Huygens, tasarımını 1680'de tamamladı ve ertesi yıl saat yapımcısı Johannes van Ceulen'e yaptırdı. Ancak, bu arada Colbert öldü ve Huygens planetaryumunu yeni bakan olarak Fransız Bilimler Akademisi'ne teslim edemedi, Louvois Markisi Fracois-Michel le Tellier, Huygens'in sözleşmesini yenilememe kararı aldı.
Huygens tasarımında, doğru sayıda dişe sahip dişlileri seçebileceği en iyi rasyonel yaklaşımları bulmak için devamlı kesirlerleri ustaca kullandı. İki dişli arasındaki oran, iki gezegenin yörünge periyodlarını belirledi. Huygens, gezegenleri Güneş'in etrafında hareket ettirmek için zamanda ileri ve geri gidebilen bir saat mekanizması kullandı. Huygens, kendi planetaryumunun Ole Rømer tarafından aynı zamanda inşa edilen benzer bir cihazdan daha doğru olduğunu iddia etti, ancak planetaryum tasarımı Opuscula Posthumada (1703) ölümünden sonraya kadar yayınlanmadı.
Huygens, Güneş sistemi, gezegenler ve evren ile ilgili olan görüş ve düşüncelerini yazdığı Cosmotheoros kitabında toplamıştır.
Çalışmaları listesi
1649 - De iis quae liquido supernatant (suyun üst kısmı hakkında:yayınlanmadı)
1651 - Cyclometriae
1651 - Theoremata de quadratura hyperboles, ellipsis et circuli (hiperbol, elips ve dairenin alan hesabı: Huygensin ilk yayınıdır.)
1654 De circuli magnitudine inventa (Dairenin Çevresini Bulma)
1656 De Saturni Luna observatio nova (Satürn uydusunun yeni gözlemi, Titanın keşfi)
1659 Systema saturnium (SatürnGezegeni)
1659 De vi centrifuga (Merkezcil Kuvvet: 1703te yayınlandı)
1673 Horologium oscillatorium sive de motu pendularium (Zaman Ölçme Biliminde Salınım veya Sarkaç Hareketleri: Louis XIV. e adanmıştır.)
1684 Astroscopia Compendiaria tubi optici molimine liberata (Tüpsüz teleskobun bileşenleri)
1685 Memoriën aengaende het slijpen van glasen tot verrekijckers (teleskop merceklerinin bilenme yöntemleri)
1686 - Old Dutch: Kort onderwijs aengaende het gebruijck der horologiën tot het vinden der lenghten van Oost en West (teleskop mercekleri boylamı ölçmek için nasıl bilenir)
1690 Traité de la lumière (Işık Antlaşması)
1690 Discours de la cause de la pesanteur (Yerçekimi Nedenleri)
1691 Lettre touchant le cycle harmonique (Harmonik Döngü ile ilgili mektup)
1698 Cosmotheoros (Güneş sistemi, kozmoloji, evrendeki yaşam hakkında)
1724 Novus cyclus harmonicus (Yeni harmonik döngü: Huygensin ölümünden sonra, Leiden)
Huygens'in adının verildiği alanlar
Bilim
Huygens insansız uzay aracı (Cassini-Huygens misyonunun bir parçası olarak
Satürnün Titan Uydusuna indirilmiştir.)
Huygens 2801 Asteroidi
Mars üzerindeki bir kratere Huygens ismi verilmiştir.
Mons Huygens (Ay üzerindeki en yüksek dağ)
Huygens Yazılımı (Mikroskop görüntüsü işleme paketi)
Huygens tarafından tasarlanan iki elemanlı göz merceği
Huygens- Fresnel Prensibi (Dalga yayılımındaki bozuklukları anlamak için)
Huygens Dalgacığı
W. I. S. V Christiaan Huygens (Delft Teknoloji Üniversitesinde Matematik ve Bilgisayar Bilimleri için çalışmalar yapan Hollandalı çalışma derneği)
Huygens Laboratuvarı (Leiden Üniversitesi, Fizik Bölümü, Hollanda)
Huygens Süper Bilgisayarı (Hollanda Ulusal Süper Bilgisayar Tesisi)
Hollanda Noordwijkdeki Huygens Binası
Hollanda, Nijmegen, Radboud Üniversitesi Huygens Binası (Nijmegen Üniversitesi, Fen Bilimleri Bölümünün önemli yapılarından birisidir.)