4.4.3第一個鐘錶匠

2021-01-08 江底石

克裡斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens,1629年—1695年)出生於荷蘭海牙。父母是大臣和詩人,與笛卡兒等學界名流交往甚密。惠更斯的父親在文學和科學方面都極為博學,惠更斯自小接受的是父親和私人教師的教育。

惠更斯

惠更斯自小喜歡實驗,有很強的動手能力。13歲時,他就自製出一臺車床!1645年到1647年,惠更斯進入萊頓大學學習法律與數學。他學習了經典數學,也學習了韋達、笛卡爾、費馬的現代方法。笛卡爾的工作深深地影響了年輕的惠更斯,笛卡爾也對惠更斯的工作表示興趣與欣賞。

畢業後,惠更斯沒有像本家族的其他人那樣走入政壇,而是宅在家中「啃老」。不過,他可不是虛度年華,而是在父親的資助下熱情地投入到對大自然的研究中去!

起先,惠更斯發表了一系列的數學論文,但很快,強大的動手能力讓他在器械製造上出類拔萃。

1655年,惠更斯和哥哥一起磨製鏡片,製造了顯微鏡和望遠鏡。而惠更斯在當年的冬天,發現了土星的衛星並辨識出了土星光環,兩者分別報告於《土星之月新觀察》。

1656年,惠更斯利用伽利略發現的單擺等時性發明了擺鐘。從此,世界上誕生了一個全新的職業——鐘錶匠!

惠更斯設計的擺鐘原理

有時,惠更斯也會在歐洲四處旅行,拜訪過許多科學界的人士。例如,1660年,惠更斯在巴黎見到了帕斯卡。後來他又去了倫敦,遇見了奧登堡(Oldenburg)等許多知名科學家。惠更斯見到了波義耳的空氣泵實驗,這個實驗給他留下了深刻的印象。1663年,新成立的英國皇家學會接受惠更斯成為會員,他也是該協會的第一個外籍會員。

1666年,法國皇家科學院成立,路易十四的財務大臣柯爾貝爾(Colbert)以三倍於其他法國院士的薪水,聘請惠更斯成為巴黎皇家科學院首任院長,惠更斯接受了邀請,隨即前往巴黎。

在法國皇家科學院任職期間,惠更斯積極進行科學研究。1669年,惠更斯用擺測量出精確的重力加速度,不過他用漩渦微粒解釋了重力的起因並不成功。1672年,荷蘭和法國因政治爭端引發了戰火,惠更斯的處境變得有些尷尬,幸好有柯爾貝爾的支持,讓他得以繼續專心科學研究。在1678年惠更斯寫了《論光》,提出了光的波動理論,總結了光的反射和折射定律,圓滿地解釋了光速在光密介質中減小的原因。

但由於牛頓堅信光的粒子性,所以惠更斯的光波動說長期得不到足夠的重視,直到1801年託馬斯·楊(Thomas Young,1773年-1829年 )進行了著名的光的雙縫幹涉實驗,發現了光的幹涉性質,才讓光的波動學說得以蓬勃發展。

託馬斯·楊
光的雙縫幹涉實驗

在1673年,惠更斯與帕平(Papin)合作,建造了一臺內燃機。而此後他也與萊布尼茲有定期接觸。惠更斯在1673年開始了他關於簡諧振動的研究,並設計出由彈簧而非鐘擺來校準時間的鐘表,現代機械錶的原理即來自這兒。

惠根斯發明的發條機械鐘原理

1681年-1683年,惠更斯在荷蘭養病,由於他的支持者柯爾貝爾在1683年去世,惠更斯為了避免麻煩,決定待在荷蘭。1689年6月到9月,他再次訪問英格蘭,在那裡遇到了牛頓。1694年,惠更斯再一次生病,這一次他沒有恢復過來。次年夏天在海牙去世。1703年,人們在惠更斯的遺稿中發現,他已經提出了動量守恆定律。

惠更斯是繼伽利略之後的力學大師、光學大師,他的研究成果就算與牛頓相提並論也毫不遜色。

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