Le 17e siècle a été une période très propice aux sciences, avec des avancées dans les domaines de la physique, des mathématiques, de la chimie et des sciences naturelles. En l'espace d'un siècle, plusieurs planètes et lunes ont été observées pour la première fois, des modèles précis ont été réalisés pour prédire les mouvements des planètes et la loi de la gravitation universelle a été conçue.
Au milieu de cela, le nom de Christiaan Huygens se distingue parmi les autres. En tant que l'un des scientifiques les plus éminents de son époque, il a joué un rôle central dans le développement des horloges, de la mécanique et de l'optique. Et dans le domaine de l'astronomie, il a découvert les Anneaux de Saturne et sa plus grande lune - Titan. Grâce à Huygens, les générations suivantes d'astronomes ont été inspirées pour explorer le système solaire externe, conduisant à la découverte d'autres lunes croniennes, Uranus et Neptune au siècle suivant.
Jeunesse:
Christiaan Huygens est née à La Haye le 14 avril 1629 dans une famille néerlandaise riche et influente. Christiaan était le deuxième fils de Constantijn Huygens et Suzanna van Baerle, qui a nommé Christiaan d'après son grand-père paternel. Constantijn - un célèbre poète, compositeur et conseiller de la Maison d'Orange - était ami avec de nombreux philosophes contemporains, dont Galileo Galilei, Marin Mersenne et René Descartes.
Les relations et les affiliations personnelles de son père ont permis à Christiaan de recevoir une formation complète dans les arts et les sciences et l'ont mis sur la voie de devenir un inventeur et astronome. Jusqu'à ses seize ans, Christiaan était scolarisé à domicile et a reçu une éducation libérale, étudiant les langues, la musique, l'histoire, la géographie, les mathématiques, la logique, la rhétorique, mais aussi la danse, l'escrime et l'équitation.
Éducation:
En 1645, Christiaan est envoyé étudier le droit et les mathématiques à l'Université de Leiden, dans le sud des Pays-Bas. Après deux ans, Huygens a poursuivi ses études au Collège d'Orange nouvellement fondé à Breda, où son père était conservateur, jusqu'à l'obtention de son diplôme en 1649. Alors que son père avait espéré qu'il allait devenir diplomate, l'intérêt de Christiaan pour les mathématiques et les sciences étaient évidentes.
En 1654, Huygens retourna chez son père à La Haye et commença à se consacrer entièrement à la recherche. Une grande partie de cela a eu lieu dans une autre maison que sa famille possédait à Hofwijck, où il a passé une grande partie de l'été. Huygens a développé un large éventail de correspondants à cette époque, dont Mersenne et le cercle des universitaires avec lesquels il s'était entouré à Paris.
En 1655, Huygens a commencé à visiter Paris à plusieurs reprises et a pris part aux débats tenus par l'Académie Montmor - qui avait succédé au cercle de Mersenne après sa mort en 1648. Pendant son séjour à l'Académie Montmor, Huygens a préconisé la méthode scientifique et l'expérimentation sur le traditionnel les orthodoxies et ce qu'il considérait comme des attitudes d'amateur.
En 1661, Huygens a fait sa première visite en Angleterre, où il a assisté à une réunion du groupe du Gresham College - une société de scientifiques influencée par la nouvelle méthode scientifique (telle qu'épousée par Francis Bacon). En 1663, Huygens devint membre de la Royal Society, qui succéda au Gresham Group, et rencontra des érudits influents comme Isaac Newton et Robert Boyle, engageant de nombreux débats et discussions avec d'autres de leurs semblables.
En 1666, Huygens s'installe à Paris et devient l'un des membres fondateurs de la nouvelle Académie française des sciences de Louis XIV. Là-bas, il a utilisé l'Observatoire de Paris pour faire ses plus grandes découvertes dans le domaine de l'astronomie (voir ci-dessous), a dirigé la correspondance avec la Royal Society et a travaillé aux côtés de son collègue astronome Giovanni Cassini (qui a découvert les lunes de Saturne Iapetus, Rhea, Tethys et Dione) .
Son travail avec l'Académie lui a accordé une pension plus élevée que celle de tout autre membre et un appartement dans son immeuble. Outre des visites occasionnelles en Hollande, il a vécu à Paris de 1666 à 1681 et a fait la connaissance du mathématicien et philosophe allemand Gottfried Wilhelm Leibniz, avec qui il est resté en bons termes pour le reste de sa vie.
Réalisations en astronomie:
À partir de 1652-53, Huygens a commencé à étudier les lentilles sphériques d'un point de vue théorique, dans le but ultime de comprendre les télescopes. En 1655, en collaboration avec son frère Constantijn, il a commencé à meuler et à polir ses propres lentilles, et a finalement conçu ce qui est maintenant appelé l'oculaire Huygenian - un oculaire de télescope composé de deux lentilles.
Dans les années 1660, son travail avec les lentilles lui a permis de rencontrer socialement Baruch Spinoza - le célèbre philosophe, érudit et rationaliste néerlandais - qui les a ancrés professionnellement. En utilisant ces améliorations qu'il a introduites dans les lentilles, qu'il a ensuite utilisées pour construire ses propres télescopes, Huygens a commencé à étudier les planètes, les étoiles et l'univers.
En 1655, en utilisant un télescope réfringent de puissance 50 qu'il a lui-même conçu, il est devenu le premier astronome à identifier les anneaux de Saturne, dont il a correctement mesuré la forme quatre ans plus tard. Dans son travailSystema Saturnium (1659), il a affirmé que Saturne était «entouré d'un mince anneau plat, ne se touchant nulle part et incliné vers l'écliptique».
C'est également en 1655 qu'il devint le premier astronome à observer la plus grande des lunes de Saturne - Titan. A l'époque, il a nommé la lune Saturni Luna (Latin pour «lune de Saturne») qu'il a décrit dans son tract intitulé De Saturni Luna Observatio Nova (“Une nouvelle observation de la lune de Saturne ").
La même année, il a utilisé son télescope moderne pour observer la nébuleuse d'Orion et l'a subdivisée avec succès en différentes étoiles. Il en a également produit la toute première illustration - qu'il a également publiée dans Systema Saturnium en 1659. Pour cette raison, la région intérieure plus lumineuse a été nommée la Région huygénienne en son honneur.
Peu avant sa mort en 1695, Huygens termina Cosmotheoros, qui a été publié à titre posthume en 1698 (en raison de ses propositions plutôt hérétiques). Dans ce document, Huygens spéculait sur l'existence d'une vie extraterrestre sur d'autres planètes, qu'il imaginait similaire à celle de la Terre. De telles spéculations n'étaient pas rares à l'époque, en partie grâce au modèle copernicien (héliocentrique).
Mais Huygens est entré dans les détails, déclarant que la disponibilité de l'eau sous forme liquide était essentielle pour la vie et que les propriétés de l'eau devaient varier d'une planète à l'autre pour s'adapter à la plage de température. Il a pris ses observations de taches sombres et lumineuses sur les surfaces de Mars et de Jupiter pour témoigner de l'eau et de la glace sur ces planètes.
Abordant la possibilité de défis bibliques, il a soutenu que la vie extraterrestre n'était ni confirmée ni niée par la Bible, et a demandé pourquoi Dieu créerait les autres planètes si elles n'étaient pas destinées à être peuplées comme la Terre. C'est également dans ce livre que Huygens a publié sa méthode d'estimation des distances stellaires, basée sur l'hypothèse (plus tard prouvée incorrecte) que toutes les étoiles étaient aussi lumineuses que le Soleil.
En 1659, Huygens a également déclaré ce qui est maintenant connu comme la deuxième des lois du mouvement de Newton sous une forme quadratique. À l'époque, il a dérivé ce qui est maintenant la formule standard pour la force centripète, exercée par un objet décrivant un mouvement circulaire, par exemple sur la chaîne à laquelle il est attaché. Sous forme mathématique, cela s'exprime comme Fc = mv² / r, où m la masse de l'objet, v la vitesse et r le rayon.
La publication de la formule générale de cette force en 1673 - bien que liée à ses travaux sur les horloges à pendule et non sur l'astronomie (voir ci-dessous) - a été une étape importante dans l'étude des orbites en astronomie. Il a permis la transition de la troisième loi de Kepler du mouvement planétaire à la loi inverse de la gravitation carrée.
Autres réalisations:
Son intérêt, en tant qu'astronome, pour la mesure précise du temps l'a également conduit à la découverte du pendule comme régulateur des horloges. Son invention de l'horloge à pendule, qu'il a prototypée à la fin de 1656, a été une percée dans le chronométrage, permettant des horloges plus précises que celles disponibles à l'époque.
En 1657, Huygens a engagé des horlogers à La Haye pour construire son horloge et a demandé un brevet local. Dans d'autres pays, comme la France et la Grande-Bretagne, il avait moins de succès, les designers allant jusqu'à voler son design pour leur propre usage. Cependant, les travaux publiés par Huygen sur le concept ont assuré qu’il était crédité de l’invention. La plus ancienne horloge à pendule de style Huygens connue est datée de 1657 et peut être vue au Musée Boerhaave à Leiden (ci-dessus).
En 1673, Huygens publie Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Théorie et conception de l'horloge à pendule), son ouvrage majeur sur les pendules et l'horlogerie. Dans ce document, il a abordé les problèmes soulevés par des scientifiques précédents qui considéraient que les pendules n'étaient pas isochrones - c'est-à-dire leur période en fonction de la largeur de leur swing, les oscillations larges prenant légèrement plus de temps que les oscillations étroites.
Huygens a analysé ce problème à l'aide de méthodes géométriques (une utilisation précoce du calcul) et a déterminé que le temps qu'il fallait était le même, quel que soit son point de départ. De plus, il a résolu le problème du calcul de la période d'un pendule, décrivant la relation réciproque entre le centre d'oscillation et le point de pivot. Dans le même travail, il a analysé le pendule conique - un poids sur une corde se déplaçant dans un cercle qui utilise le concept de force centrifuge.
Huygens est également reconnu pour avoir développé une montre à ressort spiral, à la même période que Robert Hooke (1675). La controverse sur qui était le premier a persisté pendant des siècles, mais il est largement admis que le développement de Huygen s'est produit indépendamment de celui de Hooke.
Huygens est également connu pour ses contributions à l'optique, en particulier pour sa théorie des ondes de la lumière. Ces théories ont été communiquées pour la première fois en 1678 à l'Académie des sciences de Paris et ont été publiées en 1690 dans son «Traité de la lumière» (“Traité sur la lumière“). Il y a soutenu une version révisée des vues de Descartes, dans laquelle la vitesse de la lumière est infinie et se propage au moyen d'ondes sphériques émises le long du front d'onde.
Également publié en 1690, le traité de Huygen sur la gravité, "Discours de la cause de la pesanteur ” (“Discours sur la cause de la gravité»), Qui contenait une explication mécanique de la gravité basée sur des vortex cartésiens. Cela représentait une rupture avec la théorie de la gravité de Newton qui, malgré son admiration générale pour Newton, était considérée par Huygen comme dépourvue de tout principe mathématique.
Parmi les autres inventions de Huygens, citons sa conception d'un moteur à combustion interne en 1680 qui fonctionnait à partir de poudre à canon, bien qu'aucun prototype n'ait jamais été construit. Huygens a également construit trois télescopes de sa propre conception, avec des focales de 37,5, 55 et 64 mètres (123, 180 et 210 pieds), qui ont ensuite été présentés à la Royal Society.
Mort et héritage:
Huygens est retourné à La Haye en 1681 après avoir souffert d'une grave crise de dépression, qui l'avait tourmenté tout au long de sa vie. Il tenta de rentrer en France en 1685, mais la révocation de l'édit de Nantes - qui accordait aux protestants français (les huguenots) la liberté de pratiquer leur religion - l'empêcha. À la mort de son père, en 1687, il hérite de Hofwijck, qu'il installe l'année suivante.
En 1689, il effectue sa troisième et dernière visite en Angleterre, revoyant Isaac Newton pour un échange d'idées sur le mouvement et l'optique. Il est décédé à La Haye le 8 juillet 1695, après avoir souffert de problèmes de santé, et a été enterré dans la Grote de Sint-Jacobskerk - Great ou St.James Church, une église protestante emblématique de La Haye.
Pour le travail de sa vie et sa contribution à de nombreux domaines scientifiques, Huygen’s a été honoré de diverses manières. En reconnaissance de son passage à l'Université de Leiden, le laboratoire Huygens a été construit, qui abrite le département de physique de l'université. L'Agence spatiale européenne (ESA) a également créé le bâtiment Huygens, situé en face du Centre européen de recherche et de technologie spatiales (ESTEC) dans le parc d'activités spatiales de Noordwijk, aux Pays-Bas.
L'Université Radbound, située à Nimègue, aux Pays-Bas, possède également un bâtiment nommé d'après Huygens, qui est l'un des principaux bâtiments du département des sciences de l'université. Le Christiaan Huygens College, un lycée situé à Eindhoven, aux Pays-Bas, est également nommé en son honneur, tout comme le programme de bourses Huygen - une bourse spéciale pour les étudiants internationaux et néerlandais.
Il y a aussi l'oculaire oculaire à deux éléments pour télescopes conçu par Huygens, qui est donc connu sous le nom d'oculaire Huygenian. Un progiciel de traitement d'images de microscopes, appelé Huygens Software, a également été nommé en son honneur. En l'honneur de Christiaan et de son père, un autre savant et scientifique hollandais de renom, l'installation nationale de supercalculateur néerlandais d'Amsterdam a créé le supercalculateur Huygens.
Et en raison de sa contribution au domaine de l'astronomie, de nombreux objets, caractéristiques et véhicules célestes ont été nommés d'après Huygens. Ceux-ci inclus Astéroïde 2801 Huygens, le cratère Huygens sur Mars, et Mons Huygens, une montagne sur la Lune. Et bien sûr, il y a la sonde Huygens, l'atterrisseur utilisé pour étudier la surface de Titan, dans le cadre de la mission Cassini – Huygens à Saturne.
Space Magazine a de nombreux articles intéressants sur Christiaan Huygens et ses découvertes. Par exemple, en voici un reconnaissant le 375e anniversaire de Christiaan Huygens, un article sur Saturne Moon Moon, et des détails sur la mission de Huygen et ce qu'elle a révélé sur l'atmosphère de Titan.
Astronomy Cast a également un podcast informatif sur le sujet, Episode 230: Christiaan Huygens et Episode 150: Télescopes, le niveau suivant
Pour plus d'informations, consultez la page d'exploration du système solaire de la NASA sur Christiaan Huygens et une biographie de Christiaan Huygens.
