克里斯蒂安·惠更斯(荷兰物理学家、天文学家、数学家)_惠更斯_克里斯_蒂安

克里斯蒂安·惠更斯简介

克里斯蒂安·惠更斯（ Christiaan Huyg ；1629～1695），荷兰物理学家、天文学家、数学家。

克里斯蒂安·惠更斯生于海牙，卒于海牙。

1645～1647年在莱顿大学学习法律与数学，1647～1649年转入布雷达学院。

1663年他被聘为英国皇家学会第一个外国会员，1666年刚成立的法国皇家科学院选他为院士。

克里斯蒂安·惠更斯体弱多病，一心致力于科学事业，终生未婚。

克里斯蒂安·惠更斯曾首先集中精力研究数学问题，从1651年起，对于圆、二次曲线、复杂曲线、悬链线、概率问题等发表了一些论著，他还研究了浮体和求各种形状物体的重心等问题。

从1652年起克里斯蒂安·惠更斯开始研究弹性物体的碰撞，证明了在这种碰撞中同一方向上的动量保持不变，首次提出这种碰撞前后的∑mv2守恒。

他还通过对比船上与岸上两人手中小球的碰撞情况的例子，阐明相对性原理也适用于碰撞现象。

1655年制成望远镜、显微镜，发现土卫六和土星光环。

1656年开始，提出了著名的单摆周期公式，指出单摆的运动不严格等时。

1659年研究展开线理论和振荡中心，研究向心力，提出向心加速度概念和向心加速度公式，有助于I.牛顿提出万有引力定律。

1673年研究谐振，设计了以弹簧代替钟摆的钟。

1678年建立光的波动理论，提出著名的惠更斯原理，并由此导出反射定理和折射定理，解释了光的偏振现象。晚年又从事数学研究。

而后惠更斯从证明摆线（即旋轮线）的几何性质开始，进而研究在机械上的应用，利用摆线理论设计出严格等时的摆钟结构（包括擒纵器的设置）。

克里斯蒂安·惠更斯提出了复摆的完整理论，并且导出与复摆振荡中心有关的一些物理问题；这是在力学上首次求解在已知力作用下受约束的质点系问题。

他还用摆求出重力加速度的准确值，并曾建议用秒摆的长度作为自然长度标准。

克里斯蒂安·惠更斯研究了简谐运动及弹簧振动，并用游丝代替挂摆，设计出许多种钟表等时结构（如海上用以测量地理经度的怀表等）。

在解决以上这些问题时，他提出了由若干重物组成的机械系统在重力作用下运动时系统的重心不可能超过原来高度，这是机械能守恒原理的最初表述形式之一。

克里斯蒂安·惠更斯早年在光学仪器和工艺方面也有不少成就，1650年起与其弟用新法研磨球面透镜，作出的望远镜质量优良，用它发现了土星光环和土卫六、猎户座星云等。

他深入研究了几何光学理论和应用光学技术，如折射定律及折射率、眼睛及眼镜片、透镜的放大率、焦深、球差与色差及其消除，以及改进望远镜与显微镜等。

他发明的目镜效果良好，被称为惠更斯目镜，至今通用。

1681～1687年，他磨制了几种几十米长焦距(最长的达63米)的物镜，悬在高杆上与目镜配成色差很小无管“空中望远镜”，这种设备曾在天文观测中用了几乎一世纪。

克里斯蒂安·惠更斯在1679年向法国科学院的报告和1690年出版的《光论》中，提出了著名的光的波动理论，从数学上给出寻求光传播方向的普遍方法。

他认为光在透明物质中的传播不可能是物质的转移而是某种物质运动的传递，由于这种传递是通过粒子碰撞进行的，因此“光线不是纯几何线，光速也不是无限的”。

他在假定光以太的弹性特征并对比光和声的传播现象异同的基础上，提出他的著名原理（被称为惠更斯原理）：“光波发射时，传播光的每一物质粒子不只把运动传给前面的邻近粒子（与原始粒子和光源位于同一直线上），而且还应传给周围所有其他和自己接触并阻碍自己运动的粒子。

因此，在每一粒子周围就产生以此粒子为中心的波”(《光论》)。

这样，就引入了子波概念。

利用包络面作图法，解释了光的反射、折射定律，特别是解释了冰洲石的双折射现象，区分了寻常光的球状波与非寻常光的椭圆面波。

在研究两块冰洲石双折射时他发现了偏振现象，但未能解释；同时，由于他缺乏周期性概念，认为“由于这些波源受到的撞击并不具有规则的连续性，不必假定这些波之间会有等距离间隔”（同前）。

由于牛顿的权威及惠更斯研究的缺陷，惠更斯的波动理论当时没有受到应有的重视。

直到19世纪初波动说经T.杨和A.-J.菲涅耳等人重新阐发，才成为近代物理学中重要的组成部分。

至于光以太概念在以后几个世纪的科学发展中成了重要的论题。

克里斯蒂安·惠更斯的其他科学成就还有：与R.胡克一起断定在常压下冰的熔点与水的沸点都是恒定的温度，并建议定为温标固定点(1665)，但直到18世纪才被采用；研究了引力问题并推证地球为扁球形(1659)；在天文望远镜上加装测微器，从而提高了观测精度(1659)；改进气压计(1661)；还第一个提出利用火药、蒸汽、风力等为动力的各种机器雏形(1673)，可以说是研制内燃机等这类机械的开端。

克里斯蒂安·惠更斯的学生在他的影响下，后来制造出能实用的蒸汽机。

克里斯蒂安·惠更斯既重实验，更重推理，善于在数学理论的基础上把自然现象归于机械原因，有力地加强了物理学在17世纪的奠基工作。