كريستيان هوغنس
كريستيان هوغنس قسطنطين هوغنس فيزيائي وفلكي هولندي (1629-1695).
كريستيان هوغنس أول من صنع ساعة بندول. وكان مبدأ حركة الرقاص قد أثبته العالم الإيطالي غاليليو في الثمانينات من القرن السادس عشر ، غير أن كريستيان هوغنس هو من طبَّقه عملياً سنة 1657 م. ويذكر التاريخ أن العالم المصري ابن يونس قد سبق غاليليو إلى اختراع رقّاص الساعة بمئات السنين (توفي ابن يونس سنة 1009 م) .
وكان كريستيان هوغنس، فضلاً عن ذلك، فلكياً عظيماً متميزاً، أكتشف حلقة زحل وتابعه قمره الرابع. كما أكتشف الأستقطاب، واخترع المِصْغر - وهو أداة تستعمل مع التلسكوب أو الميكروسكوب لقياس الأبعاد والزوايا البالغة الصغر. وقد قضى سنوات طوالاً في فرنسا، منهمكاً في البحوث العلمية بناء على دعوة وجهها إليه الملك الشمس لويس الرابع عشر.
حياته المبكرة
ولد عالم الرياضيات كريستيان هوغنس في 14 أبريل 1629 وتوفي في 8 يوليو 1695 ولد وتوفي في مدينة لاهاي، وهو فلكي وفيزيائي هولندي. يعرف هوغنس بنظريته في انتشار الأمواج مبدأ هوغنس، كما أنه صاحب اختراع الساعة البندولية، وبالنسبة لتكنولوجية الأرصاد الفلكية فقد قام بأخذ أرصاد فلكية اكتشف منها تيتان أحد أقمار زحل، وكذلك عدداً من النجوم المزدوجة علاوة على دوران وفلطحة المريخ، ويرجع الفضل إلى هوغنس في أنه كان أول من تأكد من الطبيعة الحقيقية لحلقات زحل عام 1695م.
ولد هوغنز في أسره ميسره الحال، وكان الأبن الثاني لوالده الدبلوماسي والشاعر قسطنطين هوغنس وسمي على اسم جده الأكبر (والد جده)، وكانت أمه هي الشاعرة سوزانا فان بيرلي، التي ماتت في عام 1637 أي بعد فتره قصيرة من ولاده شقيقته، وكان الزوجين قد أنجبوا خمس أطفال وهم: الشاعر قسطنطين عام 1628، كريستيان عام 1629، الدبلوماسي لويس عام 1631، فيليب عام 1632، وأخيرا اختهم الصغرى سوزانا عام 1637.
وكان والده قسطنطين هوغنس دبلوماسيا وشاعرا وموسيقيا وشخصية رائعة في تاريخ الأدب الهولندي كما كان عضوا بارزا في مجلس الدولة. وكان لديه العديد من الأصدقاء منهم الفيلسوف والفلكي الإيطالي الشهير جاليليو جاليلي ، الفيلسوف وعالم الإلهيات الفرنسي مارين ميرسين، والفيلسوف والفيزيائي الفرنسي رينيه ديكارت.
تعلم هوغنس في بيته حتى وصل إلى سنه إلى ستة عشر عاما ، وجرص والده أن يكون تعليمه ليبراليا فدرس اللغات والموسيقي والتاريخ والجغرافيا والرياضيات والمنطق والبلاغة والرقص والمبارزة والفروسية.
مرحلة الدراسة
التحق كريستيان بجامعة لايدن لدراسه القانون والرياضيات منذ مايو 1645 حتى مارس 1647 .وقابل هناك الرياضياتي الألماني فرانس فان سكوتن المعين عام 1646 وأصبح فرانس أستاذه الخاص ومرشدا له ولأخوه الأكبر. وزاد إعجابه بالهندسة التحليلة لرينيه ديكارت. وعرفه أيضا بأعمال الرياضياتي الفرنسي بيير دي فيرما في الهندسة التحليلة وحساب التفاضل والتكامل.
بعد مرور عامين على 7 مارس 1647، أكمل هوغنس دراسته في كلية أوراني في بريدا بمقاطعة شمال برابنت، جنوبي هولندا. حيث كان والده مديرا. حدث هذا التغيير بسبب الاتفاق بين أخيه لويس وتليمذ آخر. وبالنسبة لقسطنطين فقد إندمج بسرعه في كليته الجديدة والتي استمرت حتى عام 1669 . وعاش كريستيان في منزل المحامي جوهان هنريك، وحضر دروسا في الرياضيات مع المحاضر الإنجليزي جوهان بيل. وفي أغسطس 1649 أنهي كريستيان تعليمه. ثم قضى فتره كدبلوماسي مع الأمير لويس هنري دوق ناسو (ولاية ألمانية) حيث ذهب معه إلى بينثيم في سكسونيا السفلى، ثم إلى مدينة فلنسبورغ في ولاية شليسفيش هولشتاين الألمانية. ثم رحل إلى الدنمارك وزار كوبنهاغن وهيليسينكور. وتمنى عبور مضيق أوريسند ليزور ديكارت في ستوكهولم، ولكن لم يُقدر له ذلك.
وكان والده يتمني أن يكون ابنه دبلوماسيا مثله، ولكن ذلك لم يُكتب لذلك الحدوث أيضا. فمع بداية فترة اختفاء الستاتهاودر في عام 1650 أيقن والده أن اهتمامات كريستيان لا تتوافق مع السياسة.
سيرته وأعماله
وكان كريستيان هوغنس مثل بويل مجربا يعتمد عليه، غادر حياة اليسار والدعة لينصرف إلى عالم المختبر الأقرب إلى عالم الواقع، ف وبعد وفاة والدة كريستيان في عام 1637 انتقلت العائلة إلى مدينة قريبة من لاهاغ فرنسا. وكان من بين زوار أسرة هويغنز العديدين الفيلسوف الفرنسي رينيه ديكارت الذي ترك تصوره الهندسي للمكان أثرا عظيما في تطور الرياضيات والفلسفة الطبيعية. وقد أدى تعلق هوغنس بالرياضيات إلى تفصيله كتاب المبادئ لنيوتن على مؤلفات أرسطو، فنشر عددا من الأعمال الرياضية التي وطدت أركان شهرته في أوربا قبل أن يبلغ الثلاثين من عمره.
وفي أثناء هذه المرحلة نفسها أدخل هوغنس تحسينات هامة على المقراب، ودرس ظواهر الانعكاس والانكسار كما نحت عدسات قليلة العيوب. وقد إكتشف بهذه الأدوات حلقات زحل بالإضافة إلى قمره السادس تيتان.
وفي عام 1657 صنع هوغنس أيضا ميقاتية ذات رقاص تأمل أن تستخدم في تعيين خط الطول في البحر، ولكن براعته في تصميمه عادلها عدم قدرته على إعطاء قراءة دقيقة على ظهر المركب في أثناء حركته. وقد ظل هوغنس مدة سنوات وهو يحاول من دون طائل إصلاح آله ذات رقاص فلم يستطع أبدا أن يصحح عيوبها الأساسية على الرغم من أن ميقاتيات أفضل منها ابتكرت حالا بعد اختراعه.
وفي عام 1661 زار هوغنس لندن ليلتقي بعدد من مؤسسي الجمعية الملكية، وبعد ذلك بعامين كرمه لويس الرابع عشر ملك فرنسا بسبب ميقاتية الرقاص التي ابتكرها، وفي عام 1666 تأسست أكاديمية العلوم في فرنسا وطلب كولبير وزير الملك من هوغنس أن يقوم بإدارة نشاطها فوافق على ذلك هوغنس ولكنه شعر بالحاجة إلى بعض التوجيهات الإدارية وبدأ يتصل بالألماني هنري أولدنبورغ أول أمين للجمعية الملكية فساعدت اتصالاته على نشر بذور التقدم العلمي الذي تحقق آنذاك عبر أوربا كلها. كما تم انتخابه كعضو في الجمعية الملكية عام 1663م.
وقد قام هوغنس بنشر عددا من الأعمال عن القوة الطاردة ، كما أن أفكاره عما أصبح يعرف فيما باسم قانون نيوتن الثاني في الحركة، سبقت كما يبدو تصور نيوتن لهذة الفكرة إذ ظهرت معالجة هوغنس لهذا الموضوع في عام 1673، وكانت تتضمن إلى جانب دراساته المتعلقة بالرقاص ودور اهتزازه.
نظريته عن الضوء
وقد وضع هوغنس نظرية موجية للضوء حلت محل نظرية نيوتن الجسيمية في النهاية لأنها كانت تفسر جميع الظواهر والخواص الضوئية المعروفة في ذلك الحين والتي لم تستطيع نظرية نيوتن تفسيرها. وذكر فيها أن سير الضوء في وسط كثيف أبطأ من سيره في وسط مخلخل (الماء مقابل الهواء مثلا)، وهذا يعارض نظرية نيوتن الجسيمية التي تقتضي أن يكون سير الضوء في الوسط الكثيف أسرع من سيره في الوسط المخلخل. وقد أدخل هوغنس فكرة صدر الموجة لكي يفسر انتشار الضوء في خطوط مستقيمة، وتصور الصدر على أنه سطح كروي يتقدم بسرعة الضوء بدءأ من المنبع النقطي، وكلما تقدم صدر الموجة الكروية كبر حجمه ونقصت شدته في كل نقطة من سطحه. وكان هوغنس متأثرا على الأرجح في تفكيره بالطريقة التي تتقدم بها الأمواج على سطح ماء بركة هادئة حين يرمى فيها حجر صغير إذ تلحق كل موجة بأخرى وعلى مسافة معينة منها، ويبدو الأمر كأن ك موجة متقدمة تدفعها إلى الإمام موجة خلفها. أضف إلى ذلك أنه إذا إصطدمت موجة متقدمة بحاجزين موضوعين في الماء تفصل بينهما فجوة صغيرة، فإن موجات جديدة تتحرك منطلقة من الفجوة كما لو أن حصاة ألقيت في الماء عند الفجوة نفسها. ولكي يفسر هوغنس هذه الظاهرة، فكر بأن كل نقطة من الموجة هي مصدر لمويجات جديدة صغيرة وثانوية تتحرك مبتعدة عن الموجة القديمة لتكون موجة جديدة مثلما هو واضح من الظاهرة الموصوفة أعلاه.
ولقد إزدهرت أكاديمية العلوم الفرنسية بقيادة هوغنس غير أن صحته لم تكن بوجه عام جيدة. وكان يصرف قسطا كبيرا من وقته وجهده في حل النزاع بين الآخذين بالفيزياء الديكارتية والمناوئين لها. وكان هو نفسه يسلم بنظرية ديكارت القائلة بالدوامات، كما كان يعتقد بأن نظرية نيوتن في الثقالة لا يمكن الأخذ بها يقينا، لأنه كان يرفض الموافقة على فكرة التأثير عن بعد بسبب افتقار الآلية المرئية التي يجب أن تتوسط بين الأشياء.
سنواته الأخيرة
وفي عام 1681، عاد كريستيان إلى لاهاي بعد معاناته من حالة إكتئاب شديدة. وكان ينوي أن يعود إلى فرنسا في عام 1685 ولكن مرسوم فونتينبلو منعت هذا الانتقال. لذلك بقى في منزله الذي اشتراه عام 1688.
وفي عام 1683 ترافقت وفاة كولبير مع تصاعد الشعور المعادي للغرباء في فرنسا، فدفعت هوغنس إلى مغادرة البلاد إلى إنكلترا، حيث أمضى عدة سنوات كان يحضر في أثنائها اجتماعات الجمعية الملكية ، ويلتقي أكثر أعضائها شهرة بما فيهم بويل ونيوتن الذي تقابل معه في يوم 12 يونيو عام 1689 . والتي تكلموا فيها عن كريستالة ايسلندا، والحركة الدورانية.
ولكن نشر كتاب المبادئ عام 1687، الذي وضع مؤلفة نيوتن في مرتبة أعظم علماء أوروبا تأثيرا، جعل نظرة هوغنس الديكارتية إلى العالم مهملة غير مقبولة وصار يعتقد بأنه لم يعد باستطاعته بعد الآن أن يقوم بإسهامات قيمة في العلم، ففقد بالتدريج صلته مع معظم زملائه وعاد إلى هولندا حيث أمضى سنواته الباقية من حياته بعيدا عن التغيرات العظيمة التي أحدثها الميكانيك النيوتني.
وظل الوضع كذلك حتى عام 1693، عندما إكتشف كريستيان ظاهرة التشفيه، وهي ظاهرة في مجال معالجة الإشارة الصوتية والتي تنشأ عند خلط إشارتين متماثلتين معا تكون إحدي الإشارتين متأخره عن الأولى بفتره أقل من 20 ملي ثانية. توفي هوغنز يوم 8 يوليو عام 1695 ودفن في كنيسة القديس يعقوب.
إسهامات كريستيان هايجنز في علم الفلك وصناعة الساعات
قضى عالم الرياضيات والفيزيائي کریستیان هایجنز معظم حياته العملية في فرنسا تحت رعاية الملك لويس الرابع عشر. وقد ساعد اتصال والده الدبلوماسي بعلماء الرياضيات والفلاسفة هايجنز الصغير ومهد له الطريق. كانت حياة هايجنز هادئة فلم يكن لكتاب السيرة الكثير من المعلومات لكتابتها إلا إنجازاته العظيمة في العلم. .
کرجل يتمتع بالشخصية الاستقلالية، كان هايجنز حرا في متابعة الكثير من الموضوعات الشيقة والمثيرة. وكان من ضمن هذه الموضوعات علم الفلك. وقد قام هایجنز بتطوير فن صناعة التليسكوب ، كما قام بالعديد من الاكتشافات المهمة مثل اكتشافه للسديم العظيم في كوكبة الجبار والسمات السطحية لكوكب المريخ والقمر الرئيسي لكوكب زحل والطبيعة الحقيقية لحلقات كوكب زحل. لقد تم الاحتفال بذكرى اكتشاف هایجنز لأكبر أقمار كوكب زحل الذي يطلق عليه اسم تیتان بعد أكثر من ثلاثمائة عام من خلال مركبة الفضاء الاستكشافية التي هبطت لأول مرة على سطح كوكب زحل في عام 2005. بعد ذلك، أصبح هایجنز رائدا في استخدام التليسكوبات الطويلة جدا للتغلب على بعض عيوب عدسات التليسكوبات في ذلك الوقت. وقرب نهاية حياته، تمت صناعة تليسكوب وصل طوله إلى حوالي 80 متراً.
عندما أصبح علم الفلك أكثر دقة وتعقيدا ، صار استخدام الساعات المتطورة والدقيقة أما ضروریا. وقبل قرن تقريبا، اكتشف جاليليو (1581) أن الثقل المتأرجح يظل ثابتا حتى إذا قل مقدار التأرجح. وفي حوالي عام 1956، استخدم هایجنز هذه الحقيقة في صناعة أول ساعة مزودة ببندول.
على مدى الثلاثين عاما التالية، استمر هایجنز في تحديث الساعات والبحث عن طريقة عمل مثل هذه الساعات. فلقد قام هایجنز بصناعة ساعات مزودة ببندول مرکب وانتقل من صناعة البندول إلى فكرة توازن الزنبرك بحثا عن ساعة يمكنه من خلالها ضبط الوقت وبالتالي قضاء وقت ممتع على متن السفينة الموجودة في البحر. ومن الجدير بالذكر أن مثل هذه الساعة البحرية يمكن أن تحل المشكلة المثارة حول خطوط الطول عن طريق الحفاظ على الوقت في ميناء المغادرة والسماح بمقارنته بالتوقيت المحلي الذي تحدده الشمس. إن الحل النهائي لمثل ذلك التحدي تم التوصل إليه في قرن آخر وفي دولة أخرى في عام 1765.
إسهامات كريستيان هايجنز في مجال الضوء
اشتهر کریستیان هایجنز بالفعل نتيجة عمله الذي قام به باستخدام الساعات والميكروسكوبات (1656) حينما قدم من هولندا إلى إنجلترا في عام 1689 لمقابلة إسحاق نيوتن. فقد كان هايجنز من أشد المعجبين برائعة نیوتن المتمثلة في كتابه المعروف Principia على الرغم من اعتقاده أن تصور نیوتن بأن قوی الجذب تتخلل خلال الفراغ غير منطقي. وكواحد من أتباع دیکارت (1644)، كان هايجنز في حاجة إلى بعض التفسيرات الميكانيكية المعقولة. هذا، وقد ساعد عمل هایجنز المتعلق بالقوى المؤثرة على الجسم المتحرك في دائرة نيوتن في تصنيف أفكاره.
على الرغم من أن هدف كل من نيوتن وهايجنز كان واحدا، فإن هناك اختلافا بينهما فيما يتعلق بطبيعة الضوء. لقد شرح نیوتن (في عام 1672) بالفعل نظرية الجسيمات الضوئية : أي أن شعاع الضوء عبارة عن سلسلة من الجسيمات الدقيقة. وقد تناول نیوتن هذه الفكرة بمزيد من التفصيل في كتابه Opticks في عام 1704. ولقد استقی هایجنز أفكاره من دیکارت وأيضا من فرانسيسكو جریمالدي (1665) ومن كل من نيوتن ومنافسه روبرت هوك. وفي كتابه Micrographia الذي صدر عام 1665، قام هوك بوضع النظرية الموجية للضوء. تنص هذه النظرية على أن الضوء عبارة عن سلسلة من الموجات مثل الأمواج الموجودة على سطح بركة مياه.
عند عودته إلى هولندا مرة أخرى، دون هایجنز الأفكار التي كان يتبناها لعقد من الزمان. وفي كتابه Treatise on Light الذي صدر عام 1690 أوضح أن الفكرة الموجية للضوء قد تفسر العديد من الأشياء عن الضوء، من بينها أن الألوان تتم رؤيتها في طبقة زيتية على سطح الماء ؛ ومنها أيضا فكرة انعكاس الضوء من المراة وانكسار الضوء من العدسات والمنشور. هذا، وتقوم الأمواج في المياه بالشيء نفسه أو بشيء مماثل له. لذلك، كانت هذه النظرية مقبولة ومسلم بصحتها. ولقد طبقت طرق هایجنز على قوانينه التي ما زالت تدرس حتى الآن.
مع كل هذا، فإن هذه النظرية الموجية لم تفسر كل شيء تماما كما هو الحال في نظرية نیوتن. ففي الحقيقة، تعرضت نظرية نيوتن بالفعل لبعض المآخذ التي تتمثل في افتراضه أن الجسيمات تقوم بعمل موجات في وسط غامض يطلق عليه اسم "جهاز التهوية النفاخ" ولكن، كانت محاولته تلك شبيهة بمحاولة نظيره الفرنسي دیکارت بشأن المادة الدقيقة" (1644) أو "الأثير" التي طالما حاول علماء الفيزياء في القرن التاسع عشر اکتشاف حقيقتها، لكن دون جدوى (1887).
لكل نظرية نقاط قوة ونقاط ضعف. لكن، في كلتا الحالتين، كان نیوتن بالفعل هو العالم الأكثر تأثيرا في هذا الوقت، وذلك بفضل عمله الشهير باسم Principia. ولقد سادت أفكاره، بما في ذلك نظريته عن الضوء، وأصبحت منتشرة على نطاق واسع. ومع هذا، فإن کلا من نظريتي نيوتن وهايجنز عن الضوء لم تحققا أي نجاح واضح. واعتقد الناس بعد ذلك أن كلا من الضوء ومصادر الإشعاع الأخرى يمكن رؤيتها في صورة إما موجات وإما جسيمات ؛ ويعتمد ذلك كله على الظروف المحيطة. وقد ظل ذلك الجدل مثارا حول تلك النظريات حتى القرن العشرين (1905).
قانون هايجنز: ينص هذا المبدأ على أنه يمكن اعتبار کل نقطة تقع على طول خط الموجة الأمامية - التي قد تكون في صورة خط مستقيم أو على هيئة قوس دائرة، مصدر الموجات الثانوية التي يحدد تداخلها مسار الموجة الأمامية في زمن. لاحق.
