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第24章 克里斯蒂安·惠更斯

克里斯蒂安·惠更斯是荷兰最伟大的数学家、天文学家和物理学家,是经典力学最重要的奠基人之一。

克里斯蒂安·惠更斯1629年生于荷兰的海牙,他的祖父和父亲都是荷兰王室中亲王的秘书,因此他从小就受到了良好的教育,以后又进入了著名的莱顿大学学习法律和数学,并于1655年获得法学博士学位。但是,惠更斯的,主要兴趣却不在法律上,而是在科学上。

早在获取法学博士学位之前,惠更斯就开始进行他的科学研究了。

惠更斯在天文学方面的研究是相当出色的,卡西尼研究的土星的光环就是他最先发现的。伽利略在很早以前就发现过土星的一种“怪现象”——这颗星有一个十分奇怪的形状,并时时发生变化,有时是一个长形的椭圆、有时是一个标准的浑圆。但是,由于当时的观测仪器十分落后,伽利略始终没有弄清楚这是什么原因。从1655~1656年期间,惠更斯使用了更好、更精密的观测仪器,对土星进行了长时间的认真观测和研究,终于解开了土星的“怪现象”之谜。惠更斯通过长时间的观测得出了正确的结论:土星的星体被另外一个物体包围着,这个物体是土星星体的一个同心圆环。最初,惠更斯把他的发现写成了一句隐语,意思是,土星被一个薄薄的圆环所包围着,而且这个圆环并不和土星的星体相接触,只是与它的黄道斜交。这个隐语一直到1659年才最终解释并公布出来。这个圆环就是土星的光环。

惠更斯不仅第一个发现了土星的光环,还第一个发现了土星的卫星。为后来多米尼科·卡西尼的工作开辟了道路。

惠更斯的另外一项重大贡献是为经典力学的建立奠定了基础。

1656年,惠更斯利用钟摆的等时性原理制成了世界第一座摆钟。1673年,惠更斯从他的钟摆的原理出发,进行了更加深入的研究,出版了他的《摆钟》一书。在这本书中,他不仅详细记载了摆钟的发明,而且开始了他对离心力的研究。他最先提出了离心力与距离和速度的关系问题:(1)同一物体如果以相同的速度在不同的圆周上运动,离心力与直径成反比,圆越小,离心力越大。

(2)同一物体如果以不同的速度在相同的圆周上运动,离心力与速度的平方成正比。

惠更斯关于摆的研究,为以后牛顿经典力学中万有引力定律的建立提供了重要的理论依据。

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