惠更斯自幼聰慧,13歲時曾自制一臺車床,表現(xiàn)出很強的動手能力。他的祖父,也叫克里斯蒂安·惠更斯,作為秘書效力于沉默者威廉(William the Silent)以及毛里斯親王(Prince Maurice)。在1625年,他的父親康斯坦?。–onstantijn)成為親王弗雷德里克·亨利(Prince Frederic Henry)的秘書,而且正如克里斯蒂安的哥哥,另一位康斯坦?。–onstantijn)那樣,在隨后的生涯中,一直服務(wù)于奧蘭治家族(Orange family)。
跟隨這個效命于奧蘭治王室(house of Orange)的外交事務(wù)(diplomatic service)傳統(tǒng),惠更斯家族有一個堅實的教育和文化傳統(tǒng)。他的祖父積極參與到對孩子們的教育中,于是惠更斯的父親在文學(xué)和科學(xué)方面都極為博學(xué)。他曾與梅森(Mersenne)和笛卡爾有過通信,而笛卡爾受到過惠更斯在海牙對他的很好的招待??邓固苟∈且粋€對藝術(shù)很有品位的人,有繪畫才能,也是一個音樂家、多才的作曲家,而尤其是,一個杰出的詩人;他那些用荷蘭文和拉丁文寫下的篇章,令他在荷蘭文學(xué)史上獲得了經(jīng)久不衰的地位。
就像他父親一樣,康斯坦丁積極地致力于孩子的教育??死锼沟侔埠透绺缈邓固苟≡诩抑薪邮芨赣H和私人教師的教育,一直到16歲。兄弟倆在音樂(克里斯蒂安善于歌唱,并能演奏古大提琴[viola de gamba],魯特詩琴[lute]和撥弦鍵琴[harpsichord])、拉丁語、希臘語、法語、一些意大利語、以及邏輯、數(shù)學(xué)、力學(xué)、還有地理學(xué)方面有了一個背景。作為一個非常天才的學(xué)生,克里斯蒂安在幼年就展示出了兼顧理論方面的興趣以及對實際應(yīng)用與建造的洞察力,這也成為了他后來的科學(xué)工作的特點。
從1645年5月到1647年三月,克里斯蒂安在萊頓大學(xué)(University of Leiden)學(xué)習(xí)法律與數(shù)學(xué)。其中數(shù)學(xué)是學(xué)自凡斯頓(Frans van Schooten)。他學(xué)習(xí)了經(jīng)典數(shù)學(xué),也學(xué)習(xí)了韋達(dá)(Viète)、笛卡爾、費馬的現(xiàn)代方法。在這一時期,他的父親告訴梅森其子對落體問題的研究,這引起了梅森的注意,也從而開始了在克里斯蒂安與梅森之間的直接通信。笛卡爾,其工作在這些年深深地影響了年輕的惠更斯,也對克里斯蒂安的工作表示興趣與欣賞。從1647年3月到1649年八月,克里斯蒂安在新成立的位于布雷達(dá)(Breda)的奧蘭治學(xué)院(Collegium Arausiacum[College of Orange])學(xué)習(xí)法律,他的父親是這所學(xué)校的校長,而佩爾(Pell)教數(shù)學(xué)。
最初惠更斯集中于數(shù)學(xué):面積和體積的確定,以及由帕普斯(Pappus)的工作所啟發(fā)的代數(shù)問題。在1651年,《雙曲線、橢圓和圓的求積定理》[1](Theoremata de quadratura hyperboles, ellipsis et circuli)[1] 寫成,包括對圣文森特的格里高利(Gregory of St. Vincent)的圓求積的反駁。而后是1654年的《圓大小的發(fā)現(xiàn)》(De circuli magnitudine inventa)[2]。在接下來的歲月中,惠更斯研究了拋物線求長、求拋物線旋轉(zhuǎn)面的面積、許多曲線如蔓葉線、擺線(與帕斯卡在1658年公開提出的一個問題有聯(lián)系)和對數(shù)曲線的切線和面積問題。1657年,惠更斯關(guān)于概率問題的論文發(fā)表,《論賭博中的計算》(Tractatus de ratiociniis in aleae ludo)[4]。
1650年,一個關(guān)于流體靜力學(xué)的手稿[20]已經(jīng)完成。而在1652年,惠更斯將彈性碰撞的規(guī)律公式化,并開始幾何光學(xué)的學(xué)習(xí)。在1655年他讓自己與他哥哥一起,去磨制鏡片。他們制造了顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡。而惠更斯在1655-1656年的冬天,發(fā)現(xiàn)了土星的衛(wèi)星并辨識出了土星光環(huán),兩者分別報告于《土星之月新觀察》(De Saturni luna observatio nova [3])和《土星系統(tǒng)》(Systema Saturnium [6])中。
1656年惠更斯發(fā)明了擺鐘。這在1658年的《時鐘》(Horologium [5])(不要與后來的Horologium oscillatorium混淆)中有記述。這也造就了一些機(jī)會讓他發(fā)現(xiàn)擺線等時性(tautochronism)(1659)、研究漸屈線(evolute)和擺動中心(center of oscillation)的理論?;莞箤﹄x心力的研究也從1659年開始。在這些年中,他與許多學(xué)者的通信大量增多,那些學(xué)者有圣文森特的格里高利、沃利斯(Wallis)、凡司頓和斯呂塞(Sluse)。在1660年之后,對擺鐘在海上確定經(jīng)度的應(yīng)用研究占據(jù)了他很多的時間。
關(guān)于上面提到的旅行,第一次是1655年的7月到9月,惠更斯來到巴黎,在那里遇見了伽桑狄(Gassendi)、羅伯威爾(Roberval)、索畢耶(Sorbiere)以及布利奧(Boulliau)——也就是后來組建法國皇家科學(xué)院(Academie Royale des Sciences)的那些學(xué)者。與他的哥哥一樣,利用在法國停留的機(jī)會,在昂熱(Angers)取得了一個民法及教會法規(guī)“utriusque juris”博士學(xué)位。當(dāng)他第二次在巴黎停留,那是1660年10月到1661年3月,他見到了帕斯卡、奧祖(Auzout)以及笛沙格(Desargues)。后來他在去了倫敦,呆到1661年5月。在那里,惠更斯參加了格雷欣學(xué)院(Gresham College)的會議,遇見了莫里(Moray)、沃利斯(Wallis)以及奧登堡(Oldenburg),而波義耳的空氣泵實驗給他留下了深刻印象。第三次來巴黎,是從1663年4月到1664年5月,中間有一次去倫敦的旅行(1663年6月到9月)。他在倫敦成立了新成立的皇家學(xué)會(Royal Society)的會員。接著他回到巴黎,在那里從路易十四獲得了科學(xué)工作的第一筆薪俸。
在1664年,泰弗諾(Thévenot)找到惠更斯,請他成為在巴黎即將成立的一所學(xué)院(academy)的成員;柯爾貝爾(Colbert)提議為梅森之后在巴黎舉行的非正式學(xué)者會議,給予一個官方的地位以及資助。在1666年,皇家科學(xué)院(Académie Royale des Sciences)成立,惠更斯接受了會員資格,并在那年5月前往巴黎。此后在巴黎一直呆到1681年,中間僅因為健康原因,有兩次在海牙(Hague)呆了一段時間?;莞股眢w不太好,在1670年初,他被一場嚴(yán)重的疾病所折磨。在9月,他部分痊愈并前往海牙,在1671年6月回到巴黎。而在1675年秋,疾病復(fù)發(fā),從1676年7月到1678年6月惠更斯再次呆在海牙。
作為學(xué)會最卓越的會員,惠更斯獲得了很高的薪俸,并居住在皇家圖書館(Bibliothéque Royal)的一套房間中。在學(xué)會中,惠更斯鼓勵一項研究自然的培根式計劃(Baconian program)。他積極參與天文觀測(例如對土星的觀測)和空氣泵實驗中來。在1669年他闡述了他的重力起因理論,而在1678年他寫了《論光》(Traité de la lumière [12]),其中宣布了他在1676-1677年發(fā)展出來的光的波動理論(嚴(yán)格地說是光的脈沖理論)。在1668-1669年,他在理論上和實驗上,研究了阻力介質(zhì)中的物體運動。在1673年,他與帕平(Papin)合作,建造了一個內(nèi)燃機(jī)(moteur à explosion)。而此后他也與萊布尼茲有定期接觸。惠更斯在1673年開始了他關(guān)于簡諧振動的研究,并設(shè)計出由彈簧而非鐘擺來校準(zhǔn)時間的鐘表,接著,就發(fā)生了他與胡克(Hooke)的優(yōu)先權(quán)之爭。在1677年他使用了顯微鏡進(jìn)行研究。
又一次因為疾病,惠更斯在1681年離開巴黎,在1683年之前痊愈,但與此同時柯爾貝爾去世,而如果在巴黎沒有他的支持,惠更斯因其國籍、新教信仰以及家庭與奧蘭治王室的關(guān)系,會給他招致強烈的反對,因此他決定呆在荷蘭。從而他的經(jīng)濟(jì)狀況不像以前那樣有保障,而他可以靠家里的土地所有權(quán)而有一份收入?;莞箯奈唇Y(jié)婚。在海牙以及在靠近福爾堡(Voorburg)附近的家庭鄉(xiāng)村別墅Hofwijck的相對孤寂的狀態(tài)中,他繼續(xù)光學(xué)研究,建造了許多鐘表,并試用于幾次長距離航海中,他還寫下了《被發(fā)現(xiàn)的天上的世界》(Cosmotheoros [14])。1689年6月到9月,他訪問英格蘭,在那里遇到了牛頓。牛頓的《原理》引起了惠更斯的仰慕之情但也激起了他強烈的分歧。兩者的證據(jù)在《論光》及本書補編的《論重力的原因》(Discours de la cause de la pesanteur [13])中能找到。與法蒂奧(Fatio de Duillier)的討論,與萊布尼茲的通信,以及對他的微分積分的興趣,在最后的幾年中使惠更斯的注意力轉(zhuǎn)回數(shù)學(xué)。
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