惠更斯自幼聰慧,13歲時(shí)曾自制一臺(tái)車床,表現(xiàn)出很強(qiáng)的動(dòng)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,另一位康斯坦丁(Constantijn)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(gè)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(gè)堅(jiān)實(shí)的教育和文化傳統(tǒng)。他的祖父積極參與到對(duì)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(guò)通信,而笛卡爾受到過(guò)惠更斯在海牙對(duì)他的很好的招待??邓固苟∈且粋€(gè)對(duì)藝術(shù)很有品位的人,有繪畫才能,也是一個(gè)音樂(lè)家、多才的作曲家,而尤其是,一個(gè)杰出的詩(shī)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(lè)(克里斯蒂安善于歌唱,并能演奏古大提琴[viola de gamba],魯特詩(shī)琴[lute]和撥弦鍵琴[harpsichord])、拉丁語(yǔ)、希臘語(yǔ)、法語(yǔ)、一些意大利語(yǔ)、以及邏輯、數(shù)學(xué)、力學(xué)、還有地理學(xué)方面有了一個(gè)背景。作為一個(gè)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(duì)實(shí)際應(yīng)用與建造的洞察力,這也成為了他后來(lái)的科學(xué)工作的特點(diǎn)。
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(fèi)馬的現(xiàn)代方法。在這一時(shí)期,他的父親告訴梅森其子對(duì)落體問(wèn)題的研究,這引起了梅森的注意,也從而開(kāi)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(duì)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(zhǎng),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(wèn)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(duì)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(lái)的歲月中,惠更斯研究了拋物線求長(zhǎng)、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(kāi)提出的一個(gè)問(wèn)題有聯(lián)系)和對(duì)數(shù)曲線的切線和面積問(wèn)題。1657年,惠更斯關(guān)于概率問(wèn)題的論文發(fā)表,《論賭博中的計(jì)算》(Tractatus de ratiociniis in aleae ludo)[4]。
1650年,一個(gè)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(kāi)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(shí)出了土星光環(huán),兩者分別報(bào)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(shí)鐘》(Horologium [5])(不要與后來(lái)的Horologium oscillatorium混淆)中有記述。這也造就了一些機(jī)會(huì)讓他發(fā)現(xiàn)擺線等時(shí)性(tautochronism)(1659)、研究漸屈線(evolute)和擺動(dòng)中心(center of oscillation)的理論?;莞箤?duì)離心力的研究也從1659年開(kāi)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(duì)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(shí)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(lái)到巴黎,在那里遇見(jiàn)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(lái)組建法國(guó)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(guó)停留的機(jī)會(huì),在昂熱(Angers)取得了一個(gè)民法及教會(huì)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(jiàn)到了帕斯卡、奧祖(Auzout)以及笛沙格(Desargues)。后來(lái)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(huì)議,遇見(jiàn)了莫里(Moray)、沃利斯(Wallis)以及奧登堡(Oldenburg),而波義耳的空氣泵實(shí)驗(yàn)給他留下了深刻印象。第三次來(lái)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(huì)(Royal Society)的會(huì)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。
作為學(xué)會(huì)最卓越的會(huì)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(huì)中,惠更斯鼓勵(lì)一項(xiàng)研究自然的培根式計(jì)劃(Baconian program)。他積極參與天文觀測(cè)(例如對(duì)土星的觀測(cè))和空氣泵實(shí)驗(yàn)中來(lái)。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(lái)的光的波動(dòng)理論(嚴(yán)格地說(shuō)是光的脈沖理論)。在1668-1669年,他在理論上和實(shí)驗(yàn)上,研究了阻力介質(zhì)中的物體運(yùn)動(dòng)。在1673年,他與帕平(Papin)合作,建造了一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(moteur à explosion)。而此后他也與萊布尼茲有定期接觸?;莞乖?673年開(kāi)始了他關(guān)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)的研究,并設(shè)計(jì)出由彈簧而非鐘擺來(lái)校準(zhǔn)時(shí)間的鐘表,接著,就發(fā)生了他與胡克(Hooke)的優(yōu)先權(quán)之爭(zhēng)。在1677年他使用了顯微鏡進(jìn)行研究。
又一次因?yàn)榧膊。莞乖?681年離開(kāi)巴黎,在1683年之前痊愈,但與此同時(shí)柯?tīng)栘悹柸ナ?,而如果在巴黎沒(méi)有他的支持,惠更斯因其國(guó)籍、新教信仰以及家庭與奧蘭治王室的關(guān)系,會(huì)給他招致強(qiáng)烈的反對(duì),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。惠更斯從未結(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(duì)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(zhǎng)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(wèn)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(qiáng)烈的分歧。兩者的證據(jù)在《論光》及本書補(bǔ)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(duì)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?cái)?shù)學(xué)。
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