Huygens (Christiaan)

Huygens (Christiaan), fisico, matematico e astronomo olandese (L'Aia 1629-1695), figlio di Constantijn. Studiò alle università di Leida e di Breda; si dedicò dapprima a studi su questioni matematiche e volse poi i suoi interessi verso problemi di fisica. Nel 1663 fu accolto come membro della Royal Society di Londra; nel 1665 fu chiamato in Francia da Colbert e divenne membro dell'Accademia delle scienze (1666): durante il soggiorno a Parigi, ove rimase fino al 1680, subì profondamente l'influenza dell'ambiente filosofico francese. Trascorse poi gli ultimi anni di vita in Olanda in solitudine e malato.

L'importanza di Huygens nella storia della scienza è legata soprattutto alle sue opere di fisica, nel campo della meccanica e dell'ottica. Egli può essere infatti considerato come uno dei fondatori della meccanica, perchè per primo studiò i sistemi rigidi, estendendo così i risultati stabiliti da Galileo per la meccanica di un punto in movimento. Formulò la teoria dei momenti di inerzia, grandezze che egli stesso introdusse nello studio dei sistemi rigidi, e attraverso questa teoria trattò compiutamente, nell'opera Horologium oscillatorium, dedicata a Luigi XIV (1673), il problema del pendolo composto e stabilì il risultato (teorema di Huygens del pendolo reversibile) della reciprocità tra asse di oscillazione e asse di sospensione. Applicò la teoria del pendolo composto alla costruzione del bilanciere degli orologi, e propose l'uso di una molla a spirale per gli orologi portatili mentre già dal 1657 aveva inventato lo scappamento ad ancora per mantenere il movimento. Sempre attraverso la teoria del pendolo composto, calcolò il valore dell'accelerazione di gravità e ne studiò le variazioni dipendenti dalla latitudine. Formulò inoltre l'ipotesi della conservazione della “forza viva” (termine con cui si designava la quantità denominata ora energia cinetica) e applicò questo principio di conservazione alla risoluzione del problema dell'urto (1669). In ottica, fu il primo a formulare con precisione una teoria ondulatoria della luce: introdusse l'ipotesi che la luce consista in una perturbazione di carattere ondulatorio e che nella propagazione di questa ogni punto raggiunto dalla vibrazione generata da una sorgente si comporti a sua volta come sorgente secondaria di vibrazioni, facendo nascere una nuova onda elementare; l'inviluppo di tutte le onde elementari costituisce la superficie d'onda, luogo dei punti che vengono raggiunti dalla perturbazione allo stesso istante. Attraverso il metodo delle onde elementari e della superficie d'onda (che venne poi precisato meglio da Fresnel ed è noto come principio di Huygens-Fresnel), Huygens dimostrò, nell'opera Trattato sulla luce, composta durante il suo soggiorno in Francia, ma pubblicata solo nel 1690 a Leida, che dall'ipotesi ondulatoria si ottenevano le leggi della riflessione e della rifrazione altrettanto correttamente che dall'ipotesi corpuscolare sostenuta da Cartesio e Newton; la polemica tra gli assertori dell'impostazione ondulatoria di Huygens e di quella corpuscolare newtoniana continuò ancora per i due secoli successivi e venne superata solo con il nuovo concetto di radiazione elettromagnetica e di fotone della fisica moderna, che compendia entrambe le teorie attribuendo alla luce natura ondulatoria e corpuscolare a un tempo. Come matematico, Huygens sviluppò la teoria delle evolute e completò lo studio della cicloide, di cui già Pascal aveva stabilito importanti proprietà: diede anche un'applicazione fisica ai risultati teorici ottenuti sulla cicloide, realizzando il moto di un punto materiale pesante su una traiettoria cicloidale (pendolo cicloidale). Calcolò anche alcune importanti aree, ottenne la rettificazione della cissoide e stabilì le proprietà della curva logaritmica e della catenaria. Ebbe inoltre il merito di avviare Leibniz allo studio dell'analisi infinitesimale. Si dedicò anche a problemi di calcolo delle probabilità e compose nel 1656 il trattato De ratiociniis in ludo aleae.

Nella sua opera di astronomo ebbero grande importanza sia le ricerche teoriche sia l'attività pratica; si dedicò infatti a perfezionare la teoria cartesiana dei vortici secondo cui l'attrazione di gravità sarebbe dovuta a un “etere rotante” attorno alla Terra e agli altri corpi celesti, e in questo studio stabilì le leggi della forza centrifuga (1673). Inoltre dimostrò, contemporaneamente ad altri scienziati (Hooke, Halley, Wren), e indipendentemente da essi, che se le orbite dei pianeti fossero circolari il moto sarebbe dovuto a una forza inversamente proporzionale ai quadrati delle distanze dal Sole: benchè fosse già noto dall'opera di Keplero che le orbite dei pianeti sono ellittiche, il risultato è notevole, poichè portava allo stesso tipo di forza che sarebbe poi stato introdotto dalla legge fondamentale di Newton sull'attrazione tra due masse. Ebbero grande importanza le invenzioni che Huygens compì per perfezionare gli strumenti di osservazione astronomica, e che fecero di Leida uno dei maggiori centri di ricerca astronomica alla fine del XVII sec.; egli inventò l'oculare negativo dei cannocchiali, che ne aumentò grandemente la potenza, e propose nuovi procedimenti nella lavorazione delle lenti (descritti nei suoi Commentarii de formandis poliendisque vitris ad telescopia, pubblicati dopo la sua morte nel 1703). Grazie ai mezzi di osservazione più perfezionati che aveva inventato, scoprì l'anello di Saturno e il suo primo satellite, Titano (1655), la rotazione di Marte, le macchie scure di Giove, la nebulosa di Orione (1656).

Tutte le opere di Huygens furono raccolte da W. J. 's-Gravesande e pubblicate sotto il titolo Christiani Hugenii Zulchemii, dum viveret Zeleni toparchae, Opera varia (1724), e completate da Opera reliqua (1728).