Biografía de Christiaan Huygens

Nació el 14 Abril 1629 en La Haya, Holanda

Murió el 8 Julio 1695 en La Haya, Holanda

Christiaan Huygens nació en una importante familia holandesa. Su padre Constantín Huygens estudió filosofía natural y fue diplomático. Fue a través de él que Christiaan tuvo acceso a los altos círculos científicos de la época. En particular Constantín tenía muchos contactos en Inglaterra y se escribía regularmente con Mersenne y fue amigo de Descartes.

Educado en casa por profesores particulares hasta los 16 años, Christiaan aprendió geometría, cómo hacer modelos mecánicos y otras habilidades como tocar el laúd. Su educación matemática estuvo claramente influenciada por Descartes que fue un visitante ocasional en la casa de Huygens y puso un gran interés en el progreso matemático del joven Christiaan.

Christiaan Huygens estudió leyes y matemáticas en la Universidad de Leiden desde 1645 hasta 1647. Van Schooten le dio clases de matemáticas mientras estuvo en Leiden. Desde 1647 hasta 1649 continuó estudiando leyes y matemáticas pero ahora en el Colegio de Orange en Breda. Allí fue afortunado al tener otro experto profesor de matemáticas, John Pell. A través del contacto de su padre con Mersenne, comenzó una correspondencia entre Huygens y Mersenne durante esta época. Mersenne desafió a Huygens a resolver gran número de problemas incluyendo la forma de la cuerda sujeta por sus puntas. Aunque falló en este problema resolvió el problema relacionado de cómo colgar pesos en la cuerda para que cuelgue en forma de parábola.

En 1649 Huygens fue a Dinamarca como parte de una delegación diplomática y esperaba continuar hasta Estocolmo para visitar a Descartes, pero el tiempo no le permitió hacer este viaje. Tras su viaje a Dinamarca realizó otros a través de Europa incluyendo Roma.

Las primeras publicaciones de Huygens en 1651 y 1654 trataban problemas matemáticos. La publicación Cyclometriae de 1651 mostraba la falacia en los métodos propuestos por Gregory de Saint-Vincent, quien afirmaba haber hallado la cuadratura del círculo. La obra de Huygens de 1654 De Circuli Magnitudine Inventa fue un trabajo más importante sobre temas similares.

Huygens pronto dirigió su atención al pulido de lentes y la construcción de telescopios. Alrededor de 1654 desarrolló una nueva y mejor forma de tallar y pulir lentes. Usando una de sus propias lentes, Huygens detectó, en 1655, la primera luna de Saturno. En el mismo año hizo su primera visita a París. Informó a los matemáticos de París incluyendo a Boulliau de su descubrimiento y a su vez Huygens aprendió del trabajo sobre probabilidades llevado a cabo en la correspondencia entre Pascal y Fermat. A su regreso a Holanda Huygens escribió un pequeño trabajo De Ratiociniis in Ludo Aleae sobre el cálculo de probabilidades, el primer trabajo impreso sobre el tema.

El año siguiente descubrió la verdadera forma de los anillos de Saturno. Sin embargo otros, como Roberval y Boulliau, tenían teorías diferentes. Boilliau había errado al detectar la luna de Saturno Titán por lo que Huygens comprendió que estaba usando un telescopio inferior.

Alrededor de 1656 Huygens fue capaz de confirmar su teoría del anillo a Boulliau y los resultados fueron informados al grupo de París. En Systema Saturnium (1659), Huygens explicaba las fases y cambios en la forma del anillo. Algunos, incluido el Jesuita Fabri, atacaron no sólo las teorías de Huygens sino también sus observaciones. Sin embargo, en 1665 incluso Fabri fue persuadido a aceptar la teoría del anillo de Huygens a medida que sus observaciones fueron confirmadas por telescopios mejores.

El trabajo en astronomía requería un cronometraje preciso y esto impulsó a Huygens a abordar este problema. En 1656 patentó el primer reloj de péndulo, que incrementó enormemente la precisión de la medida del tiempo. Su trabajo sobre el péndulo estaba relacionado con otro trabajo matemático que había estado haciendo sobre el cicloide como resultado del desafío de Pascal. Huygens creía que un péndulo oscilando en un área grande sería más útil en el mar e inventó el péndulo cicloidal con esta idea en mente. Construyó varios relojes de péndulo para determinar la longitud en la navegación y fueron sometidos a pruebas en el mar en 1662 y de nuevo en 1686. En el Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (1673) describió la teoría del movimiento del péndulo. También derivó la ley de la fuerza centrífuga para el movimiento circular uniforme. Como resultado de esto Huygens , Hooke, Halley y Wren formularon la ley del inverso del cuadrado de la atracción gravitatoria.

Huygens regresó a París en 1660 y allí asistió a reuniones de varias sociedades científicas. Escribió, en una carta a su hermano: 

... Hay una reunión cada martes [en la casa de Montmor] en la que veinte o treinta hombres ilustres se reúnen. Nunca me la pierdo ... He ido también ocasionalmente a la casa de M Rohault, que expone la filosofía de M Descartes y hace muy buenos experimentos con buenos razonamientos sobre ellos.

En estas sociedades se encontró con muchos matemáticos, entre ellos, a Roberval, Carcavi, Pascal, Pierre Petit, Desargues y Sorbière. Después de visitar Pascal en Diciembre de 1660 Huygens escribió:

... charlamos de la fuerza del agua rarificada en los cañones y del vuelo, le mostré mis telescopios...

En 1661 Huygens visitó Londres, especialmente para infromarse sobre la recientemente formada Royal Society que se reunía en esa época en el Gresham College. Quedó enormemente impresionado con Wallis y el resto de científicos ingleses con los que se encontró y, a partir de esta época, mantuvo sus contactos con este grupo. Enseñó sus telescopios a los científicos ingleses demostrando su superioridad sobre los que se usaban en Inglaterra. El duque y la Duquesa de York vinieron a observar la Luna y Saturno a través del telescopio de Huygens. Mientras estuvo en Londres Huygens vio la bomba de vacío de Boyle y quedó impresionado. Tras su regreso a La Haya llevó por a cabo por sí mismo gran número de los experimentos de Boyle. Huygens fue elegido para formar parte de la Royal Society de Londres en 1663.

Por esta época Huygens patentó su diseño del reloj de péndulo con la solución del problema de la longitud en mente. En 1665 supo que la Royal Society estaba investigando otros tipos de reloj, en particular Hooke estaba experimentando con un reloj regulado por muelle espiral. Huygens escribió a Hooke dudando de este método que él suponía se vería excesivamente afectado por los cambios de temperatura. A pesar de esto Huygens comenzó a experimentar con relojes regulados por muelles, pero su precisión era más pobre que sus relojes de péndulo.

Huygens aceptó una invitación de Colbert en 1666 para formar parte de la Académie Royale des Sciences. Llegó a Paris ese año para descubrir que la Society no estaba todavía organizada. Tras las reuniones mantenidas con Roberval, Carcavi, Auzout, Frenicle de Bessy, y Buot en la biblioteca de Colbert la Sociedad se mudó a la Bibliothèque du Roi en la que Huygens ocupó una residencia. Él asumió el liderazgo del grupo basándose mucho en su conocimiento de la forma en que operaba la Royal Society en Inglaterra.

El trabajo de Huygens sobre la colisión de cuerpos elásticos mostró el error de las leyes del impacto de Descartes y su memoria sobre el tema fue enviada a la Royal Society en 1668. La Royal Society había planteado una cuestión sobre el impacto y Huygens probó con experimentos que el momento de una dirección fija antes de la colisión de dos cuerpos es igual al momento en esa dirección tras la colisión. Wallis y Wren también respondieron a esta cuestión.

El movimiento circular fue un tema del que Huygens se ocupó en esta época pero también continuó tabajando sobre la teoría de la gravedad de Descartes basada en los vórtices. Parece haber mostrado signos de no estar contento con la teoría de Descartes por esta época pero él todavía se dirigió a la Académie sobre este tema en 1669 aunque después de su discurso Roberval y Mariotte argumentaron fuertemente, y de forma correcta, contra la teoría de Descartes y esto pudo haber influenciado a Huygens.

Desde su juventud la salud de Huygens nunca fue buena y en 1670 tuvo una seria enfermedad que provocó su partida de París hacia Holanda. Antes de dejar París, creyendo estar cerca de la muerte pidió que sus artículos no publicados sobre mecánica fueran enviados a la Royal Society. El secretario del embajador inglés fue llamado y describió las razones de Huygens:

... cayó en un discurso relativo a la Royal Society de Inglaterra que dijo era una asamblea de los más finos ingenios de la Cristiandad ... dijo que elegía depositar esos pequeños trabajos ... en sus manos antes que nada. ... dijo que preveía la disolución de esta Academia porque estaba mezclada con tintes de envidia por que estaba basada sobre supuestos de beneficio porque dependía totalmente del humor de un príncipe y del favor de un ministro...

Sobre 1671 Huygens regresó a Paris. Sin embargo en 1672 Luis XIV invadió los Países Bajos y Huygens se encontró en la posición extremadamente difícil de estar en una importante posición en París en una época en que Francia estaba en guerra con su propio país. Los científicos de esta época se sentían a sí mismos por encima de las guerras políticas y Huygens fue capaz, con mucho apoyo de sus amigos, de continuar su trabajo.
 
En 1672 Huygens y Leibniz se encontraron en París y en lo sucesivo Leibniz fue un visitante asiduo de la Académie. De hecho Leibniz debe mucho a Huygens del que aprendió gran parte de sus matemáticas. En el mismo año Huygens supo del trabajo de Newton sobre el telescopio y sobre la luz. Él, equivocadamente, criticó la teoría de la luz de Newton, en particular su teoría del color. Su propio trabajo, Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum apareció en 1673 y mostró que Huygens se había separado bastante de la influencia de Descartes.

Horologium Oscillatorium contiene el trabajo sobre el péndulo. En él Huygens prueba que el cicloide es tautocrono, un importante resultado teórico pero que había tenido poca aplicación práctica al péndulo. También resuelve el problema del péndulo compuesto. Sin embargo hay mucho más que el trabajo sobre los péndulos. Huygens describe el descenso de los cuerpos en el vacío, bien verticalmente o a lo largo de curvas. Define las evolutas e involutas de las curvas y, tras dar algunas propiedades elementales, halla las evolutas del cicloide y de la parábola. Huygens intenta por primera vez en su trabajo estudiar la dinámica de los cuerpos más que de las partículas.

Papin trabajó como ayudante de Huygens por esta época y después de que lo dejara para trabajar con Boyle, a Huygens se le unió Tschirnhaus. Otro brote de enfermedad en 1676 vió el regreso de Huygens a la Haya de nuevo. Estuvo dos años allí, estudiando la doble refracción que Bartholin había descubierto en el cristal espato de Islandia. También trabajó sobre la velocidad de la luz que él creía que era finita y se complació al oír hablar de los experimentos de Römer que daban una velocidad aproximada para la luz determinada por la observación de las lunas de Júpiter.

En 1678 Huygens regresó a París. En ese año apareció su Traité de la lumiere, en él Huygens argumentaba a favor de la teoría ondulatoria de la luz. Huygens constató que una esfera de luz en expansión se comporta como si cada punto en el frente de onda fuera una nueva fuente de radiación de la misma frecuencia y fase. Sin embargo su salud se hizo más inestable y cayó enfermo en 1679 y de nuevo en 1681 regresó a La Haya por última vez. La Hire, que siempre había argumentado en contra de los extranjeros en la Académie, envió sus mejores deseos a Huygens pero claramente esperaba que no regresara de forma que él pudiera adquirir su posición.

El problema de la longitud supuso una preocupación constante para Huygens de nabera que continuó trabajando en los relojes toda su vida. De nuevo cuando su salud se recuperó trabajó sobre un nuevo reloj marino durante 1682 apoyado por el interés mostrado por la Compañía de la Indias Orientales Holandesas siguió trabajando duro con los relojes. Colbert murió en 1683 y el regreso a París sin el apoyo de su patrón parecía imposible. Su padre murió en 1687, habiendo alcanzado los 91 años de edad, y el año siguiente su hermano partió para Inglaterra. Huygens echaba de menos tener gente alrededor con quienes poder discutir de temas científicos. En 1689  llegó a Inglaterra.

En Inglaterra Huygens se encontró con Newton, Boyle y otros en la Royal Society. No se sabe qué discusiones hubo entre Huygens y Newton pero sabemos que Huygens tenía una gran admiración por él aunque al mismo tiempo no creía en la teoría de la gravitación universal de la que dijo:

..me parece absurda.

En algún sentido por supuesto Huygens estaba en lo cierto, cómo puede uno creer que dos masas distantes se atraen mutuamente cuando no hay nada entre ellas, nada en la teoría de Newton explica cómo es posible que una masa pueda incluso saber que la otra masa está allí. Escribiendo sobre Newton y los Principia algún tiempo después Huygens escribió: 

Estimo su comprensión y sutileza en gran medida, pero considero que se les ha dado un mal uso en la mayor parte de este trabajo, donde el autor estudia cosas de poco uso o cuando construye el improbable principio de la atracción.

Se retiró con mucha tristeza con los pensamientos de su aislamiento científico en Holanda.

En los últimos años de su vida Huygens compuso una de las primeras discusiones de la vida extraterrestre, publicada tras su muerte como el Cosmotheoros (1698). Continuó trabajando en la mejora de las lentes y sobre el reloj regulado por muelles y sobre nuevos relojes de péndulo.

Huygens describió el temperamento constante de 31 tonos en Lettre touchant le cycle harmonique. Esto llevó indirectamente a una tradición musical de 31 tonos en Holanda en ese siglo.

En una carta a Tschirnhaus escrita en 1687, Huygens explicaba su propio método:

.. se sienten grandes dificultades al principio y estas no pueden ser superadas excepto comenzando con los experimentos ... Pero incluso así, queda mucho trabajo duro por hacer y uno necesita no sólo gran perspicacia sino a menudo un grado de buena suerte.

Los logros científicos de Huygens se resumen como sigue:

... Huygens fue el mejor mecánico del siglo diecisiete. Combinó el tratamiento matemático de Galileo de los fenómenos con la visión de Descartes del diseño último de la naturaleza. Comenzando como un ardiente Cartesiano que buscaba corregir los errores más manifiestos del sistema, terminó como uno de sus críticos más agudos. ... las ideas de la masa, peso, momento, fuerza y trabajo fueron clarificadas finalmente en el tratamiento de Huygens de los fenómenos de impacto, la fuerza centrípeta y el primer sistema dinámico jamás estudiado, el péndulo compuesto.

Artículo de: J J O'Connor y E F Robertson (Mctutor History of Mathematics)

Trtaducción: Jesús Canive