«Если говорить кратко, он был одним из главных украшений нашей эпохи», — отозвался о Христиане Гюйгенсе немецкий математик и философ Готфрид Лейбниц, считавший себя его учеником. «Гюйгенс принадлежит к тем гениальным людям, которые равно успевают и в теории, и в практике», — отметил французский физик и астроном Франсуа Араго. А светило российской науки Михаил Васильевич Ломоносов поставил славного Гугения (Гугений — латинизированная фамилия Гюйгенс) в один ряд с видными творцами астрономии: Кеплером, Галилеем и Ньютоном, и совершенно заслуженно.
Оптик-практик и начинающий астроном
В начале XVII столетия нидерландские мастера по изготовлению очков изобрели прототип телескопа, причём чисто эмпирически: работая с линзами, они сумели расположить их так, что получили увеличенные изображения удалённых предметов. Это была небольшая, длиной не более полутора футов, зрительная труба, предназначенная для нужд мореплавания и военного дела. Первым её направил на небо английский математик и астроном Томас Хэрриот. Летом 1609 года учёный наблюдал Луну и нарисовал её карту. Любопытно, что появление подобных приборов предвидел ещё в XIII веке его соотечественник Роджер Бэкон. Рассказывая об оптических рукотворных опытах, знаменитый философ и естествоиспытатель заметил: «Можно так сформировать прозрачные зеркала, чтобы наиболее удалённое казалось наиболее близким… и сделать так, чтобы звёзды казались нам такого размера, какого захотим». 
А за сто лет до изобретения зрительной трубы Леонардо да Винчи записал в дневнике: «Сделай стёкла для глаз, чтобы видеть Луну большой».
Начиная с Галилео Галилея, крупнейшие учёные той эпохи исследовали небо с помощью телескопов собственных конструкций. Христиан Гюйгенс не стал исключением. Ещё в детстве он освоил азы астрономии и полюбил эту науку. Собирать приборы и вести наблюдения Христиану помогал старший брат Константин. Практическая оптика вообще считалась семейным увлечением, которое передалось им от отца. В доме была целая мастерская по шлифовке линз, и братья Гюйгенсы славились своими изделиями во всей Европе. Стёкла они обрабатывали и вручную с помощью специальных приспособлений, и на станках. Занятие было утомительным и требовало немалых физических усилий. Христиан называл его в шутку «замечательной гимнастикой». Параллельно он вёл исследования в области оптики. «Я весь в диоптрике», — писал начинающий астроном своему учителю Франсу ван Схотену. В начале 1650-х годов Гюйгенс вывел соотношение, известное теперь как формула линзы (её и сегодня изучают в школе), правда, вовремя не опубликовал своё открытие и утратил приоритет.
Луны Сатурна
Первый телескоп, 12-футовый, с 50-кратным увеличением, был готов в начале 1655 года. А уже в марте с помощью него 25-летний Гюйгенс сделал первое замечательное открытие: обнаружил самый крупный спутник Сатурна, который ранее астрономы принимали за яркую звезду. Затем учёный установил период его обращения вокруг планеты: 16 дней 4 часа, что всего на 1,4% больше истинного значения. Небесное тело Гюйгенс назвал луной Сатурна, и лишь спустя два столетия английский астроном Джон Гершель дал ему новое имя — Титан. На этом учёный прекратил поиски спутников Сатурна. Причиной тому стало… его собственное заблуждение, навеянное представлениями о безусловной числовой гармонии, при- сущей мирозданию. Справедливости ради надо заметить, эту особенность мировоззрения продемонстрировал не один блестящий ум той эпохи.
Подобно Кеплеру, увязавшему модель Солнечной системы с пятью платоновыми телами, Гюйгенс считал, что количество и планет, и их спутников выражается совершенным числом 6. К тому моменту было известно 6 планет и 5 спутников: один у Земли и четыре у Юпитера. Луна Сатурна оказалась последней в списке. Поскольку новых спутников не предвиделось, оставалось одно — исследовать известные небесные тела и недосягаемые звёзды. (Примечание: платоновы тела — пять правильных многогранников: тетраэдр, куб, октаэдр, икосаэдр и додекаэдр (названы по имени древнегреческого философа Платона, придавшего их форму атомам четырёх стихий: огня, земли, воздуха, воды, а также «пятому элементу» — эфиру). Для каждого из них существуют вписанная и описанная сферы, их центры совпадают между собой и с центром многогранника. В молодости Иоганн Кеплер создал оригинальную модель мира: расположил орбиты планет на шести сферах с общим центром, куда поместил Солнце, и между соседними сферами заключил по одному платонову телу.)
Однако при жизни учёного один из его коллег итальянец Джованни Кассини открыл ещё четыре луны Сатурна, и что самое удивительное, с помощью примитивного воздушного телескопа. Сегодня известно о 82 спутниках Сатурна (20 обнаружены совсем недавно, в 2019 году), и это больше, чем у любой другой планеты Солнечной системы.
Метаморфоза с «ручками»
В начале 1656 года Гюйгенс разрешил не менее сложную загадку, не дававшую покоя астрономам почти полвека. Впервые направив свой телескоп на самую далёкую из известных тогда планет, Галилео Галилей увидел три шара, выстроенных в ряд. Они почти соприкасались, и средний шар был в три раза больше двух других. Поначалу учёный принял малые шары за спутники и окрестил «двумя прислужниками у старика Сатурна». Однако во второй раз планета предстала в гордом одиночестве. «Что можно сказать об этом необычном превращении? — задавался вопросом Галилей. — Что две эти меньшие звезды исчезли, как это бывает с пятнами на Солнце? Сатурн съел своих детей?» В третий раз картина оказалась совсем уж странной: у планеты появились две округлые «ручки». Изумление астронома легко понять: ничего подобного он обнаружить не ожидал, и сравнить увиденное было не с чем. Природу этого явления Галилею постичь так и не удалось. Над разгадкой удивительной метаморфозы бились многие. Пожалуй, самое необычное объяснение предложил французский математик Жиль Роберваль. Он считал, что Сатурн окружён жаркой экваториальной зоной, откуда выбрасываются испарения, и астрономы наблюдают их плотное скопление. Первым догадался, в чём дело, Христиан Гюйгенс: планета окружена кольцом, слегка наклонённым к эклиптике! В этой потрясающей истории в полной мере проявились проницательный ум, поразительная интуиция и воображение учёного.
Если Галилей исследовал Сатурн с интервалом в несколько лет, то у Гюйгенса не было времени следить за странной чередой превращений. Между его наблюдениями прошло меньше года. Никаких «ручек» он не видел, а разглядел лишь длинную узкую полоску по обе стороны от планеты; один раз полоска и вовсе исчезла (кольцо было обращено к Земле ребром), и планета выглядела совершенно круглой. Даже в лучший свой телескоп учёный не мог рассмотреть небесное тело как следует. Однако сумел ясно представить себе кольцо вокруг Сатурна и описать все его фазы, включая мнимое исчезновение. Позже Гюйгенсу удалось подтвердить собственную теорию. Он наблюдал планету в разных обликах, точно такой формы, которую предсказал, и даже «увидел через Сатурн небо». Стало ясно: кольцо не соприкасается с планетой. Гюйгенс правильно установил его форму, но не структуру, и ошибочно считал сплошным твёрдым диском. А в 1675 году Кассини заметил почти посередине кольца щель, что позволило говорить уже о кольцах Сатурна.
Разгадай, если сможешь!
Этим своим открытием Христиан Гюйгенс особенно гордился, но делиться с другими не спешил и, по обычаю того времени, вскоре составил и опубликовал в одной из работ анаграмму, где изложил его суть, а смысл зашифрованного послания раскрыл только три года спустя в трактате «Система Сатурна». Впрочем, составил анаграмму — это громко сказано. На самом деле просто выписал по алфавиту все буквы задуманной фразы, каждую столько раз, сколько та встречалась: А — семь раз подряд, с — пять и так далее. Само послание выглядело так: Annulo cingitur tenui, plano,,, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato cohaerente, или в переводе с латыни «Кольцом окружён тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклонённым». Вот комбинаторная задачка о перестановках с повторениями: сколько различных анаграмм можно получить из букв придуманной Гюйгенсом фразы? Оказывается, громадное число — порядка 1060, и лишь один вариант верный. Реально ли его отыскать? Как ни странно, подобное случалось.
Обнаружив по соседству с Сатурном спутник Титан, Гюйгенс сообщил об этом другим учёным, по традиции также прибегнув к анаграмме. Получивший послание Джон Валлис, известный английский математик и мастер шифровки, разгадал её и решил подшутить над коллегой: отправил в ответ анаграмму, из коей следовало, будто он совершил то же самое открытие раньше Гюйгенса. Конечно, перебирать для расшифровки все перестановки букв нет необходимости. На деле их число куда меньше вычисленного по формуле, ведь поиск ведётся целенаправленно. Ясно, что и отдельные слова, и вся фраза должны иметь смысл, а о нём, поразмышляв, можно догадаться, будучи в курсе исследований коллеги. Так что, не математикой единой жили учёные.
Творец науки
На счету Гюйгенса-астронома немало других замечательных исследований и открытий. Так, он довольно точно рассчитал, что диаметр Солнца в 111 раз превосходит диаметр Земли (по современным данным в 109 раз), оценил размеры планет и масштаб Солнечной системы. Установил продолжительность марсианских суток, обнаружил одну из полярных шапок Марса и составил его карту. Придумал оригинальный метод определения положения звёзд, изучил и описал туманность Ориона. Через четверть века после открытия Титана Гюйгенс спроектировал механический планетарий и поручил изготовить его одному искусному часовщику. В этом приборе Юпитер и Сатурн двигались вместе со спутниками и воспроизводились фазы кольца Сатурна.
С астрономией связана и последняя работа замечательного учёного — наполовину научная, наполовину фантастическая книга «Космотеорос», или «Созерцатель мира», которую тот посвятил старшему брату Константину, своему незаменимому товарищу по занятиям оптикой и астрономией. В ней Христиан Гюйгенс популяризировал идеи гелиоцентрической системы и существования разумной жизни на других планетах. Сочинение имело успех в начале XVIII века и было переведено на несколько европейских языков, в том числе русский. В Россию оно попало благодаря Петру I (царь узнал о книге, когда пребывал в Голландии в составе «великого посольства») и впервые вышло в Петербурге в 1717 году.
Христиану Гюйгенсу посчастливилось жить и творить на заре становления современной науки. Более того, попасть в число её самых даровитых и плодовитых отцов-основателей. Полное собрание его сочинений едва уместилось в 22 тома (первый увидел свет в 1888 году, а последний — в 1950-м), два из них составляют работы по астрономии и космологии. Мало кто из учёных оставил такое богатое наследие.
Источник: журнал “Наука и жизнь” №7 2020г.
