ในเนเธอร์แลนด์ นามสกุลฮอยเกนส์ (Huygens) เป็นนามสกุล "โหล" เพราะใคร ๆ ก็ใช้นามสกุลนี้ เหมือนนามสกุล Kim ในเกาหลี และ Lee ในจีน แต่ถ้าหมายถึง Huygens ที่เป็นนักฟิสิกส์ ทุกคนจะรู้จัก Christiaan Huygens ซึ่งเป็นทั้งนักดาราศาสตร์ นักฟิสิกส์ นักคณิตศาสตร์ นักเทคโนโลยี ฯลฯ จนได้รับการยกย่องว่าเป็นอัจฉริยะนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่รองก็แต่ Isaac Newton ในคริสต์ศตวรรษที่ 17

          Huygens เกิดเมื่อวันที่ 14 เมษายน ค.ศ. 1629 (ตรงกับรัชสมัยสมเด็จพระเชษฐาธิราช ในสมัยอยุธยา) ที่กรุง Hague ในเนเธอร์แลนด์ บิดา Constantijn Huygens เป็นข้าราชการชั้นสูง ผู้เคยดำรงตำแหน่งสำคัญ เช่น เอกอัครราชทูตและองคมนตรี อีกทั้งมีความสามารถด้านศิลปะ เป็นกวี และคีตศิลปินผู้เล่นพิณน้ำเต้าถวายสมเด็จพระเจ้า James ที่ 1 และมีฐานะร่ำรวย คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้มีเพื่อนที่เป็นอัจฉริยะหลายคน ช่น Peter Paul Rubens, Rembrandt van Rijin. Frans Hais ซึ่งเป็นจิตรกรระดับโลก ส่วนเพื่อนบ้านที่เป็นนักปรัชญา เช่น Barouch Spinoza และนักคณิตศาสตร์ Pere Mersenne กับ Rene Descartes ซึ่งมักแวะมาเยี่ยมบิดาของ Huygens บ่อย

          ดังนั้นเด็กชาย Huygens จึงเติบโตในบรรยากาศที่เพียบพร้อมด้วยความเป็นวิชาการ นี่เป็นความแตกต่างที่สำคัญจาก Newton ซึ่งได้เติบใหญ่ในบรรยากาศที่ขาดแคลนปัจจัยแทบทุกอย่าง เช่น กำพร้าพ่อตั้งแต่ยังไม่เกิด และแม่ก็แต่งงานใหม่จึงไม่ได้รับการศึกษาใด ๆ

เมื่ออายุ 8 ขวบ Huygens ได้กำพร้ามารดา และเริ่มแสดงแววความสามารถด้านคณิตศาสตร์ จนบิดาตั้งชื่อเล่นว่าอาร์คิมีดิสของพ่อ และได้จ้างครูพิเศษมาสอนเทคนิคการร้องเพลง แต่งกาพย์กลอน และเล่นดนตรีให้ เพราะต้องการให้ลูกเจริญรอยตามเป็นนักการทูต แต่ Huygens กลับชอบประดิษฐ์ของเล่น และสร้างอุปกรณ์วิทยาศาสตร์มากกว่า

          จนกระทั่งอายุ 16 ปี บิดาจึงส่ง Huygens ไปเรียนกฎหมาย และคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Leiden แต่หลังจากที่ Huygens ได้อ่านตำรา ชื่อ Principia Philosophiae ของ Descartes ซึ่งได้เขียนไว้ว่า การเปลี่ยนแปลงทุกรูปแบบที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ สามารถอธิบายได้ด้วยกลศาสตร์ Huygens รู้สึกศรัทธา ชื่นชม และเชื่อมั่นในความคิดของ Descartes มาก

          อีกสองปีต่อมา Huygens ได้เดินทางไปเข้าเรียนวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Copenhagen ในเดนมาร์ก

การเรียนรู้วิทยาศาสตร์มากขึ้น ทำให้ Huygens ตัดสินใจว่าจะเป็นนักวิทยาศาสตร์ตามที่ใจตนต้องการ มิใช่เป็นนักกฎหมายตามที่บิดาปรารถนา ดังนั้นเมื่อกลับถึงบ้านเกิดก็ได้เริ่มศึกษาดาราศาสตร์ทันที เพราะเมื่อ 50 ปีก่อนนั้น Hans Lippershey ได้ประดิษฐ์กล้องส่องทางไกลขึ้นเป็นครั้งแรก และ Galieo Gallei ได้ดัดแปลงกล้องส่องทางไกลนั้นเป็นกล้องโทรทรรศน์ ทำให้เขาสามารถปฏิรูปดาราศาสตร์ได้อย่างมโหฬาร Huygens จึงมีความประสงค์จะสร้างกล้องโทรทรรศน์ของตนเองบ้างและได้พยายามฝึกวิธีฝนเลนส์ด้วยตนเอง ตามกระแสนิยมของผู้คนในยุคนั้น เพื่อสร้างกล้องโทรทรรศน์สำหรับใช้ดูดาวบนฟ้าให้เห็นชัด จนในที่สุดก็ประสบความสำเร็จในการสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่มีอำนาจในการแยกภาพได้ดี เพราะสามารถเห็นรายละเอียดของดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้โลก ได้ดีกว่ากล้องโทรทรรศน์ของคนอื่น ๆ ทั้งหลายในเวลานั้น

          เมื่ออายุ 30 ปี Huygens เป็นนักดาราศาสตร์คนแรกที่เห็น  Titan ซึ่งเป็นดวงจันทร์บริวารที่มีขนาดใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ และพบว่า ดาวเสาร์ที่ Galileo เคยเห็นว่ามีลักษณะไม่กลมเหมือนดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ เพราะมีรูปร่างไม่เหมือนเดิมตามวันเวลาที่สังเกต เช่น บางครั้งมีดาวขนาดเล็กสองดวงโคจรอยู่ข้างๆ เสมือนว่า มี "หู" แต่ในบางวันหูทั้งสองข้างก็หายไป เสมือนว่าดาวเสาร์ได้ "กลืนกิน" ดาวบริวารทั้งสองดวง ซึ่งก็ตรงตามเรื่องเล่าในเทพนิยายที่ยักษ์ Cronus ซึ่งเป็นเทพเจ้าประจำดาวเสาร์ กินลูกของตนเอง

ภาพ 1 ซ้าย - ภาพดาวเสาร์ ขวา- ภาพดวงจันทร์ Titan

ที่มา http://giantsofscience.weebly.com/christiaan-huygens.html

ภาพ 2 กล้องโทรทรรศน์ที่ Huygens สร้าง

ที่มา http://www.hofwijck.nl/en/christiaan-huygens

          ในที่สุดกล้องโทรทรรศน์ที่ Huygens สร้าง ก็ได้ช่วยให้เขาประจักษ์ว่า โดยแท้จริงแล้วดาวเสาร์มีวงแหวนล้อมรอบ และการที่เราเห็นดาวเสาร์มีรูปร่างแปลก ๆ เพราะระนาบของวงแหวนเอียงทำมุมต่าง ๆ กับระดับสายตา เช่น ถ้าระนาบวงแหวนอยู่ในแนวเดียวกับระดับสายตา วงแหวนก็จะไม่ปรากฏ แล้ว Huygens ก็ได้เขียนบันทึกเกี่ยวกับการค้นพบนี้เป็น Anagram (คือ คำที่เกิดจากการสลับอักษรจนใครก็อ่านไม่เข้าใจ) ทั้งนี้เพราะ Huygens ไม่ต้องการให้ใครร่วมรู้เรื่องที่ตนพบ

          อีก 3 ปีต่อมา Huygens ได้เห็น เนบูลานายพราน (Orion nebula) และดาวฤกษ์ 3 ดวง ในกลุ่มดาวนายพรานที่ปัจจุบันมีชื่อว่า Anitak, Alniham กับ Mintaka และยังได้วาดภาพผิวของดาวอังคารอย่างหยาบ ๆ รวมถึงได้พยายามวัดรัศมี และเวลาที่ดาวอังคารใช้ในการหมุนรอบตัวเองด้วย

          ในปีค.ศ. 1661 Huygens ได้เดินทางไปลอนดอนเพื่อพบปะสนทนากับบรรดานักวิทยาศาสตร์ อังกฤษที่มีชื่อเสียง เช่น Robert Boyle, Robert Hooke และรู้สึกประทับใจในผลงานของ Boyle ที่ใช้ปั๊มสุญญากาศในการพบกฎของ Boyle รวมถึงได้ชมนาฬิกาของ Hooke ที่ทำงานด้วยสปริง

          แต่ Huygens ได้พบว่านาฬิกานั้นยังเดินได้ไม่เที่ยงตรง จึงสนใจจะสร้างนาฬิกาที่เดินได้เที่ยงตรงกว่า ส่วนนาฬิกาลูกตุ้ม (Pendulum) ที่นิยมใช้กันในเวลานั้น ก็เดินได้ไม่เที่ยงตรงเช่นกันเพราะลูกตุ้มรัศมี จึงมีได้เป็นอนุภาค) ดังนั้น การคำนวณคาบจึงต้องคำนึงถึงรูปทรงของลูกตุ้มด้วย ด้านเชือกที่ใช้แขวนลูกตุ้มก็มีสมบัติยืดหยุ่น คือหดเข้า และยืดออกได้ ทำให้ความยาวของเพนดูลัมเวลาแกว่งไปมาไม่คงตัว อากาศซึ่งเป็นตัวกลางให้ลูกตุ้มเคลื่อนที่ผ่านไปมาก็มีความหนืด (คือมีแรงต้าน) อุณหภูมิของอากาศแวดล้อมก็ไม่คงตัว สาเหตุเหล่านี้ทำให้นาฬิกาในยุคนั้นแต่ละเรือนเดินไม่ตรงกันเลย คนออกแบบนาฬิกาจึงกำหนดให้มีเข็มชั่วโมงเพียงเข็มเดียวบนหน้าปัดหลังจากนั้น Huygens ก็ได้ดัดแปลงสปริงของ Hooke เป็นแบบสปริงเกลียว ทำให้นาฬิกาที่เขาสร้างสามารถเดินได้เที่ยงตรงขึ้นจนสามารถใช้หาตำแหน่งของเมืองต่าง ๆ  บนเส้นแวงได้โดยให้เรือเดินทะเลนำนาฬิกาที่ Huygens สร้างติดไปบนเรือในการเดินทาง นาฬิกาของ Huygens จึงมีส่วนในการเปิดยุคการสำรวจโลกและยุคล่าอาณานิคมอีกครั้งหนึ่ง

ภาพ 3 Experimental setup of Huygens synchronization of two clocks

ที่มา https://en.wikipedia.org/wiki/Christiaan_Huygens

          เมื่อมีชื่อเสียงโด่งดังในปี ค.ศ. 1664 สมเด็จพระเจ้า Louis ที่ 14 จึงเชิญ Huygens ไปเป็นสมาชิกของสถาบัน Academie des Sciences ที่ปารีส โดยให้เป็นหัวหน้ากลุ่มวิจัยวิทยาศาสตร์ และขณะดำรงตำแหน่งนักวิทยาศาสตร์แห่งราชสำนักนี้เองที่ Huygens ได้พบกฎการทรงโมเมนตัมซึ่งมีใจความว่า ในการชนกันระหว่างอนุภาคสองอนุภาคโมเมนต้มเชิงเส้นของอนุภาคทั้งสองจะไม่เปลี่ยนแปลงนั่นหมายความว่า โมเมนต้มเชิงเส้นของระบบก่อนการชนกับโมเมนตัมเชิงเส้นทั้งหมดหลังการชนจะเท่ากันเสมอ.

          นอกจากจะพบองค์ความรู้นี้แล้ว Huygens ยังได้พบอีกว่า เวลาอนุภาคเคลื่อนที่เป็นวงกลม ทิศการเคลื่อนที่ของอนุภาคมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังนั้น อนุภาคจะมีความเร่ง และความเร่งนี้นอกจากจะมีทิศเข้าสู่จุดศูนย์กลางของวงกลมแล้ว ยังเป็นปฏิภาคโดยตรงกับค่า v²/r เมื่อ v คืออัตราเร็วของอนุภาค และ r คือ รัศมีของวงกลมการค้นพบนี้ช่วยเสริมความถูกต้องของกฎแรงโน้มถ่วงของ Newton ซึ่งแถลงว่า แรงดึงดูดระหว่างมวลเป็นปฏิภาคผกผันกับระยะห่างระหว่างอนุภาคยกกำลังสอง และเป็นปฏิภาคตรงกับผลคูณระหว่างมวลทั้งสองนั้น

ลุถึงปี ค.ศ. 1672 เมื่อแม่ทัพฝรั่งเศสกรีฑาทัพบุกเนเธอร์แลนด์ Huygens ซึ่งเป็นชาวเนเธอร์แลนด์ผู้กำลังทำงานถวายสมเด็จพระเจ้า Louis ที่ 14 จึงตกที่นั่งลำบากแต่ยังทำงานต่อไป โดยได้สร้างนาฬิกาเรือนใหม่ที่ทำงานเที่ยงตรงมาก ถวายแด่สมเด็จพระเจ้า Louis ที่ 14

          เมื่ออายุ 56 ปี Huygens ต้องเดินทางกลับเนเธอร์แลนด์ เพราะเริ่มมีสุขภาพไม่ดี คือปวดศีรษะบ่อยและทุกครั้งที่ล้มป่วย ความสามารถในการทำวิจัยจะลดลงนอกจากนี้ก็ยังป่วยเป็นโรคซึมเศร้าด้วย เมื่อหายป่วยดีแล้วและสุขภาพดีขึ้น Huygens ได้พยายามสร้างกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่มีเลนส์ซึ่งมีความยาวโฟกัส 65 เมตร และได้ออกแบบเลนส์ใกล้ตา (Eyepiece)  ที่ช่วยในการมองกล้องเลนส์นี้จึงมีชื่อว่า Huygens eyepiece

          อีก 3 ปีต่อมา Huygens ได้เสนอผลงานที่สำคัญที่สุดในชีวิต เป็นทฤษฎีฟิสิกส์ที่แถลงว่า แสงเป็นคลื่นที่เคลื่อนที่ไปใน Ether เหมือนคลื่นเสียงที่เคลื่อนที่ในอากาศและคลื่นน้ำที่เคลื่อนที่ในน้ำ ทฤษฎีคลื่นของ Huygens ไม่ได้รับการสนับสนุนจากนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ เพราะขัดแย้งกับทฤษฎีของ Newton ที่แถลงว่า แสงเป็นอนุภาค และเมื่อนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ยอมรับและนับถือ Newton ผู้คนจึงคิดว่าใครก็ตามที่มีความเห็นขัดแย้งกับ Newton ย่อมเป็นฝ่ายผิด

          เมื่ออายุ 64 ปี Huygens ได้พบกับ Isaac Newton และ Edmond Halley ที่ลอนดอน ซึ่งเป็นเวลาหลังจากที่ตำรา The Principia ของ Newton ปรากฏในบรรณโลก แต่โลกไม่มีบันทึกว่า คนทั้งสองได้สนทนาเกี่ยวกับเรื่องอะไรบ้าง

          หลังจากที่กลับถึงบ้านเกิด Huygens ได้ย้ายไปพำนักที่บ้านชนบทของบิดา แต่ยังทำงานวิทยาศาสตร์ต่อไปโดยได้ตีพิมพ์ทฤษฎีแสงเรื่องการส่องสว่าง (Traite de La Lumiere) และได้เสนอสมการเส้นโค้ง Catenary ซึ่งเป็นเส้นโค้งที่เป็นไปตามลักษณะการแขวนเชือกหรือโซ่ โดยให้ปลายทั้งสองข้างของเชือกหรือโซ่ถูกตรึงแน่น Huygens มีเพื่อนสนิทชื่อ Gottfriel Wilhelm Leibniz ซึ่งเป็นบุคคลหนึ่งที่ให้กำเนิดวิชาแคลคูลัส ทั้งสองใกล้ชิดและสนิทสนมกันมาก คงเพราะมี "ศัตรู" ร่วมกัน คือ Newton นั่นเอง

          ในปี ค.ศ. 1695 Huygens ได้เสียชีวิตอย่างสงบด้วยโรคหัวใจล้มเหลว ตำรา Cosmotheoros ของ Huygens ได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่หลังจากที่ Huygens เสียชีวิต ตำราได้กล่าวถึงโครงสร้างของเอกภพ และความเป็นไปได้ที่จะมีสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงต่าง ๆ

ภาพ 4 หน้าปกหนังสือ Huygens: The Man Behind the Principle

ที่มา https://www.goodreads.com/book/show/1179764.Huygens

• ขณะมีชีวิตอยู่ Huygens ได้รับเกียรติยศมากมายเช่น ได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ Royal Society ของอังกฤษ(F.R.S.) เมื่อมีอายุเพียง 34 ปี
• ภูเขาลูกหนึ่งบนดวงจันทร์มีชื่อว่า Mons Huygens หลุมอุกกาบาตหลุมหนึ่งบนดาวอังคารชื่อ Crater Huygens และที่ปารีสมีถนนสายหนึ่งชื่อ Rue Huygens
• ในปี ค.ศ. 2004 ซึ่งเป็นวาระครบ 375 ปี แห่งชาตกาลของ Huygens องค์การ NASA ได้ส่งยานอวกาศ Cassini ไปสำรวจดาวเสาร์และเหล่าดวงจันทร์บริวาร เมื่อยานเดินทางถึงดวงจันทร์ Titan ได้ปล่อยยานลูกชื่อ Huygens ให้ลงสำรวจดวงจันทร์ Titan

            บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของนิตยสาร สสวท. ผู้อ่านสามารถติดตามบทความที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่ https://magazine.ipst.ac.th/

บรรณานุกรม

Andriesse, C.D. (2005). Huygens: The Man Behind the Principle. Cambridge University Press.