Кой даде минутна стрелка на часовника?
Когато Кристиян е на 8 години, майка му умира. След смъртта й роднина поема домакинството на семейството, което има пет деца. Най-големият син в семейството е Константин младши, следван от Кристиан, Лудвиг, Сузана и Филипс. Обучавали са ги домашни учители. Децата се учеха на аритметика, музика, латински, гръцки, френски и италиански и дори логика; те също са били научени да танцуват и да яздят. Във всичко това Кристиан се отличи особено. На деветгодишна възраст той можеше да говори латински. За три години се научава да свири на виола да гамба, лютня и клавесин. Но той показа особено големи способности в математиката. Кристиан си направи сам струг и се научи да работи добре на него.
През 1645 г. шестнадесетгодишният Кристиан и брат му Константин, който е с една година по-голям, постъпват в юридическия факултет на Лайденския университет в подготовка за дипломатическа кариера. Кристиан обаче се занимаваше основно с математика. Негов учител е известният тогава математик Франц ван Шутен, привърженик на Декарт. По това време работата на Декарт прави голямо впечатление на Хюйгенс.
Друго силно влияние идва от Франция. С посредничеството на баща си Кристиян започва да си кореспондира с парижкия математик Мерсен. Тази кореспонденция не продължи дълго, тъй като Мерсен почина през 1648 г., но беше от голямо значение за младия Хюйгенс. Мерсен бил изумен от способностите на Кристиан и в писмо до бащата на Хюйгенс дори го сравнил с Архимед. Възможно е именно това сравнение да е дало основание на Константин да нарече сина си „моят Архимед“. През 1647 г. Кристиан се премества от Лайденския университет в новооткрития колеж Ориндж в Бреда. Предполагаше се, че Хюйгенс ще продължи правната си дейностобразование, този път с по-малкия си брат Лудвиг. Но, както и в Лайден, Хюйгенс се занимава главно с математика. Нито той, нито брат му са завършили. През 1650 г., поради дуел между Лудвиг и един от учениците, баща им нарежда да се върнат у дома. Кристиан не издържа академичния изпит нито в Лайден, нито в Бреда.
По времето на Хюйгенс знанието за феномена на сблъсъците е оскъдно и неясно. През 1647 г. Декарт разработва 7 правила за сблъсък между две напълно еластични тела, но могат да се направят много забележки относно тези правила. Първо, имаше възможни случаи, в които тези правила бяха неприложими. Освен това някои от тях явно противоречат на опита. Всъщност само едно беше правилно, както Хюйгенс доказа по-късно, а именно правилото за случая, когато две частици с еднаква маса се приближават една към друга с еднаква скорост по права траектория и след това се сблъскват една с друга точно в центъра (централен сблъсък). Хюйгенс предлага аксиома, според която процесът на сблъсък се определя от относителната скорост на частиците. Това има следната важна последица. Ако знаем началната и крайната скорост за определен сблъсък, можем също така да предвидим курса на всеки друг сблъсък, който се случва със същата първоначална относителна скорост.
След като установи, че за движещите се тела само относителната скорост на тези тела е от физическо значение, Хюйгенс стана първият учен, който формулира принципа на относителността на движението. Състои се в това, че отправните системи, които се движат една спрямо друга с постоянна праволинейна скорост, са еквивалентни за описание на физически явления. Тази еквивалентност сега се нарича принцип на относителността на Галилей, но беше по-правилнаби го нарекъл принцип на относителността на Хюйгенс. Хюйгенс също се интересуваше от оптика. Той се стреми към практическа цел: да подобри съществуващите телескопи и не се ограничава до теоретични изследвания. Когато се оказа, че не може да получи качествени лещи, той започна сам да шлифова лещите. В това му помага брат му Константин. Братята стават отлични мелници, а лещите им достигат качество, нечувано за онова време. Друго подобрение беше окулярът, проектиран от Кристиан, състоящ се от две лещи (окулярът Хюйгенс).
С помощта на конструиран от него телескоп Хюйгенс открива през 1655 г. спътник на Сатурн, който по-късно е наречен Титан. Известно време по-късно се потвърди неговата хипотеза, че мистериозните "придатъци" на Сатурн са пръстен. Хюйгенс пише за сателита на Сатурн на английския учен А. Уолъс, а за пръстена на Сатурн той съобщава от трудовете си "Нови наблюдения на луната на Сатурн" (1656) и "Система на Сатурн" (1659).
Хюйгенс, заедно с Р. Хук, предложи да се използва точката на топене на леда и точката на кипене на водата за калибриране на термометри.
Хюйгенс посещава Париж за първи път през 1655 г. Той се среща с много видни хора, като философа Гасенди и математика Робервал, участва в обсъждането на последните развития в математиката и естествените науки и се запознава с нови за него проблеми. Хюйгенс се интересува от смятането на вероятностите. Неговите изследвания в тази област доведоха до трактат за разрешаването на хазарта, който беше публикуван през 1657 г. на латински, а по-късно, през 1660 г., на холандски. Тази работа съдържа основите на съвременната теория на вероятностите.
Колбърт решава да основе Академия на науките по примера на Кралското общество в Лондон, за даакадемията, за слава на краля, организира събрания. Колбер иска Хюйгенс да заеме видно място в тази академия. Създаването на Академията отне много време. Едва през 1665 г. това става факт и Хюйгенс успява да отиде в Париж, за да започне работата си там. Той получава годишна сума от 6000 ливри от краля, повече от всеки друг член на академията. Освен това той живееше в апартамент в сградата на Кралската библиотека, където се провеждаха и срещите на членовете на Академията.
Хюйгенс беше от самото начало безспорен лидер на Академията. Членовете на Академията се срещаха два пъти седмично, в сряда и събота. В сряда те учеха математика, включително механика и астрономия, а в събота „естествознание“, към което принадлежеше цялата биология. Самият Хюйгенс състави няколко научни програми, които определят основните задачи на Академията. Някои от тези задачи бяха много специфични, като тестване на часовници с махало върху плаващи кораби, определяне на скоростта на светлината и определяне на обиколката на земното кълбо. На астрономията също беше отделено голямо внимание в тези програми и Академията беше интензивно ангажирана с астрономически наблюдения, значително подпомогнати от отличните телескопи и часовници с махало, проектирани от Хюйгенс.
„Часовник с махало“ се счита за основната работа на Хюйгенс и съдържа резултатите от неговите изследвания, свързани с тази проблематика. Някои раздели са технически, други са чисто математически. Трактатът за светлината излага изцяло нова теория за светлината; той успешно се използва за обяснение на един вече известен мистериозен феномен по това време: двойно пречупване на светлината в исландски шпат (разделяне на светлинен лъч, падащ върху кристал от исландски шпат, на две). Хюйгенс успя да обясни това явление. По-малкопоразителните свойства на светлината, като отражение и обикновено пречупване, също намират просто обяснение в неговата теория.
Теорията на Хюйгенс за светлината често се нарича теория на вълните, но е по-точно да се нарича теория на тласъка. Хюйгенс използва този механизъм, за да обясни разпространението на светлината. Той предполага съществуването на междинна материя навсякъде, „етер“, който според него се състои от много плътно опаковани много малки твърди частици. Според Хюйгенс светлината не е нищо повече от редовни удари, разпространяващи се по описания по-горе начин от източник на светлина, поставен на някое място. Въз основа на факта, че всяка частица от етера действа като предавателен център, той успя да докаже, че ударите се разпространяват в пространството по сферичен начин.
Когато създава теорията на светлината, Хюйгенс изхожда от новите тогава експериментални данни, че скоростта на разпространение на светлината има крайна стойност. Дълго време се смяташе, че светлината е мигновено явление в смисъл, че се разпространява с безкрайна скорост, но през 1676 г. датският астроном О. Рьомер, въз основа на наблюденията си върху спътниците на Юпитер, стигна до заключението, че скоростта на светлината е крайна. Хюйгенс е убеден в правилността на това заключение. Въз основа на наблюденията на Рьомер той изчислява, че скоростта на светлината е малко повече от 200 000 km/s (реалната скорост е почти 300 000 km/s). Всъщност има малка разлика между теорията на Хюйгенс за тласъка и теорията за вълните. Ако импулсите се излъчват от източника на светлина на равни интервали, се образува истинско вълнообразно движение или трептене, като посоката на трептенето е същата като посоката на разпространение (надлъжно трептене).
Във вълновата теория светлината се разпространява, за да запълни сферично пространство. Сферичните граници се наричатсега "фронтове" на вълни. Принципът, че всяка частица от етера действа като предавателен център, обикновено се изразява в тази теория чрез твърдението, че всяка точка от вълновия фронт сама по себе си е източник на нови вторични фронтове. Този принцип, който е приложим за всички вълнови явления в материални среди, е известен като принцип на Хюйгенс. През 1680 г. Хюйгенс разработва проект за "планетарна машина" - прототипа на съвременния планетариум. За да направи това, той разработи необходимия математически модел. През 1681-87 г. Хюйгенс проектира окуляр с две лещи, който носи неговото име и все още се използва днес.
През 1681 г. Хюйгенс се разболява толкова сериозно, че трябва да замине за Холандия. Вече не трябваше да се връща в Париж. Когато здравето му се подобри две години по-късно, се оказа, че присъствието му в Париж вече не е желателно. След смъртта на Колбер през 1683 г. във Франция се установява атмосфера на нетолерантност, особено към протестантите. Това се проявява с пълна яснота в отмяната през 1685 г. на Нантския едикт. Хюйгенс става жертва както на този антипротестантизъм, така и на лошата воля на своите съперници в Академията. Така той остана в Холандия. Заедно с баща си той прекара лятото в селската къща Hofviik във Ворбург, а зимата в Хага. След като баща му умира през 1687 г. на 90-годишна възраст, Хюйгенс живее сам.
Още веднъж той предприел дълго пътуване. Той прекарва част от лятото на 1689 г. в Англия, където има няколко срещи с човек, който постепенно го изпреварва: Исак Нютон. Хюйгенс и Нютон се различават фундаментално по някои точки. В основния труд на Нютон „Математически принципи на естествената философия“ понятието „сила“ играе съвсем различна роля, отколкото в механиката на Хюйгенс. За Нютон е достатъчно да знае как силатаработи и той не пита за причината. Силата е основната концепция. Тази отправна точка напълно противоречи на механистичната философия на Хюйгенс, който изисква за всяка сила да се намери причина под формата на директен контакт между материалните тела.
Третата точка, по която Хюйгенс и Нютон не са съгласни, е относителността на движението. Видяхме, че Хюйгенс е формулирал принципа на относителността за равномерни праволинейни движения и го е приложил към явления на сблъсък. Но той отиде още по-далеч. Той вярваше, че всички движения, включително ротационните, са относителни и няма абсолютно движение. Това противоречи на мнението на Нютон, който увери, че ротациите са абсолютни, и в доказателство за това той посочи, че центробежните сили винаги действат при ротационни движения. В последните години от живота си Хюйгенс излага своите предположения за съществуването на живот на други планети в книга, публикувана след смъртта му през 1698 г. под заглавието „Космотеорос“. В него той намира за малко вероятно Земята да бъде единствената планета, на която ще съществуват живи същества, и заключава, че формите на живот на други планети не трябва да се различават много от формите на живот на Земята.
