荷兰天文学家惠更斯的成就贡献：发现土星光环

荷兰物理学家和天文学家惠更斯1629年生于海牙，年青时代在莱顿大学受到良好的教育。 1655年他开始用自制的天文望远镜探索宇宙奥秘，不久就有了许多发现。

早在1610年，意大利天文学家伽利略已经发现木星有4颗卫星，但无人知晓其他行星是否也有卫星。 1655年，26岁的惠更斯制成第一架重要的仪器：一架口径5厘米、长3.6米、放大率为50倍的折射望远镜。 1655年3月25日，他用这架望远镜发现土星近旁有一个先前未知的天体。 月复一月，他仔细跟踪这个天体在土星近旁的往返移动，直到1656年终于宣布自己发现了土星的一颗卫星，它每16天就环绕土星公转一周。 后来，这颗卫星被命名为“泰坦”。 泰坦是希腊神话中一个神族成员的统称，其每个成员又各有自己的名字。 “泰坦”是土星最大的卫星，直径5150千米，在太阳系的全部卫星中大小仅次于木卫三。 后来发现的土卫逐渐增多，“泰坦”在汉语中定名为“土卫六”。 它与土星相距122万千米，相当于土星半径的约20倍。

1610年，伽利略从望远镜中看到土星的形状奇特而多变，宛如一个球体两侧各有一个小小的附属物。 他想，也许它们是土星的卫星吧？然而，日复一日，这两个附属物却越缩越小，两年后竟至完全消失。 更奇怪的是，到1616年，那些附属物又重新出现了。 伽利略终其一生也没弄明白那究竟是什么东西。

惠更斯望远镜的质量远胜于伽利略的望远镜。 他在1656年终于看清，那些奇怪的附属物原来是环绕土星的一圈光环。 为了郑重起见，他按当时科学界的流行做法，用一个拉丁文的字谜宣告自己已有所发现：

1659年，当他终于确信自己正确无误时，才在同年出版的《土星系统》一书中揭开了谜底。 原来，上面那62个字母应该重新排列成这样一句拉丁文：

Annulo cingitur tenui，plano，nusquam cohaerente，ad eclipticam inclinato

意思是“有环围绕，又薄又平，不和土星接触，而与黄道斜交”。 书中还正确地附图解释了土星光环形状不断变化的原因：它以不同的角度朝向我们，当我们朝它的侧边看去时，薄薄的光环便仿佛消失不见了。

1856—1859年，英国科学家麦克斯韦运用天体力学理论证明，土星光环并不是一个固态的整块，而是由环绕土星运行的无数固体质点构成，这一理论后来为观测所证实。 土星光环曾长期被视为大自然中独一无二的奇迹，直到20世纪后期人们才陆续发现天王星环、木星环和海王星环。

天文观测需要准确地记录时间，惠更斯对此作出了极重要的贡献——研制了世界上第一台摆钟。 自古以来一直使用的日晷和漏壶，不能满足精确计时的要求。 14世纪诞生的机械钟，误差仍大到若干分之一小时。 16世纪80年代，伽利略发现了摆的等时性原理：一个长度固定的摆，只要摆动的幅度不是太大，那么其摆动周期就是固定的，即与摆幅无关。 1656年，惠更斯试制成功靠下落的重锤提供动力，从而能使摆锤维持长时间摆动的机械装置。 他据此于1657年制成第一台摆钟，又于1658年出版关于精确计时器的第一部著作《时钟》。 惠更斯发现，其实只有当摆锤沿着“摆线”——而不是圆弧——摆动时，摆动周期才严格地不随摆幅大小而变。 他设计了种种巧妙的机构，造出了使摆锤沿摆线摆动的钟。 他呈献给荷兰政府的第一台“有摆落地大座钟”，象征着精确计时的时代已经来到。

另一方面，为了克服摆钟过于笨重的缺点，惠更斯又将弹性很强的金属丝弯成一个松松的螺旋，称为“游丝”，制成一种“摆轮”。 游丝占的地方很小，能够很有规律地卷紧和松开，并由主发条提供动力。 1673年，惠更斯在第二部关于精确计时器的著作《摆式时钟》中详细叙述了他的发明。 摆钟计时可以精确到秒，在将近3个世纪中始终是重要的天文计时器。 与此同时，带游丝系统的钟做得越来越小巧，又演变成了“表”。

惠更斯还有许多重要的科学成就，这使他的名声传遍欧洲。 他被选为英国皇家学会的元老会员。 法国国王路易十四为繁荣社稷广招贤士，于1666年将惠更斯引进法国。 惠更斯是新教徒，当路易十四渐渐变得不愿容忍新教徒时，惠更斯便于1681年回到荷兰。 1695年，惠更斯在他的出生地海牙逝世。