Christiaan Huygens

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Ga naar: navigatie, zoeken
Wikipedia:Etalage
Christiaan Huygens door Caspar Netscher 1671, olieverf, Museum Boerhaave, Leiden
Christiaan Huygens door Bernard Vaillant, Museum Hofwijck, Voorburg
Christiaan Huygens. Afsnede van de gravure naar het schilderij van Caspar Netscher door G. Edelinck, tussen 1684 en 1687.

Christiaan Huygens (Den Haag, 14 april 1629 – aldaar, 8 juli 1695) was een Nederlandse wis-, natuur- en sterrenkundige, uitvinder en schrijver van sciencefiction. Hij vond het slingeruurwerk uit en formuleerde als eerste de wetten voor de elastische botsing en de middelpuntvliedende kracht in de mechanica. Hij ontdekte de ringen van Saturnus en de maan Titan bij deze planeet en verklaarde als eerste licht als een golfverschijnsel met het Principe van Huygens-Fresnel. Tevens was hij een pionier van de kansrekening.

Inhoud

[bewerken] Leven

[bewerken] Jeugd

Huygens werd in 1629 geboren in Den Haag aan de Lange Houtstraat in een welvarende en voorname familie. Zijn vader, Constantijn Huygens (1596-1687), was diplomaat, topadviseur van de Oranjes en dichter. Christiaan werd vernoemd naar zijn grootvader, de vader van Constantijn. Zijn moeder was Suzanna van Baerle (1599-1637), "Sterre" in de gedichten van vader Constantijn. Ze was geen familie van Barlaeus, maar via haar vader Jan Baerle wel familie van Suzanna Hoefnagel, haar schoonmoeder. Christiaan schreef later over zijn moeder dat ze een grote voorliefde voor de natuurwetenschappen had. Er waren vijf kinderen, in volgorde van geboorte Constantijn junior, Christiaan, Lodewijk, Philip en Suzanna. Toen Christiaan acht jaar was, stierf zijn moeder. Een nicht verzorgde het gezin verder.

De kinderen kregen les van gouverneurs in vele vakken: rekenen, muziek, Latijn, Grieks, Frans, Italiaans en logica, maar ook dansen en paardrijden. Christiaan blonk uit in alles en converseerde op zijn negende in het Latijn. Hij speelde klavecimbel, luit en viola da gamba. Hij werkte ook graag met de handen, want hij maakte zelf een draaibank. Zowel Christiaan als Suzanna werden geportretteerd door Caspar Netscher. In 1639 schilderde Adriaen Hanneman Constantijn Huygens omringd door zijn vijf kinderen.

Door toedoen van zijn vader kwam Christiaan in contact met vooraanstaande wiskundigen, zoals René Descartes en met de wetenschappelijke bemiddelaar Marin Mersenne. Deze laatste beïnvloedde duidelijk de opvoeding van Christiaan Huygens op het vlak van de wiskunde. Huygens kreeg in 1644 wiskundeles van Jan Stampioen, die in 1645 een overgeleverd studieadvies voor hem opstelde (zie link). Vader Constantijn noemde zijn slimme zoon "mijn Archimedes".

[bewerken] Studie

Huygens studeerde rechten en wiskunde aan de universiteit Leiden van 1645 tot 1647, onder meer bij de stimulerende wiskundige Frans van Schooten, een aanhanger van Descartes. Ook Johan de Witt en Hendrik van Heuraet studeerden wiskunde bij Van Schooten. Nadien zette hij op verzoek van zijn vader deze studies voort aan het Oranjecollege (Collegium Arausiacum, een hogere bestuursschool) in Breda, waar zijn vader curator was.

Het was de bedoeling dat Christiaan zijn rechtenstudie zou afmaken met het oog op een diplomatieke carrière, maar de wiskunde trok hem meer. Hij bleef corresponderen met Van Schooten en legde geen academische examens af. Zoals toen niet ongebruikelijk werd tenslotte een academische titel voor Christiaan en zijn broer Lodewijk gekocht. Het werd een doctoraat in de rechten aan de universiteit van Angers in Frankrijk. Huygens voerde deze titel nooit.

Mogelijke afbeelding van Huygens links van het midden, detail van l'Établissement de l'Académie des Sciences et fondation de l'observatoire', 1666 door Henri Testelin. Colbert stelt koning Lodewijk XIV de leden van de pas opgerichte Académie des sciences voor, ~1675.

[bewerken] Wetenschappelijke carrière

In 1649 trad Huygens op als secretaris van graaf Hendrik van Nassau-Siegen tijdens een gezantschapsreis naar Denemarken voor verlaging van de tol van de Sont. Huygens ging mee in de vergeefse hoop om Descartes te kunnen ontmoeten. Hij zag af van een verdere diplomatieke carrière en wijdde zich aan de wetenschap, gefinancierd door een jaargeld van zijn vader.

In 1649 schreef hij zijn eerste werk, De iis quae liquido supernatant (Over de delen die boven de vloeistof uitsteken) over hydrostatica. Zijn eerste publicatie werd Theoremata de quadratura hyperboles, ellipsis et circuli: stellingen over de kwadratuur (oppervlakte) van hyperbolen, ellipsen en cirkels. De Royal Society benoemde Huygens tot lid in 1663.

In 1666 verhuisde Huygens naar Parijs, waar hij benoemd was tot onderzoeksdirecteur bij de Franse Academie van Wetenschappen (Académie des sciences), die begunstigd werd door Lodewijk XIV. In het observatorium van Parijs zette Huygens zijn sterrenkundige waarnemingen voort. Hij stimuleerde onder meer het wiskundig onderzoek van Leibniz. In 1672 verklaarde zijn beschermheer Lodewijk XIV de oorlog aan zijn vaderland, waar zijn broer en vader in dienst stonden van Oranje. Huygens bleef op zijn post.

Maar in 1681 keerde Huygens naar Den Haag terug, onder meer vanwege depressies en tegenwerking. Hij trok in bij zijn vader aan het Plein. Vanaf eind april 1688 woonde hij op Hofwijck, het buiten in Voorburg (nu doorsneden door de spoorlijn).

In 1685 probeerde hij terug te keren naar Frankrijk, maar de herroeping van het Edict van Nantes maakte dit onmogelijk. In Nederland zette hij zijn onderzoek voort: hij kon putten uit het familiefortuin. In 1689 bezocht hij in Londen Robert Boyle en Isaac Newton van de Royal Society en de filosoof John Locke.

Huygens stierf in Den Haag op 8 juli 1695. Tot op zijn sterfbed bleef hij worstelen met het christelijk geloof. Kort voor zijn overlijden had hij van ellende nog een marmeren knikker ingeslikt, die hij met moeite weer uitspuwde. Zijn archief liet hij na aan de universiteit Leiden, waar het nu nog in de bibliotheek te vinden is. De familie Huygens behield instrumenten en lenzen. Helaas werd de collectie in 1754 bij opbod verkocht zodat veel verstrooid raakte. Museum Boerhaave in Leiden bezit onder meer een aantal Huygens-lenzen en een planetarium dat volgens Huygens' ontwerp werd gemaakt.

Huygens had geen kinderen. Als vele andere zeventiende eeuwse geleerden (bijvoorbeeld Descartes, Spinoza, Pascal en Newton) was Huygens nooit getrouwd.

[bewerken] Werk

[bewerken] Wiskunde

Door zijn vaders contacten met de wiskundige en wetenschappelijke bemiddelaar Marin Mersenne, ging Huygens zich onder andere bezig houden met het probleem van de vorm van een touw, opgehangen aan zijn beide uiteinden (de zogenaamde kettinglijn). Hij weerlegde op zeventienjarige leeftijd de beweringen van zowel Simon Stevin als Galilei dat de kettinglijn een parabool was.

Huygens' eerste publicaties in 1651 en 1654 behandelden wiskundige problemen over krommen. Nadien ging zijn aandacht uit naar de waarschijnlijkheidsleer. Huygens werd door Blaise Pascal aangemoedigd zijn boekje De ratiociniis in ludo aleae (Berekening van kansspelen) te schrijven. In Parijs hoorde hij van het debat tussen Pascal en Fermat over het probleem hoe de pot verdeeld moet worden bij een afgebroken spel. Huygens en de raadspensionaris Johan de Witt waren pioniers van de verzekeringswiskunde.

Zijn werk aan het slingeruurwerk leidde tot de ontdekking dat de cycloïde een isochrone kromme is.

Huygens bestudeerde kegelsneden en deed voorbereidend werk in de richting van de differentiaal- en integraalrekening. Zijn bewijzen bleven steeds vernuftig meetkundig, anders dan die van zijn jongere tijdgenoten Leibniz en Newton. Huygens' belangstelling ging later meer uit naar astronomie.

[bewerken] Natuurkunde

[bewerken] Middelpuntvliedende kracht en botsingswetten

Huygens leidde in 1659 de bekende formule af voor de centrifugale of middelpuntvliedende kracht, die uitgeoefend wordt door een voorwerp dat een cirkel beschrijft, bijvoorbeeld op het touw waaraan het wordt rondgeslingerd:

F_{cf}=\frac{m\ v^2}{r}

met m de massa van het voorwerp, v de snelheid en r de straal. Als er evenwicht van krachten is, oefent het touw een gelijke maar tegengestelde kracht op het voorwerp uit. Deze kracht is naar binnen gericht: de middelpuntzoekende kracht. Huygens publiceerde zijn vondst in De vi centrifuga (Over de middelpuntvliedende kracht, 1673). (Voor een afleiding zie middelpuntzoekende versnelling). Later gebruikte Newton deze voor zijn mechanica. Huygens formuleerde ook als eerste de juiste wetten voor de elastische botsing, maar publiceerde deze niet. Na zijn dood verscheen zijn De motu corporum ex percussione als onderdeel van de Opera posthuma (1703).

Huygens vond net als Galilei dat beweging relatief is en bovendien dat voor verandering van snelheid een kracht nodig is. Hiermee liep hij vooruit op Newton, die later met een systematische beschrijving kwam: de tweede wet van Newton.

[bewerken] Slingeruurwerk en -formule

Astronomie en ook de plaatsbepaling op zee vereiste nauwkeurige tijdmetingen, waardoor Huygens zich op dit probleem ging toeleggen. Hij bestudeerde de slingerbeweging en in 1656 had hij een patent op het eerste slingeruurwerk. Als eerste paste hij een anker echappement toe. In het werk Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (1673) beschreef hij de theorie van de beweging van een pendule. Als eerste vond hij de formule voor de periode van de mathematische slinger (dus met massaloze staaf of kabel), in moderne notatie:

T_{slinger}= 2 \pi \sqrt{\frac{l}{g}}

met T de periode, l de slingerlengte en g de valversnelling. Huygens ontdekte dat de cycloïde een isochrone kromme is. Bij een slingerklok garandeerden "wangetjes" met een cycloïde vorm een regelmatige slingerbeweging van het gewicht. In 1675 patenteerde Huygens een zakhorloge.

[bewerken] Optica

In 1662 bedacht Huygens een lenscombinatie, die zo min mogelijk kleurschifting vertoonde: het achromatische "Huygens-oculair". Voor zijn sterrenkundig werk maakte hij samen met zijn broer Constantijn junior een 12-voets (4 meter) telescoop. Ze slepen ook objectieven met een brandpuntsafstand tot 210 voet (66 meter). Omdat een zo lange buis onpraktisch was, bedacht Huygens een open constructie met een hoge mast voor het objectief. Waarschijnlijk was het moeilijk om trillingen te voorkomen.

Huygens experimenteerde met de dubbele breking in IJslands kristal (calciet) en verklaarde die met zijn golftheorie en gepolariseerd licht.

[bewerken] Golftheorie

Huygens is vooral bekend geworden door zijn golftheorie van het licht in zijn Traité de la lumière (zie ook Principe van Huygens). De latere theorie van Isaac Newton in zijn Opticks ging hier tegenin: hij verklaarde weerkaatsing, breking en interferentie van licht juist met lichtdeeltjes (zie: Dualiteit van golven en deeltjes). De experimenten van Thomas Young met interferentie in 1801 konden niet met deeltjes worden verklaard, maar wel met Huygens' golftheorie.

[bewerken] Akoestiek

[bewerken] 31-toonsstemming

Huygens was ook de uitvinder van de 31-toonsstemming. Deze kent 31 gelijkverdeelde tonen per octaaf in plaats van de gebruikelijke 12 halve tonen. Een interval van een halve toon heeft dan een frequentieverhouding van 21/31. Huygens bedacht deze stemming als alternatief voor de door hem maar matig beoordeelde gelijkzwevende stemming. In het Teylers museum in Haarlem is een 31-toons orgel te horen dat volgens deze stemming door de natuurkundige Adriaan Fokker is gebouwd.

[bewerken] Geluidswaarneming

Huygens was ook een voortreffelijk waarnemer van geluid in de vrije natuur. In 1693 (Oeuvres complètes, Tome X: Correspondance 1691-1695 (1905), Correspondance no. 2840) beschreef hij de waarneming van een toonhoogte in het geluid van een spuitende fontein, dat herhaald gereflecteerd werd tegen de traptreden van de grote paleistrap te Chantilly. Uitgaande van de theorie van de orgelpijp met geluid als golfverschijnsel gaf hij een correcte verklaring van de waargenomen toonhoogte. Vergelijk 'Herhalingstoonhoogte' of Repetition Pitch.

Huygens op 25 gulden bankbiljet uit jaren 50 vorige eeuw, met onder meer zijn buiten Hofwijck en Saturnus.

[bewerken] Stoommachine en andere uitvindingen

Het principe van de stoommachine is al te vinden in Huygens' aantekeningen. In Parijs presenteerde hij een buskruitmotor, waarin het buskruit gecontroleerd ontplofte. Denis Papin met wie Huygens had samengewerkt, gebruikte het principe van deze buskruitmotor later om zijn stoommachine te verbeteren. Huygens verbeterde ook de toverlantaarn drastisch. Voor zijn experimenten bouwde hij luchtpompen.

[bewerken] Sterrenkunde

[bewerken] Titan

Op 25 maart 1655 ontdekte Huygens Titan, de grootste maan van Saturnus. In juni daaropvolgend was hij er zeker van dat het om een maan ging: hij had het begeleidende lichtpuntje viermaal rond de planeet zien gaan. Om zoals toen gebruikelijk zijn prioriteit vast te leggen stuurde hij aan collega-sterrenkundigen in Praag en Londen een anagram. Het bestond uit een versregel van Ovidius (Fasti I 305. In moderne edities staat "mentis" in plaats van "nostris"):

Admovere oculis distantia sidera nostris (Ze brachten de verre sterren naar onze ogen)

en de letters uuuuuuu ccc rr h n b q x. Gedecodeerd staat hier:

Saturno luna sua circumducitur diebus sexdecim horis quatuor (Om Saturnus loopt zijn maan in zestien dagen en vier uur.)

Huygens sprak van "de maan van Saturnus" of "mijn maan". (De naam Titan werd pas in 1847 door John Herschel toegekend.) Het Ovidius-citaat staat in de rand van een lens gekrast in de collectie van het Universiteitsmuseum Utrecht. Mogelijk is dit exemplaar gebruikt in de telescoop waarmee Huygens Titan ontdekte (zie link).

[bewerken] Saturnus en de ringen

Galileo Galilei had Saturnus met zijn telescoop waargenomen als een merkwaardige verschijning met hengsels. Huygens kwam als eerste met de interpretatie van een bolvormige planeet met ringen er omheen. Aanvankelijk werd gedacht, dat de vreemde vorm van Saturnus massief was. In 1656 kwam Huygens tot de conclusie, dat de ringstructuur rond Saturnus uit gruis moesten bestaan.

[bewerken] Andere waarnemingen

Ook ontdekte hij enkele sterrennevels en dubbelsterren. In Systema Saturnium (1659) publiceerde hij een gedetailleerde tekening van Orionnevel. Met zijn moderne telescoop slaagde hij erin, afzonderlijke sterren in de Orionnevel te zien. Hij tekende als eerste in november 1659 een eenvoudige kaart van Mars met het donkere gebied Syrtis Major. Aan de hand van de terugkeertijd van dit detail schatte hij de omloopstijd van Mars op ongeveer 24 uur, iets langer dan een dag. In augustus 1672 deed hij de eerste waarneming van een poolkap van Mars. Verder nam hij de komeet van Halley waar. De zon beschouwde hij als een ster onder de sterren. Door de lichtsterkte van Sirius te vergelijken met die van de zon, schatte hij de afstand van Sirius als 22664 x zo ver als die van de zon.

[bewerken] Science fiction

In zijn Kosmotheoros (1698) speculeerde Huygens gedetailleerd over leven op andere planeten. (Voor dergelijke speculaties was Giordano Bruno eerder in 1600 door de Inquisitie verbrand.) Volgens Huygens bestond er op andere planeten een soortgelijk leven als op aarde, maar op de zon was geen leven mogelijk.

[bewerken] Werken

  • 1649 - De iis quae liquido supernatant (Over de delen die boven de vloeistof uitsteken, ongepubliceerd)
  • 1651 - Cyclometriae
  • 1651 - Theoremata de quadratura hyperboles, ellipsis et circuli (stellingen over de kwadratuur van hyperbolen, ellipsen en cirkels, Huygens' eerste publicatie)
  • 1654 - De circuli magnitudine inventa
  • 1656 - De Saturni Luna observatio nova (over de nieuwe waarneming van de maan van Saturnus)
  • 1656 - De motu corporum ex percussione, pas gepubliceerd in 1703
  • 1657 - De ratiociniis in ludo aleae = Van reeckening in spelen van geluck (vertaald door Frans van Schooten)
  • 1659 - Systema saturnium
  • 1673 - Horologium oscillatorium sive de motu pendularium (theorie en ontwerp van het slingeruurwerk, opgedragen aan Lodewijk XIV)
  • 1673 - De vi centrifuga (Over de Centrifugaalkracht)
  • 1684 - Astroscopia Compendiaria tubi optici molimine liberata (samengestelde sterrekijkers zonder buis)
  • 1685 - Memoriën aengaende het slijpen van glasen tot verrekijckers
  • 1686 - Kort onderwijs aengaende het gebruijck der horologiën tot het vinden der lenghten van Oost en West
  • 1690 - Traité de la lumière
  • 1690 - Discours de la cause de la pesanteur (betoog over de oorzaak van de zwaarte, daterend uit 1669?)
  • 1691 - Lettre touchant le cycle harmonique (Rotterdam, over 31-toonsstelsel)
  • 1698 - Cosmotheoros
  • 1703 - Opuscula posthuma onder meer
    • De motu corporum ex percussione (Over de bewegingen van lichamen die botsen, bevat de botsingswetten van Huygens, daterend uit 1656).
    • Descriptio automati planetarii (beschrijving en ontwerp planetarium)
  • 1724 - Novus cyclus harmonicus (Leiden, postume uitgave)
  • 1888-1950 - Huygens, Christiaan. Oeuvres complètes. The Hague Verzameld werk, met redacteurs D. Bierens de Haan (tome=deel 1-5), J. Bosscha (6-10), D.J. Korteweg (11-15), A.A. Nijland (15), J.A. Vollgraf (16-22).
Tome I: Correspondance 1638-1656 (1888). Tome II: Correspondance 1657-1659 (1889). Tome III: Correspondance 1660-1661 (1890). Tome IV: Correspondance 1662-1663 (1891). Tome V: Correspondance 1664-1665 (1893). Tome VI: Correspondance 1666-1669 (1895). Tome VII: Correspondance 1670-1675 (1897). Tome VIII: Correspondance 1676-1684 (1899). Tome IX: Correspondance 1685-1690 (1901). Tome X: Correspondance 1691-1695 (1905).
Tome XI: Travaux mathématiques 1645-1651 (1908). Tome XII: Travaux mathématiques pures 1652-1656 (1910).
Tome XIII, Fasc. I: Dioptrique 1653, 1666 (1916). Tome XIII, Fasc. II: Dioptrique 1685-1692 (1916).
Tome XIV: Calcul des probabilités. Travaux de mathématiques pures 1655-1666 (1920).
Tome XV: Observations astronomiques. Système de Saturne. Travaux astronomiques 1658-1666 (1925).
Tome XVI: Mécanique jusqu’à 1666. Percussion. Question de l’existence et de la perceptibilité du mouvement absolu. Force centrifuge (1929). Tome XVII: L’horloge à pendule de 1651 à 1666. Travaux divers de physique, de mécanique et de technique de 1650 à 1666. Traité des couronnes et des parhélies (1662 ou 1663) (1932). Tome XVIII: L'horloge à pendule ou à balancier de 1666 à 1695. Anecdota (1934). Tome XIX: Mécanique théorique et physique de 1666 à 1695. Huygens à l’Académie royale des sciences (1937).
Tome XX: Musique et mathématique. Musique. Mathématiques de 1666 à 1695 (1940).
Tome XXI: Cosmologie (1944).
Tome XXII: Supplément à la correspondance. Varia. Biographie de Chr. Huygens. Catalogue de la vente des livres de Chr. Huygens (1950).

[bewerken] Portretten en beelden

[bewerken] Tijdens zijn leven

[bewerken] Later

[bewerken] Naar Huygens vernoemd

[bewerken] Onderzoek

[bewerken] Onderwijs

[bewerken] Secundaire literatuur

  • Andriesse, C.D.: Titan kan niet slapen: een biografie van Christiaan Huygens (1993) ISBN 90-254-0168-6. Engelse vertaling: Huygens The Man Behind the Principle, Foreword by Sally Miedema, Cambridge University Press 2005
  • Boyer, C.B.: A history of mathematics, New York, 1968
  • Busken Huet, C.: Het land van Rembrand - Studien over de noordnederlandse beschaving in de zeventiende eeuw, 1882-1884, herdruk 1956 Het Spectrum
  • Dijkgraaf, R., Fresco, L. en Van Calmthout, M. (eds): De Bètacanon
  • Dijksterhuis, E. J.: De mechanisering van het wereldbeeld, Amsterdam, 1980, vierde druk
  • Hooijmaijers, H.: Telling time - Devices for time measurement in Museum Boerhaave - A Descriptive Catalogue, Leiden, Museum Boerhaave, 2005
  • Hooykaas, R.: Geschiedenis der natuurwetenschappen, Utrecht, 1976
  • Icke, V.: Christiaan Huygens in de onvoltooid verleden toekomende tijd
  • Kox, A.J. en Polak, P.H.: Christiaan Huygens (1629-1695), in: Kox, A.J. en Chamalaun, M., eds: Van Stevin tot Lorentz. Portretten van Nederlandse natuurwetenschappers, Amsterdam 1980
  • Romein-Verschoor, A.: Christiaen Huygens 1629-1695, ontdekker der waarschijnlijkheid, in: Erflaters van onze beschaving, Querido Amsterdam, 1938, latere herdrukken
  • Struik, D.J.: Geschiedenis van de wiskunde, SUA Amsterdam, 1977
  • van den Ende, H. e.a.: Huygens's Legacy, The golden age of the pendulum clock, Fromanteel Ltd, Castle Town, Isle of Man, 2004
  • van Kersen, F. en van den Ende, H.: Opwindende klokken - de gouden eeuw van het slingeruurwerk 12 September - 29 november 2004 (tentoonstellingscatalogus), Apeldoorn, Paleis Het Loo, 2004
Referenties:
  1. ↑ http://www.krogtweb.nl/standbeelden/object.php?record=ZH58nb Beeld van Termote, Rotterdam

[bewerken] Externe links

[bewerken] Primaire bronnen

[bewerken] Musea

[bewerken] Overig

Wikimedia Commons
 
Persoonlijke instellingen
Boek maken