De 17e eeuw was een zeer veelbelovende tijd voor de wetenschappen, met vorderingen op het gebied van natuurkunde, wiskunde, scheikunde en natuurwetenschappen. In een eeuw tijd werden voor het eerst verschillende planeten en manen waargenomen, werden nauwkeurige modellen gemaakt om de bewegingen van de planeten te voorspellen en werd de wet van universele zwaartekracht bedacht.
Te midden hiervan valt de naam van Christiaan Huygens op tussen de rest. Als een van de meest vooraanstaande wetenschappers van zijn tijd stond hij centraal in de ontwikkeling van klokken, mechanica en optica. En op het gebied van astronomie ontdekte hij Saturnusringen en zijn grootste maan - Titan. Dankzij Huygens werden volgende generaties astronomen geïnspireerd om het buitenste zonnestelsel te verkennen, wat leidde tot de ontdekking van andere Cronische manen, Uranus en Neptunus in de volgende eeuw.
Vroege leven:
Christiaan Huygens werd geboren in Den Haag op 14 april 1629 in een rijke en invloedrijke Nederlandse familie. Christiaan was de tweede zoon van Constantijn Huygens en Suzanna van Baerle, die Christiaan vernoemde naar zijn grootvader van vaders kant. Constantijn - een beroemde dichter, componist en adviseur van het Huis van Oranje - was bevriend met veel hedendaagse filosofen, waaronder Galileo Galilei, Marin Mersenne en René Descartes.
De connecties en persoonlijke voorkeuren van zijn vader zorgden ervoor dat Christiaan een uitgebreide opleiding in de kunsten en wetenschappen kreeg en zette hem op weg om uitvinder en astronoom te worden. Tot zijn zestiende was Christiaan thuis geschoold en volgde een liberale opleiding. Hij studeerde talen, muziek, geschiedenis, aardrijkskunde, wiskunde, logica, retoriek en ook dansen, schermen en paardrijden.
Opleiding:
In 1645 werd Christiaan uitgezonden om rechten en wiskunde te studeren aan de Universiteit van Leiden, in het zuiden van Nederland. Na twee jaar vervolgde Huygens zijn studie aan het pas opgerichte College van Oranje in Breda, waar zijn vader curator was, tot hij in 1649 afstudeerde. Terwijl zijn vader had gehoopt dat hij diplomaat zou worden, interesseerde Christiaan zich voor wiskunde. en de wetenschappen waren duidelijk.
In 1654 keerde Huygens terug naar het huis van zijn vader in Den Haag, waar hij zich volledig toelegde op onderzoek. Veel hiervan vond plaats in een ander huis van zijn familie in het nabijgelegen Hofwijck, waar hij een groot deel van de zomer doorbracht. Huygens ontwikkelde in die tijd een breed scala aan correspondenten, waaronder Mersenne en de kring van academici waarmee hij zich in Parijs had omringd.
In 1655 begon Huygens meerdere malen Parijs te bezoeken en nam hij deel aan debatten van de Montmor Academy - die na zijn dood in 1648 de Mersenne-kring had overgenomen. Huygens pleitte op de Montmor Academy voor de wetenschappelijke methode en experimenten boven traditionele orthodoxies en wat hij zag als amateuristische attitudes.
In 1661 bracht Huygens zijn eerste bezoek aan Engeland, waar hij een bijeenkomst bijwoonde van de Gresham College-groep - een samenleving van wetenschappers die beïnvloed is door de nieuwe wetenschappelijke methode (zoals omarmd door Francis Bacon). In 1663 werd Huygens Fellow van de Royal Society, die de Gresham Group opvolgde, en ontmoette hij invloedrijke wetenschappers als Isaac Newton en Robert Boyle, die vele debatten en discussies voerden met anderen over hun soortgenoten.
In 1666 verhuisde Huygens naar Parijs en werd een van de oprichters van de nieuwe Franse Academie van Wetenschappen van Lodewijk XIV. Daar gebruikte hij het Observatorium van Parijs om zijn grootste ontdekkingen op het gebied van astronomie te doen (zie hieronder), voerde correspondentie met de Royal Society en werkte samen met collega-astronoom Giovanni Cassini (die Saturnus 'manen Iapetus, Rhea, Tethys en Dione ontdekte) .
Zijn werk bij de Academie leverde hem een hoger pensioen op dan dat van een andere deelnemer en een appartement in het gebouw. Afgezien van incidentele bezoeken aan Nederland, woonde hij van 1666 tot 1681 in Parijs en maakte hij kennis met de Duitse wiskundige en filosoof Gottfried Wilhelm Leibniz, met wie hij de rest van zijn leven op vriendschappelijke voet bleef.
Prestaties in de astronomie:
Huygens begon van 1652-53 met het bestuderen van sferische lenzen vanuit een theoretisch oogpunt, met als uiteindelijk doel het begrijpen van telescopen. In 1655 begon hij, in samenwerking met zijn broer Constantijn, met het slijpen en polijsten van zijn eigen lenzen, en uiteindelijk ontwierp hij wat nu het Huygenian-oculair wordt genoemd - een telescoopoculair bestaande uit twee lenzen.
Tegen de jaren zestig stelde zijn werk met lenzen hem in staat om sociaal contact te hebben met Baruch Spinoza - de beroemde Nederlandse filosoof, wetenschapper en rationalist - die ze professioneel op de grond had gezet. Met behulp van deze verbeteringen die hij introduceerde in lenzen, die hij op zijn beurt gebruikte om zelf telescopen te bouwen, begon Huygens de planeten, sterren en het universum te bestuderen.
In 1655, met behulp van een door hemzelf ontworpen refractietelescoop met 50 vermogens, werd hij de eerste astronoom die Saturnusringen identificeerde, waarvan hij de vorm vier jaar later correct peilde. In zijn werkSystema Saturnium (1659), beweerde hij dat Saturnus "omgeven was door een dunne platte ring, nergens aanraakend, en geneigd tot de ecliptica."
Het was ook in 1655 dat hij de eerste astronoom werd die de grootste van de manen van Saturnus observeerde - Titan. Destijds noemde hij de maan Saturni Luna (Latijn voor 'de maan van Saturnus'), die hij beschreef in zijn traktaat getiteld De Saturni Luna Observatio Nova (“Een nieuwe waarneming van de maan van Saturnus ").
In hetzelfde jaar gebruikte hij zijn moderne telescoop om de Orionnevel te observeren en met succes onder te verdelen in verschillende sterren. Hij produceerde ook de allereerste illustratie ervan - die hij ook publiceerde Systema Saturnium in 1659. Hierdoor werd de helderdere binnenregio de Huygenian regio ter ere van hem.
Kort voor zijn dood in 1695 was Huygens klaar Cosmotheoros, die postuum in 1698 werd gepubliceerd (vanwege de nogal ketterse stellingen). Daarin speculeerde Huygens over het bestaan van buitenaards leven op andere planeten, waarvan hij dacht dat het vergelijkbaar zou zijn met dat van de aarde. Dergelijke speculaties waren destijds niet ongebruikelijk, mede dankzij het Copernicaanse (heliocentrische) model.
Maar Huygens ging dieper in op de bewering dat de beschikbaarheid van water in vloeibare vorm essentieel was voor het leven en dat de eigenschappen van water van planeet tot planeet moesten variëren om bij het temperatuurbereik te passen. Hij nam zijn waarnemingen van donkere en heldere vlekken op de oppervlakken van Mars en Jupiter als bewijs van water en ijs op die planeten.
Hij besprak de mogelijkheid van schriftuurlijke uitdagingen en voerde aan dat buitenaards leven door de Bijbel niet werd bevestigd of ontkend, en vroeg zich af waarom God de andere planeten zou scheppen als ze niet bedoeld waren om als de aarde te worden bevolkt. Het was ook in dit boek dat Huygens zijn methode voor het schatten van sterrenafstanden publiceerde, gebaseerd op de veronderstelling (later onjuist gebleken) dat alle sterren even helder waren als de zon.
In 1659 noemde Huygens ook wat nu bekend staat als de tweede van de bewegingswetten van Newton in een kwadratische vorm. Destijds heeft hij afgeleid wat nu de standaardformule is voor de middelpuntzoekende kracht, uitgeoefend door een object dat een cirkelvormige beweging beschrijft, bijvoorbeeld op de snaar waaraan het is bevestigd. In wiskundige vorm wordt dit uitgedrukt als Fc = mv² / rwaar m de massa van het object is, v de snelheid en r de straal.
De publicatie van de algemene formule voor deze kracht in 1673 - hoewel gerelateerd aan zijn werk in pendelklokken en niet in astronomie (zie hieronder) - was een belangrijke stap in het bestuderen van banen in de astronomie. Het maakte de overgang mogelijk van de derde wet van planetaire beweging van Kepler naar de inverse kwadratenwet.
Andere prestaties:
Zijn interesse als astronoom in het nauwkeurig meten van tijd leidde hem ook tot de ontdekking van de slinger als regulator voor klokken. Zijn uitvinding van de slingeruurwerk, die hij eind 1656 prototypeerde, was een doorbraak in de tijdwaarneming, waardoor nauwkeurigere klokken mogelijk waren dan destijds beschikbaar waren.
In 1657 schakelde Huygens in Den Haag klokkenmakers in om zijn klok te bouwen en vroeg een lokaal octrooi aan. In andere landen, zoals Frankrijk en Groot-Brittannië, was hij minder succesvol, met ontwerpers die zelfs zover gingen om zijn ontwerp te stelen voor eigen gebruik. Het gepubliceerde werk van Huygen aan het concept zorgde er echter voor dat hem de uitvinding werd toegeschreven. De oudst bekende slingeruurwerk in Huygens-stijl dateert uit 1657 en is te zien in Museum Boerhaave in Leiden (zie hierboven).
In 1673 publiceerde Huygens Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (Theorie en ontwerp van de slingeruurwerk), zijn belangrijkste werk over slingers en horologie. Daarin behandelde hij problemen die waren opgeworpen door eerdere wetenschappers die slingers niet als isochroon beschouwden - d.w.z. hun periode afhankelijk van de breedte van hun swing, waarbij brede swings iets langer duren dan smalle swings.
Huygens analyseerde dit probleem met behulp van geometrische methoden (een vroeg gebruik van calculus) en stelde vast dat de tijd die het kost, hetzelfde is, ongeacht het beginpunt. Verder loste hij het probleem op van het berekenen van de periode van een slinger, waarbij hij de wederzijdse relatie tussen het oscillatiecentrum en het draaipunt beschreef. In hetzelfde werk analyseerde hij de conische slinger - een gewicht op een koord dat in een cirkel beweegt en het concept van middelpuntvliedende kracht gebruikt.
Huygens wordt ook gecrediteerd voor het ontwikkelen van een balansveerhorloge, in dezelfde periode als Robert Hooke (1675). De controverse over wie de eerste was, heeft eeuwenlang standgehouden, maar er wordt algemeen aangenomen dat de ontwikkeling van Huygen onafhankelijk van die van Hooke plaatsvond.
Huygens wordt ook herinnerd om zijn bijdragen aan de optica, vooral om zijn golftheorie van licht. Deze theorieën werden voor het eerst meegedeeld in 1678 aan de Academie van Wetenschappen van Parijs en werden in 1690 gepubliceerd in zijn "Traité de la lumière" (“Verhandeling over licht'). Daarin betoogde hij een herziene versie van Descartes-opvattingen, waarin de lichtsnelheid oneindig is en wordt gepropageerd door middel van sferische golven die langs het golffront worden uitgezonden.
Ook gepubliceerd in 1690 was Huygen's verhandeling over zwaartekracht, "Discours de la cause de la pesanteur ” (“Verhandeling over de oorzaak van de zwaartekracht“), Die een mechanische verklaring van zwaartekracht bevatte op basis van Cartesiaanse wervelingen. Dit betekende een afwijking van de zwaartekrachttheorie van Newton, die - ondanks zijn algemene bewondering voor Newton - volgens Huygen verstoken was van enig wiskundig principe.
Andere uitvindingen van Huygens waren onder meer zijn ontwerp van een verbrandingsmotor in 1680 die zonder buskruit liep, hoewel er nooit prototypes werden gebouwd. Huygens bouwde ook drie telescopen van zijn eigen ontwerp, met brandpuntsafstanden van 37,5, 55 en 64 meter (123, 180 en 210 voet), die later aan de Royal Society werden aangeboden.
Dood en nalatenschap:
Huygens verhuisde in 1681 terug naar Den Haag na een zware depressie, die hem zijn hele leven had geplaagd. Hij probeerde in 1685 terug te keren naar Frankrijk, maar de intrekking van het Edict van Nantes - dat de Franse protestantse (de Hugenoten) vrijheid gaf om hun religie te beoefenen - sloot dit uit. Toen zijn vader stierf in 1687, erfde hij Hofwijck, waar hij het jaar daarop woonde.
In 1689 bracht hij zijn derde en laatste bezoek aan Engeland, waar hij Isaac Newton opnieuw zag voor een uitwisseling van ideeën over beweging en optica. Hij stierf in Den Haag op 8 juli 1695, na een slechte gezondheid, en werd begraven in de Grote of Sint-Jacobskerk - Grote of St. Jacobskerk, een monumentale protestantse kerk in Den Haag.
Voor zijn levenswerk en bijdragen aan vele wetenschapsgebieden is Huygen op verschillende manieren geëerd. Als erkenning voor zijn tijd aan de Universiteit Leiden werd het Huygens Laboratorium gebouwd, de thuisbasis van de afdeling Natuurkunde van de universiteit. De European Space Agency (ESA) creëerde ook het Huygens-gebouw, dat zich tegenover het European Space Research and Technology Centre (ESTEC) op het Space Business Park in Noordwijk, Nederland bevindt.
De Radbound Universiteit, gevestigd in Nijmegen, Nederland, heeft ook een gebouw vernoemd naar Huygens, een van de belangrijkste gebouwen van de wetenschappelijke afdeling van de universiteit. Het Christiaan Huygens College, een middelbare school in Eindhoven, Nederland, wordt ook naar hem vernoemd, evenals het Huygen Scholarship Program - een speciale beurs voor internationale en Nederlandse studenten.
Er is ook het oculair met twee elementen voor telescopen ontworpen door Huygens, dat daarom bekend staat als het Huygenian-oculair. Een microscoopbeeldverwerkingspakket, bekend als Huygens Software, werd ook naar hem vernoemd. Ter ere van zowel Christiaan als zijn vader, een andere bekende Nederlandse geleerde en wetenschapper, heeft de Nederlandse Nationale Supercomputer-faciliteit in Amsterdam de Huygens Supercomputer gemaakt.
En vanwege zijn bijdragen op het gebied van astronomie, zijn veel hemellichamen, kenmerken en voertuigen naar Huygens vernoemd. Deze omvatten Asteroïde 2801 Huygens, de Huygens-krater op Mars en Mons Huygens, een berg op de maan. En natuurlijk is er de Huygens-sonde, de lander die werd gebruikt om het oppervlak van Titan te onderzoeken, als onderdeel van de Cassini-Huygens-missie naar Saturnus.
Space Magazine heeft veel interessante artikelen over Christiaan Huygens en zijn ontdekkingen. Hier is er bijvoorbeeld een die de 375e verjaardag van Christiaan Huygens erkent, een artikel over Saturn's Moon Titan en details over de missie van Huygen en wat het onthulde over de atmosfeer van Titan.
Astronomy Cast heeft ook een informatieve podcast over het onderwerp, Aflevering 230: Christiaan Huygens en Aflevering 150: Telescopes, the Next Level
Kijk voor meer informatie op NASA's pagina Zonnestelselverkenning op Christiaan Huygens en een biografie van Christiaan Huygens.
