Christiaan Huygens

Voorwoord

Dit werkstuk gaat over Christiaan Huygens. Hij was een bekende geleerde uit de 17e eeuw. Hij was geleerd op drie gebieden; sterrenkunde, wiskunde en natuurkunde. Onze hoofdvraag voor dit werkstuk is dus de volgende; wie was Christiaan Huygens en wat deed hij? De deelvragen zijn:
Deelvraag 1: Wie was Christiaan Huygens?
Deelvraag 2: Wat deed Huygens op het gebied van wiskunde?
Deelvraag 3: Wat deed Huygens op het gebied van natuurkunde?
Deelvraag 4: Wat deed Huygens op het gebied van sterrenkunde?

Inhoudsopgave

- voorwoord
- biografie
- sterrenkunde
- wiskunde
- natuurkunde
- nawoord

Deelvraag 1; Wie was Christiaan Huygens?

Christiaan Huygens werd op 14 april 1629 geboren. Het was de tweede zoon van de dichter en staatsman Constantijn Huygens en zijn vrouw Suzanna van Baerle. De oudere broer van Christiaan heette Constantijn jr. Hij had ook nog een kleiner broertje: Lodewijk. De familie Huygens waren in dienst van de prinsen van Oranje. Christiaan kwam dus uit een deftige en rijke familie.
Christiaan Huygens kreeg zijn eerste opleiding thuis van zijn vader en van leraren die door zijn vader waren aangesteld. Toen Christiaan acht jaar was kwam er een huisleraar. Aan hem was de taak de broers Latijn te leren. Hun vader gaf Christiaan en Constantijn les in muziek en rekenen. In de daarop volgende jaren leerde hij nog vakken zoals: geografie, logica, Grieks, Frans en Italiaans. Toen hij vijftien was hij oud genoeg om te leren dansen en paardrijden, en kwam er eindelijk ook een leraar wiskunde.
Op 11 mei 1645 schreef Christiaan zich samen met zijn broer in aan de universiteit van Leiden. Je kon in die tijd drie richtingen op: rechten, theologie en geneeskunde. De vader van de broers wilde dat zijn zonen rechten gingen studeren, zodat zij de familietraditie konden voortzetten en hoge ambtenaren konden worden. Christiaan en Constantijn stonden dan ook ingeschreven als studenten in de rechten.
Hij deed niet alleen rechten, hij deed ook natuurkunde en wiskunde. Christiaan volgde in Leiden de lessen van de wiskundehoogleraar Frans van Schooten.
Na twee jaar werd Christiaan door zijn vader weer van de Leidse universiteit weggehaald. Van maart 1647 tot augustus 1649 zette hij zijn rechtenstudie voort aan de universiteit te Breda, samen met zijn jongere broer Lodewijk. Deze school was opgericht door de prins van Oranje. Hij was de stadhouder van Breda.
Na de dood van stadhouder Willem II in 1650 kregen zijn aanhangers niet meer zo veel invloed. Dat betekende ook dat de invloed van vader Huygens minder was geworden en dat hij de volgende jaren weinig kon doen om zijn zoons aan een passende functie te helpen. Christiaan bleef een tijd ambteloos. De familie was rijk genoeg om hem te laten studeren.
In 1655 maakte Christiaan een reis naar Frankrijk met zijn broer Lodewijk en twee neven. In die tijd maakte je een reis om wat te zien en te leren. Bijvoorbeeld om te zien hoe het er in andere hoven en landen er aan toeging. Christiaan maakte niet alleen een reis om wat te bezichtigen of om wat te leren. Hij maakte in Parijs kennis met de belangrijkste wiskundigen van Frankrijk, en nam deel aan discussies die over nieuwe ontdekkingen in het natuuronderzoek werden gevoerd.
De volgende jaren bracht Christiaan vooral in Den Haag door, maar bleef in contact met de buitenlandse geleerde wereld. In 1660-1661 en in 1663-1664 ging hij opnieuw op reis en brengt een paar maanden door in Parijs en Londen. In Den Haag woonde hij in het huis van zijn vader. Christiaan is zelf nooit getrouwd geweest. Voor zeventiende-eeuwse geleerden was dat niet uitzonderlijk.
Na zijn studie had hij een hele tijd geen werk en kon hij zich wijden aan het doen van ontdekkingen. Het was in deze periode dat hij enkele belangrijke en opvallende ontdekkingen deed. Voor een deel werden deze pas veel later gepubliceerd.
Christiaan Huygens was aanvankelijk vooral als wiskundige bekend geworden. Op dit vakgebied zou hij zich zijn leven lang blijven toeleggen en er heel goed in worden. Voor niet-specialisten was dit werk echter moeilijk te bevatten. Een meer aansprekend onderdeel waren zijn berekeningen op de kans van winst of verlies bij gokspelletjes. Christiaan Huygens is hiermee een van de grondleggers van de kansrekening.
Behalve wiskunde had Christiaan ook nog andere dingen die hij leuk vond: het maken van instrumenten en apparaten. Samen met zijn broer Constantijn maakte hij telescopen. In 1656 maakte hij de ontdekking van een maan van Saturnus bekend en in zijn Systema saturnium (1659) had hij een oplossing voor het raadsel van Saturnus' merkwaardige, en steeds wisselende uiterlijk: de planeet heeft een ring. Met deze ontdekkingen aan Saturnus werd Christiaan Huygens (internationaal) bekend.
In 1666 kreeg Christiaan de keuze voor een carrière als natuuronderzoeker.
Eerst was Huygens ontevreden over het peil van het wetenschappelijk onderzoek. Daarom richtte hij met een paar vrienden (de sterrenkundigen Azout en Petit), een academie op, om serieus wetenschappelijk te doen. Eerst waren er te weinig mensen die echt mee wilde doen, en ook te weinig geld. Toen werd koning lodewijk 14e gevraagd wil je wat doen? Koning vroeg toen aan Christiaan Huygens of hij de leiding op zich wilde nemen van die academie. Vanaf dat moment werd het een succes. De naam van de academie was: Académie Royale des Sciences.
Christiaan Huygens werkte heel hard voor de academie. Hij leverde zelf ook bijdragen. In 1669 werd hij zwaar ziek. Iedereen hield rekening met zijn dood. Voor zijn herstel keerde hij terug naar zijn familie in Den Haag, waar hij verbleef van september 1670 tot juni 1671. Ook toen hij in 1681 opnieuw ziek werd, ging hij weer naar Den Haag. De mensen in Frankrijk moesten niks meer van Huygens hebben. De vrijheden van protestanten werden steeds meer ingeperkt. Toen Huygens vanaf 1681 vanwege zijn ziekte weer in Den Haag verbleef besloot hij uiteindelijk, op advies van vrienden die de situatie ter plaatse kennen, om niet meer naar Parijs terug te keren.
De rest van zijn leven woonde Huygens in Nederland, als een internationaal geleerde. Tot op het laatst zette hij zijn onderzoekingen en publicaties voort. Hij leefde van het ruime familiekapitaal. Hij woonde lang in Den Haag bij zijn vader, maar na zijn dood in 1687 is hij buiten Hofwijk in Voorburg gaan wonen. In 1695 ging zijn gezondheid hard achteruit. Hij stierf op 9 juli van dat jaar. Zijn papieren liet hij na aan de universiteit van Leiden, waar zij nu nog zijn. Zijn instrumenten en lenzen bleven in het bezit van de familie Huygens tot 1754, toen de verzameling bij opbod werd verkocht en verstrooid raakte.

Deelvraag 2; Wat deed Huygens op het gebied van wiskunde?

Meester in de meetkunde
In Leiden studeerde Christiaan Huygens wiskunde bij Frans van Schooten. In die tijd was de wiskunde heel meetkundig van karakter en gebaseerd op de stellingen en meetkunde van Archimedes. Daarnaast bestudeerde Huygens in Leiden de nieuwe, zogeheten analytische meetkunde die de filosoof en wiskundige René Descartes ontwikkeld had.
Christiaan bleek al snel een meester in de meetkunde. Toen de bekende, wetenschappelijk ingestelde pater Marin Mersenne wat werk van de toen 17-jarige Christiaan zag, vergeleek hij hem zelfs met Archimedes.
Toen hij na zijn studie weer naar in zijn vader's huis in Den Haag verbleef, vestigde Christiaan Huygens zijn naam als wiskundige definitief met twee werken: "Theoremata de quadratura hyperboles, ellipsis et circuli" dat in 1651 verscheen, en "De circuli magnitudine inventa" uit 1654.

Lastige krommen
In de jaren daarna hield Huygens zich vooral bezig met natuurwetenschappelijke problemen. Maar ook bij zijn werk aan lenzen en telescopen of bij zijn uitvinding van het slingeruurwerk, verdiepte hij zich uitgebreid in de achterliggende wiskunde. Daarbij werkte hij ook aan krommen die buiten de klassieke meetkunde vielen omdat ze op sinussen, exponenten of logaritmen gebaseerd waren. Een voorbeeld van zo'n kromme is de cycloïde (dat is bijvoorbeeld de weg die het ventiel van een fietsband aflegt bij het fietsen), die een grote rol speelde in zijn werk aan slingeruurwerken.

Speelen van Geluck
In 1660 publiceerde Christiaan een "Tractaet handelende van reeckening in Speelen van Geluck", waarmee hij een belangrijke bijdrage leverde aan het nieuwe vakgebied van de kans- en waarschijnlijkheidsrekening.
Dat was niet zo lang voor hij naar Parijs vertrok om daar in 1666 voorzitter van de Académie des Sciences te worden. In Parijs was hij een tijd de leermeester van Gottfried Leibniz, die later een beroemd wiskundige zou worden. Leibniz had Huygens opgezocht vanwege diens reputatie op het gebied van de meetkunde. Zelf sloeg Leibniz kort daarna een heel nieuwe weg in: hij ontwikkelde de moderne wiskundige methoden van de differentiaal- en integraalrekening.

Leibniz' nieuwe methode
In zijn laatste jaren in Den haag en op het buitenverblijf van de familie, Hofwijk, hield Huygens zich weer bezig met puur wiskundige en meetkundige problemen. Hij correspondeerde regelmatig met Leibniz. Veel van de problemen die Leibniz met zijn integraal- en differentiaalrekening oploste, kon Huygens ook op een klassiek meetkundige manier oplossen. Hij gaf daaraan zelfs de voorkeur omdat deze methode volgens hem veel meer inzicht verschafte. Maar hij was waarschijnlijk één van de zeer weinigen die in staat waren de lastige en omslachtige bewijzen te vinden! Aan de andere kant zag Huygens ook wel in dat Leibniz' moderne methode waardevol waren.

Deelvraag 3; Wat deed Huygens op het gebied van natuurkunde?

Huygens en de Mechanica
De term "mechanica" is afgeleid van een Grieks woord dat werktuig betekent. De mechanica beschreef de krachten die werkten op en door middel van hefbomen, katrollen en soortgelijke werktuigen. In de loop van de tijd werd het bereik uitgebreid. Tegenwoordig is het de wetenschap die een wiskundige behandeling geeft van krachten en bewegingen in het algemeen.
In de zeventiende-eeuwse natuurwetenschap kwam aan de mechanica een bijzondere betekenis toe. De Franse filosoof René Descartes had gesteld dat alle natuurverschijnselen op basis van mechanische werking tussen de kleinste materiedeeltjes verklaard kunnen worden. Kennis van de regels van de mechanica betekende zodoende kennis van de wetten volgens welke de natuur werkt. Vandaar dat ook Huygens zich hier intensief mee heeft beziggehouden. Hij is in het bijzonder door de volgende bijdragen bekend geworden.
- De botsingsregels
- De wetten van de slinger
- de regels voor centrifugale kracht

Slingeruurwerk
Een van Huygens' bekendste vindingen is het slingeruurwerk.
Wij kunnen elk moment van de dag op ons horloge zien hoe laat het is, maar aan het begin van de zeventiende eeuw was daarvan geen sprake.
In de oudheid werd de tijd bepaald aan de hand van kosmische verschijnselen: de stand van de zon, de maan en sterrenbeelden. Dat was lastig als het bewolkt was.
In de middeleeuwen werden kortere perioden gemeten met zandlopers - op schepen bijvoorbeeld gaven zandlopers aan wanneer de ene matroos de wacht moest overnemen van de andere.
Sinds de middeleeuwen werden ook raderuurwerken gebruikt om de tijd te meten. Hierin liet een serie radertjes de wijzers van de klok draaien. De radertjes werden in beweging gezet via een koord met een gewicht, dat door de zwaartekracht naar beneden werd getrokken. Als het gewicht snel naar beneden 'viel', zouden de wijzers van de klok veel te snel draaien. Om dat te voorkomen werd een soort omgekeerde versnellingsbak gebruikt: de snelle beweging van het eerste radertje werd daarin omgezet in een langzame beweging van het laatste radertje dat de wijzers liet draaien. Als extra 'rem' (eigenlijk gaat het niet om remmen maar om slippen) werd bovendien een juk met twee gewichtjes gebruikt.
De klok gelijk werd iedere dag gelijk gezet om 12 uur, wanneer de zon bovenaan de hemel stond. Maar binnen een dag liep zo'n raderuurwerk al weer minstens een kwartier achter.
Het slingeruurwerk dat Huygens uitvond, liep veel beter en kon de tijd zelfs in secondes weergeven!
Ook het slingeruurwerk van Huygens bevatte een uurwerk met radertjes en wijzers. En net als in het raderuurwerk zette een gewicht aan een koord het uurwerk in beweging. Maar in Huygens' klok werd die neergaande beweging van het gewicht (onder invloed van de zwaartekracht), niet via een juk maar via een slinger afgeremd.

Wat is het voordeel van een slinger?
Stel dat je een slinger een klein tikje geeft. De slinger zwaait heen en weer en doet er bijvoorbeeld telkens 1 seconde over om één keer heen en weer te gaan.
Daarna geef je de slinger een veel hardere zet. De slinger zwaait verder uit en heeft een grotere snelheid. Toch blijkt, als je nu gaat meten, dat de slinger weer in 1 seconde heen en weer zwaait.
Al eerder had een andere beroemde natuurwetenschapper, Galileo Galilei ontdekt dat een slinger deze eigenschap heeft (met een mooi woord: dat een slingerbeweging isochroon is), maar het was Huygens die zo slim was de beweging van een slinger te koppelen aan een uurwerk.
De heen en weer gaande slinger, liet het radertje dat de wijzers liet draaien, steeds één tandje verspringen. Zo ontstond een slingeruurwerk dat de tijd heel regelmatig wegtikt.

Deelvraag 4; Wat deed Huygens op het gebied van sterrenkunde?

De sterrenkunde was van oudsher vooral een wiskundig vak: de theorie van het voorspellen van de bewegingen van de hemellichamen. Maar onder de invloed van de ontdekkingen van de Italiaanse geleerde Galileo Galilei en andere sterrenkundigen, mogelijk gemaakt door de uitvinding van de telescoop, en de theorieën van de Franse filosoof René Descartes kwam in de zeventiende eeuw vooral de vraag centraal te staan naar de bouw en de aard van het heelal.
Huygens was van de wiskundige aspecten van de sterrenkunde volledig op de hoogte, maar hij was in de eerste plaats geïnteresseerd in de vraag hoe de hemel in elkaar zat en als sterrenkundige was hij een waarnemer. Met zijn zelfgebouwde telescopen speurde hij de hemel af. In het bijzonder zijn ontdekkingen aan de planeet Saturnus maakten hem beroemd.
Tot zijn sterrenkundig werk valt verder het planetarium te rekenen dat hij in opdracht van de Franse koning bouwde, en het boek Cosmotheoros dat hij aan het eind van zijn leven schreef. Hierin bespreekt hij de bouw van het heelal, de grootte van de hemellichamen, en ook de vraag of er leven voorkomt op andere planeten.
Nadat Christiaan en Constantijn Huygens zich aanvankelijk hadden beziggehouden met het slijpen van lenzen voor kijkers met relatief korte brandpuntsafstanden (variërend van 12 tot 23 voet), legden zij zich na Christiaans definitieve terugkeer naar Den Haag in 1681 toe op het vervaardigen van lenzen voor kijkers met veel langere brandpuntsafstanden.
De reden hiervoor was tweeledig. Ten eerste kon je met kijkers met een lange brandpuntsafstand veel sterkere vergrotingen bereiken, waardoor je de hemellichamen in meer detail kon waarnemen.In de tweede plaats werden de storende kleurfouten (waarmee elke kijker met een enkelvoudige objectiefglas behept is) minder naarmate de brandpuntsafstand van een kijker langer is.
Nadeel is natuurlijk wel dat dit soort kijkers lastig te maken is en dat zij ook niet eenvoudig zijn te bedienen. Om er een willekeurig hemellichaam mee te kunnen waarnemen moesten ze met behulp van takels aan hoge masten opgehangen worden. De kijkerbuizen leden daarbij aan doorbuiging onder hun eigen gewicht en waren ook erg gevoelig voor de wind.
Christiaan Huygens loste deze problemen op door de kijkerbuis maar helemaal weg te laten. Met behulp van enkele vernuftig uitgedachte hulpstukken wist hij het objectiefglas en de ooglens op een dusdanige manier op te stellen dat het geheel als een "buisloze" kijker fungeerde. De constructie en het gebruik van buisloze kijkers waren niet eenvoudig en Christiaan besloot om met de Astroscopia compendiaria zijn ervaringen op dit gebied aan een groter publiek bekend te maken.

Nawoord

Onze hoofdvraag was; wie was Christiaan Huygens en wat deed hij?
Dit is het antwoord daarop: Christiaan Huygens was één van de belangrijkste wetenschappers uit de 17e eeuw. Hij deed veel uitvindingen en met vele daarvan konden hijzelf en andere wetenschappers weer nieuwe uitvindingen doen.
Dit zijn een aantal van Huygens’ technische vondsten:
- tijdmeters
- lenzenslijpmachines
- kijkers
- microscopen
- luchtpompen
- rijtuigen
- windkrachtmeters
- barometers
- waterpasmeters
- dieptemeters