5a. De Saturnio Luna Observatio Nova

Op 5 maart 1656 werd in Den Haag bij de Haagse uitgever Adriaan Vlacq een pamflet uitgegeven waarin Christiaan Huygens verslag deed van zijn ontdekking (bijna een jaar eerder) van een maan bij de planeet Saturnus. Destijds was dat de verst bekende planeet in ons zonnestelsel. Maar er was meer!

Tijdens zijn telescopische waarnemingen aan Saturnus had Huygens ook een eigen verklaring gevonden voor de schijnbaar wisselende vorm van deze planeet. Deze telkens veranderende en af en toe zelfs verdwijnende‘oren van Saturnus’ waren al door Galilei waargenomen.

Op het moment dat Huygens de ontdekking van een maan rond Saturnus publiceerde, was hij echter nog niet geheel zeker van de juistheid van zijn ring-hypothese. Net zoals hij dat eerder had gedaan bij de ontdekking van de Saturnusmaan (Titan) kondigde Huygens deze nieuwe ontdekking aan in de vorm van een anagram. De oplossing daarvan kon hij dan op een later tijdstip bekend maken.

Er zijn geen exemplaren bewaard gebleven van het oorspronkelijke pamflet dat door Huygens naar bevriende geleerden is verstuurd. De tekst van het pamflet werd echter door uitgever Adriaan Vlacq achter ingevoegd bij het boek van Pierre Borel over de uitvinding van de telescoop (De vero telescopii inventore) dat later in dat jaar verscheen.

Precies drie jaar later – in maart 1658 – was Huygens voldoende zeker van zijn zaak om de betekenis van zijn tweede anagram te onthullen. Aan zijn correspondent J. Chapelain schreef hij dat het anagram de volgende Latijnse zin weergaf: ‘ANNULO CINGITUR TENUI, PLANO, NUSQUAM COHAERENTE AD ECLIPTICAM INCLINATO’. Ofwel, ‘door een ring wordt hij omgeven, dun en plat, nergens aanrakend, hellend ten opzichte van de ecliptica’. Deze oplossing van het anagram, die onmogelijk door iemand anders gevonden had kunnen worden, publiceerde Huygens in 1659 in zijn boek Systema Saturnium.


In zijn in 1656 uitgegeven pamflet DE SATURNI LUNA OBSERVATIO NOVA schreef Christiaan Huygens hierover het volgende:

“Toen ik op 25 maart van het jaar 1655 de planeet Saturnus door een kijker bekeek, werd mijn aandacht getrokken door een sterretje dat daar vlakbij in het westen stond, buiten de hengsels of armen die van de planeet aan beide kanten uitsteken. Het sterretje stond op een afstand van ongeveer drie boogminuten en de positie was aangegeven door de rechte lijn die door de beide armen kan worden getrokken. En omdat ik mij afvroeg of dit wellicht een planeet was van dezelfde soort waarvan er vier om Jupiter lopen, noteerde ik de plaats van Saturnus en dit sterretje en hun positie ten opzichte van een andere ster, die ongeveer even ver van Saturnus was verwijderd, maar dan aan de andere kant. Ik hield deze, in tegenstelling tot de eerste, voor een vaste ster, omdat hij niet stond op de genoemde rechte lijn.

Ik vergiste mij niet. Toen ik de volgende dag de waarneming herhaalde, stelde ik vast dat de ster die in het westen stond nog altijd dezelfde positie ten opzichte van Saturnus had, op dezelfde afstand als voorheen. De andere evenwel had zich tot bijna de dubbele afstand van de eerdere verwijderd. Waaruit ik meende te moeten opmaken dat deze laatste een van de vaste sterren was, die door Saturnus (die toen in retrograde beweging was) verder achter zich was gelaten, terwijl de eerste, die samen met de planeet bewoog, hem als satelliet vergezelde.

Door verdere waarnemingen in de volgende dagen werd alle twijfel weggenomen. Want vanaf dat moment heb ik drie maanden lang, telkens als de lucht helder genoeg was, de nieuwe planeet waargenomen en aan mijn vrienden getoond, terwijl hij zich nu rechts, dan links van Saturnus bevond. En uit de aantekeningen die ik van mijn waarnemingen maakte leerde ik dat hij zijn omloop volbracht in zestien dagen. De grootste afstand waarop hij van Saturnus gezien werd was iets minder dan drie boogminuten. Op dat punt van zijn baan was hij het best zichtbaar, maar wanneer hij dichtbij Saturnus kwam om voor- of achterlangs te passeren raakte ik hem wegens de schittering van de planeet twee dagen kwijt. De periode van zestien dagen meet zo nauwkeurig de omloop van de planeet af, dat ook nu er een jaar en meer sinds de eerste waarnemingen is verstreken, geen te kort of te veel valt vast te stellen: hij staat aan de hemel op de plaats die wij hadden voorspeld”.

Dan volgt een passage, waarin Huygens kenbaar maakt dat hij bij Saturnus nog een ontdekking heeft gedaan:

“Ik weet dat enkele jaren geleden Anton Maria de Rheita niet één, maar wel zes satellieten aan Saturnus toeschreef. Maar hij vergiste zich hier al evenzeer als inzake de vijf planeten die volgens hem, buiten de Mediceïsche Planeten, om Jupiter omliepen. Dat blijkt daaruit dat de vermaarde Johannes Hevelius, hoewel hij aantoont dat hij zich bediende van een betere telescoop, geen enkele metgezel bij Saturnus kon ontdekken, hoewel hij hem met grote ijver en tal van malen bekeek. Dit heeft hij immers uit eigen beweging gezegd.

Behalve Rheita heeft niemand, voor zover ik weet, iets dergelijks over Saturnus geclaimd. Want van het tweetal begeleiders dat Galilei ontdekte weten we inmiddels dat ze iets heel anders zijn dan wat zij op het eerste gezicht leken. Wat ze dan wel zijn is een raadsel, en de sterrenkundigen durven zich daarover nog niet uit te spreken. Evenwel, dit nieuwe verschijnsel van Saturnus’ maan heeft ook op dit punt de weg gewezen.

Wij zijn tenslotte de oorzaak te weten gekomen waarom Saturnus soms in het midden staat van twee dingen die op hengsels lijken, soms iets als twee rechte armen uitsteekt, en soms ook dat alles kwijt is en zich rond voordoet, zoals hij in het jaar 1642 werd gezien en nu opnieuw, al sinds drie maanden. En het zal niet moeilijk zijn om te bepalen wanneer deze veranderingen verder plaatsvinden als ons nog twee maanden van observaties worden toegestaan, waarin we kunnen zien of zij [die observaties] met onze hypothese overeenkomen.

Wij verwachten immers dat tegen eind april of zelfs eerder Saturnus’ armen weer zullen verschijnen, niet gebogen zoals je ze kunt zien in de afbeeldingen van Francesco Fontana en Hevelius, maar volgens een rechte lijn die aan beide kanten uitsteekt, als je ze bestudeert door een kijker van betere kwaliteit. Want als je de gewone gebruikt geven die ze weer als twee cirkeltjes, zoals ze zich de eerste keer aan Galilei vertoonden.

Onze kijker, waarmee wij de naloper van Saturnus hebben gevonden, is twaalf voet lang en vergroot de diameter van het bekeken object vijftig keer. Wij hebben er later een gebouwd van dubbele lengte die honderd keer vergroot. Omdat naar verluid door anderen nog langere telescopen dan deze zijn gebouwd, van wel dertig en veertig voet, valt aan te nemen dat hun glazen gebreken vertoonden, of dat deze glazen niet de juiste onderlinge verhouding hadden. Anders zou de nieuwe satelliet van Saturnus immers niet tot op heden aan de scherpte van hun blik zijn ontsnapt.

Wij zullen de waarnemingen die wij het vorige en dit jaar hebben verzameld, die de omloopstijd van de maan aantonen, tegelijk publiceren wanneer wij het volledige systeem van Saturnus zullen hebben voltooid. Inmiddels dunkt het mij goed om de hoofdzaak te verbergen in het volgende anagram [gryphus], zodat iemand die toevallig hetzelfde gevonden meent te hebben de gelegenheid heeft daarmee voor de dag te komen en het niet gezegd kan worden dat hij het aan ons of wij het aan hem hebben ontleend.

aaaaaaa ccccc d eeeee g h iiiiiii llll mm nnnnnnnnn oooo pp q rr s ttttt uuuuu

Den Haag, 5 maart 1656.

5. Huygens en Titan

Op 25 maart 1655 ontdekte Huygens met een zelf geslepen lens een maan rond de planeet Saturnus. Christiaan formuleerde zijn ontdekking eerst in de vorm van een anagram: een letterverschuiving die de oorspronkelijk betekenis van zijn Latijnse zinsnede verborg. Door zijn hypothese in zo’n vorm aan enkel correspondenten bekend te maken, stelde Huygens de prioriteit van de ontdekking zeker, maar had hij de tijd zijn veronderstelling door langduriger observaties aan Saturnus te testen.

Voor het anagram maakte Christiaan gebruik van een versregel van de Romeinse dichter Ovidius: ‘ADMOVERE OCVLIS DISTANTIA SIDERA NOSTRIS’, aangevuld met enige losse letters VVVVVVVCCCRRHNBQX’. Het eerste stuk luidt daarbij in vertaling: ‘Ze hebben de verre sterren naar onze ogen gebracht’. Volgens Christiaan had ‘niemand voor mij gezien, wat in deze letters verborgen is’.

De echte betekenis van dit anagram onthulde hij een jaar later, in maart 1656, in een klein gedrukt pamfletje DE SATURNI LUNA OBSERVATIO NOVA en in enige brieven naar zijn correspondenten. De correcte lezing moest zijn ‘SATURNO LUNA SUA CIRCUNDUCITUR DIEBUS SEXDECIM HORIS QUATUOR’, hetgeen vertaald kan worden als ‘Rondom Saturnus beweegt zijn maan in zestien dagen en vier uur’.

Christiaan was zo tevreden over zijn vondst dat hij de beginregels van dit anagram met een diamant graveerde in de rand van de objectieflens waarmee hij deze maan ontdekte. Deze lens bestaat nog steeds. In 1867 werd het glas bij toeval gevonden tussen een aantal oude instrumenten van de Universiteit Utrecht. De bewuste ‘Admovere’- lens bevindt zich tegenwoordig in het Utrechtse Universiteitsmuseum.

4. Huygens en Saturnus

De planeet Saturnus stelde de sterrenkundigen gedurende de eerste decennia van de zeventiende eeuw voor een groot raadsel. Bekeken door de eerste verrekijkers vertoonde de planeet een vreemde, onregelmatige vorm die ook nog eens in de loop van de tijd veranderde. Er werden verschillende verklaringen voorgesteld, maar pas Huygens wist de oplossing van het raadsel te geven.

Tijdens zijn telescopische waarnemingen aan Saturnus had Huygens een verklaring bedacht voor de schijnbaar wisselende vorm van deze planeet. Deze telkens veranderende ‘oren van Saturnus’ waren al door Galilei waargenomen.

Dat hij iets had gevonden werd duidelijk in maart 1656, toen Huygens een pamflet uitgaf waarin hij verslag deed van zijn ontdekking van een maan bij de planeet Saturnus, bijna een jaar eerder. Destijds was dat de verst bekende planeet in ons zonnestelsel.

Op het moment dat Huygens zijn ontdekking van Saturnus-maan (Titan) publiceerde, was hij echter nog niet geheel zeker van de juistheid van zijn ring-hypothese. Net zoals hij dat eerder had gedaan bij de ontdekking van Titan kondigde Huygens deze nieuwe vondst aan in de vorm van een anagram. Zijn oplossing kon hij dan op een later tijdstip bekend maken.

Er zijn geen exemplaren bewaard gebleven van het oorspronkelijke pamflet dat door Huygens naar bevriende geleerden is verstuurd. De tekst van het pamflet werd echter door uitgever Adriaan Vlacq achter ingevoegd bij het boek van Pierre Borel over de uitvinding van de telescoop (De vero telescopii inventore) dat diezelfde maand verscheen.

Precies drie jaar later – in maart 1658 – was Huygens voldoende zeker van zijn zaak om de betekenis van zijn tweede anagram te onthullen. Aan zijn correspondent J. Chapelain schreef hij dat het anagram de volgende Latijnse zin weergaf: ‘ANNULO CINGITUR TENUI, PLANO, NUSQUAM COHAERENTE AD ECLIPTICAM INCLINATO’. Ofwel, ‘door een ring wordt hij omgeven, dun en plat, nergens aanrakend, hellend ten opzichte van de ecliptica’. Deze oplossing van het anagram, die onmogelijk door iemand anders gevonden had kunnen worden, publiceerde Huygens in 1659 in zijn boek Systema Saturnium.

3. Huygens en de 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. Als sterrenkundige was hij in de eerste plaats 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 besprak hij de bouw van het heelal, de grootte van de hemellichamen, en ook de vraag of er leven voorkomt op andere planeten.

Zie ook de website van Museum Boerhaave voor Huygens en de Sterrenkunde.

2. 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 regel voor de centrifugale kracht

1. Huygens en de wiskunde

De wiskunde was Huygens’ belangrijkste veld van interesse. In zijn jeugd was hij in het vak onderwezen door Jan Stampioen en door de Leidse hoogleraar Frans van Schooten.

Een deel van Huygens’ werk valt onder wat we nu zuivere wiskunde noemen, bijvoorbeeld de kwadratuur van de cirkel. Maar een groot deel van Huygens’ wiskundige werk hing direct samen met zijn theorieën over de werking van de natuur en met zijn praktische werkzaamheden. Zo ontwikkelde hij zijn theorie van involuten en evoluten omdat hij deze nodig had om te bepalen hoe een isochrone slinger kon worden geconstrueerd.

Huygens stond als wiskundige grotendeels in de klassieke meetkundige traditie. De meeste van zijn beschouwingen hebben de meetkunde tot grondslag. In zijn tijd waren er al anderen die in meer analytische richting gingen. Een van hen was de Duitse wiskundige Gottfried Wilhelm Leibniz. Leibniz had de beginselen van de wiskunde van Huygens geleerd maar was vervolgens eigen wegen gegaan, waar Huygens wat onwennig tegenover stond.

Niettemin, ook Huygens was niet bang om ongebaande paden in te slaan. Een heel nieuw gebied waar hij zich op stortte was de kansberekening. Op bezoek in Parijs in 1655 vernam hij over een op dat moment actuele discussie tussen de Franse wiskundigen Pascal en Fermat over de kans op winst en verlies bij gokspelletjes (meer in het bijzonder over de vraag hoe de pot moet worden verdeeld als het spel halverwege wordt afgebroken). Het onderwerp had onmiddellijk zijn belangstelling. Dit leidde tot de korte verhandeling Van rekeningh in spelen van geluck. Deze werd in 1657 gepubliceerd door zijn leermeester Van Schooten en was lange tijd de enige inleiding tot dit onderwerp.