17 feb. 1999
2 minuten
Twee slingeruurwerken, opgehangen aan dezelfde balk, gaan altijd op den duur synchroon heen en weer bewegen, ontdekte Christiaan Huygens in 1665. Nu, ruim 350 jaar later, presenteren Eindhovense en Mexicaanse onderzoekers in het blad Scientific Reports de meest correcte en gedetailleerde beschrijving tot nu toe van deze ‘Huygens synchronisation’. Wat blijkt: Huygens had destijds voor zover mogelijk, al de juiste verklaring bedacht. Bovendien helpen deze inzichten om synchronisatie in tal van oscillerende systemen te begrijpen, bijvoorbeeld bij biologische ritmes in het menselijk lichaam.
"Een eigenaardige verbondenheid", zo typeerde de beroemde Nederlandse natuurkundige Christiaan Huygens de onverwachte ontdekking die hij in zijn huis in Den Haag deed in 1665. Twee door hem gebouwde slingeruurwerken, opgehangen aan dezelfde houten balk, bleken keer op keer met dezelfde frequentie netjes in de pas heen en weer te gaan slingeren, ongeacht hun startpositie.
Zo tekende Christiaan Huygens zijn experiment
Gelijk bewezen
Zonder de beschikking te hebben over de benodigde wiskunde, vermoedde Huygens dat het effect veroorzaakt werd door kleine trillingen in de houten balk waar de klokken aan hangen. Ruim 350 jaar later bewijst Henk Nijmeijer, hoogleraar Dynamics and Control aan de Technische Universiteit Eindhoven en Huygens-liefhebber, samen met onderzoekers van het Mexicaanse onderzoeksinstituut Cicese in Ensenada, dat Huygens geniale uitleg klopte. Ze beschrijven in Scientific Reports – een zusterblad van het gezaghebbende Nature – de meest uitvoerige studie tot nu toe naar het effect, dat tegenwoordig bekend staat als Huygens synchronisation.
Moderne variant
Het team deed een moderne variant van het experiment van Huygens, waarbij twee slingeruurwerken – speciaal voor deze gelegenheid door de Mexicaanse klokkenfabriek Relojes Centenario vervaardigd – werden geplaatst op een houten ondervlak. Naast uitvoerige metingen met deze opstelling analyseerden en simuleerden ze het effect aan de hand van het meest geavanceerde wiskundig model dat tot nu toe is ontwikkeld.
Langzamer
Zo konden ze het mechanisme achter de synchronisatie correct en in detail uit de doeken doen, en bijvoorbeeld de twee jaar geleden geopperde theorie dat geluidspulsen de synchronisatie veroorzaken naar de prullenbak verwijzen. Ze ontdekten ook welke variabelen bepalen of de klokken in fase of tegengesteld gaan slingeren, iets wat niet door Huygens werd opgemerkt. Ook nieuw is de ontdekking dat de slingeruurwerken niet alleen synchroon, maar op den duur ook iets langzamer gaan lopen. Ze worden dus onbetrouwbaar als uurwerk.
Epilepsie-aanvallen
Dat het ruim 350 jaar oude effect wetenschappers tot de dag van vandaag blijft boeien komt mede door de vele vergelijkbare synchronisaties die in de techniek en natuur optreden, zoals bijvoorbeeld bij ongebalanceerde rotoren of de hartslag in het menselijk lichaam. Ook bestaan aanwijzingen dat bepaalde epileptische aanvallen worden veroorzaakt door optredende synchronisatie van neuronen in de hersenen.
Publicatie in Scientific Reports: The sympathy of two pendulum clocks: beyond Huygens observations
Anderen lazen ook
