Helden in de Sterrenkunde
advertisement
Helden in de Sterrenkunde Helden in de sterrenkunde Erfgoeddag 2012 Wetenschappers uit onze contreien speelden eeuwenlang een belangrijke rol in de ontwikkeling van de astronomie en aanverwante weten-schappen. Hun bijdragen worden tot op de dag van vandaag geroemd We plaatsen onze lokale helden naast algemeen bekende sleutelfiguren die met hun visie en doorzettingsvermogen doorbraken forceerden in de sterrenkunde en fysica Volkssterrenwacht Beisbroek Helden in de sterrenkunde Overzicht Lokale Helden Referentiefiguren 2 Helden in de sterrenkunde Nicolaus Copernicus De grondlegger van het heliocentrisch wereldbeeld 19 feb 1473 (Thorn/Torun) – 24 mei 1543 (Frauenburg/Frombork) – huidige Polen Leven en werk Copernicus (Duits : Niklas Koppernigk, Pools : Mikolay Kopernik) werd geboren uit een rijke handelaarsfamilie uit Krakau. Na het overlijden van zijn ouders werd hij opgevoed door de latere prins-bisschop Lucas von Watzenrode. Hij volgde verschillende opleidingen aan de universiteiten van Krakau, Bologna en Padua in de theologie, klassieke talen, het kerkelijk en burgerlijk recht, de astrologie, astronomie en medicijnen om uiteindelijk begin 16de eeuw zijn geestelijke taken als kanunnik te Frauenburg aan te vatten. Gedurende zijn studies en verdere carrière bleef hij steeds een astronomisch waarnemer die op die manier zijn theorieën ontwikkelde. Tijdens zijn veelzijdig leven trad Copernicus verder ook nog op als astronomisch raadgever bij kalenderhervormingen, als defensieverantwoordelijke van Frauenburg en vervolgens ook als vredesonderhandelaar. De beroemde astronoom stierf op 70-jarige leeftijd in zijn Frauenburg en werd in de kathedraal aldaar begraven. In 2008 werd aangetoond dat beenderresten en haarresten bij opgravingen uit de kathedraal van hem afkomstig waren waarna op 22 mei 2010 zijn stoffelijke resten herbegraven werden in zijn voormalige woonplaats. Astronomische doorbraak Copernicus wordt beschouwd als de grondlegger van het heliocentrische wereldbeeld, waarin de planeten omheen de centrale zon wentelen. Dit in tegenstelling tot het destijds gebruikelijke geocentrische wereldbeeld uit de Oudheid, waarin de aarde het centrum van het heelal is. Dit revolutionaire concept betekende uiteraard een doorbraak in het denken over de opbouw van het heelal. In de heliocentrische theorie van Copernicus waren de banen van de planeten wel nog perfecte cirkels, een stelling die later verworpen diende te worden door Johannes Kepler. De theorie impliceert dat de binnenplaneten Mercurius en Venus schijngestalten of fazen moeten vertonen, iets wat na de uitvinding van de telescoop door Galileo Galilei in 1610 bevestigd kon worden. 3 Helden in de sterrenkunde Copernicus veronderstelde verder ook dat de sterren zich op enorme afstanden van het zonnestelsel bevonden. Doorslaggevende publicatie Copernicus schreef in 1530 een manuscript genaamd De revolutionibus orbium coelestium (Over de omlopen van de hemellichamen) waarin hij zijn theorie uiteenzette. Omdat de theorie uiterst controversieel was en nog niet 100% in lijn met de werkelijkheid aarzelde de beroemde astronoom zeer lang om zijn theorie officieel te publiceren. De jonge astronoom Rheticus kon hem uiteindelijk in 1540 overtuigen om de publicatie toch uit te geven. Volgens de legende kreeg Copernicus op zijn sterfbed een eerste exemplaar van ‘De revolutionibus’ te zien, waarna het werk met zeer grote interesse door de toenmalige astronomen gelezen en bestudeerd werd. 4 Helden in de sterrenkunde Gerardus Mercator Vlaams cartograaf en kosmograaf 5 maart 1512 (Rupelmonde) – 2 december 1594 (Duisburg) Leven en werk Mercator werd in Rupelmonde geboren als Gerard De Cremer. Omdat de grootoom van Mercator, Gijsbrecht De Cremer kapelaan was in het SintJansgasthuis te Rupelmonde, werd zijn hoogzwangere moeder vanuit het Duitse hertogdom Gullik-Kleef naar Rupelmonde gezonden om er te bevallen. Gerards vader vestigde zich pas enkele jaren later definitief in dit Vlaamse dorp. Deze merkwaardige afkomst en het feit dat Mercator de tweede helft van zijn lange leven in het Rijnland verbleef, hebben ervoor gezorgd dat er soms wat onduidelijkheid rees of hij nu een Duitser dan wel een Vlaming was. In ieder geval noemde hij zichzelf ‘Mercator de Rupelmondia’. Mercator schreef zich in aan de universiteit van Leuven in augustus 1530, studeerde af in oktober 1532 met de graad van ‘Magister Artium’ en verbleef in de Dijlestad tot het jaar 1552. Ondertussen trad Mercator op 3 augustus 1536 in het huwelijk met de Leuvense Barbara Schellekens, die hem tijdens hun verblijf te Leuven, in snelle opvolging drie zonen en drie dochters schonk. Mercator begon zijn ‘actieve’ loopbaan te Leuven met het vervaardigen van astronomische instrumenten en kleine aard- en hemelglobes. Hiervoor had hij een bedrijfje opgericht samen met zijn leermeester Gemma Frisius en de goudsmid Gaspard van der Heyden. Later begon Mercator zelfstandig als cartograaf te werken. In 1554 publiceerde Mercator zijn beroemde wandkaart van Europa ‘Europæ descriptio. Met het verschijnen van deze kaart werd het reeds lang achterhaalde Ptolemaeïsche kaartbeeld op verregaande wijze verbeterd. De onderlinge positie van de Europese landen is voor het eerst op juiste wijze weergegeven. Anderhalve eeuw lang zou Mercators kaart van Europa een voorbeeld blijven. 5 Helden in de sterrenkunde In 1552 verhuisde Mercator naar Duisburg in Duitsland, waar een Luthers regime heerste. Hier publiceerde hij in 1569 één van zijn meesterwerken, een grote wandkaart van de wereld in 21 bladen waar hij een projectiemethode toepaste zonder hoekvervormingen. Het beoogde praktische voordeel voor o.a. de scheepvaart van deze projectie, heeft er toe geleid dat die steeds meer werd toegepast. De projectie wordt naar hem de Mercatorprojectie genoemd. Mercator zag zichzelf veel meer als een wetenschappelijk kosmograaf, dan als iemand die met het maken en verkopen van kaarten zijn brood moest verdienen. Zijn totale productie was niet erg uitgebreid. Tevens introduceerde Mercator het woord atlas. Dit woord omvatte destijds alle kaarten van de kosmos; dus van zowel het heelal als de aarde. 6 Helden in de sterrenkunde Petrus Plancius Een Vlaamse predikant, cartograaf Nederland en astronoom in 1552 (Dranouter) – 15 mei 1622 (Amsterdam) Leven en werk Peter Platevoet of Petrus Plancius werd in 1552 geboren in het rustieke West-Vlaamse dorpje Dranouter. Na zijn schoolopleiding studeerde hij theologie in Duitsland en Engeland. Op 24jarige leeftijd werd hij geroepen als predikant, eerst in verschillende plaatsen in Vlaanderen, later in Brussel. Na de belegering van Brussel door de Spaanse generaal Parma in 1585, vluchtte Plancius naar Amsterdam, waar hij het beroep van predikant weer opnam en dat tot zijn dood in 1622 zou blijven uitoefenen. Hij was een invloedrijk theoloog. Het is des te verwonderlijker dat hij daarnaast één van de belangrijkste cartografen van zijn tijd was. Plancius tekende zelf kaarten; de bekendste dateert uit 1590. In 1592 bracht hij zijn grote wereldkaart Orbis Terrarum Typus De Integro Multis In Locis Emendatus uit en vestigde daarmee zijn reputatie. Hij vervaardigde verder een aantal kaarten van de buiten-Europese kusten en, samen met Willem Barentsz, een kaart van het Middellandse zeegebied. In 1602 werd hij benoemd tot cartograaf van de Verenigde Oost-Indische Compagnie. Hij verzorgde daar ook het onderwijs van schippers en stuurlui. Plancius was vermogend en betrokken bij het ontstaan van handelscompagnieën zoals de Verenigde Oost-Indische Compagnie, de West-Indische Compagnie en de Noordsche Compagnie. Hij was initiatiefnemer van expedities die de Noordoost en Noordwestpassage onderzochten. Henry Hudson vertrok met aanwijzingen verstrekt door Plancius. In de sterrenkunde is hij vooral bekend wegens het introduceren van twaalf nieuwe sterrenbeelden uit stergegevens bekomen door de eerste Nederlandse expeditie naar het Oosten. De globe die hij daarop in 1598 liet produceren door Jodocus Hondius toonde voor het eerst het belangrijke sterrenbeeld Crux op de plek waar het hoorde, bij de achterpoten van Centaurus. De twaalf nieuwe constellaties waren waarschijnlijk geïnspireerd op verslagen van deze eerste reis waarin afbeeldingen van een Indiaan (Indus), kameleon (Chamaeleon), goudvis (Dorado) of een vliegende vis (Volans) stonden. Maar ook de Pauw (Pavo), de Toekan (Tucana), de Paradijsvogel (Apus), de kleine Waterslag 7 Helden in de sterrenkunde (Hydrus) of de Kraanvogel (Grus) waren hem reeds bekend. Enkel de Feniks (Phoenix) en de Zuiderdriehoek (Triangulum Australe) zijn niet te herleiden tot de oosterse exotische fauna. Verder publiceerde hij journalen, zeemansgidsen, navigatieboeken en ontwikkelde hij een nieuwe methode voor de bepaling van de geografische lengte. Bovendien introduceerde hij het gebruik van de Mercator-projectie voor de zeekaarten. Zijn rol als centraal verzamelpunt van allerlei soorten informatie, die hij functioneel maakte voor andere kaartenmakers, was van grote betekenis. Nu nog steeds vind je in Nederland tal van scholen of bijbelgenootschappen die de naam Petrus Plancius dragen en een eremedaille voor verdienstelijke personen op het vlak van cartografie draagt zijn naam. In zijn geboortedorp Dranouter is het dorpsplein naar hem genoemd en achter de kerk staat een monument ter ere van Petrus Plancius. 8 Helden in de sterrenkunde Simon Stevin Een veelzijdig pionier van de natuurwetenschappen Geboren in Brugge in 1548 – overleden in Den Haag in 1620 Zijn leven. Zijn exacte geboortedatum is niet gekend. Hij was een onwettig kind van de Brugse poorter Antheunis Stevin en van Cathelijne vander Poort. Ook over zijn jeugdjaren is weinig gekend. Hij werkte enkele jaren als boekhouder en kassier in Antwerpen. In 1571 kwam hij terug naar Brugge en werkte korte tijd bij de administratie van het Brugse Vrije. Omdat hij voorstander was van godsdienstvrijheid kwam hij in botsing met de Spaanse bezetter en verhuisde hij naar de Noordelijke Nederlanden, waar hij in 1581 ingeschreven werd aan de pas opgerichte Universiteit van Leiden onder de naam Simon Stevinius Brugensis. In de daarop volgende jaren publiceerde hij zijn belangrijkste werken (zie verder). In 1588 sloot hij een overeenkomst met Johan Cornets de Groot, vader van de jurist Grotius die burgemeester werd van Delft. In opdracht van die laatste voerde Stevin in Delft belangrijke drainagewerken uit. Hij legde verdedigingswallen aan en bouwde nieuwe windmolens. In 1593 kwam hij in de persoonlijke dienst van Prins Maurits, zoon van Willem van Oranje en stadhouder van Holland en Zeeland. Stevin was zijn privé-docent en zijn militaire raadgever. Hij werd in 1604 kwartiermeester in het Staatse leger. Hij zetelde in verschillende comités die onderwerpen van verdediging en navigatie onderzochten. Verder werd hem de organisatie toevertrouwd om de ingenieursschool deel te laten uitmaken van de Universiteit van Leiden. In 1616 huwde hij met Catharina Craiy en vestigde zich in Den Haag. Zij kregen samen vier kinderen. In 1827 werd in Brugge een plein genoemd naar zijn naam. Zijn standbeeld kwam daar in 1846. 9 Helden in de sterrenkunde Astronomische betekenis In zijn opvattingen over astronomie volgde Stevin de leer van Copernicus over het heliocentrisch wereldbeeld. Door velen werd dit in die tijd als godslastering beschouwd. In één van zijn werken (van de Hemelloop – 1608) legde hij de oorzaak van de zeegetijden uit als veroorzaakt door een geheimzinnige aantrekkingskracht van de Maan (de algemene gravitatiewet van Newton dateert van 1684 !) 10 Helden in de sterrenkunde Belangrijkste werken - 1582 1583 1585 Tafelen van Interest, bij Christoffel Plantijn te Antwerpen Problemata Geometrica, bij Joannes Bellerus te Antwerpen De Thiende, opnieuw bij C.Plantijn, maar nu te Leiden. Daarin houdt Stevin een pleidooi voor het invoeren van de decimale notatie in de rekenkunde. - 1586 De Beghinselen der Weeghconst. Daarin geeft hij een originele behandeling van de mechanica, in het bijzonder van de statica. - 1586 De Weeghdaet en De Beghinselen des Waterwichts, waarin hij de hydrodynamica beschrijft. - 1605 – 1608 : Wisconstighe Ghedachtenissen, met o.a. van de Hemelloop, de Crychconst, de Huysbou. 11 Helden in de sterrenkunde Nicolaus Mulerius Een Vlaams medicus en astronoom in Nederland 25 december 1564 (Brugge) – 5 september 1630 (Groningen) Leven en werk Nicolaas des Mulier(s), zoon van een hervormingsgezinde Noord-Franse inwijkeling Pierre des Muliers en Claudia Le Vettre, groeide op in Brugge. Hier kreeg hij onderricht van o.a. Carolus Cruquius. Net als vele andere Vlamingen week Mulerius omwille van zijn geloof uit naar de Noordelijke Nederlanden. Vanaf 1582 studeerde hij aanvankelijk theologie en Arabische talen aan de nieuwe universiteit van Leiden maar uiteindelijk promoveerde hij in 1589 als medicus. Datzelfde jaar trouwde Mulerius met Christina Six. Te Harlingen werd hij in 1590 stadsgeneesheer. Hij gaf daar reeds in 1596 een boekje "Kort onderwijs van gebruyck des Astrolabiums" uit. Pestepidemieën teisterden sinds de middeleeuwen de stad en het ommeland. Het was daarom dat de Staten vanaf 1603 de functie van "medicus provincialis" instelden. Nicolaus Mulerius werd zo medisch adviseur van de bestuurders. Naast zijn werk op medisch gebied vond Mulerius ook nog tijd om te publiceren rond astronomische onderwerpen. Zo liet hij al in 1611 een sterrenkundig tafelboek uitgeven toen hij rector was van de Latijnse school in Leeuwaarden. In deze Tabulae Frisicae lunae-solares quadruplices becijferde Mulerius de posities van de maan en de zon volgens de berekeningen van Ptolemaeus, de Alfonsische tafels, Copernicus en Tycho Brahe. Volgens hem benaderde het wereldbeeld van Brahe het nauwkeurigst de werkelijkheid maar gaf het Copernicaans systeem soms meer mogelijkheden. Kort nadien werd hij gevraagd om de taak van hoogleraar medicijnen en wiskunde van de nieuw gestichte universiteit van Groningen op zich te nemen. In een sterrenkundig leerboek uit 1616, Institutionum Astronomoicarum libri duo genaamd, verklaarde Mulerius dat hij zich na 25 jaar studie nog steeds niet met het heliocentrisme had kunnen verenigen, hoewel hij evenmin tevreden was over de geocentrische voorstelling. Van zijn hand is ook de derde editie van Copernicus’ De Revolutionibus, die hij uitgaf in 1617 te Amsterdam met als titel Astronomia instaurata libris sex. Hierin poogde hij de fouten uit voorgaande uitgaven te corrigeren en dit belangrijke sterrenkundig werk voor een groot publiek toegankelijk te maken. 12 Helden in de sterrenkunde Een jaar later gaf Mulerius een klein Nederlandstalig werkje uit over de grote komeet van 1618 met als titel: Hemelsche Trompet Morgenwecker ofte Comeet met een langebaert. Hierin verklaarde Mulerius dat zijn waarnemingen aan deze staartster hadden aangetoond dat de komeet zich voortbewoog op een baan boven de Maan, net zoals Tycho Brahe hem had voorgedaan met de komeet van 1577. Daarnaast geloofde deze in Brugge geboren wetenschapper dat God door het laten verschijnen van kometen en andere natuurverschijnselen de mens waarschuwde voor erge gebeurtenissen. Van Mulerius werd overigens gezegd, dat hij veel dronk en weinig werkte. Hij schijnt zelfs een keer door studenten te zijn afgerost. De Senaat stelde evenwel bij zijn beklag, dat hij dan ook geen aanleiding moest geven tot zulke incidenten ! 13 Helden in de sterrenkunde Johannes Kepler De grondlegger van de planeetbewegingstheorie 27 dec 1571 (Weil der Stadt) – 15 nov 1630 (Regensburg) - Duitsland Leven en werk Zoals gebruikelijk in die tijd studeerde Johannes Kepler achtereenvolgens verschillende disciplines. Hij vatte zijn studies aan de universiteit van Tübingen aan met theologie, waarna hij wiskunde colleges volgde bij Michael Maestlin, een van de eerste aanhangers van Copernicus. Na zijn studie werd Kepler een hoogleraar die op verschillende plaatsen actief was. Zo begon hij in Graz, belandde later met Tycho Brahe in Praag (zie verder), werkte in Linz, Ulm en tenslotte Sagan, afhankelijk van waar zijn broodheren actief waren maar ook gedwongen door woelige politieke tijden. Tijdens zijn levenslange zwerftocht werkte hij voornamelijk als mathematicus, maar beoefende hij ook actief de astrologie iets wat in die tijd vrij gebruikelijk was. Hij deed enerzijds pionierswerk in het vakdomein van de optica (lichtbreking, lenswerking, het oog) en anderzijds werkte hij aan de berekening van de geboortedatum van Christus en andere mystieke ideeën. Door die verscheidenheid wordt hij duidelijk als een overgangsfiguur tussen mythisch en wetenschappelijk denken gezien. Tijdens een laatste reis om zijn loon van de keizer op te vragen werd hij tenslotte ernstig ziek en stierf in Regensburg. Astronomische doorbraken Kepler was overtuigd van de juistheid van Copernicus’ nieuw wereldbeeld en probeerde in eerste instantie via wiskundig denken de opbouw van het zonnestelsel te begrijpen, door bijvoorbeeld de banen van de planeten te scheiden door stereometrische gelijkvlakkige figuren (publicatie Mysterium Cosmograficum). Door die bizarre theorie werd hij wel bekend en kwam hij uiteindelijk in contact met de beroemde Deense astronoom Tycho Brahe die toen de absolute top vertegenwoordigde op het vlak van positiewaarnemingen van hemellichamen. 14 Helden in de sterrenkunde Als assistent van Tycho, die keizerlijk wiskundige was, onderzocht hij de jarenlang opgetekende nauwkeurige positiewaarnemingen van de planeet Mars met als doel om de baan wiskundig te kunnen beschrijven. Na Tycho’s dood in 1609 werd Kepler benoemd als diens opvolger wat uiteindelijk leidde tot een doorbraak bij het begrijpen van de planeetbewegingen : ellipsvormige banen bleken de sleutel. Dit inzicht leidde tot de bekende wetten van Kepler waarvan de eerste twee in 1609 gepubliceerd werden in Keplers beroemde werk ‘Astronomica Nova seu Physica coelestis’. De derde wet werd in 1619 gepubliceerd in ‘Harmonices Mundi’. De wetten van Kepler De beroemde wetten die de beweging van hemellichamen om de zon beschrijven, kunnen als volgt samengevat worden : 1. Alle planeten bewegen in ellipsbanen om de zon, waarbij de zon zich in een van de brandpunten van de ellips bevindt 2. In gelijke tijdsintervallen leggen de planeten gelijke perken af (zie illustratie). Dit wil zeggen dat wanneer de planeet dichter bij de zon komt, de bewegingssnelheid groter wordt. 3. Het kwadraat van de omlooptijd (T) is evenredig met de derde macht van de (gemiddelde) afstand (d) tot de zon. T² / d³ = cte. Kepler leidde deze stellingen empirisch af op basis van waarnemingen aan de planeetbewegingen. De gravitatietheorie van Newton liet later toe om ze wiskundig te beschrijven en te bevestigen. 15 Helden in de sterrenkunde Vlak daarna werden de opzienbarende telescopische waarnemingen van Galileo Galilei bekend gemaakt, wat aanleiding gaf tot enkele publicaties van Kepler waarin hij de Italiaanse astronoom waardeert en steunt. Na verloop van tijd beschikte Kepler uiteindelijk ook over een telescoop om het uitspansel te bestuderen. Verder is Kepler nog beroemd door zijn waarnemingen van een supernova-explosie met het blote oog (thans SN 1604 genaamd). In 1604-1606 publiceerde hij waarnemingen van ‘een nieuwe ster’ die hij en zijn medewerkers in november 1604 gezien hadden in het sterrenbeeld Sagittarius (Boogschutter). Dit was compleet onverklaarbaar in het nog steeds vrij klassieke robuuste wereldbeeld uit die tijd dat een onveranderlijke en volmaakte sterrenhemel predikte. 16 Helden in de sterrenkunde Galileo Galilei Pionier van de telescoop 15 feb 1564 (Pisa) – 8 jan 1642 (Florence) - Italië Leven en Werk In het bloeiende Italië van de 16de eeuw werd Galilei geboren in een milieu van kunst en handel. Na een initiële novicentijd studeerde Galileo achtereenvolgens geneeskunde, wiskunde en natuurkunde. In 1589 werd hem uiteindelijk een leerstoel wiskunde aangeboden in Pisa, alwaar hij zijn eerste boek De Motu (over de beweging van lichamen, valbeweging, versnelling) publiceerde. Nadat hij door de universiteit van Padua (meetkunde, mechanica en sterrenkunde) aangenomen werd richtte hij een instrumentenmakerij op waarin hij voor eigen proeven nauwkeurige instrumenten fabriceerde. Het is in deze context dat hij, geïnspireerd door ontwerpen van telescopen uit de lage landen, vanaf 1609 verbeterde telescooptypes ontwikkelde en zijn opzienbarende sterrenkundige waarnemingen deed. Dit leidde in maart 1610 tot publicatie van zijn baanbrekende telescopische waarnemingen van de gebergten op de Maan, de manen van Jupiter en de sterrenhemel in Siderius Nuncius (De Sterrenbode). De jaren daarna volgden verschillende publicaties met nieuwe ontdekkingen (o.a. schijngestalten van Venus, aanwijzingen voor ‘iets’ rond Saturnus) en met teksten waarin hij het heliocentrisch wereldbeeld van Copernicus kon bevestigen, wat uiteindelijk aanleiding gaf tot grote problemen met de inquisitie. Na een kerkelijk proces in 1632 wordt hij veroordeeld tot levenslang huisarrest in Florence, maar hij bleef waarnemen en op slinkse wijze zijn visies publiceren. Zijn woorden ‘En toch beweegt zij’ zijn kenmerkend voor zijn overtuiging. Uiteindelijk stierf Galilei op 69 jarige leeftijd. Het is pas in de twintigste eeuw dat het Vaticaan zich excuseerde en Galilei’s naam zuiverde. 17 Helden in de sterrenkunde Doorbraken binnen de fysica en de astronomie. Galilei was de pionier van de experimentele fysica. Zo toonde hij aan dat de slingertijd onafhankelijk is van de massa die slingert en demonstreerde hij dat de versnelling van vallende voorwerpen niet afhankelijk is van hun massa. Daarnaast formuleerde hij ook de traagheidswet. Deze bewegingswetten konden later door Newton in een ruimer kader geplaatst worden. Op astronomisch vlak waren zijn eerste telescoopwaarnemingen uiteraard van enorm belang en van een ongelooflijke schoonheid. Waar de schetsen van de kraters op de maan nog iets poëtisch hadden vormden de systematische waarnemingen van de posities van de vier grootste manen van Jupiter de neerslag van een wetenschappelijk rapport. Deze vier manen staan sindsdien trouwens bekend onder de naam ‘Galileïsche manen’ – Io, Europa, Ganymedes en Callisto. Verder openden vooral de observaties van heldere zonnestelselobjecten de ogen van de toenmalige wetenschappers doordat ze het ideaalbeeld van deze hemellichamen terugbrachten tot ‘echte’ objecten die niet noodzakelijk perfect en ideaal zijn omdat ze aan de hemel staan. Galileo maakte melding van zonnevlekken die mee roteren op de zon, ontdekte de veranderende schijngestalten van Venus en kon ook ‘iets’ naast Saturnus zien – wat later met krachtiger telescopen als een ring rond de planeet gezien kon worden. Door met zijn telescoop naar de sterrenhemel en vooral naar de Melkweg te turen, ontdekte hij dat er veel meer zwakke sterren bestaan, die niet zichtbaar zijn met het blote oog. Deze omwenteling in de sterrenkunde werd recent, 400 jaar na datum, herdacht door 2009 uit te roepen tot het ‘International Year of Astronomy’. 18 Helden in de sterrenkunde Ferdinand Verbiest Jezuïet en astronoom van de Chinese Keizer 9 oktober 1623 (Pittem) – 28 januari 1688 (Peking) Leven en werk Ferdinand Verbiest werd geboren op 9 oktober 1623 te Pittem als zoon van Joos Verbiest, griffier bij de rechtbank en Anna van Hecke. Hij studeerde te Brugge, Kortrijk, Leuven en Mechelen om in 1641 in te treden bij de jezuïetenorde. Hoewel het oorspronkelijk de bedoeling was om als missionaris naar Mexico te gaan, werd Verbiest uiteindelijk geroepen naar China. Vanaf 1659 vervulde hij zijn missionarisrol te Xian en nam hij de Chinese naam Nan Huai Jen of ๅๆไป aan. Een jaar later werd Ferdinand Verbiest door een collega jezuïet, Johann Adam Schall von Bell (1591-1666) naar het keizerlijk hof te Peking geroepen. Aan dit hof ontpopte Verbiest zich tot een gewaardeerde gast van keizer K’ang-si (1654-1722) en zorgde ervoor, dankzij zijn praktische astronomische opleiding aan o.a. de universiteit van Leuven, dat de ontregelde Chinese kalender opnieuw bijgestuurd werd. Op 1 april 1669 werd hij aangesteld als hoofd van het Astronomisch Bureau te Peking. Daarnaast ontwierp hij zes nieuwe astronomische instrumenten volgens de voorbeelden van de Deense sterrenkundige Tycho Brahe en richtte hij de oude sterrenwacht opnieuw in. Een overzicht van zijn astronomische activiteiten schreef hij neer in zijn meest beroemde werk Astronomia Europea uit 1687. Verbiest was tevens initiatiefnemer van diverse bouwkundige projecten en hij ontwierp lichte kanonnen voor het leger van de keizer, aan wie hij 19 Helden in de sterrenkunde eveneens lessen in de wiskunde gaf. In 1674 werd Verbiest het mandarinaat (van de 3de klasse) verleend. Vader Verbiest overleed als gevolg van een kwalijke val van zijn paard. Hij kreeg een staatsbegrafenis en werd bijgezet op het jezuïetenkerkhof van Chala. De keizer kende hem postuum de uitzonderlijke eretitel van ‘Werker en Doordringende Geest’ toe. 20 Helden in de sterrenkunde sir Isaac Newton ‘Als ik verder heb gezien dan anderen, komt dat doordat ik op de schouders van reuzen stond’ 4 jan 1643 (Woolsthorpe) – 31 mrt 1727 (Kensington) – Groot Brittannië Leven en werk Newton werd geboren in een familie van niet onbemiddelde landbouwers in Lincolnshire, maar verkoos verdere studies boven het boerenbedrijf. Op 18 jarige leeftijd (1160) vertrok hij naar Cambridge om wiskunde te studeren alwaar hij uiteindelijk in 1669 benoemd werd tot Lucasian professor – hoogleraar wiskunde. In 1696 verhuisde hij naar London om Warden of the Mint (muntmeester) te worden. Hij hermuntte er systematisch de Britse munten en zorgde voor de overgang van de zilveren naar de gouden standaard. Voor dit belangrijk werk voor de welvaart van Engeland werd hij in 1705 geridderd door Queen Anne. Naast deze opmerkelijke economische carrière werd Newton vanaf 1703 ook lid van de Royal Society, het bekende wetenschappelijke genootschap en verrichtte hij baanbrekend werk op het vlak van de wiskunde (bvb grondlegger van de infinitesimaalrekening, integratie- en interpolatiemethodes). Verder werkte hij aan het viskeuze gedrag van vloeistoffen (Newtoniaanse vloeistoffen), bestudeerde hij afkoeling van lichamen (thermodynamica) en had hij belangstelling voor vele andere onderzoeksterreinen zoals de theologie en zelfs de alchemie ! Het meest extreme voorbeeld van zijn veelzijdigheid is het feit dat het kattenluikje door hem uitgedacht zou zijn voor zijn hond Diamond… Dit alles staat in de schaduw van zijn meest baanbrekend werk op het vlak van de klassieke mechanica (zie verder). Het is algemeen gekend dat sir Isaac Newton een nogal zonderling figuur was en niet de makkelijkste persoon in de omgang. Vrij veel disputen en conflicten met andere geleerden rond bepaalde van zijn theorieën zijn dan ook bekend. Door al zijn opzienbarende verwezenlijkingen wordt Newton tot op vandaag steevast tot de absolute top der wetenschappers geklasseerd in allerlei polls. 21 Helden in de sterrenkunde Gravitatietheorie Het bekendst werd sir Isaac Newton door zijn baanbrekend inzicht op het vlak van de klassieke mechanica en meer bepaald als grondlegger van de wetten van de zwaartekracht of gravitatie. Het centrale idee dat lichamen met massa, zowel hier op aarde als in de ruimte, elkaar aantrekken was volstrekt nieuw. Het concept en vooral de wiskundige uitwerking ervan lieten toe om de banen van planeten om de zon, zoals beschreven in Keplers wetten, nauwkeurig te gaan narekenen. Newton publiceerde zijn theorie in de Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1684-1686) beter bekend als de Principia. De baan van de beroemde komeet Halley kon er bijvoorbeeld mee berekend worden, maar ook aardse fenomenen en ontwikkelingen gebaseerd op massa, impuls, versnellingen, … worden door de theorie beschreven. Een ultiem staaltje van het voorspellend vermogen van de gravitatietheorie vormde later in de 19de eeuw wel de ontdekking van de planeet Neptunus op basis van zwaartekrachtsberekeningen. De overlevering zegt dat Newton tot zijn conclusies kwam toen hij tijdens een door een pestepidemie (1666) gedwongen sabbatical uit Cambridge, thuis op de boerderij een appel uit een boom zag vallen en die waarneming koppelde aan zijn vragen waarom de maan bijvoorbeeld niet op de aarde valt. Dit fenomenale inzicht om zowel de aardse verschijnselen als de hemelse verschijnselen via universele wetten te beschrijven betekende een sleutelmoment voor de moderne wetenschap. 22 Helden in de sterrenkunde De wetten van Newton 1. Traagheidswet : Zonder krachten beweegt een voorwerp met een constante snelheid in een rechte lijn of is het in rust. 2. Hoofdwet van de mechanica : Wanneer op en voorwerp een kracht F inwerkt, krijgt dit voorwerp met massa m een versnelling a, zodanig dat F= m.a 3. Actie en reactie : Als een voorwerp A een kracht uitoefent op voorwerp B, dan oefent voorwerp B tegelijkertijd een even grote tegengestelde kracht uit op voorwerp B. 4. Gravitatiewet van Newton : F = G m1m2 De r2 aantrekkingskracht tussen twee lichamen (1 en 2) is evenredig met hun massa’s (m) en is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand r ertussen. Newtontelescoop Newton publiceerde in zijn werk Opticks zijn ideeën over optische verschijnselen. Daarin behandelde hij o.a. lichtbreking in kleuren door prismawerking, een deeltjesmodel voor licht, lenzenformules, … Hij ontwikkelde ook een telescooptype dat werkt op basis van een holle spiegel in plaats van met lenzen. De Newtontelescoop wordt tot op de dag van vandaag veel gebruikt bij astronomische toestellen. Het gebruik van spiegels in plaats van lenzen liet trouwens toe om krachtiger en betere telescopen te bouwen. 23 Helden in de sterrenkunde Adolphe Quetelet Oprichter van de sterrenwacht te Brussel 22 februari 17 juli 1796 (Gent) – 17 februari 1874 (Brussel) Leven en werk Adolphe Quetelet werd op 22 februari 1796 aan de Korenmarkt te Gent geboren als eerste kind van François-Augustin Quetelet en Anne Van de Velde. De jonge Adophe Quetelet volgde eerst privéonderwijs aan een kostschool te Gent waarna hij vanaf 1809 als leerling aan het Lyceum van Gent les volgde. Na de val van het Franse Keizerrijk werd het Lyceum vervangen door een Koninklijk College te Gent en op voorstel van de administratie van het college werd Quetelet in februari 1815 benoemd tot leraar wiskunde. Naast zijn artistieke interesses zoals de schilder- en dichtkunst, werd Adolphe Quetelet aangemoedigd om aan de gloednieuwe Gentse universiteit zijn wetenschappelijke opleiding af te werken. Op 24 juli 1819 was Adolphe Quetelet de eerste die een doctorstitel kreeg toegekend te Gent. Zijn puur wiskundig proefschrift werd gepubliceerd en dit zorgde voor een benoeming aan het Atheneum te Brussel in oktober 1819. Het volgende jaar werd hij verkozen tot lid van de Academie der wetenschappen en groeide bij Quetelet de wens om een onafhankelijk sterrenkundig en fysisch observatorium in de Zuidelijke Nederlanden op te richten. Eind 1830 werd Quetelet benoemd als astronoom en directeur van het in aanbouw zijnde observatorium te Sint-Joost-ten-Node. Door de onafhankelijkheid van België werd hij de eerste directeur van deze sterrenwacht. Naast astronomische waarnemingen was Quetelet ook een groot voorstander om meteorologische en geofysische observaties uit te voeren. Hierdoor werd de werkplaats van Belgisch eerste astronoom een echt wetenschappelijk observatorium. Om de werkzaamheden van zijn nieuwe instituut meer bekendheid te laten genieten, stichtte Quetelet in 1834 de Annales en de Annuaire de l’Observatoire. Vanaf 1855 liet hij de leiding van de sterrenwacht te Brussel over aan zijn zoon Ernest. 24 Helden in de sterrenkunde Tijdens zijn directeurschap nam Adolphe Quetelet, op vraag van de kersverse Belgische regering, de taak op zich om bij de belangrijkste steden een middaglijn uit te zetten. Deze meridiaanlijnen dienden om de plaatselijke bevolking te helpen om hun horloges gelijk te zetten met de ware zonnetijd. Naast zijn grote inspanningen op sterrenkundig vlak werd Quetelet vooral beroemd wegens de toepassing van kansberekening op sociale fenomenen. Quetelet was zich immers bewust van de overweldigende complexiteit van sociale fenomenen en de vele variabelen. In 1835 publiceerde hij zijn invloedrijkste boek Sur l'homme et le développement de ses facultés, ou Essai de physique sociale, waarin hij o.a. het begrip van de gemiddelde mens introduceerde. Een andere bekende introductie van hem is de Queteletindex of de verhouding tussen lengte en gewicht van een persoon. 25 Helden in de sterrenkunde Albert Einstein Het genie van de relativiteitstheorie 14 mrt 1879 (Ulm, D) – 18 apr 1955 (Princeton, USA) Leven en werk Dat de studiecarrière en de vroege professionele loopbaan van de jonge Einstein niet van een leien dakje liepen, is algemeen bekend, ondanks het feit dat hij op jonge leeftijd al sterk scoorde op exacte wetenschappen. Na zijn studies aan de ETH Zürich werd hij begin 20ste eeuw aangenomen bij het patentenbureau te Bern. Samen met vrienden en met zijn vrouw Mileva bleef hij echter op hoog niveau natuurkundige vraagstukken bestuderen en bespreken. Dit leidde in zijn wonderjaar 1905 tot zijn promotie (Brownse beweging en moleculaire dimensies) en ook tot een viertal baanbrekende publicaties, waarna de academische carrière van Einstein uiteraard goed op de sporen stond. Naast de relativiteitstheorieën die verder aan bod komen, werkte Einstein ook aan andere deelgebieden van de hedendaagse fysica die zich toen sterk aan het ontwikkelen was. Zo ontving hij voor zijn verklaring van het foto-elektrisch effect in 1921 de Nobelprijs fysica. Hij publiceerde modellen over de Brownse beweging en was betrokken bij de toenmalige ontwikkelingen in de kwantummechanica. Zijn verhouding met deze laatste was ambivalent : enerzijds kwam hij tot baanbrekende inzichten rond bijvoorbeeld de equivalentie tussen deeltjes en golven, maar hij kon geen vrede nemen met de probabilistische interpretaties van de deeltjesfysica. Wegens zijn Joodse afkomst en het succes van zijn werk kwam Einstein in de jaren dertig in problemen met het Naziregime en zou de gevierde wetenschapper uiteindelijk, na een korte tussenstop in ons land, uitwijken naar de Verenigde Staten. Daar aanvaardde hij een betrekking aan het pas opgerichte ‘Institute for Advanced Study’ in Princeton. Uit die tijd is zijn politiek engagement en stellingname bekend, waarin hij de Amerikaanse president Roosevelt aanmoedigde om een atoombom te ontwikkelen vooraleer Duitsland dat deed, om zo de oorlog te helpen beslechten. De laatste jaren van zijn leven bracht Einstein door met het zoeken naar een zogenaamde unificatietheorie of Algemene Veldtheorie, waarbij getracht wordt om de zwaartekracht te verenigen met het elektromagnetisme en zo een hoger inzicht te krijgen in de natuurkunde als geheel. Hij stierf in Princeton (USA) in 1953 op 76 jarige leeftijd. 26 Helden in de sterrenkunde Nieuwe inzichten Einstein werd uiteraard vooral bekend vanwege zijn twee relativiteitstheorieën : de speciale relativiteitstheorie uit 1905 en de algemene relativiteitstheorie uit 1915. In de eerste theorie beschrijft Einstein een theorie over tijd, afstand, massa en energie die consistent is met elektromagnetisme, maar die de zwaartekracht buiten beschouwing laat. Belangrijk inzicht hierin is dat de lichtsnelheid constant is en niet relatief ten opzichte van de beweging van de waarnemer. Hierdoor wordt de absoluutheid van tijd, plaats en afstand verworpen. Dit in tegenstelling tot de Newtoniaanse theorie waar snelheden steeds opgeteld kunnen blijven worden. Ondanks het tegenintuïtieve karakter van de theorie (vooral voor dagdagelijkse niet extreme omstandigheden) werd ze sindsdien met vele experimenten bevestigd. De latere uitbreiding voor versnellende waarnemers in de vorm van de algemene relativiteitstheorie leidde tot het herschrijven van de zwaartekrachtswet van Newton zodat zwaartekracht niet langer een kracht is maar een gevolg van de kromming van de ruimte-tijd. Met deze revolutionaire visie – met complexe wiskundige beschrijving - werd het mogelijk om inzicht te krijgen over sterke gravitatievelden in de buurt van massieve objecten in het heelal, met als ultiem voorbeeld de zwarte gaten waar de ruimte-tijd tot een singulariteit overgaat. Ook de beschrijving van de evolutie en toestand van het heelal als geheel kon gebeuren dankzij de algemene relativiteitstheorie. De grote wetenschapper is verder vooral bekend door zijn iconische vergelijking die uitdrukt dat energie equivalent is met massa : E= mc². Deze massa-equivalentie werd later de verklaring voor energieopwekking bij nucleaire installaties waarbij een beetje massa omgezet wordt in (veel) energie. 27 Helden in de sterrenkunde Georges Lemaître Vader van de oerknaltheorie 17 juli 1894 (Charleroi) – 20 juni 1966 (Leuven) Leven en werk Georges Henri Lemaître werd als oudste van vier kinderen op 17 juli 1894 te Charleroi geboren. Vanaf september 1904 startte hij in zijn geboortestad zijn basisopleiding aan het jezuïetencollege Sacré-Cœur. Na de verhuis van de familie naar Brussel in oktober 1910, schreef Georges Lemaître zich in in het nieuwe college Saint-Michel te Etterbeek waar hij een jaar wetenschappen volgde ter voorbereiding van het ingangsexamen voor ingenieur. Op 17 jarige leeftijd ving hij aan de Katholieke Universiteit van Leuven zijn hogere kandidatuurstudies aan. Met het uitbreken van de Eerste Wereldoorlog in 1914, moest Lemaître zijn studies onderbreken en diende hij vrijwillig in het Belgische leger aan de IJzer. Begin 1919 hervatte hij zijn studies, maar koos nu voor technische wetenschappen en wiskunde. Bovendien volgt hij een opleiding wijsbegeerte. In 1920 promoveerde Georges Lemaître met de grootste onderscheiding bij prof. Charles de la Vallée-Poussin met een thesis over "L'approximation des fonctions de plusieurs variables réelles". Datzelfde jaar trad hij in in het seminarie van Mechelen, waar hij in 1923 priester werd gewijd. Ondertussen verwierf Lemaître een buitenlandse studiebeurs met een proefschrift over de gloednieuwe relativiteitstheorie van Einstein. Hierdoor studeerde hij tijdens het academiejaar 1923-24 aan de universiteit van Cambridge (Engeland) bij professor Arthur Eddington en liep vervolgens een jaar stage in Cambridge (USA) als astronoom aan het Harvard College Observatorium onder leiding van Harlow Shapley. Vanaf oktober 1925 werd hij in Leuven benoemd tot docent en werkte er aan de ontwikkeling van zijn kosmologische modellen op basis van de vergelijkingen van Albert Einstein en de ideeën van de 28 Helden in de sterrenkunde Nederlandse astronoom De Sitter. In deze periode ontdekte hij het model van een uitdijend heelal waarover hij in 1927 zijn, later geruchtmakend, artikel schreef : “Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant, rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques” (Annls Soc.Sci.Brux., 47A, 49(1927)). Hierin interpreteerde de priester-astronoom de recent ontdekte roodverschuivingen in de spectra van sterrenstelsels als dopplereffecten ten gevolge van de uitdijing van het heelal. Deze ideeën waren onuitgegeven en lieten zien dat het heelal niet statisch maar dynamisch moest zijn. In tussentijd werkte Lemaître verder aan zijn kosmologisch model en in 1931 bracht hij als eerste de stelling naar voren dat het heelal ooit als een superdichte massa, een oeratoom begon. Niet enkel de materie en de ruimte, maar ook de tijd startte op deze “dag zonder gisteren”. Lemaître schatte dat de leeftijd van het heelal tussen de 10 en 20 miljard jaar moest bedragen. Een schatting die goed overeenkomt met de moderne inzichten. In 1940 werd hij lid van de Pauselijke Academie voor Wetenschappen, waarvan hij in 1960 voorzitter werd (wat hij tot aan zijn dood zou blijven). Hij werd in hetzelfde jaar ook tot Prelaat benoemd. In de jaren 50 bouwde Lemaître stilaan zijn leeropdracht aan de universiteit af tot aan zijn emeritaat in 1964. Hij legde zich onder meer toe op het drielichamenprobleem, rekenmethodes, algoritmes (o.a. de snelle Fourier Transformatie), computers en programmeertalen. In 1958 introduceerde hij op de universiteit de eerste computer, een Burroughs E 101, die hij ook volledig zelf programmeerde. 29 Helden in de sterrenkunde Marcel Minnaert Een pionier van het zonnespectroscopisch onderzoek en begaafd didacticus 12 februari 1893 (Brugge) – 26 oktober 1970 (Utrecht) Zijn leven De ouders van Marcel Minnaert stonden beiden in het onderwijs. Zijn vader Jozef was leraar aan de normaalschool in Gent en zijn moeder, Jozefina van Overberghe, was regentes aan de rijksnormaalschool in Brugge. In een nationale schoolwedstrijd werd hij in 1909 als de beste leerling van Vlaanderen uitgeroepen. Het was dan ook normaal dat hij aan de (toen Franstalige) Universiteit van Gent ging studeren, waar hij in 1914 als bioloog promoveerde met een onderzoek van het effect van zonnelicht op planten (fotosynthese). Gedurende de Eerste Wereldoorlog werkte hij, als radicale flamingant, mee aan het vernederlandsen van de universiteit. Daarom vluchtte hij na de oorlog naar Nederland, waar hij in Leiden fysica ging studeren. Vanaf 1919 was hij werkzaam in het Heliocentrisch Instituut in Utrecht. In die functie nam hij deel aan astronomische activiteiten zoals een eclipsexpeditie naar Sumatra. In 1937 werd hij benoemd tot gewoon hoogleraar aan de Universiteit van Utrecht en tot directeur van de sterrenwacht Sonnenborgh. Van mei 1942 tot april 1944 werd Minnaert door de Duitse bezetter geïnterneerd in een gijzelaarskamp omdat hij verdacht werd van marxistische sympathieën. In dat kamp onderwees hij zijn medegijzelaars natuur- en sterrenkunde. Na de oorlog werd hij opnieuw professor en directeur en bouwde hij een internationale wetenschappelijke carrière uit. Hij ontving drie eredoctoraten: van Heidelberg, Moskou en Nice. Bovendien aanvaardde hij het lidmaatschap van tal van buitenlandse verenigingen en academies en was hij president van commissies van de Internationale Astronomische Unie. In 1997 werd te zijner ere op de universiteitscampus Uithof een Minnaertgebouw ingehuldigd waar enkele wetenschappelijke afdelingen van de Universiteit van Utrecht gevestigd zijn. 30 Helden in de sterrenkunde Wetenschappelijke betekenis en publicaties In de jaren 1950-1960 hield Minnaert zich vooral bezig met het samenstellen van een Fotometrische Atlas van het zonnespectrum, wat nu nog altijd in astronomische kringen een standaardwerk is. Als didacticus schreef hij een merkwaardige reeks boeken De Natuurkunde van ’t Vrije Veld, waarin hij de fysische verschijnselen die de mens in het dagelijks leven tegenkomt op een toegankelijke manier uitlegt. Dit werk werd in veel talen vertaald. 31 Helden in de sterrenkunde 32
