pendule
De Franse natuurkundige Léon Foucault is één van de namen die de Fransen hebben geëerd met een plek op de Eiffeltoren – 72 grote mannen hebben de eer gekregen om dit icoon van Frankrijk in gouden letters op te mogen sieren en als zodanig vereeuwigd te worden. Maar Foucault’s ster is nog hoger gerezen: er is zelfs een maankrater naar hem genoemd. Toch opmerkelijk voor een student medicijnen die niet tegen bloed kon.
Foucault heeft zijn bekendheid en waardering dan ook niet te danken aan het pad dat hij als jongeling was ingeslagen, maar dat van zijn latere carrière als natuurkundige. Zo was hij de eerste die metingen deed van de snelheid van het licht, in 1850. Maar de naam van deze kleine Fransman leeft voort vanwege zijn visualisatie van de draaiing van de aarde om haar as, en de manier waarop hij dat deed. Copernicus had het gezegd in de 16e eeuw, Galilei had het astronomisch bewezen in de 17e eeuw, maar niemand had ooit met eigen ogen gezien dat de aarde rond haar eigen as draait. De wiskundige Marin Mersenne had het wel geprobeerd: hij schoot met een kanon een kogel verticaal de lucht in. Nadat tijdens de vlucht van de kanonskogel de aarde een klein stukje naar het oosten was doorgedraaid, zo was de redenering, zou de kogel vervolgens iets ten westen van het kanon moeten landen. Dat deed de eerste afgeschoten kogel inderdaad. Maar de tweede viel een eind oostwaarts neer. De derde werd na zijn afvaart helemaal nooit teruggezien.
Foucault kreeg het voor elkaar, met zijn beroemd geworden pendule. De idee achter zijn demonstratie is even simpel als de uitwerking ervan doeltreffend is. Stel, boven de Noordpool hangt een pendule heen en weer te zwaaien, 24 uur lang, vastgehouden aan een denkbeeldig punt in de lucht. Doordat de aarde gedurende dat etmaal onder die pendule door draait, beschrijft de pendule vanaf de aarde gezien niet alleen een heen en weer gaande beweging, maar uiteindelijk ook een complete ronding rond de aardas, precies één keer per etmaal. Nu lijkt dit een zuiver theoretische exercitie, maar Foucault voerde hem in 1851 uit, en met grote effectiviteit. Weliswaar niet zwevend boven de Noordpool, maar vanaf het plafond van het Panthéon in Parijs. Daar monteerde hij een koord van 67 meter lang met daaraan een bol van 28 kilogram zwaar. De montage was zodanig dat de slinger met een minimum aan wrijving kon bewegen en ook in zijn draaiing nauwelijks werd gehinderd. Boven de grond had Foucault een cirkel aangebracht met een schaalverdeling met daarop een laagje zand. De passerende pendule zou telkens wat zandkorrels wegduwen bij zijn doorgang, daarmee duidelijk makend welk pad hij al had afgelegd. Veel Parijzenaars waren op de demonstratie afgekomen. Nadat een assistent de pendule in gang had gezet, begon deze aan zijn slingerbeweging. Foucault schreef later in een artikel over de pendule: ‘Na een dubbele oscillatie die 15 seconden duurde, zagen we het ongeveer 2,5 millimeter links van zijn startpunt terugkeren. Met dit effect elke volgende oscillatie optredend, groeide de afwijking continu, proportioneel aan het verstrijken van de tijd.’ Het publiek was gefascineerd, evenals de Franse wetenschappers. Ze hadden de aarde zien draaien.
Foucault zou voor zijn werk een Copley Medal ontvangen van de Britse Royal Society – een Fransman die geëerd wordt door Engelsen, dat steeg zelfs nog boven de Eiffeltoren én een maankrater uit.
Als kind kon ik in mijn kamertje op lome zomerdagen gefascineerd kijken naar de verschuiving van het zonlicht over het behang. Enig geduld werd sneller dan ik verwacht had beloond: na mijn blik een tijdje gefixeerd te hebben op de grens tussen licht en donker kon ik duidelijk de schaduwlijnen zien verplaatsen. Ik zag de aarde draaien!
In mijn vorige blog schreef ik over de pendule van Leon Foucault, waarmee hij de verwonderde Parijzenaars in 1851 liet zien dat de aarde draait. Met de herinnering aan mijn jongenskamer in mijn hoofd toog ik naar Parijs, naar Foucault’s pendule. Om nog een keer de draaiing van de aarde met eigen ogen zien.
Eenmaal in Parijs richtte ik mijn route op het Panthéon, waar Foucaults pendule van 6 8meter lengte nog steeds rondjes draait. Toen ik bij het klassieke gebouw was aangekomen moest ik concluderen dat alles aan en in het Panthéon de mens tot minuscule proporties lijkt te willen reduceren. Het gebouw zelf neemt zo majestueus zijn plek in, met zijn zuilen en koepel, dat de statige appartementengebouwen die eromheen staan met elk van hun zes verdiepingen tot poppenhuisjes waren gekrompen. De mensen die rond het Panthéon liepen leken betekenisloos, zo klein waren ze. Eenmaal binnen zag ik in de enorme ruimte onder de koepel Foucault’s pendule. En dat niet alleen, hij slingerde zelfs! De 28 kilo zware koperen bol zweefde statig heen en weer, recht onder het hoogste punt van het gebouw. Het was me direct duidelijk waarom Foucault deze plek had uitgekozen voor zijn demonstratie. De kabel die de bol verbond met de ophanging leek nergens te eindigen, zo hoog was de Dome. De lengte van 67 meter gaf de slinger een tijd van circa 15 seconden voor een heen- en terugreis, zo telde ik. Ik was er om 15.00 uur, het uur op de weergegeven schaalverdeling dat de bezoeker recht aankijkt, wanneer deze vanaf de ingang van het gebouw op de pendule afloopt. Dat gaf me toevallig het optimale beeld op de slinger, en vooral op de beweging van de aarde. De afstand die de schaalverdeling onder de slingerende pendule aflegde was weliswaar te klein om met het blote oog waar te nemen, maar als ik maar lang genoeg bleef staan zou de verplaatsing merkbaar zijn.
Het duurde iets langer dan op mijn jongenskamer. Maar mijn 15 minuten wachten werd uiteindelijk ruimschoots beloond: de pendule was een streep opgeschoven. Ik had de aarde zien draaien! Ik moet bekennen dat ik eerder in mijn leven nog nooit zo enthousiast geweest als nu bij het kijken naar een heen en weer slingerende bol. Het klinkt al met al misschien niet heel spectaculair (of misschien ook wel), maar ik was er in elk geval door geraakt. Wat een voorstellingsvermogen had Foucault gehad, om te bedenken dat je een mechanisme kon maken waarmee je de rotatie van de aardbol kon laten zien.
De mensen hadden anderhalve eeuw eerder op dezelfde wijze staan kijken als ik – geduldig, verwachtingsvol – naar een pendule wiens slingerbeweging niet van plaats veranderde. Hun wachten, en dat van mij, werd beloond, doordat de aarde zelf wel bewoog, onder de pendule door als het ware. Ik merkte het ook aan de omstanders, op het moment dat ik er stond. Vingers wezen, ogen tuurden, en de ene bezoeker legde de andere uit hoe het in elkaar zat en waar we nou eigenlijk naar stonden te kijken. Niet naar een draaiende slinger, maar naar een roterende aarde. Maar misschien bovenal naar creativiteit, voorstellingsvermogen en de vaardigheid om iets abstracts om te zetten in een visueel spektakel.
Meer informatie
Je krijgt mijn warme aanbeveling om dit wonder van eenvoudige creativiteit zelf te gaan bekijken in het Pantheon te Parijs.