De proefopstelling met twee slingerklokken op een houten plaat (afb: Relojes Centenario)

Al in 1665 beschreef Christiaan Huygens met enige verbazing dat slingerklokken die bij elkaar staan hun slingerbeweging synchroniseren. Een vreemde aantrekkingskracht noemde hij dat. Nu komen Henk Nijmeijer van de TU Eindhoven en onderzoekers uit Mexico met een nauwkeurige beschrijving van de Huygens-synchronisatie. Huygens’ verklaring dat dat kwam door trillingen in het materiaal bleek juist. De inzichten uit deze nieuwe studie helpen de synchronisatie in allerlei oscillerende systemen beter te begrijpen zoals de biologische ritmes in het lichaam, denken de onderzoekers.

Huygens had de klokken zelf gebouwd en ontdekte tot zijn verbazing dat de slingers steeds weer netjes in de pas gingen lopen, van welke startposities ze ook begonnen. Hij dacht dat die synchronisering werd veroorzaakt door kleine trillingen in de houten structuur waar de slinger aan hangt. Nijmeijer c.s. kwamen er achter dat hij gelijk had, wat gegeven de stand van de kennis van 1665 opmerkelijk is.
De onderzoekers voerden een moderne variant van Huygens’ experimenten uit met twee slingerklokken die speciaal voor de gelegenheid door de Mexicaanse klokkenfabrikant Relojes Centenario waren gemaakt. Die stonden op een houten ondergrond.
Naast uitgebreide metingen gebruikten ze ook een rekenmodel dat voor de proefneming was ontwikkeld. Daardoor waren de onderzoekers in staat het mechanisme achter de synchronisering nauwkeurig en juist in kaart te brengen. Daarmee kon een twee jaar oude theorie de prullenbak in, volgens welke geluidsgolfjes de drijvende kracht zouden zijn. Ze stelden ook de variabelen vast die bepaalden of de slingers gelijk of tegengesteld synchroon bewogen (hetgeen Huygens was ontgaan). Ook nieuw en verontrustend is hun ontdekking dat de slingers hun beweging niet alleen op elkaar afstemmen, maar dat ze ook langzamer gaan lopen (en dus als klok minder waard zijn).
Die gemeenschappelijke ondergrond is meteen ook het geheim van de opmerkelijke synchronisering van de slingers. Door de fysieke verbinding tussen beide slingers treden trillingen op waarmee energie van de ene slinger naar de andere wordt overgebracht. Het systeem zoekt de bewegingspatronen waarbij, zoals Nijmeijer het formuleert, er zo min mogelijk wringt. “De natuurlijke oplossingen zijn dan exact gelijke of exact tegengestelde slingeringen.” Als de gewichten te gering zijn, of de balk of onderstel te stijf, verdwijnt het synchronisatie-effect. “Twee Friese staartklokken aan een stenen muur synchroniseren zeker niet.”

Hersencellen

Dat verschijnsel heeft onderzoekers zo’n drieënhalve eeuw gefascineerd. Dat komt doordat er veel van dergelijke gevallen van synchronisering bestaan; in de techniek, maar ook in de natuur. Neem de hartslag of een niet uitgebalanceerd draaibeweging. Er zijn ook aanwijzingen dat bepaalde epileptische aanvallen worden veroorzaakt door synchronisering (versterking?) van hersencellen.

Bronnen: EurekAlert, de Volkskrant