Sir William Rowan Hamilton

Sir William Rowan Hamilton

Door Galaxis-lid Anne van Weerden

In 1835 werd William Rowan Hamilton, wiskundige en Koninklijk Astronoom van Ierland, geridderd voor zijn theoretische voorspelling van de zogeheten conische refractie, die een paar weken na zijn voorspelling experimenteel was aangetoond door zijn vriend Humphrey Lloyd. Het was voor zover bekend de eerste keer dat een natuurkundig verschijnsel theoretisch was voorspeld. Conische refractie was een onderdeel van Hamilton’s nieuwe manier om Newton’s mechanica te beschrijven, die was voortgekomen uit zijn eerdere onderzoekingen in optica. De Hamiltoniaan, zoals de kern van zijn nieuwe methode tegenwoordig wordt genoemd, is nu fundamenteel in alle nieuwe natuurkunde, van het allerkleinste, de quantum mechanica, tot het allergrootste, de kosmologie.

Dit was al voldoende geweest om Hamilton wereldberoemd te maken, maar hij deed nog een grote ontdekking. Op 16 oktober 1843, terwijl hij met zijn vrouw net buiten Dublin langs het Royal Canal wandelde, ontdekte hij de quaternionen, als antwoord op de vraag hoe imaginaire getallen konden worden uitgebreid naar drie dimensies. Hamilton ontwikkelde daarna een groot deel van het quaternionsysteem zelf, en het werd na zijn dood in 1865 door anderen nog verder uitgewerkt. Hieruit ontstond rond 1900 de vector analyse, die nu overal in de natuurkunde gebruikt wordt. Hoewel de quaternionen altijd actueel bleven in de wiskunde verdwenen ze in de natuurkunde een tijdlang uit beeld; omdat ze intuitiever zijn dan quaternionen waren vectoren voor de meeste natuurkundigen veel prettiger om mee te werken.

Maar met de opkomst van de computers maakten de quaternionen een heuse revival door, omdat voor computers quaternionen juist gemakkelijker zijn om mee te werken dan vectoren. Quaternionen worden gebruikt om digitale rotaties te berekenen; ze zijn sinds de Space Shuttles te vinden in bijna alle ruimtevaartuigen, en sinds Tomb Raider en Lara Croft in digitale animatie voor games en films. Ze worden de laatste tijd zelfs steeds vaker gebruikt, bijvoorbeeld voor simulaties en robotica, en voor wat er beweegt op het scherm van je telefoon.

Sterrenwacht van Dunsink, in de buurt van Dublin, getekend in 1835. Toen woonde Hamilton er, dus het stel links op de tekening zijn waarschijnlijk Hamilton en zijn vrouw zelf.

Hoewel Hamilton Koninklijk Astronoom was en op de Dunsink Sterrenwacht woonde, heeft hij geen spectaculaire dingen voor de praktische sterrenkunde gedaan, al was hij wel zeer geinteresseerd was in speciale verschijningen zoals eclipsen en kometen. De sterrenkunde was in zijn tijd pas in het stadium dat er werd ontdekt dat er spiraalnevels bestaan, en van kosmologie hadden ze nog geen idee. Het werk van een sterrenkundige bestond daarom voornamelijk uit positiebepalingen van sterren, geen erg uitdagend werk, en hij had een zeer goede assistent, Charles Thompson, die het waarneemwerk al sinds de tijd van Hamilton’s voorganger deed. Maar ook had Hamilton last van bronchitis, en na een paar enthousiaste jaren werd hij te vaak ziek om het waarnemen ’s nachts vol te kunnen houden. Misschien is dat nog een geluk bij een ongeluk; hij stortte zich daarna helemaal op zijn wiskunde en liet uiteindelijk zijn bijzondere dubbele erfenis na aan de wereld.

Hoe verbazend is het dus dat hoewel ik wist wat de Hamiltoniaan was, ik nooit van Hamilton had gehoord, of me had gerealiseerd zelfs dat daar een man achter zat, totdat ik me voor een cursus verdiepte in de geschiedenis van de vector analyse. Toen ik ging opzoeken wie Hamilton dan wel was vond ik op het internet zulke nare verhalen dat ik niks met hem te maken wilde hebben. Een in zijn tijd beroemde man die, omdat hij de liefde van zijn leven niet kon krijgen, maar trouwde met een dorpsmeisje van de andere kant van het veld. Arme meid, wat moest ze met zo’n man die de hele dag alleen maar in zijn studeerkamer aan zijn wiskunde werkte. En dan begon hij nog te drinken ook.

Sir William Rowan Hamilton en zijn vrouw Lady Helena Maria Hamilton Bayly, rond 1860

Maar toen las ik Hamilton’s eigen beschrijving van het moment dat hij de quaternionen vond, en de beschrijving van de wandeling met zijn vrouw was zo vredig dat ik perplex was. Hij dacht dus niet, “mens, ga weg, ik wil nadenken,” nee, terwijl zij af en toe tegen hem praatte voelde hij een onderstroom aan gedachten die plotseling uitbarstten in de oplossing voor hoe het twee dimensionale complexe vlak uit te breiden naar drie dimensies. Een Eureka moment, waarvan bekend is dat zich dat meestal voordoet op een moment dat iemand, na een intensieve zoektocht, ontspannen en afgeleid is. Hamilton was zo blij met zijn ontdekking dat, toen ze bij Broom Bridge aankwamen, hij zijn formule met een mes in de brug kraste. Dat wordt tegenwoordig elk jaar herdacht.

Toch was het vreemd eigenlijk, want als zijn huwelijk dus helemaal niet zo slecht was als het overal verteld wordt, waar kwam dat dan vandaan? En hoe zat het met zijn alcoholisme? In de zomer van 2013 heb ik in twee weken de biografie, die in de jaren 1880 was geschreven door Robert Perceval Graves en gelukkig helemaal online staat, uitgespit op zoek naar antwoorden, en tot mijn vreugde vond ik ze. Niet meteen allemaal natuurlijk, maar toch al genoeg om een kort stuk te schrijven over Hamilton’s privéleven, en er daarna mee verder te kunnen gaan. Van zijn ongelukkige huwelijk en alcoholisme is nu niks meer overgebleven, en het korte stuk dat ik in 2013 had geschreven is geëxplodeerd tot een verzameling boeken, artikelen en publicaties, en een website. En het lijkt voorlopig nog niet klaar, want mijn doel is dat iemand met veel verstand van Hamilton’s werk een nieuwe biografie schrijft, terwijl wat Hamilton’s priveleven betreft mijn nieuwe inzichten gebruikt worden. Zodat de nu al bijna tweehonderd jaar lang vertelde roddels, die ook nog eens elke paar jaar erger worden, eindelijk gestopt kunnen worden.

Op de website van Anne van Weerden zijn alle publicaties van haar over Hamilton te vinden: http://annevanweerden.nl


Reageren is niet mogelijk.
Spring naar toolbar