Wie was Willem de Sitter

Willem de Sitter
Willem de Sitter (1782-1934)

Willem de Sitter was een Nederlandse astronoom die leefde van 1872 tot 1934. De Sitter is bekend geworden door zijn discussies met Albert Einstein over de relativiteitstheorie. Ook verrichte hij veel waarnemingen aan de manen van Jupiter, berekende hij de grootte van het heelal en leverde grote bijdrages aan de kosmologie.

Willem de Sitter werd op 6 mei 1872 geboren in Sneek. Hij stierf op 20 november 1934 in Leiden aan de gevolgen van een longontsteking. Hij was de zoon van Lamoraal Ulbo de Sitter en Catherina Theodora Bertling. Zijn vader was, geheel volgens de familietraditie, rechter en ook van Willem werd verwacht dat hij rechten ging studeren. Zijn voorliefde voor wiskunde en wetenschap bracht hem echter een geheel andere carrière.

De Sitter volgde in Arnhem het gymnasium en nadat hij dit had afgerond schreef hij zich in aan de Universiteit van Groningen alwaar hij wiskunde ging studeren. Tijdens zijn studie kwam zijn voorliefde voor natuurkundige en het uitvoeren van natuurkundige experimenten naar boven. Hij kreeg toestemming om te assisteren bij het uitvoeren van experimenten die door professor Haga aan de Universiteit van Groningen werden uitgevoerd en als gevolg hiervan begon hij voor het Astronomisch Laboratorium van de Universiteit te werken. Het laboratorium stond onder leiding van Jacobus Kapteyn die er destijds professor in de Astronomie en de Theoretische Mechanica was. In het laboratorium werden fotografische platen geanalyseerd die door de astronoom David Gill waren gemaakt vanaf de sterrenwacht in Kaapstad, Zuid-Afrika. Het was Gill die de Sitter overhaalde om naar Kaapstad te verhuizen.

Na overleg met zijn ouders behaalde de Sitter eerst zijn bachelor in Groningen en vertrok daarna in 1897 naar Kaapstad. Hij werkte gedurende twee jaar in Kaapstad waar hij deelnam aan fotometrische en heliometrische programma’s. Op aangeven van Gill gebruikte de Sitter heliometrische waarnemingen van de manen van Jupiter om zijn doctoraal te halen. In 1899 keerde hij terug naar Groningen en werd hij assistent aan het Astronomische Laboratorium en werkte hij, onder leiding van Kapteyn, verder aan zijn doctoraal. In 1901 diende hij zijn thesis in.

De Sitter was op 6 december 1898 in Kaapstad getrouwd met Eleonora Suermondt. Zijn vrouw was in Surabaya, het toenmalige Nederlands-Indië, geboren en ze hadden elkaar in Zuid-Afrika leren kennen. Eleonora werkte daar als lerares. Hun eerste kind werd in 1899 geboren maar overleed in 1901 kort nadat ze naar Groningen waren verhuisd. In 1900 werd dochter Theodora geboren in Groningen en in 1902 kwam in Den Haag zoon Lamoraal Ulbo ter wereld. In 1905 werd zoon Aernout geboren en in 1908 kwam dochter Agnes in Groningen ter wereld. Zoon Aernout werd later directeur van de Bosscha Sterrenwacht in Lembang in Nederlands-Indië. Hij werd na de Japanse invasie gearresteerd en overleed op september 1944 in een gevangenkamp.

In 1908 ging Hendrik van de Sande Bakhuyzen met pensioen. Hij was professor in de Astronomie en de directeur van de universiteitssterrenwacht van de Universiteit van Leiden. Na zijn pensionering werden zijn taken opgesplitst en kwam er een astronomische leerstoel en een aparte directeur voor de Leidse sterrenwacht. De Sitter kreeg de leerstoel en de broer van van de Sande Bakhuyzen werd directeur van de Leidse Sterrenwacht. Toen van Sande Bakhuyzen in 1918 overleed werd de Sitter ook directeur van de Leidse Sterrenwacht. De Sitter reorganiseerde de astronomie in Leiden volledig. Hij maakte er drie afdelingen van: Fundamentele Astronomie, Astrofysica en Theoretische Astronomie. Onder zijn leiding werd het Leidse astronomische instituut een van de meest toonaangevende sterrenkundige instituten ter wereld.

In 1913 stelde de Sitter, op basis van waarnemingen van dubbelstersystemen, dat de snelheid van het licht onafhankelijk is van de snelheid van de bron.

In 1916 correspondeerde de Sitter met Paul Ehrenfest. Hij stelde dat een vier dimensionaal ruimte-tijd model zou passen in de bestaande kosmologische modellen die gebaseerd waren op de algemene relativiteit. In 1916-1917 publiceerde hij een serie artikelen over de astronomische gevolgen van de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. Hij vond oplossen voor Einsteins berekeningen als er geen materie aanwezig is.

Het werk van de Sitter leidde in 1919 tot de beroemde expeditie van Arthur Eddington om de afbreking van het licht door de zwaartekracht door de Zon te meten. Iets wat in die tijd alleen mogelijk was tijdens een zonsverduistering. Anders dan Einstein was de Sitter er van overtuigd dat de relativiteit betekende dat het heelal uitdijt. Deze theoretische resultaten werden later door waarnemingen bevestigd en ook toen pas door Einstein geaccepteerd.

De Sitter en Einstein
De Sitter en Einstein in 1932 discussiërende over het uitdijende heelal

In feite had Einstein in 1917 zijn kosmologische constante geïntroduceerd om problemen die hij had op die manier op te lossen, problemen die Newton ook al had namelijk waarom het heelal niet onder zijn eigen zwaartekracht ineenstort. De nogal arbitraire constante die Einstein introduceerde was niet gerechtvaardigd uitgaande van de actuele kennis over de zwaartekracht in die tijd. Einstein gaf dat ook meteen toe bij de introductie en later noemde hij het de grootste fout die hij ooit had gemaakt.

Waarnemingen die in de jaren 90 van de vorige eeuw werden gedaan suggereerden dat het heelal nog steeds versneld uitdijt. Om dit in het relativistische model in te bouwen zou het introduceren van een constante en optie zijn. Natuurkundigen zijn er nog steeds niet uit en er wordt op dit gebied nog steeds heel veel onderzoek gedaan.

In 1932 publiceerden de Sitter en Einstein een gezamenlijke stuk waarin ze het Einstein-de Sitter heelal introduceerden. Het beschrijft een eenvoudige oplossing voor de vergelijkingen van de algemene relativiteitstheorie voor een uitdijend heelal. In dit artikel beargumenteerden ze dat er wellicht een grote hoeveelheid materie in het heelal is die geen licht uitzendt en die nog niet is waargenomen. Deze materie, die nu donkere materie wordt genoemd, is ondertussen aangetoond door het waarnemen van zwaartekrachtseffecten. Echter de materie die Einstein en de Sitter in 1932 voorstelden is een mysterie voor de wetenschap omdat de herkomst ervan niet bekend is. Er wordt internationaal gezien heel veel onderzoek naar gedaan.

De Sitter is het bekendst geworden door zijn bijdrages aan de relativiteit maar ook op andere gebieden heeft hij grote bijdrages geleverd. Sinds zijn doctoraal was hij geïnteresseerd in de manen van Jupiter en met behulp van waarnemingen die teruggingen tot 1668 produceerde hij definitieve gegevens over de baanelementen en de massa van de vier grootste manen. Hij publiceerde hier verschillende keren over en tijdens zijn onderzoek realiseerde hij zich dat zijn waarnemingen werden beïnvloed door variaties in de snelheid van de draaiing van de Aarde. Dit leidde tot een nieuwe publicatie over de effecten hiervan tussen de Aarde en de Maan.

Ook hield de Sitter zich bezig met het verbeteren van allerlei astronomische constanten. In 1895 had Simon Newcomb waardes gepubliceerd voor de constantes en in 1896 werden deze constantes tijdens een internationale overeenkomst overgenomen. In 1915 publiceerde de Sitter een eerste artikel waarin hij verbeteringen van deze constantes beschreef. In 1927 publiceerde hij een tweede artikel over de fundamentele constantes en tegen de tijd dat hij stierf had de Sitter ze bijna allemaal herzien.

De Sitter kreeg veel internationale prijzen voor zijn wetenschappelijke werk. In 1929 kreeg hij van de National Academy of Sciences de Watson Gold Medal. In 1931 kreeg hij de Bruce Medal van de Astronomical Society of the Pacific en ook in 1931 kreeg hij van de Royal Astronomical Society de Gold Medal.

Van 1925 tot 1928 was hij president van de Internationale Astronomische Unie.

Bron:

MacTutor History of Mathematics
[http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/Biographies/Sitter.html]