Willem de Sitter wurde am 6. Mai 1872 in Sneek, Niederlande, geboren. Sein Vater, Lambertus de Sitter, ist Richter am Berufungsgericht Leeuwarden. Nach der Sekundarschulausbildung in Arnheim ging er 1889 an die Universität Groningen, um Mathematik zu studieren.
1897 promovierte er bei Jacobus Cornelius Kapteyn (1851–1922) mit einer Arbeit über die Lösungen von Differentialgleichungen in der Astronomie. Anschließend verbrachte er zwei Jahre am Cape Observatory in Südafrika, wo er sich auf die Erforschung von Doppelsternen und Sternphotometrie spezialisierte.
1908 wurde de Sitter zum Professor für Astronomie an der Universität Leiden und zum Direktor des Leidener Observatoriums ernannt, eine Position, die er bis zu seinem Tod innehatte. Er tritt damit die Nachfolge von Hendrik Lorentz (1853-1928) an, einem weiteren Giganten der niederländischen theoretischen Physik.
Zu seinen wichtigsten Errungenschaften in Leiden zählen:
De Sitters wichtigste Beiträge betreffen die relativistische Kosmologie. In den Jahren 1916–1917 fand er zwei exakte Lösungen für Einsteins Gleichungen für ein Universum ohne Materie (außer möglicherweise einer kosmologischen Konstante):
Diese Lösung beschreibt ein exponentiell expandierendes leeres Universum, in dem der Skalierungsfaktor \( a(t) \) als \( e^{Ht} \) wächst, wobei \( H \) proportional zur Quadratwurzel der kosmologischen Konstante \( \Lambda \) ist. Diese Lösung zeigt Folgendes:
In Zusammenarbeit mit Einstein schlug de Sitter ein Modell eines statischen Universums mit einer gleichmäßigen Materieverteilung und einer kosmologischen Konstante von Null vor. Die Metrik dieses Universums ist gegeben durch:
\( ds^2 = c^2 dt^2 - R^2 \left( \frac{dr^2}{1-r^2} + r^2 d\Omega^2 \right) \)
wobei \(R\) der Krümmungsradius des Universums ist.
De Sitter korrespondierte bekanntermaßen mit Einstein über die Interpretation der kosmologischen Konstante \(\Lambda\). Ihr Austausch offenbart grundlegende Unterschiede:
| Frage | Einsteins Position | De Sitters Position |
|---|---|---|
| Notwendigkeit von \( \Lambda \) | Unverzichtbar für ein statisches Universum | Optional, kann null sein |
| Physikalische Interpretation | Begriffe „Unterdruck“. | Geometrische Eigenschaft der Raumzeit |
| Leeres Universum | Ohne Materie unmöglich | Möglich mit \( \Lambda \neq 0 \) |
| Kosmische Expansion | Zunächst abgelehnt | Vorhergesagt durch seine Lösungen |
Vor seiner Arbeit in der Kosmologie leistete de Sitter bedeutende Beiträge zur Himmelsmechanik:
Sein BuchÜber die Bewegung des Mondknotens(1900) bleibt eine Referenz in der Himmelsmechanik.
De Sitters Arbeit hatte einen tiefgreifenden Einfluss auf die moderne Kosmologie:
| Konzept | Beitrag von de Sitter | Aktuelle Auswirkungen |
|---|---|---|
| Expansion des Universums | Erste expandierende Universumslösung (1917) | Grundlage von Urknallmodellen |
| Kosmologische Konstante | Interpretation als Eigenschaft der Raumzeit | Mögliche Erklärung für dunkle Energie |
| Leeres Universum | Gültige mathematische Lösung | Kosmische Inflationsmodelle |
| Allgemeine Relativitätstheorie | Wegweisende kosmologische Anwendungen | Grundlagen der relativistischen Kosmologie |
De Sitter pflegte wissenschaftlichen Austausch mit vielen Physikern seiner Zeit:
| Jahr | Ereignis | Kontext |
|---|---|---|
| 1872 | Geburt in Sneek, Niederlande | Sohn eines Richters am Berufungsgericht |
| 1897 | Erhält seinen Doktortitel in Groningen | Diplomarbeit über Differentialgleichungen in der Astronomie |
| 1899-1901 | Arbeitet am Cape Town Observatory | Studien zu Doppelsternen |
| 1908 | Ernennung zum Professor in Leiden | Nachfolger von Hendrik Lorentz |
| 1916-1917 | Entdecken Sie kosmologische Lösungen | Veröffentlichung relativistischer Universumsmodelle |
| 1919 | Reisen Sie nach England, um Eddington zu treffen | Diskussionen zur Überprüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie |
| 1932 | Veröffentlichen Sie das statische Modell mit Einstein | Letzte große Zusammenarbeit |
| 1934 | Tod in Leiden | Nach längerer Krankheit |
Die Beiträge von De Sitter wurden gewürdigt von:
Mehrere Wissenschaftler würdigten de Sitter:
Die geheimen Botschaften zwischen Galilei und Kepler waren verschlüsselt
Einflussreiche griechische Denker
Was weiß man über Pythagoras (≈570–495 v. Chr.)?
Aristoteles (384–322 v. Chr.): der Begründer des westlichen wissenschaftlichen Denkens
Ptolemäus (90–168): das Genie, das Himmel und Erde kartografierte
Nikolaus Kopernikus (1473–1543): der Revolutionär, der die Sonne ins Zentrum des Universums stellte
Tycho Brahe (1546–1601): der Astronom mit den riesigen Instrumenten
Galileo Galilei (1564–1642): der Vater der modernen Wissenschaft und Verteidiger des Heliozentrismus
Kepler (1571–1630): der Architekt der Gesetze der Planetenbewegung
Newton (1643–1727): das Genie, das unser Verständnis des Universums veränderte
Joseph-Louis Lagrange (1736–1813): das Genie, das die Mathematik revolutionierte
William Herschel (1738–1822): der Entdecker des Uranus und Pionier der Sternastronomie
Caroline Herschel (1750–1848): die erste professionelle Astronomin
Michael Faraday (1791–1867), Autodidaktisches Genie: Die Ursprünge der Elektrodynamik
John Herschel (1792–1871): Pionier der Sternastronomie und der wissenschaftlichen Fotografie
Pierre-Simon Laplace (1749–1827): der französische Newton und Vater der Himmelsmechanik
Friedrich Wilhelm Bessel (1784–1846): der Mann, der die Sterne maß
James Clerk Maxwell (1831–1879): der Physiker, der Licht und Elektromagnetismus vereinte
Biografie: Nikola Tesla (1856–1943): Ein Genie der Physik
Henrietta Swan Leavitt (1868–1921): die Frau, die das Universum maß
Max Planck (1858–1947): der Vater der Quantentheorie
Marie Curie (1867–1934): ein Leben für die Wissenschaft
Willem de Sitter (1872–1934): der Architekt der relativistischen Universen
Einstein (1879–1955): das Genie, das die Physik revolutionierte
Amalie Emmy Noether (1882–1935): die Mathematikerin, die die Wissenschaften revolutionierte
Walter Baade (1893–1960): der Entschlüsseler der Sterne und Galaxien
Cecilia Payne (1900–1979): die Wissenschaftlerin, die entdeckte, woraus Sterne bestehen
John Archibald Wheeler (1911–2008): der Visionär der Schwarzen Löcher und der Quantengravitation
Margaret Burbidge (1919–2020): eine außergewöhnliche Karriere in der Astrophysik
Jan Hendrik Oort (1900–1992): der Astronom, der die Struktur unserer Galaxie enthüllte
Paul Dirac (1902–1984): der stille Architekt der modernen Physik
Subrahmanyan Chandrasekhar (1910–1995): der Theoretiker massereicher Sterne
Vera Rubin (1928–2016): Pionierin der Dunklen Materie
Stanley Miller (1930–2007): der Chemiker, der die Ursprünge des Lebens nachbildete
Jocelyn Bell Burnell (1943–): die Wissenschaftlerin, die Pulsare entdeckte
Zitate über die Wissenschaft
Babylonische Astronomie und Astrologie: Geschichte und Beiträge
Georges Lemaître (1894–1966): der Vater der Urknalltheorie