Willem de Sitter nasceu em 6 de maio de 1872 em Sneek, Países Baixos. Seu pai, Lambertus de Sitter, era juiz no tribunal de apelação de Leeuwarden. Após estudos secundários em Arnhem, ingressou na Universidade de Groningen em 1889 para estudar matemática.
Em 1897, obteve seu doutorado sob a orientação de Jacobus Cornelius Kapteyn (1851-1922) com uma tese sobre soluções de equações diferenciais em astronomia. Em seguida, passou dois anos no Observatório do Cabo na África do Sul, onde se especializou no estudo de estrelas binárias e fotometria estelar.
Em 1908, de Sitter foi nomeado professor de astronomia na Universidade de Leiden e diretor do Observatório de Leiden, cargo que ocupou até sua morte. Assim, sucedeu a Hendrik Lorentz (1853-1928), outro gigante da física teórica neerlandesa.
Suas principais realizações em Leiden incluíram:
As contribuições mais importantes de de Sitter diziam respeito à cosmologia relativística. Em 1916-1917, ele encontrou duas soluções exatas das equações de Einstein para um universo vazio de matéria (exceto possivelmente uma constante cosmológica):
Esta solução descreve um universo vazio em expansão exponencial, onde o fator de escala \( a(t) \) cresce como \( e^{Ht} \), com \( H \) proporcional à raiz quadrada da constante cosmológica \( \Lambda \). Esta solução mostra que:
Em colaboração com Einstein, de Sitter propôs um modelo de universo estático com uma distribuição uniforme de matéria e constante cosmológica nula. A métrica deste universo é dada por:
\( ds^2 = c^2 dt^2 - R^2 \left( \frac{dr^2}{1-r^2} + r^2 d\Omega^2 \right) \)
onde \( R \) é o raio de curvatura do universo.
De Sitter manteve uma famosa correspondência com Einstein sobre a interpretação da constante cosmológica \( \Lambda \). Suas trocas revelaram diferenças fundamentais:
Questão | Posição de Einstein | Posição de de Sitter |
---|---|---|
Necessidade de \( \Lambda \) | Indispensável para um universo estático | Opcional, pode ser zero |
Interpretação física | Termos de "pressão negativa" | Propriedade geométrica do espaço-tempo |
Universo vazio | Impossível sem matéria | Possível com \( \Lambda \neq 0 \) |
Expansão cósmica | Rejeitada inicialmente | Prevista por suas soluções |
Antes de seus trabalhos em cosmologia, de Sitter fez contribuições significativas à mecânica celeste:
Seu livro On the Motion of the Moon's Node (1900) permanece como uma referência em mecânica celeste.
Os trabalhos de de Sitter tiveram um impacto profundo na cosmologia moderna:
Conceito | Contribuição de de Sitter | Impacto atual |
---|---|---|
Expansão do universo | Primeira solução de um universo em expansão (1917) | Base dos modelos do Big Bang |
Constante cosmológica | Interpretação como propriedade do espaço-tempo | Possível explicação da energia escura |
Universo vazio | Solução matemática válida | Modelos de inflação cósmica |
Relatividade geral | Aplicações cosmológicas pioneiras | Fundamento da cosmologia relativística |
De Sitter manteve intercâmbios científicos com muitos físicos de sua época:
Ano | Evento | Contexto |
---|---|---|
1872 | Nascimento em Sneek, Países Baixos | Filho de um juiz do tribunal de apelação |
1897 | Obtém seu doutorado em Groningen | Tese sobre equações diferenciais em astronomia |
1899-1901 | Trabalha no Observatório do Cabo | Estudos sobre estrelas binárias |
1908 | Nomeado professor em Leiden | Sucessor de Hendrik Lorentz |
1916-1917 | Descobre as soluções cosmológicas | Publicação de modelos de universos relativísticos |
1919 | Viaja à Inglaterra para conhecer Eddington | Discussões sobre a verificação da relatividade geral |
1932 | Publica com Einstein o modelo estático | Última colaboração importante |
1934 | Morre em Leiden | Após uma doença prolongada |
As contribuições de de Sitter foram reconhecidas por:
Vários cientistas prestaram homenagem a de Sitter: