威廉·德西特于1872年5月6日出生在荷兰斯内克。他的父亲兰伯图斯·德西特是吕伐登上诉法院的一名法官。在阿纳姆完成中学教育后,他于1889年进入格罗宁根大学学习数学。
1897年,他在雅各布斯·科内利乌斯·卡普坦(Jacobus Cornelius Kapteyn,1851-1922)的指导下获得博士学位,论文主题是天文学中微分方程的解。随后,他在南非好望角天文台工作了两年,专注于双星研究和恒星测光。
1908年,德西特被任命为莱顿大学天文学教授兼莱顿天文台台长,直至去世一直担任此职。他接替的是荷兰理论物理学界的另一位巨擘亨德里克·洛伦兹(1853-1928)。
他在莱顿的主要成就包括:
德西特最重要的贡献涉及相对论宇宙学。在1916-1917年间,他找到了爱因斯坦方程在物质空无(可能除宇宙常数外)的宇宙中的两个精确解。
该解描述了一个呈指数膨胀的空宇宙,其中尺度因子 \( a(t) \) 按 \( e^{Ht} \) 增长,且 \( H \) 与宇宙学常数 \( \Lambda \) 的平方根成正比。该解表明:
与爱因斯坦合作,德西特提出了一个物质均匀分布且宇宙学常数为零的静态宇宙模型。该宇宙的度规由下式给出:
\( ds^2 = c^2 dt^2 - R^2 \left( \frac{dr^2}{1-r^2} + r^2 d\Omega^2 \right) \)
其中 \( R \) 是宇宙的曲率半径。
德西特与爱因斯坦就宇宙学常数 \( \Lambda \) 的解释保持了著名的通信往来。他们的交流揭示了根本性的分歧:
| 问题 | 爱因斯坦的立场 | 德西特的位置 |
|---|---|---|
| \(\Lambda\) 的必要性 | 静态宇宙的关键要素 | 可选,可为零 |
| 物理解释 | “负压”术语 | 时空的几何性质 |
| 空荡荡的宇宙 | 没有物质是不可能的 | 当 \(\Lambda \neq 0\) 时可能成立 |
| 宇宙膨胀 | 最初被拒绝 | 由他的解决方案所预测 |
在从事宇宙学研究之前,德西特对天体力学做出了重要贡献:
他的著作《论月球交点运动》(1900年)至今仍是天体力学领域的参考文献。
德西特的工作对现代宇宙学产生了深远影响:
| 概念 | 德西特的贡献 | 当前影响 |
|---|---|---|
| 宇宙膨胀 | 膨胀宇宙的第一个解(1917年) | 大爆炸模型的基础 |
| 宇宙常数 | 作为时空属性的解释 | 暗能量的可能解释 |
| 空荡荡的宇宙 | 有效的数学解法 | 宇宙暴胀模型 |
| 广义相对论 | 开创性的宇宙学应用 | 相对论宇宙学的基础 |
德西特与他同时代的许多物理学家保持着科学交流。
| 年 | 事件 | 上下文 |
|---|---|---|
| 1872 | 出生于荷兰斯内克 | 上诉法院法官之子 |
| 1897 | 在格罗宁根获得博士学位 | 天文学中的微分方程论文 |
| 1899-1901 | 曾在开普天文台工作 | 双星研究 |
| 1908 | 莱顿大学聘任教授 | 继任亨德里克·洛伦兹 |
| 1916-1917 | 发现的宇宙学解 | 相对论宇宙模型的发表 |
| 1919 | 前往英国与爱丁顿会面 | 广义相对论验证的讨论 |
| 1932 | 与爱因斯坦一起发表的静态模型 | 最后一次重大合作 |
| 1934 | 在莱顿去世 | 长期患病后 |
德西特的贡献得到了以下认可:
几位科学家向德西特表示了敬意: