Willem de Sitter was niet zomaar een naam in een leerboek. Hij was een Nederlandse wiskundige en astronoom die hielp de abstracte vergelijkingen van Albert Einstein om te zetten in een fysieke realiteit. Geboren in Sneek op 6 mei 1872 en overleden in Leiden op 20 november 1934, maar zijn invloed op de kosmologie duurde veel langer.
Zijn reis begon aan de Rijksuniversiteit Groningen. Hij studeerde daar wiskunde, maar onder leiding van J.C. Kapteyn in het astronomisch laboratorium vond hij zijn ware roeping. Hij hield van astronomie. Het klikte. Hij werkte twee jaar, van 1897 tot 1899, bij het Cape Observatory in Zuid-Afrika. Die ervaring bleef hangen. Daarna wijdde hij zich aan de sterren.
In 108 was hij hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Leiden. In 1919 was hij directeur van de Leidse Sterrewacht. Maar zijn echte bijdrage kwam van een mix van hemelmechanica en theoretische natuurkunde.
Hoe De Sitter de Britse belangstelling voor relativiteit wekte
In zijn vroege carrière keek De Sitter naar de vier grote Galilese satellieten van Jupiter. Hij analyseerde hun bewegingen om hun massa te bepalen. Het was gedetailleerd werk op de begane grond. Maar het gaf hem de middelen voor iets groters.
In 1916 en 1917 publiceerde hij een reeks artikelen in Londen. Deze artikelen beschreven de astronomische gevolgen van Einsteins algemene relativiteitstheorie. Einstein had zojuist de theorie vrijgegeven. Het was complex. Het was controversieel. De Sitter legde het uit. Hij maakte het zichtbaar.
Zijn werk wekte Britse belangstelling voor de theorie. Het leidde direct tot iets historisch. Arthur Eddingtons expeditie uit 1919 om een zonsverduistering waar te nemen. Eddington wilde de zwaartekrachtafbuiging meten van lichtstralen die dichtbij de zon passeren. De eerdere artikelen van De Sitter hielpen de weg vrijmaken voor die specifieke test. Zonder dat theoretische basiswerk zou de waarneming van de zonsverduistering misschien niet op dezelfde manier zijn geprioriteerd of geïnterpreteerd.
Waarom het uitdijende heelal belangrijk is
Op dit punt verschilde De Sitters concept van het universum van dat van Einstein. Dit is een belangrijk punt voor iedereen die geïnteresseerd is in de geschiedenis van de wetenschap.
Einsteins relativistische opvatting van de gekromde ruimte bracht hem ertoe het universum als statisch voor te stellen. Onveranderlijk van formaat. Hij had een stabiel model nodig. De Sitter keek naar dezelfde wiskunde en zag iets anders. Hij beweerde dat de relativiteitstheorie feitelijk impliceerde dat het universum voortdurend uitdijde.
Deze opvatting was destijds radicaal. Het was in tegenspraak met het heersende idee van een statische kosmos. Maar het klopte. Edwin Hubble’s waarnemingen van verre sterrenstelsels ondersteunden later de hypothese van De Sitter. Hubble zag de roodverschuiving. Hij zag de afstand. Het heelal ging uit elkaar.
Einstein nam uiteindelijk de mening van De Sitter over. Hij moest. Het bewijs was te sterk.
Waar De Sitter het mis had
De berekeningen van De Sitter waren niet perfect. Zijn schattingen van de omvang van het heelal waren te klein. Dat gold ook voor zijn berekeningen van het aantal sterrenstelsels dat zich daarin bevond. Het universum is veel groter en dichter bevolkt dan hij voorspelde.
Maar zijn theoretisch inzicht was perfect. Hij begreep de dynamische aard van de ruimtetijd vóór het waarnemen
