Georges Lemaître
Georges-Henri Lemaître (Charleroi 17 juli 1894 – Leuven 20 juni 1966) was een Belgische katholiek priester, astronoom, kosmoloog, wiskundige en natuurkundige. Hij is vooral bekend als vader van de oerknal-theorie.
Inhoud |
[bewerk] Vorming en opleiding
Lemaître rondt in 1910 zijn retorica af in het Jezuïtencollege du Sacré Coeur in Charleroi. Na een voorbereidend jaar aan het Sint Michiels college in Brussel, studeert hij vanaf 1911 voor ingenieur aan de Universiteit van Leuven. In 1914 onderbreekt hij er zijn studies, neemt als vrijwilliger dienst in de artillerie van het Belgische leger, waarvoor hij later het Oorlogskruis met palmen ontvangt. Hij hervat de studies, maar kiest nu voor technische wetenschappen en wiskunde. Bovendien volgt hij een opleiding wijsbegeerte en wordt baccalaureus. Hij doctoreert in 1920 bij Charles de la Vallée-Poussin met een thesis over "L'approximation des fonctions de plusieurs variables réelles". Datzelfde jaar trad hij in in het seminarie van Mechelen, waar hij in 1923 priester wordt gewijd.
Lemaître studeert daarna een jaar in Cambridge (Engeland) bij Arthur Eddington en loopt vervolgens een jaar stage in Cambridge (USA) als astronoom aan het Observatorium van Harvard onder leiding van Harlow Shapley. Hij begint aan zijn proefschrift in het Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.). In 1925 wordt hij in Leuven benoemd tot docent en werkt er aan de ontwikkeling van zijn kosmologische modellen op basis van de vergelijkingen van Albert Einstein en het de Sitter-model. Hier herontdekt hij het model van een uitdijend universum waarover hij in 1927 zijn (later geruchtmakend) artikel publiceert. In hetzelfde jaar (1925) keert hij terug naar het M.I.T. om er zijn doctoraatsthesis te presenteren over "The gravitational field in a fluid sphere of uniform invariant density according to the theory of relativity". Vervolgens wordt hij benoemd tot gewoon hoogleraar aan de Universiteit van Leuven.
[bewerk] Lemaître als kosmoloog
[bewerk] Het uitdijende heelal
Reeds in 1922 had Alexander Friedmann een aantal verschillende wiskundige modellen voor de evolutie van een heelal geconstrueerd op basis van de vergelijkingen van Albert Einstein. Lemaître, die het werk van Friedmann toen niet kende, ging in 1927 verder door het uitdijende heelal te beschrijven als hét feitelijke fysische model van ons heelal. Zijn artikel “Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques" werd aanvankelijk niet opgemerkt. Hij interpreteerde daarbij de reeds sinds Vesto Slipher ontdekte roodverschuivingen in het spectrum van andere sterrenstelsels als Dopplereffecten ten gevolge van de uitdijing van het heelal. Hij maakte gebruik van gegevens van over meer dan 40 sterrenstelsels van o.a. Gustaf Strömberg en Edwin Hubble. Twee jaar voor Hubble berekende hij de constante waarmee de uitdijing plaatsvindt, en legde hij een lineair verband tussen de afstand en de snelheid van de sterrenstelsels. Zijn stelling werd in 1927 nog afgewezen door Einstein, die bleef bij zijn statische model. Toen Hubble en Milton Humason in 1929 de empirische gegevens verschaften die de stelling schenen te bevestigen, kon Lemaître de aandacht van Eddington op zijn oplossing vestigen. Hubble liet de interpretatie van zijn gegevens over aan de theoretici, maar Eddington was overtuigd en zorgde in 1931 voor een vertaling van Lemaître's artikel over de uitdijing van het heelal.
[bewerk] De Big Bang
Wel was Eddington aanvankelijk terughoudend om met Lemaître de consequentie te trekken dat een uitdijend heelal ook een beginpunt zou hebben. Daarop werkte Lemaître verder en in 1931 brengt hij, tegen de toenmalige wetenschappelijke opvattingen in, als eerste de stelling naar voren dat het heelal ooit als een superdichte massa, een oeratoom begon. Niet enkel de materie en de ruimte, maar ook de tijd startte op deze “dag zonder gisteren”. Lemaître schatte dat de leeftijd van het heelal tussen de 10 en 20 miljard jaar moest bedragen. Een schatting die goed overeenkomt met de moderne inzichten. Lemaître heeft de gelegenheid deze stelling in september 1931 in Londen te verdedigen in een discussie met andere wetenschappers en geestelijken rond “The Evolution of the Universe”. De link tussen de astrofysica en de kernfysica is hiermee gelegd en een uitgebreidere versie van deze toen nog controversiële stelling volgt in 1933. Ook Einstein stemt nu in met de visie van Lemaître. In 1934 geeft Lemaître ook een natuurkundige betekenis aan de kosmologische constante door ze te interpreteren als de energie-inhoud van het vacuüm. Deze hypothese van het oeratoom werd sindsdien verder uitgewerkt, o.m. door George Gamow. Tegenstanders noemden de theorie spottend de Big Bang, benaming trouwens die veel heeft bijgedragen tot de populariteit van deze theorie.
[bewerk] Kosmische achtergrondstraling
Lemaître richt zijn aandacht verder op het onderzoek van de kosmische straling, waarvan een deel, zoals volgt uit en voorspeld in zijn theorie, nog afkomstig moet zijn van de oerknal. Volgens Lemaître was de kosmische straling die in zijn tijd bekend was een overblijfsel daarvan. Hoewel tegenwoordig is bekend dat die straling uit onze eigen melkweg afkomstig is, was het wel een interessant idee. In 1965 ontdekten Arno Penzias en Robert Wilson wel de kosmische achtergrondstraling, waarmee de oerknaltheorie uiteindelijk door de meeste wetenschappers werd aanvaard.
[bewerk] Verdere levensloop
In de jaren na de publicatie van zijn hypothese van het oeratoom, laait de discussie tussen geloof en wetenschap opnieuw op. Mede omwille van zijn priesterschap, zal Lemaître de volgende jaren keer op keer het onderscheid blijven aangeven tussen zijn wetenschappelijke werk en hypotheses enerzijds en zijn geloof anderzijds. Hijzelf wilde niet dat zijn hypothese gelieerd werd met het theologische begrip van de schepping. In 1936 werd hij lid van de Pauselijke Academie voor Wetenschappen, waarvan hij in 1960 voorzitter werd (en tot aan zijn dood zal blijven). Hij wordt in hetzelfde jaar ook Prelaat benoemd.
In 1946 publiceert hij zijn boek “L’Hypothese de l’Atome Primitif” dat al snel in verschillende talen werd vertaald. In de jaren 50 bouwt hij stilaan zijn leeropdracht aan de universiteit af tot aan zijn emeritaat in 1964. Hij legt zich o.m. toe op het drie-lichamenprobleem, rekenmethodes, algoritmes (o.a. de snelle Fourier Transformatie), computers en programmeertalen. Reeds sinds de jaren 30 maakte hij gebruik van de meest geavanceerde rekenmachines. In 1958 introduceert hij op de Universiteit de eerste computer, een Burroughs E 101, die hij ook volledig zelf programmeert.
Na zijn dood is de rol die Lemaître speelde bij de ontwikkeling van de nieuwe kijk op het heelal lange tijd onderbelicht geweest. Behalve sociologische verklaringen kan ook zijn persoonlijkheid als verklaring gelden. In het algemeen werkte hij tamelijk geïsoleerd en correspondeerde relatief weinig met de geleerden uit die tijd. Pas sinds de jaren 80 verschijnt zijn naam opnieuw in deze wetenschapsgeschiedenis en wordt zijn baanbrekend werk meer en meer erkend.
[bewerk] Onderscheidingen
- In maart 1934 ontvangt Lemaître de Francquiprijs, de hoogste Belgische wetenschappelijke onderscheiding. Hij werd hiervoor voorgedragen door Einstein, de la Vallée Poussin en Alexandre de Hemptinne.
- De planetoïde (1565) Lemaître, ontdekt in 1948 door zijn landgenoot Sylvain Arend, werd genoemd naar Georges Lemaître. Op de maan is ook een krater naar hem genoemd.
- In 1950 ontvangt hij van de Belgische regering de tienjaarlijkse prijs voor toegepaste wetenschappen voor de periode 1933-1942.
- In 1952 ontvangt hij de eerste Eddington Medal, uitgereikt door de Royal Astronomical Society in Londen wegens uitzonderlijke verdiensten in de theoretische astrofysica.
[bewerk] Enkele werken
- Note on de Sitter’s universe, Journal of mathematical physics, iv (1925), 188–92.
- Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant, rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques, "Annales de la Société scientifique de Bruxelles", série A: Sciences Mathématiques, I, 47 (1927), pp. 49-59;
- The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory, “Nature” 127 (1931), n. 3210, pp. 706;
- L'indétermination de la loi de Coulomb, “Annales de la Société scientifique de Bruxelles”, série B: Sciences Physiques et Naturelles, I, 51 (1931), pp. 12-16;
- Sur l'interprétation d'Eddington de l'équation de Dirac, “Annales de la Société scientifique de Bruxelles”, série B: Sciences Physiques et Naturelles, I, 51 (1931), pp. 83-93;
- L'univers en expansion, “Annales de la Société scientifique de Bruxelles”, série A: Sciences Mathématiques, 53 (1933) n. 2, pp. 51-85;
- On Compton's latitude effect of cosmic radiation (met Vallarta MS) “Physical Review” 43(2) (1933) pp.87-91;
- The uncertainty of the electromagnetic field of a particle, "Physical Review" 43 (2): (1933) p.148;
- La culture catholique et les sciences positives, in “Actes du VIe congrès catholique de Malines”, vol. 5, Culture intellectuelle et sens chrétien, Bruxelles 1936, pp. 65-70;
- Calculons sans fatigue, E. Nauwelaerts, Louvain 1954;
- The Primeval Atom Hypothesis and the Problem of the Clusters of Galaxies in R. Stoops (ed.), La structure et l'évolution de l'univers (Brussels: Inst. Internl de Physique Solvay, 1958), pp. 1-31.
- L'étrangeté de l'univers, in “Un nouveau système de chiffres et autres essais”, Multa Paucis, Scuola di studi superiori dell'ENI, Varese 1961, pp. 27-41;
[bewerk] Bronnen
- Federale portaalsite, Georges Lemaître (1894-1966), astrofysicus
- Alan Guth, Het uitdijende heelal, Contact, Amsterdam-Antwerpen, 1999 - ISBN 90 254 2483 x
- Simon Singh, de Oerknal, De Arbeiderspers, Amsterdam-Antwerpen, 2004 - ISBN 90 295 6284 6
- Helge Kragh, Robert W. Smith, Who discovered the expanding universe ? Hist. Sci., xli (2003)
