Georges Lemaître

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Georges Lemaître
Lemaitre.jpg
Persoonlijke gegevens
Volledige naam Georges Henri Joseph Edouard Lemaître
Geboortedatum 17 juli 1894
Geboorteplaats Charleroi
Sterfdatum 20 juni 1966
Sterfplaats Leuven
Wetenschappelijk werk
Vakgebied Natuurkunde, wiskunde, astronomie, kosmologie
Bekend van Grondlegger van de oerknaltheorie
Promotor Charles de la Vallée-Poussin
Overig
Religie Rooms-katholiek
Portaal  Portaalicoon   Natuurkunde
Astronomie
Wiskunde
Georges Lemaître
Priester van de Rooms-katholieke Kerk
Wapen
Wijdingen
Priester Seminarie van Mechelen, september 1923
Kerkelijke carrière
Eerdere functies voorzitter Pauselijke Academie voor de Wetenschappen
Portaal  Portaalicoon   Christendom

Georges Henri Joseph Edouard Lemaître (Charleroi, 17 juli 1894Leuven, 20 juni 1966) was een Belgisch katholieke priester, astronoom, kosmoloog, wiskundige en natuurkundige. Zijn belangrijkste wetenschappelijke bijdragen leverde hij aan de algemene relativiteitstheorie en aan de kosmologie door zijn hypothese van het uitdijende heelal (1927) en als grondlegger van de oerknaltheorie (1931). Lemaître was professor aan de Katholieke Universiteit Leuven, titulair kanunnik, huisprelaat van de paus[1] en lid en voorzitter van 1960 tot aan zijn dood van de Pauselijke Academie voor de Wetenschappen.

Vorming en opleiding[bewerken]

Lemaître was de oudste van vier zonen van Joseph Lemaître en Marguerite Lannoy. Vanaf 1904 ging hij naar school in het jezuïetencollege du Sacré Coeur in Charleroi. Daar rondde hij in 1910 zijn Grieks-Latijnse humaniora af. Nadat het glasbedrijf van zijn vader volledig uitbrandde, verhuisde het gezin in oktober 1910 naar Brussel waar zijn vader voortaan als jurist ging werken voor de Société Générale. Lemaître volgde dan een voorbereidend jaar aan het Sint-Michielscollege in Etterbeek en studeerde vanaf 1911 voor mijningenieur aan de Katholieke Universiteit Leuven. Bovendien volgde hij er een opleiding in de thomistische wijsbegeerte en werd (in 1919) baccalaureus. Bij het uitbreken van de Eerste Wereldoorlog in augustus 1914 sloten Lemaître en zijn jongere broer Jacques zich aan bij het vijfde vrijwilligerskorps. Als infanterist kwam hij terecht aan het IJzerfront. In juli 1915 werd hij ingedeeld bij de artillerie en hij eindigde de oorlog met de rang van adjudant. Voor zijn oorlogsinspanningen ontving Lemâitre in 1921 het Oorlogskruis met palmen.

In januari 1919 hervatte Lemaître de studies, maar hij koos nu voor de richting natuur- en wiskunde. Hij doctoreerde in 1920 bij Charles de la Vallée-Poussin met een thesis over “L'approximation des fonctions de plusieurs variables réelles”. In oktober van datzelfde jaar trad hij in in het seminarie van Mechelen, waar hij in september 1923 priester werd gewijd. Lemaître werd er ook lid van de door kardinaal Mercier geïnspireerde priesterbroederschap Amis de Jésus en legde tussen 1923 en 1942 voor deze seculiere broederschap de vereiste tijdelijke en eeuwige religieuze geloften af. Tijdens zijn seminarietijd bestudeerde Lemaître de relativiteitstheorie en won met zijn synthese La physique d’Einstein een wedstrijd van het Belgische Ministerie van Cultuur en Wetenschap, waarmee hij een reisbeurs verwierf.

In oktober 1922 werd hij lid van de Société scientifique de Bruxelles. In oktober 1923 vertrok Lemaître als student-onderzoeker naar de universiteit van Cambridge (Engeland). Daar werkte hij met de astronoom Arthur Eddington en volgde onder meer les bij Ernest Rutherford. Na een kort verblijf in België in juni 1924, vertrok Lemaître naar Canada waar hij een aantal wetenschappelijke conferenties volgde. In augustus 1924 woonde hij in Toronto de lezingen bij van de fysicus Ludwick Silberstein met wie hij ook verschillende gesprekken voerde. Ook verbleef hij een maand in het Dominion Observatory in Ottawa. In september 1924 vertrok hij naar de Verenigde Staten waar hij een jaar stage liep in Cambridge (VS) als astronoom aan het Observatorium van Harvard. Hier werkte hij met Harlow Shapley aan de studie van de veranderlijke sterren. In dit academiejaar bestudeerde hij ook het kosmologische model van de Sitter. Aan het Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) bereidde hij ondertussen zijn doctoraatsthesis voor over "The gravitational field in a fluid sphere of uniform invariant density according to the theory of relativity", waarvoor hij in juli 1927 de Ph.D.-titel in de natuurkunde ontving.

In januari 1925 hoorde Lemaître tijdens een colloquium van de American Astronomical Society van de ontdekking van Edwin Hubble dat de Andromedanevel veel verder van de aarde afstond en het heelal dus vele malen groter was dan tot dan toe gedacht. Hiermee werd ook bevestigd dat de Melkweg niet het enige bestaande sterrenstelsel is, maar dat het heelal bezaaid ligt met sterrenstelsels. Naast andere colloquia bezocht Lemaître in dit academiejaar ook verschillende Amerikaanse observatoria en had hij een ontmoeting met Hubble. Op het California Institute of Technology ontmoette hij Robert Millikan, een van de pioniers in het onderzoek naar de kosmische straling. Aan het Lowell Observatory in Flagstaff (Arizona) ontmoette hij Vesto Slipher, die in de spectra van de meeste spiraalnevels een roodverschuiving had vastgesteld. In juli 1925 was Lemaître opnieuw in België en in oktober begon hij zijn eerste academiejaar in Leuven als docent. Daar werkte hij aan het opstellen van zijn hypothese van het dynamische en uitdijende heelal waarover hij in de Annales van zijn vereniging in 1927 zijn (later geruchtmakend) artikel publiceerde. Vervolgens werd hij benoemd tot gewoon hoogleraar aan de Katholieke Universiteit Leuven.

Lemaître als kosmoloog[bewerken]

Het uitdijende heelal[bewerken]

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 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 vasthield aan zijn statische model van het universum.

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 hypothese vestigen. Hubble liet de interpretatie van zijn gegevens over aan de theoretici, maar Eddington was overtuigd en zorgde in 1931 voor een vertaling van Lemaîtres artikel over de uitdijing van het heelal.[noot 1]

Oerknal[bewerken]

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 bracht 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 gekregen deze stelling in september 1931 in Londen te verdedigen in een discussie met andere wetenschappers en geestelijken rond “The Evolution of the Universe”. Hierdoor werd er een verband tussen astrofysica en kernfysica gelegd en een uitgebreidere versie van deze toen nog controversiële stelling is in 1933 gevolgd. Ook Einstein stemde nu in met de visie van Lemaître. Deze hypothese van het oeratoom werd sindsdien verder uitgewerkt, onder meer door George Gamow. Tegenstanders noemden de theorie spottend de Big Bang, een allitererende benaming die onbedoeld veel heeft bijgedragen tot de populariteit van deze theorie.

De kosmologische constante[bewerken]

Over de rol van de kosmologische constante bleven Lemaître en Einstein het oneens, ondanks hun uitgebreide correspondentie daarover. Sinds Lemaître en Eddington hadden aangetoond dat de relativiteitstheorie geen stabiel statisch en eeuwig heelal opleverde, achtte Einstein de constante overbodig. Lemaître daarentegen behield ze vanuit theoretisch oogpunt. Maar ze had ook een praktisch nut omdat hij ermee de levensduur van het heelal in overeenstemming kon brengen met de geologische gegevens over de ouderdom van de aarde. Ze speelde verder een rol in zijn verklaring voor het ontstaan van sterren, sterrenstelsels en clusters. Volgens Lemaître was de constante ook reëel werkzaam. In een artikel uit 1934 gaf Lemaître een natuurkundige betekenis aan de kosmologische constante door ze te interpreteren als de energie-inhoud van het vacuüm.

Kosmische (achtergrond) straling[bewerken]

Lemaître richtte 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. Vanaf 1928 waren door de experimenten van Walther Bothe en Werner Kolhöster aanwijzingen gevonden dat de kosmische straling niet uit een soort ultra-doordringende super-gammastraling bestond - zoals eerst was aangenomen - maar in werkelijkheid uit hoog energetische geladen deeltjes. In dat geval zouden de deeltjes beïnvloed worden door het magnetisch veld van de aarde. Dat zou betekenen dat het aantal deeltjes dat de aarde zou bereiken afhankelijk is van de richting en sterkte van dit magnetische veld. In 1932 voorspelden Lemaître en de Mexicaan Manuel Sandova Vallarta dat dichtbij de magnetische evenaar de intensiteit van de kosmische straling lager zou liggen. Ook zou de intensiteit afhangen van de richting waar de deeltjes vandaan kwamen (de Lemaître-Vallarta theorie). Deze voorspellingen werden spoedig bevestigd door Arthur Compton, Thomas Johnson en Luis Alvarez, waarna algemeen als bewezen werd aangenomen dat de kosmische straling bestond uit geladen deeltjes.

Volgens Lemaître kon deze kosmische straling om verschillende redenen niet afkomstig zijn van de sterren. Zijn hypothese in 1932 was dat ze het restant waren van de desintegratie van super-radioactieve elementen tijdens de oerknal. Hoewel tegenwoordig bekend is dat de kosmische straling uit onze eigen Melkweg afkomstig is, was het wel een interessant idee. In 1965 ontdekten Arno Allan Penzias en Robert Woodrow Wilson wel de kosmische achtergrondstraling, waarmee de oerknaltheorie uiteindelijk door de meeste wetenschappers werd aanvaard.

Verdere levensloop[bewerken]

In de jaren na de publicatie van zijn hypothese van het oeratoom laaide de discussie tussen geloof en wetenschap opnieuw op. Mede omwille van zijn priesterschap, bleef Lemaître de volgende jaren keer op keer het onderscheid 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 werd in hetzelfde jaar door Johannes XXIII tot huisprelaat van de Paus benoemd[2].

In 1946 publiceerde hij zijn boek “L’Hypothese de l’Atome Primitif” dat al snel in verschillende talen werd vertaald. In de jaren 50 bouwde hij stilaan zijn leeropdracht aan de universiteit af tot aan zijn emeritaat in 1964. Hij legde zich onder meer toe op het drielichamenprobleem, 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 introduceerde hij aan de Katholieke Universiteit Leuven de eerste computer, een Burroughs E 101, die hij ook volledig zelf programmeerde.

Na zijn dood[3] is de rol die Lemaître speelde bij de ontwikkeling van de nieuwe kijk op het heelal lange tijd onderbelicht geweest. Pas sinds de jaren 80 verschijnt zijn naam opnieuw in deze wetenschapsgeschiedenis en wordt zijn baanbrekend werk meer en meer erkend.

Onderscheidingen[bewerken]

  • In januari 1934 ontving Lemaître de Mendel Medal van de Villanova University in Pennsylvania.
  • In maart 1934 ontving Lemaître de Francquiprijs, de hoogste Belgische wetenschappelijke onderscheiding. Hij werd hiervoor voorgedragen door Einstein, de la Vallée Poussin en Alexandre de Hemptinne.
  • Mei 1935 : Doctor Honoris Causa aan de McGill University in Montréal.
  • 1936 : Prix Janssen van de Société astronomique de France.
  • De planetoïde (1565) Lemaître, ontdekt in 1948 door zijn landgenoot Sylvain Arend, werd genoemd naar Lemaître. Op de maan is ook een krater naar hem genoemd.
  • In 1950 ontving hij van de Belgische regering de tienjaarlijkse prijs voor toegepaste wetenschappen voor de periode 1933-1942.
  • In 1952 ontving hij de eerste Eddington Medal, uitgereikt door de Royal Astronomical Society in Londen wegens uitzonderlijke verdiensten in de theoretische astrofysica.
  • Hij eindigde in 2005 op nr. 61 in de Vlaamse versie van De Grootste Belg en op nr. 78 in de Waalse versie.
  • Het vijfde Automated Transfer Vehicle van de Europese Ruimtevaartorganisatie, bedoeld voor de bevoorrading van het Internationaal ruimtestation ISS, werd naar Lemaître vernoemd. De lancering is gepland voor juli 2014.

Enkele werken[bewerken]

Artikelen[bewerken]

  • Note on de Sitter’s Universe, "Journal of Mathematics and Physics", iv (1925), 188–192.
  • 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; vertaald in Expansion of the universe, A homogeneous universe of constant mass and increasing radius accounting for the radial velocity of extra-galactic nebulae, "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" 91 (1931), p.483-490.
  • 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;

Boeken[bewerken]

  • The Primeval Atom: An Essay on Cosmogony, Van Nostrand, New York, 1950;
  • 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;

Noot over de vertaling

  1. Enkele paragrafen uit de oorspronkelijke tekst van 1927 komen in de Engelse vertaling van 1931 niet meer voor. Mede hierdoor werden en worden in de Angelsaksische wereld de 'ontdekking' van het uitdijend heelal veelal aan Hubble toegeschreven en de bedoelde constante en het lineair verband naar Hubble vernoemd. Na een controversiële whodunit verscheen in Nature 479 van 10 november 2011 een artikel dat bevestigde dat Lemaître zelf verantwoordelijk was voor de vertaling en de passages wegliet vermoedelijk omdat hij ze na het artikel van Hubble en Humason uit 1929 niet langer actueel achtte.
    Mario Livio, The expanding Universe: lost (in translation) and found, Hubblesite. Zie ook : Was the Real Discovery of the Expanding Universe Lost in Translation?, Hubblesite, Newsrelease nr 38, 9 nov 2011 ; Lost in translation: Mystery of the missing text solved in Nature, 479, 10 November 2011, p 171–173.

Noten

Externe links