De tweede Gouden Eeuw

Nederland en de Nobelprijzen voor natuurwetenschappen 1870-1940

[p. 129]

5 Opvolgers en vernieuwers

Van pioniers naar leerlingen

De initiatiefrijke, soms napoleontische figuren die tot nu toe de revue passeerden, kwamen bijna allen uit niet-gelovige middengroepgezinnen en grepen de nieuwe scholingskansen en carrièremogelijkheden met beide handen aan. Op het gevaar af dat hedendaagse ‘beleidsmakers’ dit lezen en denken dat het betrekkelijk simpel is om bloei te bevorderen, vat ik hier nog eens de hoofdzaken samen.

Hoewel het om kleine aantallen gaat, zijn er wel wat patronen te ontdekken in de achtergronden van de behandelde wetenschappers. De hbs stond voor zeven van de elf toponderzoekers aan het begin van de beklimming van de wetenschappelijke Parnassus. Pas vanaf Beijerinck, die geboren was in 1851, volgden deze zeven het nieuwe onderwijs van hoge kwaliteit, maar van de vier die eerder waren geboren en niet als leerling van de school konden profiteren, gaven er drie les op de hbs. Twee van hen kregen er gelegenheid om de basis voor hun onderzoekersloopbaan te leggen: Van der Waals en Korteweg.

Ongeveer even belangrijk is de tweede hoofdfactor geweest, die van het vroege hoogleraarschap, dat tijd en middelen leverde om onderzoek te doen, en zo weer leidde naar wetenschappelijke en maatschappelijke erkenning. Zeven van de elf werden jong, voor hun vijfendertigste, professor. Vier zelfs rond hun vijfentwintigste (Kapteyn, Lorentz, Van 't Hoff, Einthoven). Eveneens zeven van de elf kregen een leerstoel in de jaren direct nadat de nieuwe wet van kracht was geworden.

[p. 130]

De start van de hbs in 1863 en het aanbod aan leerstoelen vanaf 1877 bieden een verklaring voor de clustering van geboortejaren van acht van de elf coryfeeën tussen 1851 en 1860. Hoe ging het na die tijd met de grootste talenten? Als we de geboortejaren van de in dit hoofdstuk te behandelen onderzoekers trachten te groeperen, zien we meteen het contrast met de voorgangers. De negen die nu volgen werden geboren in de veel langere periode van 1865 tot 1900. Ze gingen wel naar de hbs, die nu geen vernieuwing meer was of een onderscheidende factor ten opzichte van de voorgaande generatie, en ze waren allen leerling van een of meer leden van de pioniersgeneratie. Ik spreek daarom van de ‘leerlinggeneratie’. De leerlingen werden hoogleraar, maar moesten vaak langer wachten op een openvallende plaats. Slechts drie van de negen werden voor hun vijfendertigste hoogleraar. Belangrijker lijkt het feit dat er meer potentiële talenten zullen zijn geweest waarvoor geen leerstoel (in die tijd een van de weinige echte onderzoeksplaatsen) beschikbaar was. We zagen dat het aantal gewoon hoogleraarschappen in de faculteiten voor wis- en natuurkunde tussen 1876 en 1880 steeg van 20 naar 38. In 1930, een halve eeuw later, was dat cijfer slechts gestegen tot 59! Daarnaast waren er wel 14 buitengewone hoogleraren.¹

Het Nederlandse middelbaar- en hogeronderwijsstelsel veranderde tussen 1876 en 1940 veel minder dan tussen 1863 en 1876. Natuurlijk gebeurde er wel wat. In 1905 werd bijvoorbeeld de status van de Polytechnische School opgewaardeerd tot Technische Hogeschool en werd de discipline elektrotechniek verzelfstandigd. Ik kom daar in hoofdstuk 7 op terug. In 1917 maakte de wet-Limburg het eindelijk mogelijk dat hbs'ers zonder staatsexamen konden studeren. Het lijkt niet netjes om te spreken van ‘mosterd na de maaltijd’, maar deze wet had niet hetzelfde effect als de wet van 1863. Vergeleken met de tijd rond 1870 waren de institutionele veranderingen marginaal. Intussen werd er in Amerika, maar ook in Duitsland of Rusland, heel wat hervormd en veel extra geld in het onderzoek geïnvesteerd. Alleen al door de toegenomen internationale concurrentie was het voor de beste leerlingen van de Nederlandse toponderzoekers moeilijker geworden om op het

1 Statistiek van het hooger onderwijs 1930-1931, p. 25.

[p. 131]

hoogste niveau te komen. Terwijl van de eerste generatie zes van de elf een Nobelprijs wonnen, gold dat voor twee van de negen van de hierna te behandelen tweede generatie. Als we de Vetlesenprijzen van Columbia University voor de aard- en ruimteonderzoekers Vening Meinesz (1962) en Oort (1966) gelijkstellen aan de Nobelprijs, gaat het om vier van de negen. Globaal kan gesteld worden dat het topniveau van de Nederlandse wetenschap gelijkbleef, maar dat het aantal toppers, zeker per decennium, afnam.

Van de hoogleraren uit de eerste generatie waren er een paar die grote invloed uitoefenden op de tweede generatie. Terwijl de meeste vroege coryfeeën slechts een enkele ‘leerling’ klaarstoomden voor het grote werk, hadden Lorentz en zijn opvolger, de Oostenrijkse immigrant Ehrenfest meerdere belangrijke leerlingen. We kunnen dat illustreren aan de hand van de in de Dictionary of Scientific Biography behandelde figuren: Lorentz was de leermeester van Zeeman, Ornstein en Stein, Ehrenfest die van Coster en Goudsmit (met Uhlenbeck, aan wie (nog) geen artikel was gewijd, de ontdekker van de ‘spin’ van het elektron²), terwijl ze beiden docent van Kramers waren. De twee invloedrijkste leermeesters waren Kapteyn en Kamerlingh Onnes. De eerste had grote invloed op alle na hem komende astronomen, zoals De Sitter, Oort en Van Maanen, maar ook op de fysicus Zernike; de tweede was leermeester van Zeeman, Clay, Kuenen, Keesom en De Haas. Van de belangrijkste leerlingen van de pioniers bekijken we nu de achtergronden, carrières en prestaties.

2 Een aardig herdenkingsartikel wijdde Abraham Pais aan Uhlenbeck en de grote ontdekking: ‘George Uhlenbeck and the Discovery of Electron Spin’, Physics Today, december 1989, p. 34-40.

Zeeman (1865-1943)

In 1989 brachten de kranten het bericht dat op een Amsterdamse zolder een bijzondere vondst was gedaan. Na vertrek van de laatste bewoner bleek zich in een kamertje het archief van Nobelprijswinnaar Zeeman te bevinden, in kasten en vuilniszakken. Er was altijd door de familie ontkend dat er iets van Zeemans nalatenschap over was, maar papieren worden door zonderlingen vaak wel verwaarloosd, vernietigd worden ze niet. De gelukkige vondst

[p. 132]

was een van de aanleidingen om het Rijksarchief in Haarlem te bestemmen tot centrale bewaarplaats voor archieven van gerenommeerde onderzoekers. Een paar jaar later was het archief van Zeeman ontsloten en kon meer licht worden geworpen op zijn belangrijkste ontdekking: het naar hem genoemde effect.

Pieter Zeeman, de eerste belangrijke onderzoeker uit de leerlinggeneratie, werd in 1865 geboren in Zonnemaire, een dorpje in de buurt van Zierikzee. Zijn vader was hervormd predikant. Pieter volgde de hbs in Zierikzee en deed in zijn hbs-tijd al onderzoek. Zijn beschrijving van het noorderlicht in oktober en november 1882 kwam via de Groningse natuurkundeleraar Groneman zelfs in Nature, waarna hij een belangstellende brief uit Engeland kreeg, die geadresseerd was aan ‘Professor Zeeman’.

Iedereen was het erover eens dat hij wis- en natuurkunde zou moeten studeren. De hbs-leerling werd voor zijn aanvullende studie Grieks en Latijn twee jaar lang in huis genomen door de conrector van het gymnasium in Delft. Gelukkig had hij daar veel tijd voor extra studie, zodat hij indruk kon maken op Kamerlingh Onnes en in 1885 in Leiden ging studeren. Enkele jaren later werd hij assistent van Lorentz en Onnes, en ging hij onderzoek doen dat lag op het terrein van eerstgenoemde: de invloed van magnetisme op licht. In 1892 kreeg hij een gouden medaille voor zijn onderzoek van het zogenaamde Kerr-effect, waarop hij ook promoveerde. In 1894 volgde de toelating als privaatdocent in Leiden en werd het pad ingeslagen dat naar een Nobelprijs zou voeren. Hij liet zich inspireren door eerdere proefnemingen van Faraday. Als deze grote experimentator geïnteresseerd was geweest in de invloed van een magnetisch veld op de ligging van spectraallijnen, dan zou het zeker de moeite lonen de toentertijd mislukte experimenten met modernere apparatuur te herhalen.

Het Zeeman-effect

Bij voldoende verhitting van een stof wordt licht uitgezonden. Als dat door een prisma valt, worden slechts bepaalde gekleurde lijnen zichtbaar, de spectraallijnen. Faraday - en in zijn spoor

[p. 133]

Zeeman - vermoedde nu dat deze lijnen door een magneet te beïnvloeden zouden zijn. Voor Lorentz' vroegere assistent was dat een vanzelfsprekende gedachte. In Lorentz' proefschrift was immers een zeer expliciete relatie gelegd tussen licht en elektromagnetisme.
In een in 1989 teruggevonden aantekeningenboekje kunnen de experimenten van september en oktober 1896 op de voet gevolgd worden. Zeeman hield een stuk asbest dat in een oplossing van keukenzout was gelegd, in een vlam tussen de polen van een elektromagneet. De lijnen van het resulterende spectrum waren scherp te krijgen. Nadat de magneet was aangezet, werden ze veel dikker. Na grondige herhaling - Zeeman was de scherpste criticus van zichzelf - werd de ontdekking door Kamerlingh Onnes wereldkundig gemaakt. Nog mooier was dat Lorentz al direct met een theoretische verklaring kwam, en met een suggestie voor een aanvullend experiment dat de theorie kon bevestigen.
Lorentz' elektronentheorie, toen nog ionentheorie genaamd, nam aan dat zich in elk atoom van de onderzochte stof geladen deeltjes (‘ionen’) bevinden die trillen rond een evenwichtstoestand. Het magnetisch veld zou nu bewerkstelligen dat in plaats van één trillingsfrequentie drie frequenties optreden, zodat behalve de oorspronkelijke spectraallijn twee nieuwe lijnen zichtbaar zouden worden. Dit bleek ook inderdaad het geval te zijn. Later werd ontdekt dat de ‘ionen’ geheel andere deeltjes waren dan de deeltjes met dezelfde naam die ontstaan bij elektrolyse. Bij het Zeeman-effect ging het om de ‘elektronen’ die J.J. Thomson niet lang daarna ontdekte. Het Zeeman-effect was een machtig instrument om ‘deelen kleiner dan atomen’ (Zeeman in zijn inaugurele rede uit 1900) te bestuderen en vervulde - vooral in de ‘anomale’ vorm ervan, waarin minstens drie spectraallijnen extra optraden - een hoofdrol in de natuurkunde tijdens de ontwikkeling van de kwantummechanica in de jaren twintig.
Het Zeeman-effect is een modelresultaat van methodisch wetenschappelijk werken - heuristisch onderzoek, hypothesevorming, voorspelling, toetsing. De ontdekking en verklaring ervan is naast de wederzijdse beïnvloeding van Van 't Hoff en De Vries

[p. 134]

ook het mooiste voorbeeld van de productiviteit van het creatieve netwerk van de Nederlandse wetenschap anno 1900. In 1902 kregen Lorentz en Zeeman samen de Nobelprijs voor natuurkunde. Ieder kreeg een bedrag van f 47.282,28 (Zeemans jaarsalaris als buitengewoon hoogleraar bedroeg f 2500.-).

De Leidse onderzoeker Zeeman werd in 1896 in Amsterdam lector en in 1900 buitengewoon hoogleraar. Ondanks de Nobelprijs werd hij pas gewoon hoogleraar in 1908, als een van de opvolgers van Van der Waals. Na nog bijna twintig jaar verder magneto-optisch onderzoek begon hij in 1913 met nieuwe belangrijke experimenten: de meting van de lichtsnelheid in stromend water. Hij werd een van de toetsers van de speciale relativiteitstheorie. Einstein bedankte hem hartelijk voor zijn positieve resultaten. De direct daaropvolgende metingen van het mogelijk verschil tussen ‘gewicht’ en ‘traagheid’ van lichamen waren een indirecte toetsing

Zeeman rond 1900

[p. 135]

van de algemene relativiteitstheorie. Omdat de metingen geen verschil lieten zien en vrijwel iedereen dat ook verwacht had, baarden deze experimenten weinig opzien. Hij had ze in zijn buitenhuis in Huis ter Heide uitgevoerd, aangezien daar minder storingen door verkeer en slappe bodem optraden.

Toen Zeeman in 1923 eindelijk een eigen modern laboratorium kreeg, was hij bijna zestig jaar oud. Onvermoeibaar, maar in betrekkelijk isolement ging hij door met nieuwe proeven, waaronder experimenten met isotopen, die hem van de atoom- naar de kernfysica brachten. Zeemans opvolging in 1935 had heel wat voeten in de aarde. Uiteindelijk werd gekozen voor de Leidse natuurkundige Gorter, die echter heel ander onderzoek wilde doen dan zijn illustere voorganger. Zeemans laatste jaren tot zijn dood in 1943 waren daarom niet alleen minder plezierig door de oorlog en zijn slechter wordende gezondheid.

Archiefmateriaal en literatuur

In 1989 haalde de vondst van Zeemans archief aan de Stadhouderskade in Amsterdam de landelijke pers. Velen zullen zich de foto's herinneren van vuilniszakken en beschimmelde papieren die na de dood van zijn zoon ontdekt werden. De zakken en ordners bleken echter een behoorlijk compleet archief te bevatten, dat onder meer een reconstructie van de ontdekking van het Zeeman-effect mogelijk maakte. Zoals de archieven van Van der Waals en Lorentz is het Zeeman-archief tegenwoordig ondergebracht in het Rijksarchief in Haarlem. Het is beschreven in: P.J.M. Velthuys-Bechthold, Inventory of the Papers of Pieter Zeeman 1865-1943, Physicist and Nobel Prize Winner, Rijksarchief in Noord-Holland, 1993, 298 p.

Leven en werk van Zeeman zijn helder samengevat in twee artikelen: A.J. Kox, ‘Pieter Zeeman (1865-1943). Meester van het experiment’, in: Een brandpunt van geleerdheid in de hoofdstad (red. J.C.H. Blom e.a.), Hilversum: Verloren, 1992, p. 213-228; en: A.J. Kox

[p. 136]

en W.P. Troelstra, ‘Uit het Zeeman-archief: de ontdekking van het Zeeman-effect’, Gewina, jrg. 19 (1996), p. 153-166. Het wachten is op een volledige biografie op basis van het archief.

De Sitter (1872-1934)

Met Willem de Sitter kreeg Nederland er na Hugo de Vries een tweede toponderzoeker bij met een gymnasiumopleiding en een notabele pa. Evenals Lorentz groeide hij op in Arnhem, waar zijn vader president van het gerechtshof was. Volgens Willems vrouw, die een gevoelige biografie van hem schreef, experimenteerde hij in zijn middelbareschooltijd met sterrenkijkers in de tuin, maar ging zijn eerste interesse op de universiteit in Groningen uit naar wiskunde. De aantrekkingskracht van Kapteyn was daarna zo sterk dat de talentvolle De Sitter zich ontwikkelde tot onze tweede grote astronoom.

De Sitter ging na zijn doctoraal in 1897 naar Kapteyns vriend Gill in Zuid-Afrika, de observator die ook veel invloed op hem zou hebben. In een fraaie omgeving bracht hij idyllische jaren door met zijn jonge vrouw. ‘Ik zag hoe langer hoe meer slechts één slank lichaam, één paar ogen als sterren, die van Willem de Sitter,’ schreef zij later. De indruk kan worden nagevoeld, omdat Jan Sluyters de bijna diabolische blik van de astronoom heeft vastgelegd.

De Sitter sneed in Zuid-Afrika een onderzoeksthema aan dat hem decennialang bezig zou blijven houden: de manen van Jupiter en de hemelmechanische verklaring van hun bewegingen. In 1901 promoveerde hij bij Kapteyn op een eerste analyse. In 1925 verscheen zijn laatste publicatie over het onderwerp.

In 1908 werd hij hoogleraar in Leiden als opvolger van H.G. van de Sande Bakhuyzen. Met zijn broer E.F. van de Sande Bakhuyzen, die door De Sitter pas in 1919 als directeur van de sterrenwacht werd opgevolgd, had deze vele tientallen jaren een fossiliserend bewind gevoerd. De broers hielden niet van nieuwlichterijen

[p. 137]

als statistiek en natuurkunde in de astronomie en werkten ook Kapteyn tegen. Symbolisch is dat ze zelfs geen elektrisch licht in de sterrenwacht wilden aanleggen en een ontheffing kregen om de brandgevaarlijke olielampjes te mogen blijven gebruiken. Nadat Ernst van de Sande Bakhuyzen eindelijk was opgestapt, kon De Sitter een grondige reorganisatie doorvoeren. Er zouden twee onderdirecteuren komen. Een van hen zou een astrofysische afdeling gaan leiden, de belangrijkste vernieuwing. De benoeming van de Deen Ejnar Hertzsprung was een gelukkige. De co-ouder van het Hertzsprung-Russell-diagram - een helder overzicht van de soorten sterren naar lichtkracht, kleur en grootte - heeft zeker ook bijgedragen tot de vooraanstaande positie van de Leidse Sterrewacht tussen de oorlogen. Hertzsprungs gelukte integratie blijkt ook uit het feit dat hij schoonzoon werd van Kapteyn, die in Leiden zijn laatste zinvolle daden verrichtte.

De Sitter, geschilderd door Jan Sluyters (1933)

[p. 138]

De Sitter was zeer goed in theoretische analyse. Zijn belangrijkste bijdrage tot de astronomische theorievorming vloeide voort uit Einsteins algemene relativiteitstheorie, die hij van Lorentz had geleerd na terugkeer in de collegebanken.

Het De Sitter-heelal

De algemene relativiteitstheorie kreeg haar definitieve vorm in een publicatie van november 1915. Daarin geeft Einstein een oplossing van de veldvergelijkingen waaruit voortvloeide dat het heelal statisch zou zijn en een eindige dichtheid zou bezitten. Men besefte toen al dat de materie in het heelal zeer ongelijkmatig was verdeeld, maar dat de gemiddelde dichtheid zeer gering was, geringer dan het beste op aarde bereikbare vacuüm.
In 1916 en 1917 publiceerde De Sitter drie artikelen over ‘Einstein's Theory of Gravitation and its Astronomical Consequences’ in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. In het derde artikel liet hij zien dat er ook een oplossing van Einsteins vergelijking mogelijk was waarin het heelal een gemiddelde dichtheid van nul had. De oplossing impliceerde echter dat het heelal niet statisch was, maar expandeerde. Toen bijna direct daarna de Amerikaanse astronoom Slipher in 1917 aantoonde dat andere melkwegstelsels zich verplaatsten, en toen de interpretatie daarvan met behulp van het Doppler-effect nog geen kritiek ondervond, kwam De Sitters heelal in het centrum van de belangstelling te staan. Niet alleen de Belgische abbé-wiskundige Lemaître, de Russische meteoroloog Friedmann en de Engelse astronoom Eddington, maar ook Einstein en De Sitter zelf (‘Einstein-de Sitter-heelal’), vonden daarna nog meer mogelijke heelalmodellen, waarin de kosmologische constante lambda en de kromming van de ruimte een centrale rol speelden.
De Sitter ontwikkelde zijn kosmologische ideeën in samenspraak met vooral Ehrenfest, maar profiteerde ook van het feit dat Einstein sinds 1920 bijzonder hoogleraar aan de Leidse universiteit geworden was en er tot in de jaren dertig regelmatig doceerde en studeerde. Zo kwam in 1932 ook het fundamentele arti-

[p. 139]

kel tot stand waarin het Einstein-de Sitter-heelal werd voorgesteld. Vlak voor zijn dood in 1934 vatte De Sitter zijn eigen werk (zonder dat zijn naam of het voornaamwoord ‘ik’ valt) en dat van Kapteyn samen in de Lowell-lezingen die hij aan de Harvard-universiteit hield en die werden gepubliceerd onder de titel Kosmos.

Een andere zeer belangrijke bijdrage van De Sitter was zijn tweedelig werk over de astronomische constanten, zoals de afstand tussen zon en aarde (1927 en 1938, postuum). Het bestreek het hele gebied van geodetische metingen op aarde tot die van planeet- en sterbewegingen.

Zijn gezondheid was sinds de Eerste Wereldoorlog een bron van zorg. Kuren in Zwitserland maakte het mogelijk dat hij op een breed terrein tot zijn dood actief bleef. Van 1925 tot 1928 was De Sitter president van de Internationale Astronomische Unie. In die functie deed hij veel voor de verbroedering van de door de Eerste Wereldoorlog gespleten astronomische gemeenschap.

Archiefmateriaal en literatuur

De Sitters schriftelijke nalatenschap werd na zijn dood opgeslagen op de zolder van de oude sterrenwacht. Nu bevindt ze zich, evenals die van zijn voorgangers Kaiser en Van de Sande Bakhuyzen en van zijn opvolger Hertzsprung in de kelder van het Huygens-laboratorium van de Leidse universiteit.

Helaas - maar voor jonge capabele onderzoekers gelukkig - is er geen gedetailleerde inventaris en moet een wetenschappelijke biografie nog geschreven worden.

Daarbij kan ook worden uitgegaan van korte levensschetsen, zoals van professor Blaauw in de Dictionary of Scientific Biography en het Biografisch woordenboek van Nederland, en de romantische impressie van De Sitters vrouw, E. de Sitter-Suermondt, Willem de Sitter. Een menschenleven, Haarlem: Tjeenk Willink, 1948, 116 p.

[p. 140]

Pannekoek (1873-1960)

Evenals zijn tijdgenoot De Sitter was Anton Pannekoek astronoom en hoogleraar, maar daar houden de overeenkomsten ongeveer op. Na de vlekkeloze loopbaan van de keurige De Sitter valt de lezer bij een beschrijving van de levensloop van Pannekoek van de ene verbazing in de andere.

Het begon allemaal in een heel gewoon middenklassegezin uit Vaassen op de Veluwe (ook Lorentz, Eijkman en de collega-astronomen Kapteyn en De Sitter kwamen uit die streek). Daar was Antons vader bedrijfsleider bij een kleine metaalgieterij. Pannekoek ging naar de hbs en deed in die tijd, evenals Zeeman voor hem, al op zijn vijftiende astronomische waarnemingen. Toen reeds zag hij met zijn fenomenale gezichtsvermogen dat de ster Algol uit het sterrenbeeld Perseus periodiek zwakker schijnt, de basis voor zijn proefschrift uit 1902.

Tezelfdertijd werd zijn belangstelling voor politiek gewekt, toen zijn leraar natuurkunde en kosmografie Smit, een vriend van Domela Nieuwenhuis, in 1887 werd ontslagen omdat hij in het openbaar had gepleit voor de invoering van het algemeen kiesrecht.

In 1891 ging Anton in Leiden studeren. Daar viel hij in de smaak bij de astronomenbroers Van de Sande Bakhuyzen die, zoals we in de levensschets van De Sitter zagen, een rigide en steriel regime hadden gevestigd. Al voor zijn promotie op de periodieke verandering in de lichtsterkte van Algol (die dus een dubbelster bleek te zijn) had Pannekoek een, zeer uitzonderlijke, vaste aanstelling aan de sterrenwacht gekregen. Niet alleen in de sterrenkunde ging zijn ontwikkeling snel. In zijn vrije tijd had hij zich ook al grondig verdiept in het socialisme. Hij was in 1899 lid geworden van de sdap. In 1906 gaf hij zijn baan aan de sterrenwacht op, omdat hij er wegkwijnde en omdat de grote Karl Kautsky hem op grond van zijn eerste in het Duits verschenen politieke publicaties vroeg om in Berlijn socialistische kadercursussen te verzorgen. Naast Gorter en Henriëtte Roland Holst had Pannekoek zich toen al ontwikkeld tot een vooraanstaand theoreticus.

[p. 141]

Pannekoek in zijn Berlijnse tijd (1906-1909)

Tussen 1906 en 1918 was hij in de eerste plaats politicus en trok hij op met de groten. Toen hij na de Russische Revolutie kritiek uitte op de machtspolitiek van Lenin, nam deze Pannekoek serieus genoeg om hem in een pamflet terecht te wijzen. In die jaren ontstond ook verwijdering tussen hem en Henriëtte Roland Holst, die de bolsjewieken steunde. De verdedigers van het arbeidersradencommunisme, zoals Gorter en Pannekoek, kwamen in een toenemend isolement. Hun ideeën raakten weer en vogue in de jaren zestig, zodat tijdens de Portugese Anjerrevolutie portretten van Pannekoek bij manifestaties verschenen.

Bij het uitbreken van de Eerste Wereldoorlog in 1914 keerde hij naar Nederland terug. Er brak een treurige tijd aan van tijdelijke leraarsbaantjes en armoede voor zijn gezin. Het was dan ook een heuglijke tijding, toen De Sitter hem voorstelde hoogleraar en onderdirecteur van de Leidse Sterrewacht te worden. Helaas drong het tot de regering door, dat het communistische regime van Bela Kun Pannekoek tot ‘Erelid van de Hongaarse Revolutie’

[p. 142]

had benoemd. Premier Ruys de Beerenbrouck blokkeerde de benoeming. Direct daarna werd Pannekoek echter in 1918 op voorspraak van L.E.J. Brouwer benoemd tot buitengewoon lector aan de universiteit van Amsterdam, die toen nog niet door het landsbestuur beïnvloed kon worden. Voor één dag in de week nam hij de astronomiecolleges van Korteweg over, en gaf hij wiskundecolleges aan bijvakkers. In 1921 werd hij gewoon lector en kon hij een eigen Sterrenkundig Instituut stichten. Tezelfdertijd werd hij partijloos. Veel studenten zullen zich nauwelijks gerealiseerd hebben dat hun gedegen docent een revolutionair geweest was van internationale bekendheid. In 1925 werd Pannekoek hoogleraar. Zijn onderzoeksprogramma had inmiddels een hoge vlucht genomen.

Pionier van de astrofysica

In 1920 had de Indiase astronoom Megh Nad Saha (1893-1956), later hoogleraar in Allahabad en Calcutta, een vergelijking gepubliceerd die de mate van ionisatie van gassen beschrijft. Pannekoek zag als een van de eersten de toepassingsmogelijkheden van deze ionisatiewet van Saha op de spectra van steratmosferen.
In de atmosferen van sterren heerst geen thermodynamisch evenwicht. Die atmosferen worden geacht te bestaan uit verschillende lagen met een andere temperatuur en druk. Saha's wet werd door Pannekoek nu zo toegepast dat daar rekening mee werd gehouden. De processen van ionisatie en recombinatie van atomen in de steratmosferen, en de effecten daarvan op de uitgezonden spectra moesten worden doorgerekend. Veel rekenwerk deed Pannekoek zelf. De Nederlandse astrofysica werd in Amsterdam van de grond af opgebouwd. We zien hier een herhaling van Kapteyns prestatie. Pannekoeks instituut was ook geen sterrenwacht en maakte vooral gebruik van fotografisch materiaal uit verschillende bronnen. Dan is er nog een mooie parallel met De Sitter. Zoals die zich verdiepte in de relativiteitstheorie, moest Pannekoek zich inwerken in de kwantummechanica, waarna hij jarenlang de enige Amsterdamse hoogleraar was die er college in gaf.

[p. 143]

Ook op andere gebieden van de astronomie heeft Pannekoek belangrijke bijdragen geleverd. Bij zijn analyse van de bouw van het melkwegstelsel ging hij zoals altijd sterk empirisch te werk. Hij had aandacht voor allerlei afwijkende verschijnselen, zoals zeer zwakke sterren, donkere materie en de groepering van sterren, waaronder ook de spiraalarmen van het melkwegstelsel. In een aantal publicaties nam hij prachtige eigen tekeningen van de melkweg op, zoals in zijn indrukwekkende boek De wonderbouw der wereld. De grondslagen van ons sterrenkundig wereldbeeld (1916). Ten slotte schreef hij omvattende werken die het gat tussen sociale theorie en sterrenkunde enigszins dichtten: een dikke geschiedenis van de astronomie, De groei van ons wereldbeeld, met veel aandacht voor de sociale achtergronden ervan, die een internationaal succes werd (1951, recente Engelse Dover-editie 1989) en Antropogenese. Een studie over het ontstaan van de mensch (1945).

Als men Pannekoeks oeuvre enigszins tracht te overzien is alleen al de veelzijdigheid adembenemend. Hij was als onderzoeker een uitstekend theoreticus en waarnemer, een glashelder docent, een briljant tekenaar en wis- en rekenkundige, en hij schreef en sprak goed zijn talen. Eigenlijk was hij nog veelzijdiger dan Lorentz, maar zijn oeuvre vertoonde niet zo'n eenheid en zijn theorieën werkten niet tot in alle hoeken en gaten van de wetenschap door.

Archiefmateriaal en literatuur

De schriftelijke nalatenschap van Pannekoek is verloren gegaan bij de Slag om Arnhem in 1944. Er zijn echter veel andere papieren bewaard gebleven: 1,7 meter manuscripten en andere bescheiden op politiek en filosofisch gebied worden bewaard bij het Internationaal Instituut voor Sociale Geschiedenis in Amsterdam, enig wetenschappelijk materiaal en dagboekjes zijn te vinden op het Sterrenkundig Instituut ‘Anton Pannekoek’ van de Universiteit van Amsterdam.

In Pannekoeks in 1982 uitgegeven Herinneringen, scrupuleus gescheiden in ‘Herinneringen uit de arbeidersbeweging’ en ‘Sterren-

[p. 144]

kundige herinneringen’, staan ook essays van Sijes en Van den Heuvel over Pannekoeks politieke en sterrenkundige werk. Eerder verschenen over Pannekoeks socialisme: Cajo Brendel, Anton Pannekoek, theoretikus van het socialisme, Nijmegen: Sun, 1970, 207 p. en: John Garber, Anton Pannekoek and the Socialism of Workers' Self-emancipation 1873-1960, Dordrecht: Kluwer, 1989, xxv + 250 p. Zijn hedendaagse Amsterdamse opvolger E.P.J. van den Heuvel vatte recent Pannekoeks leven en werk nog eens samen in: ‘Antonie Pannekoek (1873-1960). Socialist en sterrenkundige’, in: Een brandpunt van geleerdheid in de hoofdstad (red. J.C.H. Blom e.a.), Hilversum: Verloren, 1992, p. 229-245.

Brouwer (1881-1966)

Laten we een moment pauzeren. De sterrenparade is bijna ten einde, maar opnieuw doemt een Grote Ster op. Bij het schrijven van de biografische schetsen had ik niet vaak een gevoel van ‘onnavolgbaar, die man’. Het trad op bij Van der Waals en Pannekoek: wat een energie en doorzettingsvermogen! Bij Lorentz en Brouwer komt het gevoel op met een andere nuance. Hier is genie zichtbaar in de zuiverste vorm: wonderkinderen, in ieder geval wonderstudenten, die al heel jong wereldprestaties neerzetten.

Al vroeg in de levensloop van Luitzen Egbertus Jan Brouwer was de buitengewone aanleg zichtbaar. Op zijn negende werd de onderwijzerszoon toegelaten tot de hbs (in Hoorn), die hij in Haarlem op zijn veertiende afmaakte. Toen hij op zijn zestiende ook de gymnasiumdiploma's alfa en bèta had gehaald, volgde de universitaire studie wis- en natuurkunde aan de universiteit van Amsterdam.

De wiskunde was in Nederland anno 1897 niet van het niveau van de natuurkunde. Weliswaar was er de vuurpijl Stieltjes geweest en werd precies in die tijd de Korteweg-de Vries-vergelijking geboren, maar er was geen fundament gelegd voor een duurzame traditie. Met Brouwer kreeg Korteweg een leerling die een ‘Nederlandse school’ creëerde, hoewel Korteweg bepaald geen leidersfiguur

[p. 145]

was. Er ontstond na de Eerste Wereldoorlog een los netwerk van elkaar onderwijzende en beïnvloedende figuren die bepaalde thema's aansneden. Brouwer was veruit de belangrijkste van hen.

Bertus Brouwer was een onconventionele man. Met zijn twaalf jaar oudere vrouw, die een apotheek dreef in Amsterdam, leefde hij in Blaricum een leven van vegetarisme en natuurbeleving. Men trapte dauw en liep soms naakt in de tuin. Hij was ascetisch en individualistisch, naar binnen gekeerd, gericht op ideeën en op een wereld waarvan hijzelf de wetten bepaalde. Een mysticus is hij genoemd, maar ook een ‘Gerechtsfanatiker’, omdat hij wel degelijk aan het leven van alledag kon deelnemen en dan zijn beginselen, en ook die van underdogs, fel en compromisloos kon verdedigen. Brouwer was geen groot docent, stond tegen het bord te praten, maar had altijd een open oor voor ontluikend talent en hield zijn hele leven lezingen, die soms grote invloed hadden. Een legendarisch voorbeeld is de Weense voordracht uit 1928, die Ludwig Wittgenstein terugbracht naar de filosofie.

In 1905 had hij zijn filosofie van de wereld en de wiskunde zo ver ontwikkeld dat hij een eerste samenvatting presenteerde. Een reeks lezingen in Delft verscheen als Leven, kunst en mystiek, een filippica tegen de wereld van zijn tijd. Het doet soms sterk aan Rousseau denken: de mens had zich vervreemd van de natuur, die hij had misbruikt. Nog erger, hij had macht gezocht en verkregen over zijn medemens. Brouwer hield een vurig pleidooi voor onthechting. Weg uit de gecorrumpeerde maatschappij en terug naar verinnerlijking. Het boekje had niet veel weerklank. Hij zond het zijn leermeester Korteweg, die schrok en er alles aan deed om Brouwers proefschrift, waar deze tegelijkertijd aan werkte, zoveel mogelijk vrij te houden van zijn mystieke en solipsistische filosofie. Zo werd Brouwer gedwongen zich in dit eerste meesterwerk te beperken tot wiskunde en filosofie van de wiskunde, al was die laatste dan ook revolutionair. In Brouwers dissertatie werden thema's aangesneden die hem en anderen tientallen jaren stof tot nadenken gaven.

[p. 146]

Eerste bladzijde van het proefschrift van Brouwer (1907)

Het was het begin van een in de Nederlandse wetenschap ongeëvenaarde reeks creatieve prestaties. Evenals de dissertatie van Van der Waals heeft Brouwers Over de grondslagen van de wiskunde (1907) buitenlandse onderzoekers ertoe gebracht om Neder-

[p. 147]

lands te leren.³ Het boek was ook het beginpunt van twee ontwikkelingen in het denken van Brouwer zelf, het intuïtionisme en het topologische werk.

Een van de opvallendste kenmerken van Brouwers werk is de samenhang van al zijn ideeën. Er loopt een rechte lijn van het boekje uit 1905 tot de laatste gedachten van ver na de Tweede Wereldoorlog. Alle wetenschappelijke prestaties en filosofische standpunten komen voort uit de kiemcellen van Leven, kunst en mystiek en het proefschrift. Centraal staat het individuele zelf.⁴ In Over de grondslagen van de wiskunde wordt beschreven, hoe de wiskunde door het menselijk bewustzijn kan worden opgebouwd uit een oerintuïtie, ‘die men zowel kan noemen constantheid in wisseling als eenheid in veelheid’. Bij de schepping van de wiskunde is de ervaring van de wereld overbodig. Het is voldoende om uit te gaan van het enige a-priori wat er is: niet de ruimte, maar de tijd.⁵ Tien jaar later ontwikkelt hij daaruit de fundamentele notie van de ‘keuzerijen’ en baseert mede daarop de intuïtionistische wiskunde.

Brouwers proefschrift zet zich fors af tegen de filosofie van de wiskunde van zijn tijd, tegen Bertrand Russells logicisme, dat de wiskunde ziet als deel van de logica, en David Hilberts formalisme, dat van wiskundige theorieën eiste dat ze voldeden aan bepaalde voorwaarden: consistentie en volledigheid. Uit een theorie mag niet zowel een bepaalde uitspraak als de ontkenning daarvan kunnen worden afgeleid, en alle ware uitspraken op een gebied moeten afleidbaar zijn. Hilbert (1862-1943) en de formalisten probeerden met strikt syntactische middelen formele theorieën te construeren die aantoonbaar consistent en volledig zijn. Er wordt slechts uitgegaan van een domein van objecten waarover de theorie gaat, een aantal primitieve termen, axioma's en regels om uit de axioma's nieuwe stellingen af te leiden. Consistentie en volledigheid van een wiskundige theorie kunnen dan bewezen worden door te laten zien dat ze een ‘model’ is van een formele theorie. Brouwer betoogde nu terecht dat het bewijs van de consistentie van een formele theorie weer een axiomatische formele theorie op een hoger niveau vooronderstelt en dat men zo onbeperkt door

3 Toen ik kandidaat-assistent was op het Instituut voor Grondslagenonderzoek en Filosofie der Exacte Wetenschappen van de Universiteit van Amsterdam, vertelde mijn toenmalige directeur, Haskell Curry, de grondlegger van de combinatorische logica, dat hij Brouwers proefschrift coûte que coûte had willen lezen. Dat was zijn eerste kennismaking met het Nederlands. Ik weet niet of hij er in de jaren zeventig nog voordeel van gehad heeft.

4 Het lijkt sterk op het ‘moi pur’ van zijn tijdgenoot, de Franse dichter-filosoof Paul Valéry, waaraan Simon Vestdijk mooie beschouwingen heeft gewijd. Brouwers ideeën zijn weer uitvoerig besproken in het NRC Handelsblad door Rudy Kousbroek, zonder dat hij zich deze parallel realiseerde. Een aangekondigd boek(je) van Kousbroek over Brouwer is bij mijn weten nooit verschenen.

5 Het is aardig om de grote invloed van Kant te zien op Brouwers denken. Een generatie later was dat nog steeds het geval bij Evert Beth, de pionier van de logica in Nederland, getuige zijn proefschrift Rede en aanschouwing in de wiskunde, Universiteit van Utrecht, 1935, 120 p.

[p. 148]

kan gaan. Hij zag maar één manier om een oneindige regressie te voorkomen: stoppen bij een intuïtief juiste theorie die een constructie is van de menselijke geest.

In 1908 publiceerde Brouwer een belangrijke aanvulling: in de intuïtief juiste theorie geldt een belangrijk logisch principe níet, dat van het ‘uitgesloten derde’, dat wil zeggen: een uitspraak of zijn ontkenning is waar, een derde mogelijkheid is er niet. Zo wordt de reserve verklaarbaar die Brouwer had tegenover de wiskunde van de oneindige verzamelingen, het geesteskind van Georg Cantor (1845-1918). Deze had uit de niet-aftelbaarheid van de verzameling der reële getallen besloten tot het bestaan van ‘over-aftelbare’ verzamelingen, terwijl hij geen beginsel presenteerde op grond waarvan het continuüm (de verzameling der reële getallen) te construeren was. Uit de onwaarheid van een bewering had hij foutief de waarheid van haar ontkenning afgeleid. De hele wiskunde moest gegrondvest worden op eindige intuïties. Die waren zelf gebaseerd op de notie tijd, het verstrijken van momenten die het mogelijk maakt te tellen. In de jaren twintig kwam Brouwer met een manier om het continuüm te construeren: uit ‘keuzerijen’, oneindige rijen van getallen die min of meer vrij gekozen worden.

In het proefschrift was nog geen sprake van een uitgewerkt programma voor de opbouw van de wiskunde. Dat volgde pas later. Vanaf 1909 kwam de filosoof van de wiskunde wel tot een reeks geweldige prestaties in de wiskundige praktijk. In een paar jaar bewees hij een aantal fundamentele stellingen in de topologie, een tak van de wiskunde die door Poincaré (1854-1912) voorlopig was afgerond. Brouwer liet zien dat een volledig nieuw begin mogelijk was. Traditionele meetkunde hield zich bezig met transformaties van figuren, waarbij lengte van en hoek tussen lijnstukken onveranderlijk zijn (congruentie). Steeds verdergaande abstrahering leverde uiteindelijk de meetkunde van figuren op die slechts ‘continu vervormd’ hoefden te zijn, dat wil zeggen: niet gescheurd, maar slechts door buiging, uitrekking of draaiing uit elkaar voortgekomen. Een mooi voorbeeld van een tussen 1909 en 1913 door Brouwer bewezen theorema is zijn ‘dekpuntsstelling’ (‘fixed-point

[p. 149]

theorem’). Hij bewees die voor n dimensies, maar men krijgt een aardig inzicht in de betekenis ervan door haar te beschouwen voor een ééndimensionale lijn.

Brouwers dekpuntsstelling

Een eerste indruk van het probleem kan verkregen worden door een wat ingewikkelder geval te nemen: een kopje koffie met een uiterst dunne laag slagroom erop. Als we een tijdje in de slagroom roeren (in kookboeken staat vaak: roeren, niet kloppen!) verplaatsen we delen van de room. Volgens de dekpuntsstelling is er nu altijd minstens één punt dat zijn oude plaats niet verlaat of op die plaats terugkomt. Als je geen ingewikkelde roerpatronen volgt, maar alleen in precieze cirkels roert, blijft het middelpunt op zijn plaats. Een ander voorbeeld is een blad papier dat zonder scheuren tot een prop wordt gekneed. Als het binnen de oorspronkelijke omlijning van het blad wordt gelegd, heeft de prop eveneens minstens één dekpunt gemeen met het origineel.
We kunnen een informeel bewijs geven. Daarbij gaan we uit van het eenvoudigste, ééndimensionale geval: een lijnstuk. We hebben een keurig rechtlijnig touwtje van 8 centimeter (zie het horizontale lijnstuk boven de eerste figuur, pagina 150) gevouwen tot een touwtje waarvan delen nu over andere delen liggen (zie de ‘slinger’ onder in dezelfde figuur; eigenlijk mag er geen ruimte tussen de ‘bochtjes’ van de slinger te zien zijn, maar dat is tekentechnisch onmogelijk). Op het touwtje in de oorspronkelijke vorm hebben we zes punten aangegeven: A t/m F. De nieuwe posities die ze na het vouwen ten opzichte van elkaar innemen, zijn aangegeven met f(A) t/m f(F). Het symbool ‘f’ betekent ‘functie’. Elke waarde X van punten van de oorspronkelijke figuur correspondeert met een waarde f(X) in de gevouwen figuur. Zo correspondeert met A de waarde f(A), ongeveer 1,5.
In de tweede figuur is de functie f(X) zelf grafisch weergegeven. Bovenin, en indirect dus op de horizontale as, zijn de oorspronkelijke zes punten A t/m F opnieuw weergegeven, op de verticale as de zes nieuwe posities. Ten slotte is in de derde figuur

[p. 150]

de afbeelding te zien van het oorspronkelijke touwtje op zichzelf: het is de diagonaal a van het vierkant tussen de horizontale en verticale assen. Het gaat er nu om dat kan worden aangetoond dat de afbeelding van het oorspronkelijke touwtje de afbeelding van een op welke manier dan ook gevouwen touwtje altijd zal snijden. In figuur 3 is duidelijk te zien dat de afbeelding van het door ons gevouwen touwtje de diagonaal snijdt. Zijn er nog andere mogelijkheden? Het is makkelijk in te zien dat alle andere mogelijke afbeeldingen altijd op de horizontale as moeten beginnen bij o, en eindigen bij 8. In figuur 3 zijn de enige afbeeldingen ingetekend die de diagnonaal niet snijden, b en c. In die gevallen worden de dekpunten echter gevormd door o op de x-as, o op de y-as, respectievelijk 8 op de x-as, 8 op de y-as.
(Dit voorbeeld is afkomstig uit: Marvin Shinbrot, ‘Fixed-point theorems’, Scientific American, januari 1966, herdrukt in: Mathe-

[p. 151]

matics in the Modern World (red. Morris Kline), San Francisco etc.: W.H. Freeman, 1968, 409 p., p. 145-150. Het artikel bevat ook ingewikkelder voorbeelden.)

In de jaren twintig werd Brouwer, die in 1912 hoogleraar was geworden doordat Korteweg zijn leerstoel opgaf, steeds invloedrijker. Samen met Van Eden en Mannoury was hij betrokken bij de oprichting van het Internationaal Instituut voor Wijsbegeerte en de Signifische Kring, waarover in hoofdstuk 6 meer. Hij kreeg ook belangrijke intuïtionistische leerlingen, zoals Heyting en Freudenthal. Zijn internationale bekendheid nam sterk toe, tot er in 1928 een scherp conflict ontstond met de uitgedaagde oude leeuw Hilbert. Die liet de redactie van het tijdschrift Mathematische Annalen aftreden en zonder mederedacteur Brouwer opnieuw

Brouwer als jong hoogleraar in 1912

[p. 152]

samenstellen, wat de Nederlander zo schokte dat hij lange tijd niet meer tot wiskundige arbeid kwam.

Na de Tweede Wereldoorlog keerde Brouwer terug naar de filosofie en werkte hij veel ideeën verder uit tot hun afronding. Hij was echter in toenemende mate door allerlei ruzies⁶ in een isolement geraakt, wat tot op heden consequenties lijkt te hebben. In 1966 werd hij op hoge leeftijd voor zijn huis doodgereden. De enige wiskundige aan het graf was zijn leerling Max Euwe, een groot verzoener (onder anderen tussen de schakers Fischer en Spassky). Later zijn er wel herdenkingsartikelen verschenen, maar noch enige Nederlandse onderzoekschool noch het Mathematisch Instituut van de Amsterdamse universiteit is naar hem genoemd.

6 Ook in mijn tijd op het Instiuut voor Grondslagenonderzoek werd de volgende anekdote verteld: Brouwer was gevraagd naar de figuren die zijn werk zouden kunnen voortzetten. Hij had sceptisch gereageerd: hoe kon daarvan iets terecht worden gebracht door Scheiting, Van Ranzig en Van Klootselaar (Heyting (zie verderop), Van Dantzig (zie hoofdstuk 6) en Van Rootselaar (onder meer zijn biograaf in de dsb))? Als zo'n verhaal wordt verteld over de verhouding tussen een leraar en zijn meest vertrouwde leerlingen...

Archiefmateriaal en literatuur

Toen Brouwers verzamelde werken werden uitgegeven in 1975-'76, schreef Freudenthal nog dat er geen schriftelijke nalatenschap meer over was. Daarna werd echter pas een speurtocht op touw gezet door Dirk van Dalen en Walter van Stigt. Er bleek gelukkig nog zeer veel te achterhalen. De nalatenschap is voorlopig ondergebracht bij het Mathematisch Instituut van de universiteit van Utrecht. Kopieën bevinden zich in De Meern bij professor Dirk van Dalen, die aan een omvattende biografie werkt.

Na de fraaie uitgave in 1975-'76 van Brouwers verzameld werk in het Engels (Collected Works, Amsterdam etc.: North Holland, 2 delen, 1975-'76, uitgegeven door Heyting respectievelijk Freudenthal) is er ook al een eerste filosofisch overzichtswerk verschenen: Walter P. van Stigt, Brouwer's Intuitionism, Amsterdam etc.: North Holland, 1990, xxvi + 530 p. Biografische overzichten zijn te vinden in Van Stigts boek, een artikel van A. Heyting in De Gids, jrg. 130, 1967, p. 287-294 en in Dirk van Dalen, ‘L.E.J. Brouwer. Wiskundige en mysticus’, in: Erflaters van de twintigste eeuw (red. H.W. von der Dunk e.a.), Amsterdam: Querido, 1991, 314 p., p. 231-263. Van Dalen heeft ook enig gepubliceerd en ongepubliceerd werk opnieuw uitgegeven: Brouwers proefschrift, aan-

[p. 153]

gevuld met bewaard gebleven boeiende correspondentie met promotor Korteweg, Amsterdam: Mathematisch Centrum, 1981, 267 p.; Brouwers Cambridge Lectures on Intuitionism, Cambridge: Cambridge University Press, 1981, 109 p.; de briefwisseling met zijn jeugdvriend, de dichter Adama van Scheltema, Droeve snaar, vriend van mij, Amsterdam: de Arbeiderspers, 1984, 173 p. en de Berlijnse voordrachten uit 1927, Intuitionismus, Mannheim: Bibliographisches Institut, 1992, 161 p.

Vening Meinesz (1887-1966)

Met Felix Andries Vening Meinesz kreeg de Nederlandse natuurwetenschap er een grand-seigneur bij. Hij was bijna twee meter lang, een zoon van de burgemeester van Rotterdam (later Amsterdam) en een man van onberispelijke omgangsvormen en grote charme. Die maakten het hem mogelijk om bijna tweehonderdduizend kilometer af te leggen als toegevoegd lid van bemanningen van benauwde duikboten, en in die decennia ook 22 jaar president te zijn van de Association Géodésique Internationale.

Meinesz studeerde na de hbs civiele techniek in Delft. Direct na het behalen van zijn ingenieursexamen werd hij door de Rijkscommissie voor de Graadmeting en Waterpassing gevraagd om deel te nemen aan zwaartekrachtmetingen in Nederland. Dat zou beslissend blijken voor zijn levenswerk. Algauw bleek namelijk dat de grond zo slap was dat nergens trillingsvrij gemeten kon worden. Vening Meinesz' eerste prestatie was een passende reactie: een proefschrift waarin hij systematisch alle mogelijke storingen behandelde, Bijdragen tot de theorie der slingerwaarnemingen (1915). Hij kon bewijzen dat bij een apparaat waarin twee slingers van gelijke grootte waren opgehangen in hetzelfde frame en waarin deze slingers slingerden in hetzelfde vlak en in tegengestelde fase, de storende horizontale versnellingen geen invloed hadden op het verschil in de uitwijkingen van beide slingers. Dat verschil kon via spiegels en lichtstralen worden geregistreerd op film, alsof het de beweging van een virtuele slinger was. Met de ‘nieuwe’ slinger

[p. 154]

konden nauwkeurige metingen gedaan worden.

Toen Meinesz de nu succesvolle metingen te land wilde voortzetten op het water, mislukte dat echter opnieuw. De storende versnellingen waren te groot. De uitdaging was echter ook groot. Tot die tijd waren geofysische metingen beperkt gebleven tot nationale territoria. Meting op zee zou het mogelijk maken de hele aarde op te meten en te bepalen welke vorm ze precies had. Astronomische waarnemingen en driehoeksmeting te land hadden al uitgewezen dat de aardbol aan de polen afgeplat was. De vraag was nu of daarvan aan de evenaar eveneens sprake was.

Een hoofdingenieur van de Staatsmijnen, Van Iterson, had het lumineuze idee om een onderzeeboot te gebruiken. In 1923 maakte Vening Meinesz de eerste grote tocht, met de kleine (630 ton) onderzeeër K 11 (‘K’ betekende ‘Koloniën’, daar was de standplaats) naar Java. Pas na een vreselijke storm die de aanleiding was tot de constructie in Gibraltar van een ophanginrichting die het rollen van de boot kon compenseren, werden de eerste succesvolle metingen verricht op enkele tientallen meters diepte. Er was echter nog steeds een langdurige analyse van de meetgegevens nodig. Nadat Meinesz een nog verfijnder instrument had geconstrueerd, werd het mogelijk om grotere aantallen waarnemingen te doen in kortere tijd. De belangrijkste resultaten werden geboekt op lange tochten met drie boten.

Geofysische onderzeebootreizen met de K II, K XIII en K XVIII

Met de K ii voer Vening Meinesz in 1925 voor het eerst naar Java en deed hij zijn eerste waarnemingen van de zwaartekracht. Met de K xiii - de verhouding tussen Meinesz en de marine bleef goed - werd de eerste grote oogst binnengehaald. Op drie tochten (zonder escorte, ook een primeur) tussen 1926 en 1930 naar Panama en Java werden bijna driehonderd metingen verricht. In 1935 volgden de 237 metingen op de K xviii, waarbij Java via Buenos Aires en Kaapstad werd bereikt. Na verdere tochten, vooral met de O 16, maakte het uitbreken van de Tweede We-

[p. 155]

reldoorlog een einde aan Vening Meinesz' zeeveldwerk.
Twee belangrijke ontdekkingen werden op de oceanische tochten gedaan. Om te beginnen werd aangetoond dat de evenaar een cirkel is en niet is afgeplat. Tegenwoordig is dit relatief eenvoudig vast te stellen met behulp van navigatiesatellieten, maar het was toentertijd een hele prestatie: tienduizenden kilometers varen onder vaak zeer onaangename omstandigheden.
Met de tweede ontdekking is de naam Vening Meinesz onsterfelijk geworden: de vondst van de naar hem genoemde gordels. Rondom de Stille Oceaan werden duidelijke afwijkingen in de zwaartekracht gemeten, die een patroon vertoonden. Ze lagen op één lijn, parallel aan de bergachtige kust van de werelddelen.
Een derde resultaat van de onderzeebootreizen was Meinesz' verklaring van het ontstaan van de diepzeetroggen en gebergtes langs de gordels. Alfred Wegener (1880-1930) had eerder, in 1912-'14, de theorie gelanceerd dat de aardkorst uit schollen bestaat die uit elkaar drijven en op elkaar botsen (continentendrift). Hij nam aan dat de schollen bewegen onder invloed van een zogenaamde poolvluchtkracht, die samenhangt met de aswenteling van de aarde. Deze bleek echter te zwak. Vening Meinesz was eerst sceptisch over de schollentheorie en vond een plausibeler verklaring voor de krachten die de aardkorst in beweging brengen. In de aardbol zouden ‘convectiestromen’ optreden, cirkelvormige stromingen van diep in de aarde naar het oppervlak en weer terug, die de aardkorst doen ‘knikken’. Later nam hij Wegeners schollentheorie over en kon hij met de convectiestromen het drijven der continenten verklaren.

Vening Meinesz leefde voor wetenschap, kunst en cultuur. Hij trouwde nooit, maar had een huishoudster die hij van zijn ouders had overgenomen. Gasten kon hij zeer genereus ontvangen, zodat hij een internationale aardkundige legende werd. Bijzonder was ook zijn ‘bekering’ tot de Hervormde Kerk na de behouden terugkomst - het was een wel heel zware reis geweest - van de K xviii.

Zijn carrière verliep redelijk vlot en bevredigend. In 1927 werd hij buitengewoon hoogleraar in geodesie, cartografie en geofysica

[p. 156]

Vening Meinesz in vol ornaat, geschilderd door Jan Boon (1957)

in Utrecht, in 1939 ook in Delft. Van 1945 tot 1951 was hij daarnaast nog hoofddirecteur van het knmi in De Bilt. Ook internationaal brak hij snel door, vooral met de eerste vier delen van Gravity Expeditions at Sea (1932-1948). Daarna kwamen zijn presidentschappen van internationale verenigingen. In 1962 kreeg hij de Vetlesenprijs van Columbia University, het Nobelprijsequivalent voor aard- en ruimteonderzoekers.

Archiefmateriaal en literatuur

De schriftelijke nalatenschap van Vening Meinesz bevindt zich op de universiteitsbibliotheek van de universiteit van Utrecht (zes meter archiefmateriaal).

[p. 157]

Er is een aantal korte essays over hem geschreven, waaronder een redelijk uitgebreide biografie in de Dictionary of Scientific Biography van de hand van Nieuwenkamp.

Ook bestaat er een Gedenkboek F.A. Vening Meinesz, dat werd uitgebracht ter gelegenheid van zijn zeventigste verjaardag in de Verhandelingen van Koninklijk Nederlandsch Geologisch-Mijnbouwkundig Genootschap, mei 1957, 's-Gravenhage: Mouton, 310 p. (in het exemplaar van de bibliotheek van de Rijksuniversiteit Utrecht staan correcties van vermoedelijk de hand van de grote man zelf, maar ontbreekt het laatste artikel, van A. van Weelden). Er is zeker behoefte aan een omvattende biografie. Eén boek bestaat al. Een verslag van zijn duikbootreizen, compleet met jongensboekromantiek, is geschreven door Albert Chambon, 100.000 zeemijl per onderzeeboot met professor Vening Meinesz, Den Helder: De Boer, 1939, 191 p.

Zernike (1888-1966)

Frits Zernike is de enige Nobelprijswinnaar die door de universiteit van Groningen is voortgebracht. Hij is bepaald niet de enige onderwijzerszoon in onze parade (zie Kapteyn, Eijkman, Brouwer en Heyting) en had zelfs evenals Kapteyn een moeder die onderwijzeres was. Van het grote, intellectueel stimulerende gezin werd zijn zuster Elisabeth een bekend schrijfster (zie hoofdstuk 6).

Frits Zernike was als student al zeer veelzijdig. Na de hbs studeerde hij meerdere exacte wetenschappen in zijn geboorteplaats Amsterdam. Hij promoveerde in 1915 in de scheikunde, maar had toen al intussen twee prijsvragen gewonnen over onderwerpen die ook lagen op natuurkundig gebied. Zijn brede interesse en creativiteit werden het eerst in carrièrekansen vertaald door de astronoom Kapteyn, wiens assistent hij tussen 1913 en 1915 werd. Tot echte samenwerking kwam het in Groningen echter vooral met de natuurkundige Ornstein (zie hoofdstuk 7), die hij in 1915 als lector mathematische fysica opvolgde na Ornsteins vertrek naar Utrecht. In 1920 werd hij hoogleraar.

[p. 158]

Zernike met galvanometer (1939)

Ook Zernike bezat een zeldzame combinatie van talenten. Hij was een zeer goed wiskundige, getuige alleen al het in 1928 verschenen overzicht ‘Wahrscheinlichkeitsrechnung und mathematische Statistik’ in het Handbuch der Physik. Tussen 1911 en 1930 was hij vooral actief op wiskundig en mathematisch-fysisch terrein. Daarnaast was Zernike een bijzonder handig experimentator, die alle kneepjes van het vak beheerste en onder meer een zeer gevoelige galvanometer construeerde. Tussen 1930 en 1942 verschoof zijn aandacht naar de optica, waar hij theoretische bijdragen aan leverde, maar waar hij ook zijn technische gaven ten volle kon benutten. In de jaren dertig ontwikkelde hij de microscoop waaraan zijn naam voorgoed is verbonden.

De fasecontrastmicroscoop

In een spectrum dat met behulp van een tralie (reeks evenwijdige spleten) wordt ontworpen, treden zogenaamde spooklijnen op, zwakke begeleiders van de spectraallijnen. Zernike toonde aan - en dat was een grotere wetenschappelijke prestatie dan uit deze simpele beschrijving naar voren lijkt te komen - dat er een faseverschil bestond van een kwart golflengte tussen hoofdlijnen en spooklijnen. Hetzelfde verschijnsel treedt op bij een beeld dat

[p. 159]

door een optische spiegel wordt geproduceerd. Het centrale hoofdbeeld verschilt ook in fase met bepaalde afwijkende beelden. Met een klein ‘faseplaatje’ kan een faseverschuiving van juist een kwart golfengte worden bewerkstelligd, zodat afwijkingen scherp kunnen worden vastgesteld en betere spiegels worden geslepen.
Na 1930 paste Zernike de fasecontrastmethode toe op de microscoop. Zo konden vooral van levende structuren veel scherpere beelden verkregen worden. Biologische objecten, zoals cellen, zijn geheel doorschijnend, zodat een gewone microscoop geen structuur laat zien. Als men kleurstoffen inbrengt, worden de cellen gedood. De verschillende structuren in een cel hebben echter wel een verschillende brekingsindex, waardoor het uittredende licht verschillende fasen krijgt. Zernike breidde nu het objectief van de microscoop uit met een ringvormig diafragma en een klein faseringetje. Hij kon zo de faseverschillen omzetten in verschillen van licht en donker (en eventueel kleuren) en bereikte een saillante verbetering van het contrast. Ook is het nu niet meer nodig de cel te doden, zodat het lukte om voor het eerst een celdeling te laten zien. De Amerikaan Arthur T. Bryce was er zo enthousiast over dat hij onmiddellijk de uitvinder opzocht. Aan Bryce heeft Zernike de erkenning te danken die hem in 1953 als een van de laatste klassieke fysici de Nobelprijs zou opleveren. Hij stond met zijn vinding aan het begin van een ontwikkeling die zou leiden naar de holografie.
Over de industriële ontwikkeling van zijn microscoop bestaat nog steeds onduidelijkheid. Vast staat dat Zernike veel heeft geëxperimenteerd in het laboratorium van mevrouw dr. C.E. Bleeker, die in Utrecht een instrumentmakerij had. Er was ook interesse van de optische industrie voor de vinding, hoewel in de biografische literatuur het tegendeel wordt beweerd. Niet Zernike, maar de firma Zeiss blijkt reeds in 1932 het vaak genoemde patent te hebben aangevraagd, waarbij de originator van de microscoop zelfs niet wordt genoemd (zie Maksymilian Pluta, ‘Addendum to Frits Zernike - life and achievements’, Optical Engineering, jrg. 32 nr. 12, december 1993, p. 3182-3183). Na de oorlog

[p. 160]

werd Zernike door de Amerikanen op de hoogte gebracht van de vorderingen bij Zeiss, maar dit lijkt niet tot grote conflicten te hebben geleid en heeft zijn erkenning evenmin in de weg gestaan.

Zernike was een aardig en bescheiden mens. Hij ging allerlei eenvoudige plichten en werkzaamheden niet uit de weg en had grote belangstelling voor het middelbaar onderwijs, waar hij vaak als gecommitteerde bij examens optrad.

Er was wel een langzame evolutie van een wat wereldvreemde geleerde die dikwijls de tijd vergat, naar een socialer mensentype. Na tot 1930 met zijn schrijvende zuster Elisabeth te hebben samengewoond, trouwde hij en werd een goede familievader. Alle erkenning na de oorlog maakte hem ook tot een helder en gewild spreker. Hij stierf na een lang ziekbed in 1966.

Archiefmateriaal en literatuur

Er lijkt niet al te veel archiefmateriaal van Zernike overgebleven te zijn. Zijn opvolger als hoogleraar, de van Philips' Nat. Lab afkomstige H. Brinkman, heeft in 1988 een tentoonstelling aan Zernikes werk gewijd. Verzamelde secundaire literatuur, werk van Zernike en uitgetypte banden met interviews bevinden zich in het universiteitsmuseum van de universiteit van Groningen. Op de universiteitsbibliotheek is nog wat ander materiaal (correspondentie) te vinden. Tot dusver zijn alleen enkele korte biografieën verschenen: Frits Zernike. Groninger Nobelprijswinnaar 1888-1966, (red. H. Brinkman), Amsterdam: North-Holland, 1988, 32 p., waarin ook Zernikes afscheidscollege uit 1958 is opgenomen; Hedzer Ferwerda, ‘Fritz Zernike - Life and Achievements’, Optical Engineering, jrg. 32 nr. 12, december 1993, p. 3176-3181. Het in bovenstaand kader vermelde addendum laat zien dat er zeker behoefte bestaat aan een uitgebreidere biografie op basis van alle beschikbare materiaal.

[p. 161]

Kramers (1894-1952)

Hendrik Anthony Kramers kon alleen al door zijn initialen gezien worden als Lorentz' opvolger. Dat bleek hij niet helemaal te zijn, maar deze zoon van een Rotterdamse arts was wel een formidabel wis- en natuurkundige met nog veel andere talenten. Muzikale - hij speelde goed piano en cello - en literaire, en ook taalkundige, die hij gemeen had met zijn broer Jan, een belangrijk Leids arabist.

Het zag er eerst niet naar uit dat hij Nederlands belangrijkste natuurkundige van zijn tijd zou worden. Toen hij na veel wikken en wegen in de jaren tien na de hbs voor de theoretische fysica koos, werd hem door zijn leermeesters Ehrenfest en Lorentz verweten dat hij niet serieus genoeg studeerde. Hij liep niet genoeg college en leek altijd met andere dingen bezig te zijn. Er zijn gemengde berichten over de verhouding tussen Ehrenfest en Kramers. Volgens een van Kramers' dochters hadden ze een niet al te beste leraar-leerlingverhouding, waaruit voor de laatste een weinig glorieuze toekomst leek voort te vloeien. Volgens de wiskundige Struik,⁷ die tegelijk met Kramers doctoraalexamen deed, had Ehrenfest toch wel veel ontzag voor Kramers' wiskundige capaciteiten en zijn ze altijd vrienden gebleven.

Hoe het ook zij, na zijn doctoraal in 1916 verbaasde hij velen voor het eerst met de manier waarop hij het lot in eigen hand nam. Midden in de Eerste Wereldoorlog kon hij gebruikmaken van een regeling voor studenten en naar Kopenhagen reizen. Daar aangekomen stuurde hij Niels Bohr, over wiens waterstofatoommodel (1912) hij gelezen had, een brief met het verzoek om te mogen praten over verdere studie en zelfs samenwerking. Hij had geen introductiebrieven (en zou die waarschijnlijk ook niet gekregen hebben), was niet gepromoveerd en ook Bohr stond pas aan het begin van zijn indrukwekkend onderzoekersleven en had geen positie te vergeven. Op aanraden van zijn broer, de wiskundige Harald, stemde Bohr toe in een ontmoeting. Hans Kramers werd daarop Bohrs eerste assistent. Hij moet heel snel de indruk hebben gegeven dat hij vooral wiskundig veel in zijn mars had en

7 Dirk Struik werd in hetzelfde jaar als Kramers, 1894, geboren. Ik heb hem op zijn 99ste nog een glasheldere lezing horen houden en weet niet of hij op dit moment (maart 1997) nog leeft. Als dat zo zou zijn, zou hij het record van oudste gerenommeerde wetenschapper van de Franse chemicus Chevreul (1786-1889) hebben geëvenaard of gebroken. Die schreef zijn laatste artikel op zijn 99ste.

[p. 162]

Bohr juist in dat opzicht zou kunnen helpen. In de tien volgende jaren kwam dat uit, en overtrof hij de verwachtingen nog. Kramers werd Bohrs vertegenwoordiger op aarde.⁸ Hij gaf het meeste onderwijs van beiden, werkte ideeën uit, loste wiskundige problemen op, ontving veel bezoekers, die hij Bohrs standpunten uitlegde, en vond nog tijd voor eigen belangrijk onderzoek. Tot aan zijn dood was hij bezig met de theorieën waar Bohr de grote pionier van was, vooral die over de elektronenmantel en straling. Met kernfysica hield hij zich niet bezig.

In zijn model van het waterstofatoom had Bohr als een van de eersten de kwantumtheorie van Planck verwerkt. Elektronen bevinden zich slechts in bepaalde banen rond de kern, en atomen zenden bij de sprong van een elektron naar een lagere baan een pakketje energie uit van een bepaalde vaststaande omvang. Kramers zou dit nu voor het op een na eenvoudigste atoom, helium, uitwerken. Dat mislukte volledig. Er was nog niets bekend over de effecten van de bij helium veel complexere atoomkern en er was ook bij de beschrijving van de elektronenmantel nog een lange weg te gaan. Kramers heeft de tocht intensief meegemaakt. Bohr ontpopte zich als de leidende figuur in de atoomfysica in de jaren 1916-1925 en zijn assistent kon hem goed volgen, wellicht te goed. In 1921 kwam Kramers bijna op de verklaring van het ‘Comptoneffect’. Dat betekende de aanvaarding van het bestaan van het foton, iets wat Bohr om allerlei redenen absoluut niet wilde. In resulterende scènes liet Bohr zien wie de baas was en oefende hij zo veel druk uit dat Kramers zelf als bekeerling decennialang het foton te vuur en te zwaard bestreed. Het is mede een verklaring van Kramers' latere wonderlijke schroom om revolutionaire stappen te nemen.

Na een aantal andere prestaties, waaronder in 1919 een belangrijk proefschrift (hij ging daarvoor weer naar Leiden) over de meting van de intensiteit van spectraallijnen op basis van Bohrs atoommodel, schreef hij in 1924 en 1925 zeer belangrijke artikelen.

8 Dresden, Kramers, o.c. (noot 5 bij de proloog), p. 255. Er wordt geen andere bron vermeld.

[p. 163]

Van Lorentz via Bohr tot Heisenberg: de dispersierelaties

De klassieke theorie over de verstrooiing (dispersie) van licht door een atoom was een van Lorentz' grootste successen. Door een atoom waarop licht valt op te vatten als een harmonisch trillende dipool, kon hij afleiden dat de frequentie van het binnenvallende licht gelijk is aan die van het door het reagerende atoom uitgestraalde licht.
De atoomtheorie van Bohr was lange tijd niet met de klassieke dispersietheorie te verzoenen. De frequenties van uitgestraald licht waren bij Bohr alleen gerelateerd aan de energieverschillen tussen kwantumniveaus, die niets met frequenties van mechanische trillingen te maken hebben. Kramers probeerde nu de theorieën van de vaderfiguren Lorentz en Bohr met elkaar te verzoenen door bij atomaire kwantumovergangen het bestaan van ‘virtuele’ oscillatoren aan te nemen. Zo konden nieuwe vergelijkingen worden afgeleid (Kramers' ‘dispersierelaties’), die een verband legden tussen de frequenties van invallend en uitgestraald licht en Bohrs kwantumtheorie van het atoom.
Het lot van Kramers' volgens velen belangrijkste prestatie is symbolisch voor zijn hele werk. De dispersierelaties werden gepubliceerd na een belangrijk artikel van Bohr, Kramers en Slater over stralingstheorie (de bks-theorie). Ze waren daar historisch en logisch onafhankelijk van, maar werden (ook door Kramers zelf) gezien als onverbrekelijk ermee verbonden. Met de bks-theorie liep het echter slecht af. De theorie nam geheel foutief aan dat de wet van behoud van energie niet zou gelden op het niveau van de elementaire deeltjes en ontkende het bestaan van fotonen, dat niet lang daarna ondubbelzinnig zou worden aangetoond.
Nog erger voor de erkenning van Kramers' historisch belang was het feit dat hij de belangrijkste resultaten van zijn dispersietheorie publiceerde met de jonge Werner Heisenberg als co-auteur. Kramers stond in 1925 op het toppunt van aanzien en creativiteit. Hij kon grootmoedig zijn. Hoewel Heisenberg maar een

[p. 164]

fractie van het werk had gedaan, kreeg hij een veel groter deel van de credits. Kort daarna ontwikkelde Heisenberg zijn matrixmechanica. Hij ging daarbij uit van het atoom als samengesteld uit een oneindig aantal van Kramers' (en officieel ook zijn eigen!) virtuele oscillatoren. De uitgezonden frequenties werden beschreven door de coördinaten van tabellen (matrices). Zo werd Kramers' fundamentele bijdrage moeiteloos opgenomen in Heisenbergs werk, en historisch overschaduwd.

Wie schetst Kramers' verbazing, en latere teleurstelling, toen Heisenberg uitgaande van het ‘gezamenlijke’ artikel tot zijn doorbraak kwam, die een decennium van verdere reuzenstappen inluidde. Hij was zo geschokt dat hij na een bezoek in Heisenbergs toenmalige woon- en werkplaats Göttingen (voor Brouwer was dat twee jaar later ook de poort naar de hel) er niets over vertelde toen hij terugkwam in Kopenhagen.

Nadat hij was hersteld, miste hij in 1928 opnieuw een zeer be-

Kramers rond 1935

[p. 165]

langrijke primeur. Dirac was hem net te snel af bij de publicatie van de relativistische theorie van de elektronenspin - die in november 1925 was ontdekt door Ehrenfests leerlingen Uhlenbeck en Goudsmit. Inmiddels was Kramers na de klap die Heisenberg had uitgedeeld, in 1926 naar Nederland teruggegaan. Na een vreemd grillige benoemingsprocedure (onder meer was hij niet warm door Lorentz aanbevolen) werd hij de opvolger van Julius in Utrecht en in 1934 na Ehrenfests zelfmoord diens opvolger in Leiden.

Hij publiceerde nog steeds veel, en niet alleen over atoomtheorie en kwantummechanica, maar leek aangeslagen door zijn bijnatreffers. Hij had al nooit willen vechten voor erkenning, en dat syndroom werd nu versterkt. Zeer belangrijk werk over elektronen- en stralingstheorie kwam terecht in Kramers' grote tweedelige werk over kwantumtheorie (1933, 1938), dat door de onderzoekers aan het wetenschappelijke front natuurlijk niet of nauwelijks gelezen werd. Het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog droeg er nog meer toe bij dat ook zijn werk uit de jaren dertig niet de aandacht kreeg die het verdiende. Toen hij na de oorlog op de hoogte werd gebracht van de ontwikkelingen in Amerika, bleek zijn theoretische aanpak voor een deel te zijn verouderd. Hij had die te veel gebaseerd op niet-relativistische overwegingen. Een aantal van zijn ideeën bleek echter nog steeds richtinggevend. De relativistische elektrodynamica van Schwinger, Feynman en Dyson ging (alleen Schwinger erkende dat) deels uit van suggesties van Kramers. Die was na zijn bezoek aan Amerika verbijsterd over het feit dat Europese sterren als Pauli en Heisenberg waren voorbijgestreefd door een stel ‘Joodse jongens uit de woestijn’ (hij was zeker geen antisemiet, maar kon verbanden scherp verwoorden). Ook nu herhaalde zich de geschiedenis: Kramers kreeg niet de erkenning die hij verdiende. Pas na 1955, toen de jonge Amerikanen de buit al binnen hadden, werd hij erkend als pionier van de nieuwe elektrodynamica. Drie jaar daarvoor was hij aan longkanker overleden.

Misschien dat de publieke erkenning van zijn atoompolitieke activiteit na de oorlog de wetenschappelijke teleurstellingen heb-

[p. 166]

ben verzacht. In 1946 werd Kramers voorzitter van de wetenschappelijke subcommissie van de Atoom Energie Commissie van de Verenigde Naties. Zijn kennis van zaken en talenkennis maakten hem daarvoor bij uitstek geschikt. Bevredigend was het werk slechts tot op zekere hoogte. De principebesluiten tot beheersing en controle van de kernbewapening werden al snel door de Koude Oorlog ingehaald. Daarna is Kramers er door de Amerikanen zelfs van verdacht een ‘atoomspion’ te zijn, al bleek niets van geldelijk voordeel. Er zijn zelfs bronnen die melden dat hij zijn onkosten bij de Verenigde Naties uit eigen zak moest betalen. Zelfs als atoompoliticus was Kramers uiteindelijk een miskend genie.

Archiefmateriaal en literatuur

Tot voor enkele jaren was het archiefmateriaal in bezit gebleven van de familie, die het genereus ter beschikking stelde van Max Dresden. Deze baseerde er zijn biografie op. De schriftelijke nalatenschap is nu ondergebracht bij het Rijksarchief in Haarlem. Belangrijk is ook het brievenmateriaal in het Niels Bohr-Instituut in Kopenhagen.

In 1987 publiceerde Max Dresden zijn grote Kramers-biografie, H.A. Kramers - Between Transition and Revolution, New York: Springer Verlag, 1987, 563 p. Dit boek behandelt Kramers' wetenschappelijke werk zeer grondig. Het benadrukt wellicht iets te veel de donkere kant van de miskenning en de depressies. Kramers kende ook wetenschappelijke en wereldse successen als weinig Nederlanders van zijn tijd. Toch is het boek een tot nu onovertroffen prestatie in de Nederlandse geschiedschrijving van de wetenschap. Sindsdien is weinig van belang aan de literatuur over Kramers toegevoegd. Interessante details over zijn werk voor de Verenigde Naties, de ‘spionage’ en zijn buitenechtelijke verhouding met een Amerikaanse fysica staan in: Gerard Mulder, Cees Wiebes en Bert Zeeman, ‘De zaak-Kr.’, NRC Handelsblad, Zaterdags Bijvoegsel van 2 mei 1992, p. 1-3. Dit lange artikel moet men wel van A tot Z lezen. Pas aan het einde blijkt dat Kramers' ‘spionage’ allemaal

[p. 167]

verdachtmakerij was. Er zou een nieuw boek over Kramers' wetenschappelijke werk op komst zijn van de hand van D. ter Haar.

Heyting (1898-1980)

De derde wiskundige die de revue passeert, voegt zich mooi in een reeks: Brouwer promoveerde bij Korteweg, Heyting bij Brouwer. De drie verschillen hemelsbreed van elkaar. Heyting was een ‘zuivere’ wiskundige als Brouwer, dit in tegenstelling tot Korteweg, maar bepaald geen solipsist of mysticus. Hij publiceerde de eerste Nederlandse wetenschappelijke artikelen van internationaal belang op het gebied van de logica. Vóór hem was er het meer filosofische werk van Mannoury en Brouwers ‘Over de onbetrouwbaarheid der logische principes’ (1908), na hem werd Evert Beth de grondlegger van een hele traditie.

Evenals Brouwer was Arend Heyting de zoon van een onderwijzer, die zich had opgewerkt tot schoolhoofd. Na de hbs deed hij eerst staatsexamen gymnasium bèta en ging vervolgens wiskunde studeren in Amsterdam, waar Brouwer zich inmiddels een grote naam verworven had. In 1925 promoveerde hij op Intuïtionistische axiomatiek der projectieve meetkunde. Hij was jong en veelbelovend, maar het was nu echt afgelopen met de universitaire banen voor dit soort talenten. Heyting werd leraar aan twee middelbare scholen in Enschede. Hoewel hij belangstelling had voor didactiek, was het leraarschap op den duur voor hem weinig bevredigend. Hij werd na veertien jaar leraarschap privaatdocent in Amsterdam en kon daar een jaar later, in 1937, eindelijk lector worden. In de tussentijd had hij dan ook baanbrekend werk verricht.

De formele regels van de intuïtionistische logica

Brouwer had een zeer ambivalente houding tegenover taal. Eerst achtte hij communicatie door middel van taal vrijwel onmogelijk. In zijn signifische periode was hij optimistischer en probeer-

[p. 168]

de hij methoden te vinden om taal effectiever te maken. Later werd hij weer sceptisch en was zijn toenemende isolement min of meer een geval van self-fulfilling prophecy. Zijn leven lang schreef Brouwer in een hoogst originele, maar moeilijk te volgen eigen taal en terminologie. Ook zijn wiskundige werk werd daardoor beïnvloed. Brouwers haat-liefdeverhouding tot taal was hecht verweven met de aantrekkelijkheid en afstotelijkheid die de logica in zijn ogen had. Het was bijzonder moeilijk voor collegawiskundigen, maar ook voor filosofen en andere belangstellenden, om te achterhalen wat Brouwer nu precies voor alternatieven had voor de logische wet van het uitgesloten derde en hoe zijn gedachten over bewijsvoering doorwerkten in de intuïtionistische wiskunde.
Het optreden van Heyting bracht licht in de duisternis. Het Wiskundig Genootschap had, op initiatief van Mannoury, dapper een prijsvraag uitgeschreven: wie kon Brouwers wiskunde axiomatiseren? Heytings inzending werd in 1928 bekroond en na verdere uitwerking in 1930 als een reeks van drie artikelen gepubliceerd door de Pruisische Academie van Wetenschappen in Berlijn. Daar was men, ook al door de competitie met het Göttingen van Hilbert, steeds open blijven staan voor Brouwers ideeën.
We gaan hier alleen in op Heytings axiomatisering van de propositiecalculus, de axioma's en afleidingsregels voor beweringen. Als toen nog volledig trouw volgeling van Brouwer - later krijgt hij meer oog voor de zelfstandigheid van taal en logica - baseert Heyting zich op Brouwers opvatting dat logica een open, maar afhankelijk systeem is. Logica heeft geen bestaansgrond onafhankelijk van de wiskunde. Er worden wiskundige argumentatiemethoden in vastgelegd die intuïtief geldig zijn. Er kunnen echter altijd weer nieuwe intuïtief geldige constructies en argumenten bedacht worden die nog niet door de logica in kaart gebracht zijn.
Heyting gaat uit van propositionele variabelen a, b, etc. en vier primitieve constanten: ⊃, Λ, ∨ en ⌍. De uitdrukkingen a ⊃ b, a Λ b, a ∨ b en ⌍ a worden gelezen als ‘b volgt uit a’, ‘a en b’, ‘a of b’ en ‘niet a’. De constanten zijn onafhankelijk van elkaar en kunnen

[p. 169]

in tegenstelling tot de constanten van de klassieke logica niet in termen van elkaar worden gedefinieerd. Er zijn elf axioma's en drie afleidingsregels: de substitutieregel, de regel dat als a en b correcte formules zijn, a Λ b dat ook is, en modus ponens: als a en a ⊃ b correcte formules zijn, is b dat ook. Een groot aantal klassieke formules is afleidbaar in Heytings calculus, maar natuurlijk niet het principe van het uitgesloten derde, a ∨ ⌍ a, en ook niet de ene helft van het principe van de dubbele ontkenning: ⌍⌍ a ⊃ a (weer wel de andere helft: a ⊃ ⌍⌍ a).
Heytings systeem werd door anderen vrijwel niet gebruikt. Het was niet handig en al snel werden er fouten en zwakke plekken in aangetoond. Zo liet Paul Bernays zien dat de regel ‘als a en b correcte formules zijn, is a Λ b dat ook’ uit de andere regels afleidbaar was. Dat deed echter geen afbreuk aan het belang van Heytings formalisering, die aantoonde dat Brouwers inzichten axiomati-

Heyting eind jaren vijftig in de duinen van Meijendel bij Den Haag

[p. 170]

seerbaar waren ondanks diens aversie tegen de formele logica.
Overigens werd op Heytings werk in niet onbelangrijke mate geanticipeerd door twee Russen, A. Kolmogorov (1925) en V.A. Glivenko (1928, 1929).

Door Heytings artikelen uit 1930 ontstond een levenslange vriendschap met Heinrich Scholz, de enige Duitse hoogleraar logica, die niet ver van Enschede in Münster werkzaam was.

In 1934 publiceerde Heyting Mathematische Grundlagenforschung, Intuitionismus, Beweistheorie, waarin hij een overzicht geeft van de toenmalige stand van zaken betreffende intuïtionisme en bewijstheorie (het was oorspronkelijk de bedoeling dat Kurt Gödel een deel van het boek zou schrijven, over het logicisme). In deze kleine monografie maakt Heyting Brouwers interpretatie van de logica expliciet in termen van de begrippen ‘constructie’ en ‘constructief bewijs’. Daarna zette hij de concrete reconstructie van de wiskunde volgens de lijnen van Brouwers programma voort, die hij reeds was begonnen met zijn proefschrift. In 1941 verscheen een baanbrekend artikel over intuïtionistische algebra, in 1950 onderzocht hij de intuïtionistische theorie van de Hilbert-ruimte. Intussen was hij in 1948 eindelijk hoogleraar geworden en werkten zijn leerlingen in de jaren vijftig en zestig het programma verder uit. Heyting zelf vatte zijn ideeën over het intuïtionisme in 1956 nog eens meesterlijk samen in Intuitionism: An Introduction. In 1968 ging de bescheiden en precieze man met emeritaat. Hij gaf samen met Freudenthal Brouwers verzamelde werk uit en kon zich nog tot 1980 wijden aan zijn vele andere interesses: muziek, letterkunde, filosofie en de natuur, waar hij op allerlei manieren van genoot.

Archiefmateriaal en literatuur

Het Heyting-archief bevindt zich in de Wiskunde & Informaticabibliotheek van de Universiteit van Amsterdam. Het beslaat ongeveer één kast en wordt beheerd door Brouwers en Heytings leerling Troelstra. Er is een inventaris: Index of the Heyting Nachlass, compiled by A.S. Troelstra, University of Amsterdam, 1989, 44 p.

[p. 171]

De Amsterdamse intuïtionistische traditie in één oogopslag: Heyting als promotor van zijn leerling en opvolger Anne Troelstra in 1966. Links buigt Brouwer zich voorover. Het zou een van zijn laatste publieke optredens zijn.

Er zijn artikelen in Dictionary of Scientific Biography en Biografisch woordenboek van Nederland en er is een bundel artikelen aan Heyting gewijd ter gelegenheid van zijn zeventigste verjaardag, Logic and Foundations of Mathematics, Groningen: Wolters-Noordhoff, 1968, 250 p. Van de hand van zijn opvolger als hoogleraar, A.S. Troelstra, verscheen: ‘Arend Heyting and his Contribution to Intuitionism’, Nieuw Archief voor Wiskunde, 3de reeks, jrg. 29, nr. 1, 1981, p. 1-23. Ten slotte zijn de passages van belang die W.P. van Stigt in zijn Brouwer's Intuitionism, Amsterdam: North Holland, 1990, 530 p., aan Heyting wijdde, zie vooral p. 274-293. Een omvattende wetenschappelijke biografie van Heyting is er nog niet.

Oort (1900-1992)

Van het illustere drietal Kapteyn, De Sitter en Oort is de laatste veruit het langst actief geweest. Hij publiceerde zeventig jaar lang,

[p. 172]

van 1922 tot vlak voor zijn dood, en het is ontroerend om een van zijn laatste artikelen te lezen, waarin hij afscheid neemt van zijn onderzoekersleven met de overtuiging dat er zich een groot zwart gat bevindt in het hart van ons melkwegstelsel.⁹

Jan Hendrik Oort was een zoon van een psychiater en werd geboren in Franeker. Na de verhuizing van het gezin ging hij naar de hbs in Leiden, maar hij keerde als student weer terug naar het Noorden om er natuurkunde te studeren. Aangetrokken door de inspirerende colleges van Kapteyn ging hij over naar de astronomie. Na zijn doctoraal in 1921 werkte hij een jaar als assistent aan het Sterrenkundig Lab in Groningen en twee jaar op de Yale-sterrenwacht in de Verenigde Staten. In 1924 reeds werd Oort conservator op de sterrenwacht in Leiden en begon een loopbaan die hem een reputatie zou bezorgen die vergelijkbaar is met die van Lorentz een halve eeuw eerder in de natuurkunde.

In 1926 promoveerde Oort bij Kapteyns opvolger Van Rhijn in Groningen. Kapteyns levenswerk was in 1920 afgerond met de publicatie van zijn heelalmodel, een model van wat al snel daarna bleek een van de vele melkwegstelsels te zijn. Ook werd duidelijk dat de zon absoluut niet dicht bij het centrum stond, maar circa 30.000 lichtjaar ervan af. Oorts proefschrift handelde over een ander aspect van ‘onze’ regio van het melkwegstelsel: sterren die verplaatsen met hoge snelheid, hoger dan zo'n 65 kilometer per seconde. Hij ontdekte dat ze zich bijna allemaal in een bepaalde richting in het melkwegvlak bewogen, maar kon daar toen geen verklaring voor geven. Al een jaar later komt hij met zijn eerste grote prestatie, de bevestiging van Lindblads hypothese dat ons melkwegstelsel roteert. Zoals de planeten er langer over doen om hun omlopen rond de zon te voltooien naarmate ze verder van de zon af staan, zo is ook bij sterren met verschillende afstanden tot het centrum van de melkweg sprake van ‘differentiële rotatie’. In de jaren dertig werd het Leidse onderzoek naar de structuur van het melkwegstelsel krachtig voortgezet en werd er meer bekend over het centrum van het stelsel en de intrigerende ‘donkere materie’, massa bestaande uit een onbekend type sterren of gas die moest bestaan, als we uitgaan van de waargenomen stersnelheden

9 J.H. Oort, ‘Middenin de melkweg’, Natuur en techniek, jrg. 59, 1991, p. 78-89.

[p. 173]

en dichtheidsverdeling van de sterren.

In de Tweede Wereldoorlog volgde een gedwongen pauze, die Oort aangreep om een grote sprong voorwaarts te plannen: de schepping van de Nederlandse radioastronomie. Hij had direct het belang gezien van de publicatie van de radiotechnicus Reber (1942) van een kaart van de radiostraling van de melkweg. Daarop waren het melkwegvlak en een paar sterke bronnen duidelijk te zien. Een zeer gunstig aspect van de radioastronomie was dat men geen last had van de hinderlijke stofwolken die de gewone optische waarnemingen bemoeilijken. Oort besefte ook dat het zeer belangrijk was om de radiostraling selectief te meten. Men moest proberen één spectraallijn van de interstellaire materie te vinden, waarvan de dopplerverschuiving gemeten zou kunnen worden. In 1944 vroeg hij zijn leerling Van de Hulst eens te kijken of er een spectraallijn ken zijn in het radiogebied. Daarop kwam deze met de 21 cm-emissielijn van de waterstofatomen die het voornaamste bestanddeel vormen van de materie in de ruimte.

De oprichting van zwo (Zuiver Wetenschappelijk Onderzoek, overheidsfinanciering van projecten buiten de gewone universitaire begrotingen en op basis van kwaliteitsbeoordeling door een landelijke commissie), de belangstelling van bètapremier Schermerhorn en Oorts inmiddels onaantastbare positie maakten de verwezenlijking van nieuwe radiotelescopen mogelijk. Eerst werd een door de Duitsers achtergelaten telescoop in Kootwijk gebruikt. Daarmee werd in 1951 - men miste net de internationale primeur - Van de Hulsts 21 cm-lijn gedetecteerd. In 1956 werd de nieuwe telescoop in Dwingeloo ingewijd, in 1970 het grote systeem van veertien telescopen in Westerbork. Met deze instrumenten kon het onderzoek naar de kern van het melkwegstelsel langs geheel nieuwe wegen worden aangepakt.

Het melkwegstelsel van Oort

Op grond van de metingen in Dwingeloo ontstond een nieuw beeld van ons melkwegstelsel. In de kern bleken zich heftige verschijnselen voor te doen, hoewel dat in andere stelsels en quasars

[p. 174]

nog in veel sterkere mate het geval is. In 1977 concludeerde Oort dat het melkwegcentrum vermoedelijk een ultracompacte radiobron was met een straal kleiner dan tienmaal de afstand aardezon (de ‘astronomische eenheid’) en een massa van vijfmiljoenmaal die van de zon. We zagen eerder dat hij in 1991 tot de overtuiging was gekomen dat de kern een zwart gat is.
De spiraalstructuur van het melkwegstelsel kon door de radiotelescopen aan de hand van de 21 cm-waterstoflijnmetingen veel beter in kaart worden gebracht. Oort en zijn medewerkers kwamen vanaf 1953 tot een synthese, die werd gecompleteerd door Australische waarnemingen en die door onderstaande kaart fraai wordt weergegeven. Uit de afbeelding komt de spiraalstructuur in de verdeling van de waterstof in het melkwegstelsel duidelijk naar voren.

Spiraalstructuur van de melkweg, uit: J.H. Oort, F.T. Kerr, G. Westerhout, ‘The galactic system as a spiral nebula’, Monthly Notices Royal Astronomical Society, vol. 118, p. 379-389, fig. 4 (plate 6)

[p. 175]

Naast het onderzoek naar de structuur van het melkwegstelsel, waren er nog andere onderwerpen die Oorts intense belangstelling hadden. In 1942 werd in samenwerking met zijn Leidse collega sinologie Duyvendak aangetoond dat de Krabnevel inderdaad het resultaat was van de door de Chinezen in 1054 waargenomen supernova. De Krabnevel bleek ook om andere redenen een heel belangrijk studieobject te zijn. In 1955 was Oort samen met Walraven betrokken bij de ontdekking dat de straling van de Krabnevel van heel bijzondere aard was, namelijk synchrotronstraling. In de decennia na deze ontdekking kreeg Oort steeds meer belangstelling voor het heelal buiten de melkweg. Zo kwam hij in 1983 tot een samenvattende visie op de groepering van sterrenstelsels tot ‘superclusters’.

In 1948 werd Oorts aandacht getrokken naar de oorsprong van de kometen, toen Van Woerkom bij hem op het onderwerp promoveerde. De enige astronoom die de komeet van Halley twee keer had kunnen zien (maar volgens deskundigen ontkende Oort dat hij Halley de eerste keer gezien had), opperde een belangrijke nieuwe hypothese: de kometen bevinden zich in ons zonnestelsel binnen een afstand tussen 10.000 tot 100.000 astronomische eenheden van de zon, in de schil van het zonnestelsel die nu bekend staat als Oort-wolk. Ze zijn daar gevoelig voor invloeden van andere sterren dan de zon, en van interstellaire wolken. Soms wordt een komeet hierdoor afgebogen naar regionen dichter bij de zon. Als hij dan ook nog eens vlak bij Jupiter (of een van de andere zware planeten) komt, kan hij ingevangen worden in een nog steeds zeer excentrische maar vrij nauwe baan om de zon, waardoor hij met regelmatige tussenpozen zichtbaar zal worden.

Oort nam door zijn vele fundamentele bijdragen een bijzondere positie in binnen de astronomie en die positie bereikte hij betrekkelijk snel. Ook zijn professionele carrière verliep voorspoedig. Na zijn conservatorschap in 1924 was er in 1930 een lectoraat, in 1935 een buitengewoon en na de oorlog in 1945 een gewoon hoogleraarschap. Naast zijn plichten als hoogleraar had hij nog veel interesses die zijn aandacht stuk voor stuk tijdelijk geheel konden opslorpen: kunst, zijn familie en de natuur. Evenals De Sitter was hij een enthousiast schaatser.

[p. 176]

Oort, geschilderd door Gerard de Wit (1987)

Tot slot verdient een ander aspect het speciaal genoemd te worden. Oort was een zeer goed organisator, die nationaal en internationaal talloze zaken tot stand bracht. We hebben de radiotelescopen genoemd. Er is veel meer, zoals de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili, en zijn secretariaat (1935-1948) en presidentschap (1958-1961) van de Internationale Astronomische Unie. Hij kreeg in 1966 als tweede Nederlander na Vening Meinesz de Vetlesenprijs, en in 1987 de eveneens zeer prestigieuze Japanse Kyotoprijs.

Archiefmateriaal en literatuur

Het archief van Oort wordt bewaard op de universiteitsbibliotheek van de universiteit van Leiden. In tegenstelling tot de andere archieven is dat van Oort goed geïnventariseerd, door dr. J.K.

[p. 177]

Katgert-Merkelijn, zie The Letters and Papers of Jan Hendrik Oort as Archived in the University Library, Leiden, Dordrecht etc.: Kluwer Academic Publishers 1997, 198 p.

Er is veel biografisch materiaal over Oort. Te noemen zijn: Oort and the Universe. A Sketch of Oort's Research and Person. Liber Amicorum Presented to Jan Hendrik Oort on the Occasion of his 80th Birthday, Dordrecht: Reidel, 1980, 210 p.; Adriaan Blaauw, ‘Jan Hendrik Oort 28 april 1900 - 5 november 1992’, Zenit, mei 1993, p. 196-210. A. Blaauw en M. Schmidt, ‘Jan Hendrik Oort (1900-1992)’, Publications Astronomical Society of the Pacific, jrg. 105, 1993, p. 681-685; en H.C. van de Hulst, ‘Jan Hendrik Oort (1900-1992)’, The Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, jrg. 35, 1994, p. 237-242.