Willem de Sitter
(06 de mayo de 1872,
Sneek, Países Bajos
– 20 de noviembre de 1934, Leiden, Países Bajos)
Por Jesús A. Guerrero Ordáz.
Asociación Larense de Astronomía, ALDA.
Willem de Sitter fue un matemático, físico y
astrónomo neerlandés que hizo importantes contribuciones a la cosmología física.
Nació el 06 de mayo de
1872 en la ciudad de Sneek, Países Bajos. Sus padres fueron Lamoraal Ulbo de
Sitter y Catharine Theodore Wilhelmine Bertling. Lamoraal Ulbo de
Sitter era juez y estaba firmemente en la tradición de la familia De Sitter
de convertirse en abogados. Se esperaba que su hijo Willem siguiera la
tradición familiar, pero tomó una carrera diferente por su amor por las
matemáticas y las ciencias.
Willem
asistió a la escuela secundaria en Arnhem, estudiando en el Arnhem Gymnasium.
Después de graduarse, ingresó a la Universidad de Groningen con la
intención de obtener un título en matemáticas.
Además de su amor por
las matemáticas, disfrutaba de la física y la realización de experimentos. En la
universidad obtuvo permiso para ayudar a Hermanus Haga en sus
experimentos y como consecuencia, comenzó a trabajar en el Laboratorio
Astronómico de Groningen.
Corría el año de 1896 y
en el laboratorio, Jacobus Kapteyn, profesor de astronomía y mecánica
teórica, estaba midiendo placas fotográficas que habían sido tomadas por el
astrónomo David Gill como parte de un estudio fotográfico del cielo
austral realizado en el Observatorio de Ciudad del Cabo.
David Gill
visita el Laboratorio Astronómico
de Groningen para discutir el progreso del trabajo realizado por Kapteyn
y observa a De Sitter trabajando en un micrómetro de medida de placas.
Gill
queda impresionado por la meticulosidad del trabajo de De Sitter y lo
invita a trabajar en el Observatorio de Ciudad del Cabo, Suráfrica. De Sitter
decide culminar primero su licenciatura en Groningen antes de viajar a Ciudad
del Cabo.
En 1897 De Sitter
viaja a Ciudad del Cabo y trabaja por espacio de dos años en su observatorio
realizando estudios fotométricos y heliométricos (mediciones angulares). Por
sugerencia de Gill trabaja en el estudio heliométrico de las lunas de
Júpiter analizando imágenes tomadas desde el año 1891. Sus conclusiones son
vertidas en su tesis doctoral en 1901 en la Universidad de Groningen.
El 06 de diciembre de
1898, De Sitter se casa con Eleonora Suermondt en Ciudad del Cabo,
Sudáfrica, con quien tiene cuatro hijos, el primero de los cuales falleció a la
edad de dos años.
Hendricus Gerardus van de Sande Bakhuyzen había
sido profesor de astronomía y director del Observatorio Universitario de la
Universidad de Leiden desde su nombramiento en 1872. Se retiró en 1908 y sus
funciones se dividieron en dos, separándose la cátedra de astronomía de
la dirección del Observatorio. De Sitter fue nombrado director de
la cátedra de astronomía, mientras que Ernest-Frederich van de Sande
Bakhuyzen, hermano de Hendricus Gerardus, fue nombrado director del
Observatorio. Al tomar posesión de la cátedra, De Sitter dio su
conferencia inaugural sobre Los nuevos métodos en mecánica celeste. Ernest-Frederich
murió en 1918 y al año siguiente De Sitter fue nombrado director del
Observatorio de Leiden además de su cátedra. Realizó una reorganización completa
de la astronomía en Leiden dividiéndola en tres divisiones: Astronomía
fundamental de posición o astrometría; Astrofísica; y Mecánica Celeste o
astronomía teórica. Bajo su liderazgo fue uno de los principales centros
astronómicos del mundo.
A este respecto, Jan
Oort escribe:
A lo largo de los años en Groningen, así como más tarde, De Sitter mostró
una actividad casi increíble. Al examinar varias de sus publicaciones más
importantes, uno se sorprende por la rapidez con la que se suceden las
discusiones sobre diferentes temas y por la cantidad de pensamiento crítico
minucioso que cada una de ellas aporta. Ni una grave enfermedad que padeció
durante algunos años, ni la dirección de un observatorio que se comprometió a
reorganizar casi en su totalidad, ni sus constantes actividades en muchas
materias relacionadas con la Universidad pudieron frenar el flujo de sus
investigaciones científicas.
En 1913, De Sitter
presentó un argumento basado en observaciones de sistemas de estrellas dobles
que demostraron que la velocidad de la luz era independiente de la velocidad de
la fuente. Dejó de lado los intentos que se habían hecho hasta ese momento para
encontrar teorías de emisión de luz que dependían de la velocidad de la fuente
pero que no entraban en conflicto con la evidencia experimental.
De Sitter mantuvo correspondencia con Paul
Ehrenfest en 1916, y propuso que un espacio-tiempo de cuatro dimensiones
encajaría con los modelos cosmológicos basados
en
la
relatividad general. Publicó una serie de artículos en los años 1916 – 1917
sobre las consecuencias astronómicas de la Teoría General de la Relatividad de
Einstein. Encontró soluciones a las ecuaciones de campo de Einstein en ausencia
de la materia. Esto era significativo ya que Mach había establecido el
principio de que los marcos de referencia inerciales locales estaban
determinados por la distribución de masa a gran escala en el Universo.
Ante esta disyuntiva, De
Sitter preguntó: Si no existe otra materia que no sea el cuerpo de prueba,
¿tiene inercia?
El trabajo de De
Sitter condujo directamente a la expedición de Arthur Eddington en
1919 para medir la desviación gravitacional de los rayos de luz que pasan cerca
del Sol, resultados que, en ese momento, solo podían obtenerse durante un
eclipse. De Sitter, a diferencia de Einstein, sostenía que la
relatividad en realidad implicaba que el Universo se estaba expandiendo,
resultados teóricos que luego fueron verificados observacionalmente y solo
entonces aceptados por Einstein.
De hecho, Einstein
había introducido la constante cosmológica en 1917 para resolver un
problema significativo relacionado con el Universo, que también había preocupado
a Isaac Newton: ¿Por qué el Universo no colapsa bajo la atracción
gravitacional? Esta constante de integración, bastante arbitraria, que introdujo
Einstein, admitiendo que no estaba justificada por nuestro conocimiento
real de la gravitación, fue posteriormente considerada por él como "el mayor
error de mi vida". Sin embargo, De Sitter escribió en 1919 que el
término:
... resta valor a la simetría y elegancia de la teoría original de Einstein, uno
de cuyos principales atractivos era que explicaba tanto sin introducir ninguna
hipótesis nueva o constante empírica.
En la década de 1990, la
evidencia observacional sugirió que la expansión del Universo se está
acelerando. Una forma de incorporar esto al modelo relativista es
reintroducir la constante cosmológica. Esta sigue siendo un área de
investigación extremadamente activa.
En 1932, Einstein
y De Sitter publicaron un artículo conjunto en el que proponían el
modelo Einstein–De Sitter del Universo. Esta es una solución particularmente
simple de las ecuaciones de campo de la relatividad general para un Universo en
expansión. Argumentaron en este documento que podría haber grandes cantidades de
materia que no emite luz y no ha sido detectada. Esta materia, ahora llamada
materia oscura, se ha demostrado desde entonces que existe mediante la
observación de sus efectos gravitacionales. Sin embargo, la materia oscura
postulada por Einstein y De Sitter en 1932 sigue siendo un
misterio, ya que su naturaleza aún se desconoce, pero es objeto de importantes
esfuerzos de investigación en la actualidad.
Aunque De Sitter
es más conocido por este trabajo sobre relatividad, hizo muchas otras
contribuciones de gran importancia. Su doctorado había sido sobre los satélites
de Júpiter y mantuvo el interés por este tema a lo largo de su vida. Usó datos
sobre eclipses de satélites que datan de 1668 para producir datos definitivos
sobre los elementos orbitales y las masas de los cuatro satélites. Publicó la
discusión teórica en tres artículos en 1918, 1919 y 1925. Finalmente en 1929
produjo sus resultados definitivos, pero aún estaba trabajando en tablas de los
movimientos de los satélites cuando murió en 1934. Durante sus investigaciones
sobre los tiempos de los eclipses de las lunas de Júpiter, se dio cuenta de que
sus datos estaban siendo afectados por variaciones en la velocidad de rotación
de la Tierra. Inmediatamente, De Sitter tuvo otro tema para el que tenía
precisamente las habilidades adecuadas para hacer un gran avance. Su estudio
mostró que existe una fricción de marea variable que afecta tanto a la Tierra
como a la Luna y, además, cambios repentinos que ocurren en el momento de
inercia de la Tierra.
Otro estudio que llevó a
cabo De Sitter fue refinar los datos de las constantes fundamentales
de la astronomía. Simon Newcomb había publicado valores para estas
constantes en 1895 y en un acuerdo internacional bastante notable en París en
1896, se había decidido que las efemérides de todos los países del mundo
deberían utilizar los valores de Newcomb para estas constantes. En 1915
De Sitter publicó su primer artículo sobre la mejora de estos valores, en
donde se ocupaba casi por completo de la figura y composición de la Tierra.
Su segundo artículo
sobre las constantes fundamentales se publicó en 1927 y se ocupó de las
constantes asociadas con la precesión, la nutación, el paralaje solar, el
paralaje lunar y la masa de la Luna. En el momento de su muerte, De Sitter
casi había completado una nueva actualización de estas constantes.
Se otorgaron muchos
honores a De Sitter por sus destacadas contribuciones. Recibió la Medalla
de Oro Watson de la Academia Nacional de Ciencias en 1929. La medalla le fue
entregada en Washington, Estados Unidos por Armin Otto Leuschner,
profesor de astronomía de la Universidad de California.
En 1931, De Sitter
recibió la Medalla Bruce de la Sociedad Astronómica del Pacífico. También en
1931 recibió la Medalla de Oro de la Real Sociedad Astronómica por sus
investigaciones teóricas sobre las órbitas de los satélites de Júpiter, y por su
contribución a la Teoría de la Relatividad. Fue elegido presidente de la Unión
Astronómica Internacional y ocupó este cargo desde 1925 hasta 1928.
De Sitter sufrió molestias en el pecho
durante varios años, pero pareció superarlas. Sin embargo, murió de neumonía a
la temprana edad de sesenta y dos años, el 20 de noviembre de 1934 en la ciudad
de Leiden, Países Bajos.
El 25 de noviembre de
1934, en el New York Times apareció un homenaje póstumo en donde se lee:
En el trabajo De Sitter vemos al matemático creativo en su mejor momento...
vemos al artista en el que los frenéticos vuelos de la imaginación están
restringidos por el formalismo de un lenguaje simbólico y la evidencia de la
observación. Sólo el músico puede comprender plenamente lo que debe haber
significado para De Sitter ver el cosmos moldeándose de nuevas formas en sus
fórmulas… Como notas musicales, los símbolos que representan fuerzas y masas que
fueron adivinadas más que conocidas, se organizaron en un mensaje coherente que
revelaron un Universo totalmente nuevo... El Universo en expansión de De Sitter
debe considerarse como algo más que una conclusión inexorable extraída de un
tipo de lógica más estricta con la que la mente humana está familiarizada. Es
poesía de un nuevo tipo: la forma en que los científicos escriben una epopeya.
Referencia:
