In het Centrum van het Drama

R. Boeyink

“In het centrum van het drama” Wetenschappelijke worstelingen van Paul Ehrenfest tussen 1916 – 1925

Doctoraalscriptie Natuurkunde Onder begeleiding van Prof. Dr. Frans van Lunteren INSTITUUT VOOR GESCHIEDENIS EN GRONDSLAGEN VAN DE WISKUNDE EN DE NATUURWETENSCHAPPEN UNIVERSITEIT UTRECHT September 2005

Een oorspronkelijke gedachte op didactisch gebied kan even belangrijk zijn als een wetenschappelijke ontdekking MARCEL MINNAERT (1893-1970) Student bij Paul Ehrenfest in 1915

VOORWOORD EEN TOEVALLIGE VONDST

Studenten die ontdekkingen doen zijn zeldzaam. Bij de afstudeerrichting geschiedenis en grondslagen van de natuurwetenschappen gaat het bij dergelijke ontdekkingen meestal om een nieuwe visie op de wetenschapsgeschiedenis. De ontdekking van nieuw historisch materiaal is helemaal een uitzondering. Tijdens mijn speurtocht naar nieuw bronnenmateriaal over de natuurkundige Paul Ehrenfest (1880-1933) kwam ik terecht bij de vrijwel ongeschonden werkbibliotheek van Ehrenfest, tegenwoordig opgeslagen in kamer 364 van het Instituut Lorentz in Leiden. Bij toeval stuitte ik op tientallen handgeschreven brieven van beroemde natuurkundigen, waaronder een origineel handgeschreven manuscript van Albert Einstein uit 19241.

Het is het artikel met de voorspelling van een nieuwe toestand van materie, later omgedoopt tot Bose-Einstein-condensatie en goed voor de Lorentzmedaille in 1999 en de Nobelprijs natuurkunde in 2001. Einstein liet het manuscript liggen in de werkkamer van zijn goede vriend Ehrenfest. Na de dood van Ehrenfest verhuisde de bibliotheek van deze werkkamer naar zijn huis aan de Witte Rozenstraat. Nadat de familie in de jaren tachtig het huis verkocht, schonk zij de collectie boeken en tijdschriften aan de universiteit Leiden. Hier lag het de afgelopen twintig jaar nagenoeg onaangetast, totdat ik er in juli 2005 mee mocht werken.

Dezelfde dag dat het NRC het artikel publiceerde2, werd het bericht over de hele wereld verspreid. Eerst door de NOS op teletekst, toen via bijna alle Nederlandse media. Via de Engelstalige versie van de wereldomroep kwam het nieuws bij de Associated Press terecht. Van Oman tot AustraliĂŤ, van BraziliĂŤ tot de Verenigde Staten.

Ook beeld en geluid werden verspreid, eerst door het NOS journaal en het jeugdjournaal, die beide een trotse Professor Beenakker lieten zien. Later werd het ook door tientallen buitenlandse journaals en radiostations uitgezonden. Het werd een ware mediahype.

Het is misschien aardig op te merken dat andere vondsten uit deze werkbibliotheek, zoals twee drukproeven van Einstein, waarschijnlijk interessanter zijn voor wetenschapshistorici. Nu het Instituut Lorentz deze documenten heeft ingescand en toegankelijk heeft gemaakt voor het brede publiek, kunnen experts en historici zich over deze documenten buigen. In ieder geval was er door deze hype geen gebrek aan aandacht voor de wetenschapsgeschiedenis en het was een leuke bijkomstigheid in dit Wereldjaar Natuurkunde. Over deze mediahype schrijf ik verder in mijn digitale portfolio, die bij deze scriptie hoort3.

Zie afbeelding 2 Zaterdag 20 augustus 2005, zie afbeelding 3 3 http://www.phys.uu.nl/~boeyink/ehrenfest 1 2

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

4

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

5

INHOUDSOPGAVE INLEIDING

7

DIGITALE ONDERSTEUNING VAN DEZE SCRIPTIE

9

WERKEN MET ARCHIEVEN

10

WERK EN LEVEN TUSSEN 1916 EN 1925

13

OP ZOEK NAAR EEN AANSTELLING

13

EEN EIGENZINNIG FYSICUS

15

EEN NIEUW LEVEN IN LEIDEN EN IN NEDERLAND

19

VRIEND EN LEERMEESTER: HENDRIK ANTOON LORENTZ

20

PROTAGONIST VAN HET EERSTE UUR: JAN BURGERS

23

EEN BLIJVENDE VERVREEMDING: HANS KRAMERS

25

STEUN UIT ONVERWACHTE HOEK: NIELS BOHR

28

EINSTEIN IS IN LEIDEN – IN LEIDEN IS EINSTEIN

37

EEN REIS NAAR AMERIKA

44

EEN DRAAIEND ELEKTRON: BRILJANT OF ONZINNIG

47

EEN VERANDERENDE ONDERZOEKSSCHOOL

51

EEN FACULTEIT IN ONTWIKKELING

51

BLOEIENDE WETENSCHAP IN LEIDEN

56

ONDERSTEUNING VAN RUSSISCHE VRIENDEN

58

EHRENFEST ALS DOCENT

60

NATUURKUNDE BUITEN DE UNIVERSITEIT

64

EHRENFEST EN DE NIEUWE NATUURKUNDE

69

DE ROL VAN DIMENSIONALITEIT

69

‘WOLKEN VAN QUANTA EN DERGELIJKE…’

70

TERUG NAAR DE KWANTUMSTATISTIEK

73

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

SLOTBESCHOUWINGEN

6

74

CONCLUDERENDE OPMERKINGEN

74

DANKWOORD

75

SAMENVATTING

76

SUMMARY

81

BIBLIOGRAFIE

78

CHRONOLOGIE

81

INDEX VAN NAMEN

84

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

7

INLEIDING Wat heeft de Leidse hoogleraar theoretische natuurkunde Paul Ehrenfest ons nagelaten? Wat waren zijn verdiensten, wat heeft hij bijgedragen tot de natuurkunde in Nederland en daarbuiten? Met deze vragen begon ik in januari 2005 aan mijn afstudeeronderzoek. Ik stuitte op een verrassende nalatenschap. In een recent verschenen biografie over de Leidse natuurkundige Kamerlingh Onnes spreekt wetenschapsjournalist Dirk van Delft over een wetenschapshistorisch gat dat Groningen en Leiden ten deel valt4. De vrijwel onaangetaste werkbibliotheek van Ehrenfest is daar het bewijs van. Ehrenfest is niet de enige die in de Nederlandse wetenschapsgeschiedenis onderbelicht is gebleven. Ook zijn naaste collega Heike Kamerlingh Onnes en Ehrenfests voorganger Hendrik Antoon Lorentz werden tot voor kort niet of nauwelijks door wetenschapshistorici besproken, terwijl beiden in respectievelijk 1902 en 1913 de Nobelprijs wonnen.

De wetenschap in Nederland bloeide net als in de tijd van Christiaan Huygens en Antonie van Leeuwenhoek.

Het enige omvangrijke werk over Paul Ehrenfest is geschreven door Martin J. Klein en beschrijft slechts een periode tot en met 19165,6. Zoals Van Delft in zijn boek concludeert, zal deel twee van Ehrenfests biografie vermoedelijk niet meer verschijnen. Het was dus een uitdaging om het werk en leven van Paul Ehrenfest na 1916 in kaart te brengen. Het deel van mijn scriptie dat de periode tot 1916 beslaat, is grotendeels gebaseerd op de biografie van Martin J. Klein. Het grootste deel van mijn scriptie is gebaseerd op primaire bronnen uit archieven en secundaire literatuur.

Het werk en leven van Paul Ehrenfest na 1916 is dus onontgonnen terrein. Wel bestaan er veel naslagwerken over andere natuurkundigen waarin Ehrenfest vaak een hoofdstuk toebedeeld krijgt, zoals in proefschriften7 en bijvoorbeeld in de wetenschappelijke biografie van Niels Bohr door Abraham Pais8. Daarnaast zijn veel artikelen verschenen met betrekking tot het werk van Paul Ehrenfest. Voor een overzicht van de gebruikte bronnen verwijs ik naar de uitgebreide bibliografie aan het eind van deze scriptie. Om mijn onderzoek binnen realistische en wetenschappelijk verantwoorde proporties te houden heb ik me beperkt tot de periode tussen 1916 en 1925.

Delft, Dirk van, Heike Kamerlingh Onnes. Een biografie (Amsterdam 2005) p. 14 Klein, Martin J., Paul Ehrenfest. The Making of a Theoretical Physicist (Amsterdam 1970). Het enige andere overzichtswerk over het werk en leven van Paul Ehrenfest is het werk van V. Frenkel uit 1977, getiteld Paul Ehrenfest. In het Russisch schrijft Frenkel vooral uitvoerig over Ehrenfest en de Sovjet fysica. Een verwijzing naar dit werk is in de bibliografie te vinden.

6 W. J. de Haas, directeur van het Kamerlingh Onnes laboratorium, spreekt in het In Memoriam van Paul Ehrenfest in 1933 over de hoop om te werken aan een overzicht van Ehrenfests wetenschappelijke werken door Einstein, Bohr, Kramers, Casimir en Burgers. Uiteindelijk zou Martin J. Klein pas in 1959 de verzamelde werken van Ehrenfest publiceren.

7 Zie bibliografie 8 Pais, Abraham, Niels Bohr’s Times, in Physics, Pilosophy and Polity (New York 1991) 4 5

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

8

Er zijn verschillende redenen om dit onderzoek te beperken tot deze periode. De periode na 1916 was een tijd, waarin zijn belangrijkste wetenschappelijke bijdrage, zijn adiabatische hypothese, bij een breder wetenschappelijk publiek bekend werd en door belangrijke natuurkundigen als Niels Bohr, Hans Kramers en Arnold Sommerfeld in hun werk gebruikt werd. Zijn adiabatische hypothese formuleerde Ehrenfest al in december 1912. Publicaties hierover in 1913 en 1914 werden vrijwel niet door andere wetenschappers opgemerkt, met uitzondering van zijn boezemvriend Albert Einstein. Pas in 1916 nam Ehrenfest de moeite, op verzoek van Arnold Sommerfeld in München, om een duidelijk overzichtsartikel te schrijven. In juni 1916 werd het artikel gepubliceerd9 en vond het zijn weg via verschillende wetenschappelijke tijdschriften. Via Ehrenfests leerlingen kwam Niels Bohr in aanraking met het artikel. Hij verwerkte Ehrenfests hypothese in zijn serie artikelen over de kwantumtheorie en de atoombouw tussen 1918 en 1922. In 1923 publiceerde Ehrenfest in Naturwissenschaften een artikel over de behandeling van zijn adiabatische hypothese door Niels Bohr. In 1925 braken natuurkundigen definitief met de traditionele kwantumtheorie. De kwantumtheorie werd vervangen door de kwantummechanica door de introductie van de matrixmechanica van Werner Heisenberg en Max Born en een jaar later door Erwin Schrödingers golfmechanica. Wetenschapshistorici periodiseren het ontstaan van de kwantumtheorie over het algemeen tussen 1913 (Bohrs eerste artikel over de structuur van atomen en molekulen) en 192510.

Ehrenfest is misschien wel de personificatie van het drama dat zich binnen de natuurkunde afspeelde. De intrede van de moderne natuurkunde, onder andere geformuleerd door zijn beste vrienden Einstein en Bohr, leidde bij hem vaak tot wanhoop, depressies en zelfkritiek. Hij zou uiteindelijk dezelfde keuze maken als zijn voormalige leermeester uit Wenen, Ludwig Boltzmann. In een brief schreef Ehrenfest aan zijn allerbeste vrienden – Bohr, Einstein, Franck, Herglotz, Joffe, Kohnstamm en Tolman11 – dat hij uiterlijk in het najaar van 1933 zichzelf het leven zou benemen, geplaagd door depressies, levensmoeheid, vertwijfeling, uitzichtloosheid en een gevoel van nutteloosheid12. Ehrenfest verstuurde de brief nooit, maar pleegde zoals hij zich had voorgenomen zelfmoord op 25 september 1933.

Ehrenfest bleef zijn leven lang publiceren. Een groot deel van zijn wetenschappelijke publicaties verscheen tussen 1916 tot 192513. De periode tot 1925 was een belangrijke en spannende tijd voor Ehrenfest, maar ook voor de natuurkunde in het algemeen. Ehrenfest maakte daarnaast door zijn eigen unieke Ehrenfest, Paul, ‘On Adiabatic Changes of a System in Connection with the Quantum Theory’, Proc. Acad. Amsterdam 19 (1916) 10 Mehra, J. en Rechenberg, H., The Historical Development of Quantum Theory (New York 1982) p. 711 11 Met deze alfabetische volgorde geeft Ehrenfest waarschijnlijk aan dat hij geen voorkeur heeft voor één van zijn vrienden. In dezelfde brief schrijft Ehrenfest dat iedere vriendschap een andere manier belangrijk voor hem is geweest tijdens zijn leven.

12 Ehrenfest aan vrienden, alleen nooit verstuurd, gedateerd 14 augustus 1932, NBA 13 Klein, Martin J. (ed.), Ehrenfest Collected Scientific Papers (Amsterdam 1959) 9

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

9

manier van lesgeven zijn studenten bewust van deze spannende tijd. Hij was tegelijkertijd de spil in het Europese kwantumnetwerk en droeg als geen ander bij aan vrijwel iedere discussie over de atoomtheorie, de statistische mechanica met betrekking tot de kwantumtheorie of de relativiteitstheorie.

Deze scriptie gaat dus hierover. Over zijn onderwijs, over zijn werk en zijn bijdrage aan de ontwikkeling van de natuurkunde, over zijn relaties met collega’s in binnen- en buitenland, over Paul Ehrenfest tussen 1916 en 192514. Het is niet de bedoeling geweest om volledig te zijn. Ik heb niet geprobeerd een vervolghoofdstuk te schrijven op Kleins biografie. Integendeel, deze scriptie zou moeten getuigen van de bekwaamheid tot het doen van wetenschappelijk (vervolg)onderzoek. Ik laat het aan de lezer over te oordelen in welke mate dit is gelukt.

Ik heb een extra dimensie aan deze scriptie kunnen geven door plekken te bezoeken, die voor Ehrenfest bijzonder waren, zoals zijn huis in Leiden, het Niels Bohr instituut voor theoretische fysica in Kopenhagen en het Joffe fysischtechnisch instituut in Sint Petersburg. Ik heb hierdoor een enerverende en leerzame ervaring opgedaan, die ik de rest van mijn leven zal koesteren.

DIGITALE ONDERSTEUNING VAN DIT AFSTUDEERONDERZOEK

Deze scriptie wordt ondersteund door een speciaal ontworpen website of een zogenaamd onderzoeksportfolio, dat door de Universiteit Utrecht wordt ingezet als hulpmiddel voor zowel de student als de docent. Het Utrechtse onderzoeksportfolio heeft tot nu toe alleen zijn intrede gedaan bij de universitaire lerarenopleiding IVLOS om zo studenten te kunnen volgen in hun ontwikkeling tot eerstegraads docent. Dit is dus waarschijnlijk één van de eerste keren dat het buiten deze omgeving gebruikt wordt, maar voor zover ik kan overzien waarschijnlijk niet de laatste keer.

Het onderzoeksportfolio biedt een handvat voor zowel de afstuderende student als voor de scriptiebegeleider. Niet alleen krijgt de begeleider een beter inzicht in de voortgang van het onderzoek, maar bij een dergelijk historisch onderzoek kan ook bronnenmateriaal uitgebreider vermeld worden. Toen ik begon met mijn scriptie hadden al enkele studenten over Paul Ehrenfest geschreven in hun doctoraalscriptie15,16. Geen enkele scriptie gaf mij echter inzicht in de onderzoeksopzet, de omgang met archiefmateriaal of de verwerking van primaire en secundaire literatuur. Daarop besloot ik mijn werk systematischer en 14 Deze zin bevat als het ware de onderzoeksvraag. Aan een hypothese heb ik me niet gewaagd, omdat het in grote mate een literatuuronderzoek betreft.

15 Bos, D. van den, Paul Ehrenfest, Internationalisering van de natuurkunde tussen 1900 en 1930, doctoraalscriptie natuurkunde aan de universiteit Utrecht (2002) 16 Huijnen, P., ‘Die Grenze des Pathologischen’ Het leven van fysicus Paul Ehrenfest 1904 - 1912, doctoraalscriptie geschiedenis aan de Rijksuniversiteit Groningen (2003)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

10

transparanter aan te pakken, door gebruik te maken van deze universitaire portfolio. Op deze manier kan iedereen op een toegankelijke manier inzicht krijgen in de opbouw en achtergrond van mijn scriptie. Door de vele artikelen, archiefmaterialen en de literatuur op mijn digitale portfolio kan anderen een hoop werk bespaard blijven. De resultaten van de weken die ik in de archieven in Leiden, Haarlem en Kopenhagen doorbracht, zijn nu met één druk op de knop toegankelijk voor anderen. Tot slot kon ik mijn portfolio inzetten tijdens de immense belangstelling voor de vondst van Einsteins handgeschreven manuscript.

Ik heb redacties en belangstellenden vaak verwezen naar het portfolio, waar ze meer konden lezen over het manuscript en over mijn scriptie.

Op mijn onderzoeksportfolio is dus een keur aan materiaal te vinden die het afstudeeronderzoek kan ondersteunen. Daarnaast was het voor mijzelf uitermate handig als een groot digitaal kladblok dat me een overzicht bood van alle beschikbare bronnen. Ik hoop dat andere studenten die gebaat zijn bij eenzelfde werkwijze, mijn voorbeeld volgen en er hun voordeel mee doen. Mijn onderzoeksportfolio is te vinden op: www.phys.uu.nl/~boeyink/ehrenfest WERKEN MET ARCHIEVEN

In de boeken en artikelen die ik voor deze scriptie heb geraadpleegd, staan vaak verwijzingen naar brieven, opgeslagen in grote onbereikbare archieven. Als kritische en onafhankelijke onderzoeker kon ik natuurlijk niet alleen vertrouwen op deze secundaire literatuur. De archieven bleken niet zo onbereikbaar als gedacht en de meeste medewerkers waren erg behulpzaam in mijn zoektocht.

Voor deze primaire bronnen was ik aangewezen op vele archieven, verspreid over de hele wereld.

Ik heb me in mijn onderzoek beperkt – uit financieel, organisatorisch en tijdsoogpunt – tot vijf archieven, te weten: Archief Paul Ehrenfest (afgekort APE – Museum Boerhaave, Leiden), Archive for the History of Quantum Physics (afgekort AHQP – onder andere in het Niels Bohr Instituut, Kopenhagen), Niels Bohr Archive (afgekort NBA – Niels Bohr Instituut, Kopenhagen17), Archief H. A. Lorentz (afgekort AHAL - Rijksarchief in Noord-Holland, Haarlem) en de stukken gevonden in de werkbibliotheek van Paul Ehrenfest (afgekort WBE - Instituut Lorentz, Leiden). Het doornemen van Ehrenfests werkbibliotheek was van grote waarde voor mijn eigen onderzoek. Ik hoop dat het anderen inspireert om een uitgebreider onderzoek te wijden aan het werk en leven van Paul Ehrenfest. De geschiedenis van de natuurkunde in Nederland en de natuurkunde aan de Leidse universiteit is niet compleet zonder een uitgebreide studie naar de invloed van Paul Ehrenfest.

17

Zie afbeelding 1

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

11

De in dit onderzoek gebruikte archiefstukken zijn voornamelijk brieven, artikelen en ansichtkaarten van en aan Paul Ehrenfest. Ik heb me bij deze archieven moeten beperken tot een klein aantal wetenschappers en studenten met wie Paul Ehrenfest correspondeerde, zoals Max Planck, Hendrik Antoon Lorentz, Niels Bohr, Albert Einstein, Hendrik Anton Kramers, Alfred LandĂŠ, Jan Burgers, Sem Goudsmit en George Uhlenbeck. De brieven van Ehrenfest aan Einstein zijn veelvuldig in secundaire literatuur terug te vinden en daarom heb ik me de reis naar de Einstein Archives (EA) in Jeruzalem of Princeton bespaard. Ik heb geprobeerd zoveel mogelijk de oorspronkelijke tekst te citeren18. Citaten dienen in de regel alleen ter illustratie of ter ondersteuning van een bepaalde stellingname in deze scriptie.

Het doorlezen van de honderden brieven van en aan Ehrenfest bood een uniek tijdsbeeld. Vanuit Ehrenfests perspectief heb ik een beeld kunnen vormen van de natuurkunde in de eerste decennia van de vorige eeuw. Ehrenfest bewaarde vrijwel al zijn brieven. Zijn archief is daarom uitermate geschikt voor een afstudeeronderzoek aan het instituut voor de geschiedenis en grondslagen van de natuurwetenschappen. Ik zou daarom ook andere studenten in deze afstudeerrichting willen aanmoedigen om een deel van hun onderzoek te besteden in de archieven op zoek naar die ene bevestiging of die ene quote.

18

Inclusief spel- en schrijffouten

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

12

Afbeelding 1 | Het Niels Bohr Archief is gevestigd in het kleine gebouwtje (rechts) naast het Niels Bohr Instituut voor theoretische

natuurkunde in Kopenhagen (van de auteur, juli 2005)

Afbeelding 2 | Eerste bladzijde van Einsteins handgeschreven manuscript “Quantentheorie des einatomigen idealen Gases – Zweite Abhandlung”

Afbeelding 3 | Artikel op de voorpagina van het NRC Handelsblad op 20 augustus 2005

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

13

WERK EN LEVEN TUSSEN 1916 EN 1925 ‘There is something to be astonished at and to admire in the scientific achievements of Holland. Not only in the older times of Huygens and Leeuwenhoek but also in newer times, say for example the last fifty years’19. Zo begint Paul Ehrenfest één van zijn zeldzame Engelse lezingen voor een gezelschap Amerikaanse studenten. De geboren Oostenrijker zou zelf een niet te onderschatten rol spelen in de Nederlandse natuurkunde. In de volgende hoofdstukken bespreek ik een aantal aspecten van zijn werk en leven tussen 1916 en 1925 die deze bewering ondersteunen. Maar voordat we zover zijn, eerst iets meer over zijn eerste 36 levensjaren.

OP ZOEK NAAR EEN AANSTELLING

Paul Ehrenfest werd op 18 januari 1880 geboren in Wenen. Hij groeide op als jongste van vijf broers in een Joods gezin. Na het gymnasium begon Ehrenfest aan de Technische Hochschule in Wenen in 1899 en volgde daarnaast colleges aan de universiteit van Wenen (het was in Oostenrijk niet ongewoon om ook aan andere instellingen colleges te volgen). Aan de universiteit maakte hij kennis met de theoretisch fysicus Ludwig Boltzmann, zijn latere leermeester. Boltzmann was een bekend en gerespecteerd fysicus, die zich in veel gebieden bekwaamd had, vooral in de statistische mechanica.

In het najaar van 1901 ging Ehrenfest voor een tijd naar het Duitse Göttingen om daar colleges te volgen bij Johannes Stark, Felix Klein en David Hilbert. Hij schreef zich in voor maar liefst vijftien colleges en hij merkte dat Göttingen een veel wetenschappelijker klimaat had dan hij in eerste instantie had gedacht. In Göttingen werden studenten al in een vroeg stadium gestimuleerd om hun eigen onderzoek te doen. Er was in het mathematisch instituut ook een leeskamer, waar studenten boeken, tijdschriften en verslagen van colleges konden lezen. In Göttingen leerde hij ook zijn vrouw kennen, de in Kiev geboren en begaafde wiskunde studente Tatjana Alexejewna Afanasjewa20, met wie hij in 1904 trouwde.

Tatjana had door haar buitengewoon logische denkvermogen een grote invloed op Ehrenfests werk21.

Samen met zijn studievriend Walther Ritz volgde hij in het voorjaar van 1903 colleges in Leiden bij Hendrik Antoon Lorentz. In Leiden kon hij zich verder inlezen in de statistische mechanica, een bekend thema voor Ehrenfest. Een tweede thema dat Lorentz bij Ehrenfest introduceerde, was het probleem van de zwarte straler. De theoretische beschrijving door Max Planck in 1900 was het 19 Uit: Notes for Lecture before a group of American students on the Dutch university system, spring 1926 or 1927 (archiefstuk G. E, Uhlenbeck) AHQP 20 Ik heb hier gekozen voor de Nederlandse spelling van haar in het cyrillisch geschreven achternaam. In Engelse teksten wordt haar naam vaak gespeld als ‘Afanasheva’.

21

Offereins, M., ‘Tatyana Ehrenfest-Afanasheva (1876 – 1964)’ NVOX 9 (2000) p. 490

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

14

begin van de kwantumhypothese en Ehrenfest zou zijn leven lang proberen het kwantummysterie te ontrafelen. In juni 1904 verkreeg Ehrenfest zijn doctoraat onder begeleiding van Boltzmann, met een proefschrift getiteld The Motion of Rigid Bodies in Fluids and the Mechanics of Hertz.

In 1906 verhuisde het echtpaar met hun eerste kind naar Göttingen. Het was hier niet gemakkelijk om zonder Duits examen een aanstelling te krijgen aan een Duitse universiteit. Het echtpaar verhuisde daarom al snel naar Sint Petersburg, de stad waar zijn vrouw was opgegroeid. Hier verklaarden zij ongelovig te zijn, omdat twee geloven binnen één huwelijk (Christelijk en Joods) in Rusland ongeoorloofd was. Ze bleven tot het najaar van 1912 en werkten samen aan een overzichtsartikel over de statistische mechanica voor de Encyclopädie der Mathematische Wissenschaften.

In Petersburg raakte Ehrenfest goed bevriend met Abraham Joffe en leerde veelbelovende Russische fysici kennen. Toen Lorentz een opvolger zocht voor zijn leerstoel in Leiden, dacht hij in eerste instantie aan Albert Einstein. Maar Einstein, niet overtuigd dat hij als buitenlander geaccepteerd zou worden door zijn Nederlandse collega’s, besloot ervan af te zien. Later bekende hij zelfs enige huivering te hebben gehad om Lorentz te moeten opvolgen. Vervolgens deed Lorentz navraag bij Ehrenfest over zijn toekomstplannen. Ehrenfest had goede referenties. Hij had een half jaar eerder een grote tour door Europa gemaakt op zoek naar een positie in het westen. Op deze reis maakte hij kennis met Einstein in Praag en bezocht hij collega’s en vrienden in Berlijn, Leipzig, München, Zürich, Wenen, Brno, Lvov, Kharkov en Moskou. Lorentz was overtuigd van Ehrenfests kwaliteiten en droeg hem voor als zijn opvolger. Op 4 december 1912 hield Ehrenfest zijn inaugurele rede in Leiden, getiteld Zur Krise der Lichtäther-Hypothese.

Toen Planck in 1900 zijn stralingsverdelingswet formuleerde, doorzag vrijwel niemand de consequenties hiervan. Plancks wet beschrijft hoeveel straling een (zwart) voorwerp uitzendt bij een bepaalde temperatuur en wat de verdeling van de energie is over de verschillende frequenties van het licht. Om de wet kloppend te maken met de experimentele gegevens, moest hij de energie opdelen in kleine pakketjes. De grootte van zo’n energiepakketje ε was recht evenredig met de frequentie ν volgens de formule ε = h·ν. De evenredigheidsconstante h werd later de constante van Planck genoemd. De introductie van een discrete energieverdeling stond haaks op de continue verdeling uit de klassieke theorie.

Het was het begin van de kwantumtheorie. Ehrenfest zou één van de pioniers zijn die het raadsel van de gekwantiseerde verdeling probeerde te doorgronden in de beginjaren van de twintigste eeuw.

Het jaar 1913 betekende een nieuwe fase in de ontwikkeling van de kwantumtheorie. Bohr paste de kwantisaties toe op zijn eigen atoommodel.

Joseph Thomson stelde zich het atoom in 1907 nog voor als krentenbol, waarbij de negatieve elektronen als krenten in een positieve bol opgesloten zitten. Ernest Rutherford formuleerde in 1911 een nieuw model op basis van experimentele gegevens. Zijn model bestond uit een kleine positieve kern waar de negatieve elektronen omheen cirkelen. Rutherfords assistent, Niels Bohr, gebruikte dit

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

15

model als basis voor zijn eigen model, maar met een aantal fundamentele wijzigingen. Eén daarvan was de kwantisatie van de elektronbanen; elektronen kunnen zich slechts in een beperkt aantal banen bevinden rondom de positieve kern. Een andere fundamentele aanname die haaks stond op de klassieke theorie, was dat wanneer elektronen ‘overspringen’ van een buitenste baan naar een binnenste baan, het atoom licht uitzendt met een frequentie die gerelateerd is aan het energieverschil tussen deze twee banen. Bohr wist zo de Balmer formule uit 1885 perfect in zijn model te passen. Van de Balmer formule was bekend dat deze de spectraallijnen van atomen kon voorspellen, maar niemand had er al die jaren een verklaring voor kunnen geven.

Na 1913 werd de kwantumtheorie systematisch uitgebreid en toegepast op andere grootheden, zoals de rotatie (spin) van het elektron door Ehrenfests studenten Sem Goudsmit en Georg Uhlenbeck. Arnold Sommerfeld uit München breidde Bohrs model succesvol uit in 1916 en Bohr publiceerde in 1918 zijn eerste twee artikelen in eens serie van vier met een uitgebreide beschrijving van de atoomstructuur. In zijn eerste artikel, dat in april 1918 werd gepubliceerd, omarmde hij een fundamenteel principe dat door Ehrenfest jaren daarvoor werd geformuleerd. Dit principe, de adiabatische hypothese, werd door Ehrenfest in 1916 in een overzichtsartikel uiteengezet, aangespoord door Sommerfeld. Vanaf dat moment hield Ehrenfest zich weer intensiever bezig met de fundamentele principes van de kwantumtheorie. Tot 1925 bleef de kwantumtheorie verwoven met de klassieke mechanica. Incidenteel werden kwantisaties ingevoerd en principes, zoals die van Ehrenfest, waren in deze jaren van belang voor de zoektocht naar deze kwantisaties. Als Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born en Paul Dirac halverwege de jaren twintig hun kwantummechanische theorieën formuleren, betekent dat het definitieve einde van de oude kwantumtheorie.

EEN EIGENZINNIG FYSICUS

Als natuurkundige gaat Ehrenfest niet de geschiedenis in als de grote ontdekker.

‘Maar het zijn niet alleen ontdekkingen, waarmee de wetenschap voortschrijdt’, bracht James Maxwell het eens onder woorden. De naam Ehrenfest is tot op heden verbonden aan het Ehrenfest-theorema, de Ehrenfest-paradox en de zogenaamde Ehrenfest-tijd. Ook de bekende term UV-katastrophe komt van zijn hand22, gepubliceerd in een artikel uit 1911. Zijn belangrijkste vondst, de adiabatische hypothese, vinden we niet of nauwelijks meer terug in wetenschappelijke literatuur.

Ehrenfest was altijd op zoek was naar de fundamentele betekenis achter fysische theorieën, of zoals hij het zelf later in een brief aan vrienden zou omschrijven: ‘Mein Interesse für das Begreifen der fortschreitenden physikalischen 22

Kragh, Helge, Quantum generations: a history of physics in the twentieth century (Princeton 1999)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

16

Erkenntnisse und die große Freude an andere weiterzugeben, was ich selber begriffen zu haben glaubte, war […] das eigentliche Rückgrat meines Lebens’23.

Een paar weken na zijn dood omschreef Paul Langevin hem op het zevende Solvay-congres als natuurkundige ‘in het centrum van het drama van de hedendaagse natuurkunde’24. Dat Ehrenfest leefde ten tijde van dit drama, deze overgang naar een totaal andere natuurkunde, mag duidelijk zijn door de vele pogingen van Ehrenfest om de nieuwe theorieën een plek te geven binnen het klassieke raamwerk. Van Felix Klein in Göttingen had hij geleerd altijd te zoeken naar correspondentie in theorieën die historisch geen verbintenis hadden.

Ehrenfest kon zelfs teleurgesteld zijn en zich ongemakkelijk voelen, wanneer experimenten een ‘antiklassieke’ uitkomst hadden25. Ehrenfest beschreef Bohrs werk in een boekrecensie uit 1921 vol lof: ‘vooral zijn steeds levendige behoefte om de quantatheorie zoo dicht mogelijk bij de klassieke opvatting te houden!’26.

Een grote verdienste van Ehrenfest was de ongekend objectieve kritiek, waarmee hij zijn collega’s en studenten ruim dertig jaar bestookte. Hij stelde altijd vragen, hij ging discussies nooit uit de weg. Het was zijn manier om natuurkunde te begrijpen, het was voor hem een levensvoorwaarde. Niet alleen was hij kritisch naar anderen, nog kritischer was hij naar zijn eigen werk, wat resulteerde in een grote onzekerheid over zijn successen. Hierover schreef hij vaak aan Lorentz, zoals uit het volgende fragment blijkt: ‘De physica is heerlijk – wanneer ik slechts betere hersenen en krachtigeren wil had, dan was ik er heel gelukkig. Heer Lorentz, of ik ooit iets vinden kan wat van blijvende waarde is dat weet ik niet en vrees zelfs duidelijk te kunnen zien, dat dat niet lukken zal; ook zie ik van jaar tot jaar duidelijker dat mijn onderwijs nooit solide zijn kan – het zal steeds blijven een fragmentarisch en zeer zeer onsymmetrisch schetsen met verwaarloozing van groote zelfs fundamentele gebieden. – Alles wat U van mij hopen kunt is, dat ik mijn werkelijk groote liefde voor enkele vragen op enkele studenten overdraag, die daarvoor a priori “resonanz fähig” zijn. Meer kan ik niet’27.

Deze grote liefde voor fundamentele vragen blijkt uit dezelfde brief, wanneer hij Lorentz schrijft over de dispersietheorie, de theorie over de verstrooiing van licht door atomen: ‘van de tijd van rust en isolatie heb ik eenig nuttig gebruik gemaakt.

Wel heb ik niets kunnen vinden maar ik heb mij lekker “eingelesen und einphantasiert” in dingen, die ik reeds lang wenschte te leeren kennen, alles rondom het groote (heerlijke!!) raadsel: wat moet de theorie der quanta met de dispersie beginnen. De theorie van Debije-Sommerfeld is of geheel fout schijnt mij, of toch zeker aan zeer essentiele punten: wanneer bijv. Sommerfeld, om een eenigszins goede waarde voor de dispersie van (koud, elektrisch niet gestoord!)

Helium te verkrijgen de trillingen van dit model [tekent een model van een heliumkern met daarbuiten twee elektronen in twee verschillende cirkelbanen] Ehrenfest aan zijn vrienden, nooit verstuurd, gedateerd 14 augustus 1932, NBA ‘At the very heart of the drama of contemporary physics’ uit 25 Ehrenfest aan Lorentz, 4 februari 1922, AHAL. 26 Drukproef in de AHQP onder de titel: ‘Review for a Dutch Journal of N. Bohr, Vieweg 1921’ 27 Ehrenfest aan Lorentz, 13 augustus 1919, AHAL 23 24

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

17

neemt omdat [tekent een model van een heliumkern met daarbuiten twee elektronen in dezelfde cirkelbaan] geheel verkeerde uitkomsten levert dan is dat juist een reductie ad absurdum want uit het spectrum van elektrisch gestoord He en de proeven van Franck en Hertz samen is volkomen duidelijk te zien dat het koude, slaapende He van welk juist de dispersie gemeten werd beslist in toestand II verkeerd en dat I eerst uit II ontstaat wanneer men het met een elektron van 20-21 Volt gebombardeerd heeft. - Alle slaapenden Atome laten misschien alle hun elektronen maar geheel zeker hun valentieelektronen op één-Quanta banen loopen (spectraalsymbool 1,5S) - dat bedreigd de atoomschemata van Vegard met vernietiging’28. Later schreef hij aan Bohr dat hem niets liever was dan een goede dispersietheorie: ‘Wer wird sie finden? Und wann?’29. Ehrenfest dacht vaak in schema’s en noemde het zelf zijn ‘eeuwige geschematiseer’. Om een inzicht te krijgen in de verschillende theorieën over dispersie tekende hij eens een overzichtelijk schema achterop één van zijn tijdschriften30. In 1924 zou zijn student Hans Kramers indruk op hem maken door zijn werk over de dispersietheorie.

Wetenschappelijke publicaties van de hand van Ehrenfest waren net als bij Einstein vrijwel nooit gebaseerd op experimentele gegevens. ‘Ich bin persönlich leider unfähig zu experimentieren’ schreef hij als antwoord op Onnes’ welkomstbrief in 1912. Hij had echter wel oog voor de uitkomsten van experimenten, met name de experimenten die duidelijkheid moesten geven in theoretische paradoxen. Hij bezocht regelmatig de laboratoria van Kamerlingh Onnes, Zeeman en Julius. Maar ook laboratoria voor toegepaste natuurkunde interesseerden hem zeer, zoals het fysiologisch laboratorium van Hendrik Zwaardemaker in Utrecht, dat hij in het voorjaar van 1919 bezocht. Onnes en Ehrenfest hadden verder weinig echt contact met elkaar. Zij respecteerden elkaar als gewaardeerde collega’s, maar hun karakters waren te zeer verschillend om een verdere vriendschap op te bouwen. Onnes beantwoordde brieven aan Ehrenfest nooit met erg vriendelijke woorden of het ‘van huis tot huis’, waarmee Lorentz altijd afsloot. Toch schreef de zieke Onnes een allervriendelijkste brief terug aan Ehrenfest en strooide met Russische woorden toen hij ‘mooie bloemen’ van hem kreeg31.

Ehrenfest mocht dan een groot theoretisch fysicus zijn, het weerhield hem niet een grote interesse te ontwikkelen voor maatschappelijke vraagstukken. In zijn werkkamer bewaarde Ehrenfest verschillende tijdschriften en publicaties die hiervan getuigen. Een selectie: ‘Bijdrage tot de theorie der Belasting’ (1915), ‘RADIO Electricité’ (1922), ‘De electriciteitsvoorziening van Nederland’ (1919), ‘De toekomst der democratie en de oorlog’ (1917) en ‘Over onze natuurlijke hulpbronnen in het heden en in de toekomst’ (1928). Bij deze laatste publicatie, een rede ter gelegenheid van het 25-jarig bestaan van de Nederlandsche Ehrenfest aan Lorentz, 13 augustus 1919, APE Ehrenfest aan Bohr, 27 september 1921, AHQP 30 Zie afbeelding 10 31 Delft, Dirk van, Heike Kamerlingh Onnes. Een biografie (Amsterdam 2005) 28 29

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

18

Chemische Vereeniging, vroeg hij zich af ‘hoeveel kolen bespaard konden worden als meer mensen richting de evenaar verhuisden’. Ehrenfest maakte zich dus al zorgen over het opraken van natuurlijke hulpbronnen en dacht na over duurzame oplossingen.

Ehrenfest droeg in grote mate bij aan de ontwikkeling van de natuurkunde in Nederland in de breedste zin. Hij gaf, tegen betaling, populaire lezingen om ook het publiek inzicht te geven in de nieuwste ontwikkelingen binnen de natuurkunde. Hij stimuleerde zijn studenten om ook buiten de grenzen der natuurkunde te kijken. Het bekendste voorbeeld is misschien wel zijn student Jan Tinbergen, die later, in 1969, de eerste Nobelprijs voor de economie won.

Ehrenfest was al langere tijd geïnteresseerd in de Öko-dynamik (samentrekking tussen Ökonomie en Thermodynamik). In zijn notitieboekjes zijn hierover veel aantekeningen te vinden tussen oktober 1917 en het moment dat Bohr zijn eerste brief aan Ehrenfest schrijft in mei 1918. In deze jaren raakte Ehrenfest steeds verder verwijderd van de natuurkunde en hij concentreerde zich meer en meer op maatschappelijke vraagstukken. Hij was geïntrigeerd door de mogelijkheid een analogie te ontwikkelen tussen economische en thermodynamische processen.

Jaren later, toen Tinbergen zich ook meer en meer verwijderde van de natuurkunde en geobsedeerd raakte door sociale vraagstukken, bracht Ehrenfest hem in contact met zijn ideeën uit 1917/1918 (Ehrenfest zou zelf nooit over het thema publiceren). Toen Tinbergen in de winter van 1923 assistent werd, vergeleek Ehrenfest hem met zijn vorige begaafde student Jan Burgers: ‘Tinbergen is net zo’n lieve en begaafde jonge kerel, 20 jaar oud en na 1¼ jaar zijn Candidaats’32 schreef Ehrenfest aan Burgers. In 1924 deed Ehrenfest Tinbergen ‘de raadselen van de beperkte concurrentie proeven’33.

In een poging een socialistisch economisch beleid te ontwikkelen, gebruikte Tinbergen het formalisme van Hamilton en Lagrange in zijn economische dynamica en paste hij Ehrenfests adiabatische methode toe binnen zijn eigen werk. Tinbergen werd één van de grondleggers van de econometrie en is belangrijk geweest voor de mathematisering van de economische wetenschap.

Tinbergen gebruikte hiervoor dus Ehrenfests natuurkunde om aan deze belangrijke ontwikkelingen vorm te geven34.

Ehrenfest kon niet zonder mensen om hem heen, zowel in zijn persoonlijk leven als in zijn werk als fysicus. Hij was het in dit opzicht beslist niet eens met Einstein, die meende dat de beste baan voor een theoreticus vuurtorenwachter is. Ehrenfest had discussie nodig om zijn werk te kunnen doen, en veelal vond hij die discussie bij zijn talentvolle studenten. Maar ook met sommige van zijn collega’s, met wie hij goed overweg kon, deelde hij zijn wetenschappelijke en persoonlijke ideeën, zoals met Lorentz’ leerlingen Johannes Droste en Adriaan Fokker. Met Philip Ehrenfest aan Burgers, 13 februari 1923, AHQP Jan Tinbergen in Folia Civitatis, 9 oktober 1954 34 Boumans, M. J., ‘Paul Ehrenfest and Jan Tinbergen: A Case of Limited Physics Transfer’, History of Political Economy 25 (1993) 32 33

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

19

Kohnstamm, de pedagoog en natuurkundige uit Amsterdam, had hij in de loop der jaren een goede vriendschap opgebouwd en hij ging regelmatig bij hem thuis in Ermelo op bezoek. Soms verbleef hij er zelfs voor een korte vakantie, zoals in de zomer van 191935.

‘Als ooit de wereld vergaat dan verhuis je naar Nederland, want daar gebeurt alles vijftig jaar later’ is een uitspraak (onterecht toegeschreven aan Heinrich Heine) die me is bijgebleven van mijn examen geschiedenis in 1998. Maar deze uitspraak lijkt ook op te gaan voor de natuurkunde aan het begin van de twintigste eeuw.

Nederlandse fysici concentreerden zich vooral op de klassieke thema’s zoals statistische mechanica en thermodynamica. Ze hadden weinig oog voor de uitdagingen waar andere fysici buiten Nederland mee worstelden. Ehrenfest heeft in die zin de moderne natuurkunde geïntroduceerd in Nederland tijdens zijn verblijf in ons land en wist zo de Nederlandse fysica op een hoger niveau te tillen.

EEN NIEUW LEVEN IN LEIDEN EN IN NEDERLAND

De directe gevolgen van de eerste Wereldoorlog gingen aan Ehrenfest voorbij doordat hij 1912 naar Nederland verhuisd was. Het Nederlandse leger was gemobiliseerd en Ehrenfest leerde als gevolg daarvan in de duinen bij Katwijk handwapens te hanteren. Wetenschappelijk gezien ondervonden Nederlanders geen grote hinder van de oorlog. Nederland was voor veel natuurkundigen, naast het neutrale Denemarken, juist de ideale plek om onderzoek te doen. Voor Ehrenfest was het verblijf in Nederland een zegen. Het liberale en vrijzinnige klimaat in Nederland deed hem bijvoorbeeld het maatschappelijke antisemitisme vergeten: ‘in Jena waren er een paar oogenblikken waar ik zoo recht in de diepte van mijn hart voelde hoe dankbaar ik U en Nederland ben, dat mij hier een rustige plaats vergund is waar men alleen door zijn geweten gecontroleerd wordt maar niet door haatelijkheden voorwaartsgejaagd. Zeer scherp kreeg ik ook weder van iets te voelen waaraan ik in Leiden in deze jaaren waarachtig begon te vergeten: van het maatschappelijke antisemitisme’36.

Wenen bood aan het gezin Ehrenfest geen toekomst tijdens de eerste jaren van hun huwelijk. Later zou Ehrenfest zelfs schrijven dat hij zich meer thuis voelde onder het vissersvolk op Schiermonnikoog, dan onder de Oostenrijkers in Wenen37. Ze verruilden Wenen voor Göttingen in 1906. Maar net als in Wenen was er in Göttingen geen toekomst voor het echtpaar. Het was in die tijd onmogelijk om zonder Duitse graad een academische carrière op te bouwen in Duitsland. Ze besloten naar Sint Petersburg te gaan, mede omdat Ehrenfest zijn vrouw beloofd had te proberen een bestaan in Rusland op te bouwen38. Ehrenfest besloot zijn belofte in te lossen en hij volgde, vooral vanwege nietEhrenfest aan Lorentz, 13 augustus 1919, AHAL Ehrenfest aan Lorentz, 3 oktober 1921, AHAL 37 Ehrenfest aan Lorentz, 19 mei 1912, AHAL 38 Klein, Martin J., Paul Ehrenfest, p. 83 35 36

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

20

wetenschappelijke beweegredenen39, zijn vrouw naar de stad waar ze was opgegroeid. Jarenlang had Ehrenfest de wens een vaste aanstelling in Petersburg te verkrijgen. Maar ook hier was dat niet makkelijk. Dezelfde barrières als in Duitsland lagen op zijn weg om een aanstelling te verkrijgen. Toen hij zich realiseerde geen toekomst te kunnen opbouwen in Sint Petersburg besloot hij een rondreis door Europa te maken op zoek naar een aanstelling.

Hij reisde onder andere langs Max Planck in Berlijn, langs zijn vriend Gustav Herglotz in Leipzig en langs Arnold Sommerfeld in München. Op deze reis in 1912 ontmoette hij zoals eerder gezegd ook Albert Einstein in Praag, die daar op dat moment hoogleraar was. Een aanstelling in Praag lag voor het oprapen, Einstein bood hem zijn leerstoel aan, maar Ehrenfest bedankte voor de post.

Liever wilde hij dichter bij Einstein zijn. Daarnaast stond zijn principiële houding een baan in Praag in de weg. Ehrenfest wilde zijn ‘Konfessionslosigkeit’ niet opgeven, waarmee hij Rusland met zijn vrouw was binnen gekomen. Hiermee kon hij niet aan de enige Praagse eis voldoen: een keuze te maken voor een willekeurige geloofsovertuiging. Een aanstelling in München leek binnen handbereik: Sommerfeld was positief over Ehrenfests kwaliteiten als docent en beloofde hem een privaatdocentschap in München. Het onverwachte aanbod van Lorentz om zijn leerstoel over te nemen kwam als een nog groter geschenk uit de hemel.

Ehrenfest had snel zijn draai in Nederland gevonden. Reizen binnen dit kleine land was zo gemakkelijk en de afstanden waren zo kort. geregeld nam hij de trein naar Groningen, Amsterdam, Haarlem of Eindhoven of bracht hij korte vakanties door in Ermelo, Maarn of op Schiermonnikoog. Leiden was een prachtige stad, waar hij ’s avonds heerlijk kon wandelen: door de Breestraat, langs het stadhuis, over de bruggen die de grachten overspanden, langs de Burcht en de Hooglandsche Kerk, bij de Oude Rijn, hoge windmolens vlakbij het stille Rapenburg40. Af en toe bracht hij een aantal dagen door in het landhuis van zijn schoonzoon in Maarn, waar hij ook Einstein en Bohr geregeld uitnodigde. Tijdens een nachtelijk uitstapje in mei 1919, beklom hij samen met zijn schoonzoon Nederlands hoogste kerktoren, de Domtoren in Utrecht41. Op 24 maart 1922, een half jaar na het bezoek aan hun jongste kind in Jena, werd het gezin Ehrenfest eindelijk genaturaliseerd. Het was een lange procedure, die Ehrenfest al tijdens de oorlog begonnen was. Lorentz zou regelmatig vragen hoe het er precies mee stond. De speurtocht naar een ‘Heimat’ leek hiermee voorlopig opgelost.

VRIEND EN LEERMEESTER: HENDRIK ANTOON LORENTZ

39 Huijnen, P., ‘Die Grenze des Pathologischen’ Het leven van fysicus Paul Ehrenfest 1904 – 1912, doctoraalscriptie RUG 40 Ehrenfest aan Bohr, mei 1919, NBA 41 Idem.

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

21

Ehrenfest was geen onbekende voor Lorentz. Toen Ehrenfest in april 1903 colleges bij Lorentz in Leiden volgde met zijn studievriend, de Zwitserse Walter Ritz (neef van Caesar Ritz van het gelijknamige hotel), was hij op een zekere avond zelfs bij Lorentz thuis geweest. De zomer die op dit bezoek volgde, bracht hij nogmaals een bezoek aan Nederland en bezocht hij onder meer Schiermonnikoog. Het bezoek aan Lorentz en aan Holland was een blijvende herinnering voor de jonge Ehrenfest, getuige een brief aan Lorentz enkele jaren later. Ritz en Ehrenfest hoopten ook de colleges van de beroemde J. D. van der Waals te kunnen bijwonen, maar kwamen er via A. C. Crommelin achter dat hij geen Leids hoogleraar was, maar in Amsterdam college gaf42. In Leiden maakte Ehrenfest volgens biograaf Martin J. Klein ook kennis met het werk van een Zwitserse leeftijdgenoot43, Albert Einstein. Daarnaast introduceerde Lorentz een nieuw onderwerp bij Ehrenfest: Plancks stralingsverdelingswet, het begin van de kwantumtheorie.

In Lorentz vond Ehrenfest een goede vriend en een klankbord voor zijn eigen ideeën. De bewondering voor Lorentz liet Ehrenfest onder andere zien in een artikel in de Nieuwe Rotterdammer ter gelegenheid van zijn zeventigste verjaardag in 1923. Daarnaast had hij voor de gelegenheid in september een historisch trio uitgenodigd: Albert Einstein, Arthur Eddington en Willem de Sitter. Uit onderstaand fragment van het artikel in de Nieuwe Rotterdammer blijkt hoe geliefd Ehrenfest was bij Lorentz, maar ook hoe formeel Lorentz bleef in zijn brieven na bijna twaalf jaar samenwerking met Ehrenfest. Deze ‘liefde’ en dit respect waren wederzijds, getuige het artikel en de verrassing die hij in september voor Lorentz in petto had: ‘gisteren morgen kwam er een mooie verrassing (al had ik er reeds wat van gehoord) in den vorm van Uw met zooveel liefde geschreven stuk in de Nieuwe Rotterdammer. Wat hebt gij daarin alles met een mooi licht bestraald! Hartelijk dank daarvoor. Ik zou nu wel erg onvriendelijk zijn als ik niet eens wat van de “oude” physica ging vertellen; ik zal het trouwens graag doen.

Men zal dan zien hoe gemakkelijk wij het, vergeleken met nu, in die dagen hadden; er waren geen wolken (van quanta en dergelijke) en wij werkten onbekommerd en in blijden opgetogenheid. Bovendien waren er nog zooveel niet al te moeilijke vraagstukken dat men allicht een begin kon maken en een geschikten weg kon vinden’44.

Ehrenfest maakte blijvende indruk op Lorentz door het Enzyklopädie-artikel dat hij samen met zijn vrouw schreef over de grondslagen van de statistische mechanica.

De Enzyklopädie der Mathematischen Wissenschaften was een initiatief van Felix Klein, Heinrich Weber en Franz Meyer en poogde alle kennis op het gebied van de zuivere en toegepaste wiskunde (waaronder natuurkunde en techniek) bijeen te brengen. Het project kwam pas af in de jaren twintig en bedroeg meer dan dertigduizend pagina’s. Een andere publicatie die de aandacht van Lorentz trok, Klein, Martin J., Paul Ehrenfest. The Making of a Theoretical Physicist (Amsterdam 1970) p. 45 Einstein was slechts tien maanden ouder dan Ehrenfest 44 Lorentz aan Ehrenfest, 20 juli 1923, APE 42 43

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

22

was een artikel dat vlak voor het eerste Solvay congres in 1911 verscheen45. Het artikel beantwoordde enkele vragen over de kwantumtheorie die tijdens het Solvay-congres besproken werden. Lorentz besloot verdere inlichtingen in te winnen over Ehrenfest, nadat Einstein als eerste keus voor opvolging was afgevallen46.

Arnold Sommerfeld schreef aan Lorentz dat hij Paul Ehrenfest wel als Privatdozent in München wilde hebben, nadat hij tijdens zijn rondreis een goede indruk op hem had gemaakt: ‘Hij geeft op een meesterlijke manier college, ik heb zelden iemand […] op zo’n briljante manier horen spreken’47. Hij schreef Lorentz ook over Ehrenfests politieke en religieuze overtuigingen en over zijn vegetarische gewoonte. Sommerfeld kon het niet laten om ook zijn collega Peter Debye te tippen als opvolger voor Lorentz. Maar tegen die tijd had Debye al een positie aan de universiteit Utrecht geaccepteerd. Op 13 mei 1912 werd een brief bezorgd bij Ehrenfest in Petersburg. Het was de lang verwachte brief van Sommerfeld met de uitnodiging om Privatdozent in München te worden. Dezelfde middag werd er nog een brief bezorgd, ditmaal van Lorentz, die zijn leerstoel in Leiden aanbood.

Ehrenfest was overvallen door het aanbod en in een juichstemming rende hij naar buiten en vertelde het zijn vrouw. Het hele gezin, inclusief Tatjana’s tante, verhuisde naar Nederland op 17 oktober. Het was voor velen een totale verrassing dat er een buitenlander op een Nederlandse natuurkundeleerstoel benoemd was, in ieder geval was het zonder precedent. Er waren namelijk in deze wetenschappelijke bloeiperiode ook zoveel Nederlandse fysici geschikt voor de functie. Later zou Sommerfeld aan Debye vragen waarom hij de leerstoel niet gekregen had. Debye was van mening dat Einstein zich ermee bemoeid had en dat het daarom een ‘jood’ geworden was.

Het moet voor de tweeëndertigjarige Ehrenfest niet gemakkelijk zijn geweest de grote Lorentz, vader van de vooroorlogse natuurkunde, op te moeten volgen.

Zelfs Einstein bekende, zoals gezegd, te huiveren bij het idee Lorentz op te moeten volgen. Tussen 1902 en 1913 werden vier Nobelprijzen natuurkunde toegekend aan Nederlanders en dus werd er veel verwacht van ons land in die tijd.

De Göttinger fysicus Waldemar Voigt omschreef Nederland in die tijd als ‘Grossmacht im Gebiete der Physik’. Recenter spreekt Bastiaan Willink over een tweede gouden eeuw die Nederland ten beurt viel48. Over de periodisering is men het echter niet eens. Sommige wetenschapshistorici laten deze periode van wetenschappelijk bloei ophouden rond de tijd dat Ehrenfest naar Leiden komt.

45 Ehrenfest, P., ‘Welche Züge der Lichtquantumhypothese spielen in der Theorie der Wärmestrahlung eine wesentliche Rolle?’ Ann. Physik 36 (1911) 91 – 118 46 Zie onder andere Herman de Lang , “Einstein in de Lage Landen” Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde (januari 2005) 47 Sommerfeld aan Lorentz, 24 april 1912, AHAL 48 Willink, B., De tweede gouden eeuw: Nederland en de Nobelprijzen voor natuurwetenschappen 1870-1940 (Amsterdam 1998) of eerder in Willinks ‘Een inleiding tot de Tweede Gouden Eeuw. De wetten van 1863 en 1876 en de wedergeboorte van de Nederlandse natuurwetenschap’, Hollands Maandblad 22 (1980) nr. 391-392, p. 3-9.

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

23

Anderen laten hem doorlopen en plaatsen Ehrenfest daarmee centraal in deze periode. Het lukte Ehrenfest om deze status van ‘grootmacht’ vast te houden tot in de jaren twintig, maar hij zag tegelijkertijd in dat zijn Amerikaanse collega’s tot veel in staat zouden zijn en dat zij, anders dan hun Europese collega’s, deze positie zouden kunnen overnemen in de toekomst.

Lorentz raakte dus goed bevriend met Ehrenfest. Lorentz bewonderde de diepgang en helderheid van zijn opvolger, eigenschappen die ook hemzelf kenmerkten. Maar Lorentz werd geen boezemvriend zoals Einstein of Joffe.

Lorentz was van een andere generatie en had een andere achtergrond. Lorentz was meer een vaderfiguur, een relatie die de vaak onzekere Ehrenfest ook goed kon gebruiken. Het was een relatie die hij met zijn eigen docent, Boltzmann, nooit had kunnen ontwikkelen. Bijna alle vrienden van Ehrenfest hadden een joodse achtergrond (Einstein, Pauli, Joffe, Bohr, Franck, Herglotz, Kohnstamm). Lorentz niet. Een vriend van Hendrik Casimir beschreef ooit dat hij Ehrenfest eens een tijd naar een foto van Lorentz zag staren: ‘het moet toch één van ons zijn, het moet één van ons zijn’49.

Ehrenfest schreef tijdens zijn leven verreweg de meeste brieven aan Lorentz.

Ehrenfest kreeg er minstens zoveel van Lorentz terug. Al deze brieven gebundeld zouden op zich al een uniek historisch overzicht bieden van de natuurkunde in overgangstijd. Ze geven in ieder geval enig inzicht in de relatie tussen deze twee totaal verschillende wetenschappers. Door de brieven die in beider archieven bewaard zijn gebleven, kunnen we reconstrueren hoe hun samenwerking tot aan de dood van Lorentz in 1927 verliep.

Lorentz bleef tot aan het eind van zijn leven actief betrokken bij de ontwikkelingen in de natuurkunde. Hij bleef tot zijn dood in 1927 de Solvaycongressen voorzitten en hij deelde zijn ideeën met collega’s uit binnen- en buitenland. Dat Lorentz op de hoogte was van de meest recente ontwikkelingen, blijkt goed uit een artikel van zijn hand in december 1925 ter gelegenheid van het 25-jarig bestaan van de kwantumhypothese. Hij schreef in de Naturwissenschaften over zijn droom de kwantumtheorie en de klassieke mechanica en de elektrodynamica met elkaar te verenigen. Er waren volgens Lorentz al veelbelovende stappen gezet op weg naar een geïntegreerde kwantummechanica.

PROTAGONIST VAN HET EERSTE UUR: JAN BURGERS

De eerste student die bij Ehrenfest promoveerde, was Jan Burgers. Hij kwam in het najaar van 1914 naar Leiden om natuurkunde te studeren. Burgers was een getalenteerde student die zich tijdens zijn studie veel begaf in socialistische

49

Casimir, H.B.G., Het toeval van de werkelijkheid (Amsterdam 1983) p. 102

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

24

kringen50. Ehrenfest zag al snel zijn wiskundige talenten en Burgers maakte de overstap van Onnes’ laboratorium naar Ehrenfests instituut voor theoretische natuurkunde, nadat hij van Onnes te verstaan had gekregen zich niet met theorie in te laten. Samen met medestudent Hendrik Anton (Hans) Kramers gaf hij college wanneer Ehrenfest verstek liet gaan. Natuurlijk moesten ze hun college eerst bij Ehrenfest thuis voordoen, aangezien Ehrenfest veel belang hechtte aan de presentatie en helderheid van het college. Het moest voor de andere studenten duidelijk zijn waar ‘der Frosch ins Wasser springt’. Nu Ehrenfest hen als vervangend docent had uitgekozen, lag er een grootse toekomst voor beide studenten in het verschiet. Maar zowel Burgers als Kramers zouden allebei op een andere manier vervreemden van hun leermeester.

Na Ehrenfests belangrijkste bijdrage aan de kwantumtheorie in 1916, de adiabatische hypothese, liet hij de verdere ontwikkeling ervan over aan Jan Burgers. Burgers publiceerde in 1917 een drietal uitwerkingen van het adiabatisch principe en promoveerde in 1918 (in slechts drie jaar).

Toen Ehrenfest in 1918 een manuscript kreeg toegestuurd van zijn collega Krutkow uit Sint Petersburg51, riep hij de hulp in van Burgers. Krutkow was blijkbaar niet op de hoogte van Burgers’ derde artikel over adiabatische invarianten en het stuk was vanwege een aantal onjuistheden niet geschikt om aangeboden te worden in de Koninklijke Akademie van Wetenschappen. Burgers en Ehrenfest bespraken Krutkows werk en het werd op 28 december 1918 alsnog als voorlopige mededeling aangeboden aan de Akademie. Toen Krutkow jaren later, in maart 1923, een paar weken in Leiden verbleef regelde Ehrenfest een ontmoeting met Burgers en bespraken ze op vrijdag 30 maart de stand van zaken rond zijn adiabatische invarianten.

Burgers was in zijn studentenjaren idolaat van Ehrenfest en een grote bewonderaar van zijn werk; hij droeg dat uit in zijn eigen dissertatie (wellicht dat het werk van Burgers over de adiabatische invarianten via Kramers terecht is gekomen bij Niels Bohr. Bohrs aantekeningen zijn in ieder geval terug te vinden op een handgeschreven manuscript uit 1917, waarschijnlijk geschreven door Burgers, met de titel On the adiabatic invariants of mechanical systems). Ehrenfest was op zijn beurt enorm onder de indruk van Burgers.

Deze bewondering ging zelfs zo ver, dat hij zich bemoeide met het persoonlijke leven van studenten. Burgers was hierin misschien wel het beste voorbeeld. In een briefkaart uit 1917 richtte Ehrenfest zich ook tot de ouders van Jan: ‘lieber Vater und Mutter Burgers! Sorgt bitte dafür, dass Jan in dieser ganzen Zeit nichts rechnet oder theoretisiert’52. Twaalf dagen later schreef hij Burgers over een vrijgekomen kamer in Leiden en spoorde hem en zijn broer aan om in Leiden te Alberts, G., ‘On Connecting Socialism an Mathematics: Dirk Struik, Jan Burgers, and Jan Tinbergen’ Hist. Math. 21 (1994) p. 280-305 51 Direct na de eerste Wereldoorlog kwam de briefwisseling met de Russen weer op gang.

52 Ehrenfest aan Burgers, 15 augustus 1917, AHQP 50

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

25

komen wonen53. In 1918 schreef hij Burgers dat hij een levensverzekering van 20.000 gulden had genomen en dat Burgers hetzelfde zou moeten doen, want ‘de weduwen en kinderen van een professor blijven vaak in bittere armoede achter’54.

Natuurlijk was Ehrenfest zich bewust van de oneigenlijkheid van zijn bemoeienissen en excuseert hij zich vaak aan het einde van zijn brieven voor de inmenging in het persoonlijke leven van de geadresseerde. Dat sommige studenten geïrriteerd raakten door Ehrenfests benadering mag niet verwonderlijk zijn; zijn student Dirk Coster noemde hem ooit eens ‘vampier’55.

Tijdens zijn promotieonderzoek raakte Burgers verloofd. Hij was niet verbaasd over het feit dat Ehrenfest zich hiermee bemoeide; dat was Ehrenfest eigen.

Burgers was meer verbaasd over het feit dat Ehrenfest het meisje en dus de verloving afkeurde op een vooringenomen manier. Burgers trouwde toch, wat aanzienlijke spanningen opleverde tussen hem en Ehrenfest. Uiteindelijk zou deze situatie tot een vervreemding leiden tussen de twee. Ondanks de afstandelijke houding vlak na die verlovingstijd, bleef Ehrenfest regelmatig in contact met Burgers. Nog voor hij zijn promotie afrondde, kreeg Burgers al een hoogleraarschap aangeboden in Delft met als leeropdracht aero- en hydrodynamica.

In juli 1924 informeerde Ehrenfest bij Burgers of hij niets zou zien in een leerstoel aan de universiteit van Moskou. Zelf was Ehrenfest benaderd door ene Professor Timirjasef56 om de leerstoel theoretische fysica van de in september overleden Sergei Boguslawski in Moskou over te nemen, maar door familieomstandigheden bij Ehrenfest thuis kon hij daar onmogelijk op in gaan57. In plaats daarvan polste hij Burgers voor de positie. Burgers toonde belangstelling maar hij werd het uiteindelijk niet. Ehrenfest vond het een reuzenschande voor het aanzien van de Leidse universiteit: ‘Dass Burgers nicht herausgekommen ist, ist ein Riesenverlust für den Ruf unserer Universität’58. Wel besloot Burgers op een professoraat in de Sovjet Unie te anticiperen door Russisch te leren. Met behulp van de contacten van Ehrenfest sprak hij een jaar later goed Russisch. Eind 1925 bemiddelde Ehrenfest wederom, ditmaal voor een professoraat in Leningrad59. Maar ook dit keer werd Burgers het niet.

EEN TIJDELIJKE VERVREEMDING: HANS KRAMERS

Ehrenfest aan Burgers, 27 augustus 1917, AHQP Ehrenfest aan Burgers, 13 december 1918, AHQP 55 Klein, Martin J., Paul Ehrenfest. The Making of a Theoretical Physicist (Amsterdam 1970) p. 210 56 De enige ‘Timirjasef’ verbonden aan de Moskouse universiteit overleed in 1920. Ehrenfest bedoelde hier waarschijnlijk iemand anders.

57 Ehrenfest aan Burgers, 6 juli 1924, AHQP 58 Ehrenfest aan Goudsmit, 10 januari 1924, AHQP 59 Ehrenfest aan Burgers, 10 november 1925, AHQP 53 54

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

26

Kramers was dus een getalenteerde student die samen met de twee jaar jongere Jan Burgers af en toe college mocht geven aan Ehrenfests studenten. Ook tussen Kramers en Ehrenfest trad een vervreemding op. Kramers was in zijn studententijd diep onder de indruk van Ehrenfests manier van doceren. Hij kende Ehrenfest al vanaf de inaugurele rede in 191260. Natuurkunde was niet het enige dat Kramers interesseerde. Ook het rijke studentenleven buiten de faculteit had hem regelmatig in de greep. Kramers was onder andere actief bij het Leids studentencorps. Hierdoor sloeg Kramers nog wel eens het maandagmorgen college van Lorentz over, wat door Ehrenfest werd gezien als een doodzonde.

Kramers ‘oscilleerde’ ook tijdens de woensdagavond colloquia bij Ehrenfest thuis.

En wie volgens Ehrenfest ‘oscilleerde’ kon net zo goed weg blijven. Ehrenfest verwachtte van zijn uitverkoren studenten een totale overgave aan de natuurkunde. Daarnaast had Kramers belangstelling voor fysische thema’s die bij Ehrenfest niet goed lagen, zoals de formulering van statistische mechanica door Willard Gibbs en Bohrs atoommodel uit 1913. Ehrenfest maakte Kramers duidelijk dat een toekomst in de natuurkunde niet voor hem was weggelegd.

Kramers deed zijn doctoraalexamen, wat uitdraaide op een deceptie. Als doctorandus verliet hij de universiteit met een hoop frustratie. Hij ging lesgeven op een Arnhems Gymnasium. Het was trouwens erg ongebruikelijk om een doctoraalexamen af te leggen bij Ehrenfest. De meeste studenten deden een paar jaar na hun kandidaatsexamen, wanneer zij daar volgens Ehrenfest klaar voor waren, hun promotieonderzoek. Het was dus van groot belang dat Ehrenfest een toekomst in je zag om bij hem verder te kunnen studeren.

Na een korte tijd lesgeven op een Arnhems gymnasium besloot Kramers een rentree te maken in de fysica. Kramers wilde naar het buitenland en Kopenhagen leek de meest geschikte stad. Niet alleen was Denemarken een neutraal land in de oorlog, ook de antagonistische houding van Ehrenfest tegenover Bohrs werk moet een zekere rol gespeeld hebben in Kramers besluit om in de zomer van 1916 naar Kopenhagen te gaan. Bohr had lange tijd Ernest Rutherford geassisteerd in Manchester en was in de zomer van 1916 teruggekeerd naar Kopenhagen om de leerstoel theoretische natuurkunde te bezetten.

In 1916 bood H.A. Kramers zich aan met een ansichtkaart bij Bohr om hem te assisteren. Bohrs broer Harald vond dat hij de jongeman een kans moest geven om zich te bewijzen. In september dronken Bohr en Kramers een kop koffie en Bohr gaf Kramers het voordeel van de twijfel. Kramers zou een last van Bohrs schouders wegnemen door zijn atoommodel toe te passen op het heliumatoom.

Kramers had hiermee weinig succes, maar door het succes van het latere onderzoek naar het verband tussen de intensiteit van spectraallijnen en de kwantumtheorie bleef Kramers voor lange tijd Bohrs assistent. Kramers zou in Kopenhagen blijven tot hij in 1926 naar Utrecht vertrok als hoogleraar theoretische natuurkunde als opvolger van de overleden Julius.

60

Dresden, M., H.A. Kramers – between Tradition and Revolution (New York 1987) p. 91

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

27

Kramers promoveerde echter niet bij Bohr. De reden waarom Kramers zijn promotie bij Ehrenfest in Leiden deed en niet bij Bohr in Kopenhagen, had wellicht een triviale reden. Begin 1919 vroeg Bohr aan Ehrenfest of Kramers in Leiden kon promoveren op een Engelstalige dissertatie. Ehrenfest antwoordde positief en wat de inhoud betrof was hij ook akkoord, wanneer Bohr de dissertatie reeds had goedgekeurd61. Toen Ehrenfest na een paar weken de dissertatie had ontvangen, reageerde hij uiterst positief op Kramers ‘schöne Arbeit’62. Kramers’ dissertatie bestond uit een systematische toepassing van het correspondentieprincipe van Bohr op een berekening van de intensiteit van spectraallijnen. Er zijn maar weinig dissertaties die een grote bijdrage leveren aan de wetenschap. Casimir schreef in dit licht dat de dissertatie van Kramers een zeldzame uitzondering vorm63t. Kramers werd in de jaren die volgde de autoriteit op het gebied van de kwantumtheorie. In 1923 en 1924 publiceerde Kramers over de dispersietheorie, de verstrooiing van licht door atomen, en in 1925 schreef hij een artikel met Heisenberg dat de kiemen van de latere matrixmechanica in zich droeg. Kramers werd hiermee de autoriteit op het gebied van de kwantumtheorie.

De relatie tussen Ehrenfest en Kramers kende altijd enige spanning. In de eerste brief aan Bohr in 1918 merkte Ehrenfest op verheugd te zijn dat Kramers goed bezig was, maar dat Kramers de neiging had zijn aandacht op andere dingen te richten en altijd te kiezen voor de makkelijkste weg: ‘immer thut er nur das, was ihm jeweils leicht fällt – nie scheint ihn etwas so zu packen, dass er ein klein wirkliche Noth davon hat’64. Kramers stuurde van zijn kant zakelijke, maar behulpzame brieven. Toen Bohr begin 1921 overwerkt raakte en Ehrenfest Bohrs voordracht waar zou nemen tijdens het Solvay-congres, instrueerde Kramers Ehrenfest over de voordracht en schreef hem een uitgebreide brief met commentaren65. Het anomale Zeemaneffect was, zo schrijft Kramers, nog niet opgelost, ‘omdat Bohr geen vrij uurtje gehad heeft om er over te denken, maar zoo drukt hij zichzelf niet gaarne uit’. Uit de eerstvolgende brief van Kramers aan Ehrenfest blijkt al, dat Kramers meer kan overdragen aan Ehrenfest dan andersom. Kramers doet hier de pijnlijke uitspraak dat hij had verwacht dat Ehrenfest de rol van Bohrs correspondentieprincipe wel had begrepen. Ehrenfest had namelijk een telegram gestuurd met enkele vragen naar aanleiding van Kramers brieven. Ehrenfest vroeg hierin naar de verklaring van de onmogelijkheid van bepaalde elektronbanen. Kramers reageerde wederom laconiek en beantwoordde de vraag aan de hand van drie, voor Ehrenfest waarschijnlijk niet bepaald bevredigende, voorbeelden.

In Kramers’ biografie benadrukt M. Dresden de verstoorde relatie met Ehrenfest66. Van een blijvende vervreemding tussen Ehrenfest en Kramers Ehrenfest aan Bohr, 6 februari 1919, NBA Ehrenfest aan Bohr, 28 februari 1919, NBA 63 Casimir, H.B.G., Het toeval van de werkelijkheid (Amsterdam 1983) p. 182 64 Ehrenfest aan Bohr, 10 mei 1918, NBA 65 Kramers aan Ehrenfest, 29 maart 1921, WPE 66 Dresden, M., H.A. Kramers – between Tradition and Revolution (New York 1987) p. 94 61 62

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

28

kunnen we eigenlijk niet spreken. Ehrenfest en Kramers musiceerden geregeld met elkaar, een andere passie van Ehrenfest. Eind 1921 vroeg Ehrenfest aan Kramers de orgelwerken van Bach67 op te sturen, zodat hij alvast kon oefenen, voordat Kramers weer in Leiden zou zijn om het samen te spelen. Ehrenfest achter de piano en Kramers op de violoncel. Ehrenfest maakte vaker met zijn collega’s muziek, zoals met Einstein (viool) of Planck (piano).

Kramers was als collega wetenschapper vaak behulpzaam als tussenpersoon voor Bohr en Ehrenfest. Kramers moest vaak aan Ehrenfest schrijven hoe Bohr dacht over zijn werk, zijn ideeën of over het meenemen van zijn dochter tijdens het eerste bezoek aan Kopenhagen. Kramers zou in het begin van de jaren twintig nog vaker behulpzaam zijn door verduidelijkende brieven over de kwantumtheorie. In november 1921 liet Ehrenfest weten dat hij veel veranderingen heeft aangebracht in het verslag van het Solvay-congres. Zo sprak hij nu over kwantumovergang in plaats van kwantumsprong. Na zijn benoeming als opvolger van Julius in Utrecht eind 1925 zou Kramers zich minder geneigd voelen om Ehrenfest te onderwijzen in de moderne kwantumtheorie68.

STEUN UIT ONVERWACHTE HOEK: NIELS BOHR

Het is opmerkelijk hoe lang het heeft geduurd voordat Niels Bohr en Paul Ehrenfest met elkaar in contact kwamen. Al in 1913 schreef Ehrenfest aan Lorentz een brief69 over de verklaring van de Balmer formule door Niels Bohr.

Erg positief was Ehrenfest niet: ‘als dit de manier is waarop [in de natuurkunde] het doel bereikt wordt, dan geef ik het op’70. Ook later, in mei 1916, had Ehrenfest het over ‘het monsterlijke Bohr model’ in een brief aan Arnold Sommerfeld. Maar deze vijandige houding zou binnen enkele jaren op zowel persoonlijk als wetenschappelijk vlak totaal verdwijnen.

De vijf jaar jongere Niels Bohr had in de jaren voor en tijdens de oorlog ook niet bepaald stil gezeten. Zijn drie artikelen On the Constitution of Atoms and Molecules in 1913 waren vernieuwend en zorgden voor een enorme bekendheid van de jonge Deen. Zijn model van het atoom bestond uit een positieve kern met daaromheen elektronen die in cirkelbanen om de kern heen draaiden. De elektronen konden zich slechts bevinden in een select aantal (stationaire) banen, die op hun beurt beschreven konden worden met de klassieke mechanica. Dit principe noemde Ehrenfest de h-censuur en het was in strijd met de klassieke opvattingen van een continue verdeling. Een tweede principe dat Bohr gebruikte in zijn model werd door Ehrenfest de h ν - relatie genoemd. Als het atoom in de ene toestand zou overgaan in de andere toestand, dan kon dat alleen onder opname of uitzending 67 Ehrenfest werd pas gecharmeerd door Bachs werk nadat Einstein het bij hem had geïntroduceerd in 1920.

68 Dresden, M., H.A. Kramers – between Tradition and Revolution (New York 1987) p. 313 69 Ehrenfest aan Lorentz, 25 augustus 1913, AHAL 70 Klein, Martin J., Paul Ehrenfest. The Making of a Theoretical Physicist (Amsterdam 1970) p. 278

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

29

van elektromagnetische straling. De frequentie van deze straling zou bepaald worden door het verschil van de energieën van de beide toestanden, gedeeld door Plancks ‘wirkungsquantum’ h. In tegenstelling tot de klassieke elektrodynamica was de frequentie van de uitgezonden of opgenomen straling in dit systeem niet gelijk aan de frequentie van de roterende elektronen. Het was met name dit laatste punt dat aanvankelijk Ehrenfests weerzin opriep.

Sommerfeld legde zich direct na Bohrs drieluik toe op het inpassen van enkele onverklaarde experimentele gegevens in het Bohrse model. Daartoe introduceerde hij aanvullende kwantumregels en kwantumgetallen. Zijn aanpassingen waren pas succesvol toen hij in de uitdrukkingen de massa m voor het elektron verving door het relativistische γm, waardoor er een extra correctieterm optrad. Zijn aanpassingen leverden een succesvolle verklaring voor de opsplitsing van spectraallijnen in een elektrisch veld (Stark-effect) en in een magnetisch veld (Zeeman-effect). Bohr had net in 1916 een vervolgartikel geschreven, toen hij het werk van Sommerfeld onder ogen kreeg. Hij besloot zijn eigen artikel niet te publiceren, maar te werken aan een serie artikelen over de kwantumtheorie in relatie tot de atoomstructuur (Bohr-Sommerfeld theorie).

Het eerste deel van deze serie verscheen in 1918 onder de titel On the Quantum Theory of Line Spectra: On the General Theory. Deel twee verscheen eind 1918, deel drie verscheen in 1922 en het laatste deel zou hij nooit publiceren. Bohrs beschrijving van het atoommodel bevatte in dit eerste deel nog steeds de klassieke elementen zoals impuls, energie en plaats. Bohr was zich bewust van de tekortkomingen van zijn theorie en was dus opzettelijk onvolledig om nieuwe ingrepen toe te staan. Met een aantal fundamentele principes en postulaten hoopte hij zijn theorie voldoende te hebben ondersteund. Een belangrijke principe in de serie artikelen werd het correspondentieprincipe71, dat samen met Ehrenfests adiabatische hypothese moest fungeren als leidraad in verder onderzoek binnen de kwantumtheorie. Het derde principe dat Bohr in zijn werk gebruikte, was de introductie van waarschijnlijkheden in de kwantumtheorie, aangereikt door een tweetal artikelen van Albert Einstein72.

In het eerste artikel benadrukte Bohr Ehrenfests adiabatische hypothese, maar hij omschreef Ehrenfests hypothese in zijn eigen werk als ‘the principle of mechanical transformability’, in de eerste plaats om verwarring met de thermodynamische versie te voorkomen, maar ook om aan te geven dat hij er bredere toepassingen in zag. Nadat Sommerfeld Bohrs theorie generaliseerde in 1916 en nadat Ehrenfest doorzag hoe Bohr zijn adiabatische hypothese in zijn eerste artikel uit 1918 inpaste, gaf hij zijn kritiek op het Bohrse model deels op.

Dit was ook goed te zien in het proefschrift van Jan Burgers in 191873.

71 Bohr spreekt in eerste instantie van het analogieprincipe. Pas halverwege 1920 zou hij spreken van het correspondentieprincipe.

72 Pais, A., Niels Bohr’s Times, in Physics, Philosophy and Polity (New York 1991) p. 190 73 Burgers, J.M. Het atoommodel van Rutherford-Bohr, Proefschrift Rijksuniversiteit Leiden (Leiden 1918)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

30

Een jaar eerder had Ehrenfest zijn ongenoegen nog uitgesproken tijdens een congres in 1917. Het Bohrse model was in strijd met de klassieke wetten waar Ehrenfest op vertrouwde: het systeem straalde niet continu, er waren ongeoorloofde elektronbanen, de uitgezonden straling had geen relatie tot de elektronbeweging. In een lezing op het Natuur- en Geneeskundig Congres in april 191774, getiteld Het atoommodel van Rutherford-Bohr sprak hij over de ‘belangrijke resultaten die BOHR heeft geboekt met het toepassen van de kwantentheorie op de atoomhypothese van RUTHERFORD’. Maar, zoals altijd bij Ehrenfest, stelde hij meteen kritische vragen: ‘I Waarom komen bij Bohr slechts deze mogelijke bewegingen voor en II hoe zenden de electronen hun licht- en RÖNTGEN-stralen uit?’. Vervolgens gaf hij op de gebruikelijke heldere manier en stapsgewijs antwoord op de eerste vraag. Tegelijkertijd introduceerde hij zijn adiabatische invariant wanneer hij spreekt over de door Planck gekwantiseerde energiepakketjes ε, die slechts de waarden n⋅h⋅ν kunnen aannemen: ‘voor die formule kan men ook schrijven, als 〈T〉 het tijdsgemiddelde van de kinetische energie is: 2〈T〉⁄ν = n⋅h – in welken vorm ze tot algemeener toepassing geschikt is’.

Om antwoord op de tweede vraag te geven, gebruikte Bohr volgens Ehrenfest onbegrijpelijke aannames. ‘In de klassieke electrodynamica zou vraag II daarmede ook beantwoord zijn, omdat versnelde electronen stralen. Volgens BOHR echter stralen de electronen bij deze bewegingen niet. Dit is onbegrijpelijk, maar noodig voor BOHR’S resultaten’.

De succesvolle uitbreiding en generalisatie op het Bohrse model door Sommerfeld kon Ehrenfest enigszins waarderen; een jaar eerder feliciteerde hij Sommerfeld namelijk ‘met zijn generalisatie, die het monsterlijke Bohrse model tot nog grotere successen zou brengen’75. In 1919 publiceerde Sommerfeld een overzichtwerk, Atombau und Spektrallinie, dat Ehrenfest aan zijn studenten aanbeval te lezen76.

Maar Ehrenfest stond niet geheel enthousiast tegenover het werk van Sommerfeld, zoals we later zullen zien.

Niels Bohr nam het initiatief door op 5 mei 1918 een brief te sturen naar Paul Ehrenfest. Hans Kramers had Bohr de groeten gedaan van Ehrenfest, nadat hij terugkeerde van een bezoek aan Nederland. Bohr schreef direct een eerste brief aan Ehrenfest en hij benadrukte hoezeer hij het adiabatische principe waardeerde en welke rol het speelde in zijn eigen recente werk over de algemene kwantumtheorie van spectraallijnen. Vrijwel meteen daarna schreef Ehrenfest een lange brief terug over hoe verheugd hij was over wat Bohr hem geschreven had77.

Voor het eerst werd zijn vondst, zíjn adiabatische hypothese, opgepikt door één 74 Het atoommodel van Rutherford-Bohr door P. Ehrenfest, T. van Lohuizen, L. S. Ornstein en E. H. Büchner, Natuur- en Geneeskundig Congres, gehouden op 12, 13 en 14 april 1917 te ‘s-Gravenhage 75 Klein, Martin J., Paul Ehrenfest. The Making of a Theoretical Physicist (Amsterdam 1970) p. 286 76 Struik, D. J., Autobiografische aantekeningen (Mijn socialistische jaren in Nederland; Herinneringen uit 1914 – 1924, Jaarboek voor de geschiedenis van socialisme en arbeidersbeweging in Nederland 1977) 77 Ehrenfest aan Bohr, 10 mei 1918, NBA. Ruim twee maanden later verstuurde hij de brief pas, omdat hij lange tijd ziek was.

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

31

van de grote theoretische natuurkundigen. Ehrenfest wees in zijn brief op het feit dat het woord ‘adiabatisch’ niet in de thermodynamische zin moest worden opgevat. Na een tweetal andere opmerkingen over zijn adiabatische principe liet Ehrenfest Bohr weten dat hij al veel over hem gehoord had en dat hij de dag zou afwachten dat hij Bohr in zijn huis mocht ontvangen: ‘Hoffentlich kann dann auch Einstein zu uns kommen!’ eindigde Ehrenfest zijn brief. Het zou nog ruim zeven jaar duren voor deze laatste wens zou uitkomen.

Een eerste bezoek van Bohr vond plaats eind april 1919 rondom Pasen. Ehrenfest had Bohr in een brief uitgenodigd om te spreken tijdens het Congres voor Natuurwetenschappen dat elke twee jaar in Leiden georganiseerd werd78. Bohr had volgens Ehrenfest geen keuze, sinds het in Nederland wemelde van mannen zoals Lorentz, Zeeman, Kapteyn en Onnes. Daarnaast kon Bohr rekenen op een reiskostenvergoeding van 250 gulden en een paar honderd toehoorders, waarvan er minstens vijftig goed op de hoogte waren van Bohrs theorie. Ehrenfest probeerde ook Einstein naar Leiden te halen, maar hij wist niet of zijn gezondheid dat toeliet. Bohr ging in op de uitnodiging en op 25 april hield hij een voordracht getiteld Problems of the Atom and the Molecule. Voor Bohr waren het twee onvergetelijke weken en het begin van een lange en hechte vriendschap. Ehrenfest had hem dringend verzocht meerdere weken in Nederland te blijven, zodat ze zich niet hoefden te haasten bij het brengen van bezoeken aan onder andere het laboratorium voor ‘optische onderzoekingen’ van Zeeman in Amsterdam en de ‘zonne-optica’ van Julius in Utrecht79. Daarnaast was ‘Nordström uit Helsingfors!!!80’ ook in Leiden. Bohr werd tijdens zijn bezoek inderdaad rondgeleid door Nederland en hij bezocht Onnes’ cryogene laboratorium en hij ontmoette Lorentz in Haarlem. Hij bezocht de gekleurde bloembollenvelden, bracht een weekend door in het landhuis van Ehrenfests schoonzoon in Maarn en hij bracht een bezoek aan Kramers’ geboortestad Rotterdam. Vlak na zijn bezoek bracht Bohr in een brief onder woorden hoe hij zich na het bezoek aan Leiden voelde. Maar ook in de jaren erna zou hij vaak refereren aan dit eerste bezoek: ‘I am sitting and thinking of all what you have told me about so very many different things, and whatever I think of I feel that I have learned so much from you which will be of great importance for me; but, at the same time, I wish so much to express my feeling of happiness over your friendship and of thankfulness for the confidence and sympathy you have shown me, I find myself so utterly incapable of finding words for it’81.

Niet lang na dit eerste bezoek deed Ehrenfest uitgebreid verslag aan Einstein over Bohr en zijn werk. Nadat Einstein het werk van Lorentz had gelezen zou hij zich verdiepen in het werk van Bohr en hij schreef aan Ehrenfest in november: ‘Du hast mir gezeigt, dass da ein Tief[schm]ender Mensch dahinter steckt, in dem Ehrenfest aan Bohr, 13 januari 1919, NBA Ehrenfest aan Bohr, 6 februari 1919, NBA 80 Zweedse schrijfwijze voor Helsinki 81 Bohr aan Ehrenfest, 10 mei 1919, APE 78 79

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

32

grosse Zusammenhänge lebendig werden’82. Aan Bohr liet Einstein weten zijn grootse werk te bestuderen en dat hij nu begreep waarom Ehrenfest hem zo ‘liefhad’83.

Eind 1920 bereidde Bohr zich voor op zijn voordracht voor het Solvay congres in april 1921. Tegelijkertijd was hij ontzettend druk bezig met de organisatorische problemen rondom de oprichting van zijn eigen instituut voor theoretische natuurkunde. In maart 1921 zou zijn instituut, na bijna een jaar vertraging, geopend worden. Bohrs vroegere leermeester uit Manchester, Ernest Rutherford, was tevergeefs een half jaar eerder naar Kopenhagen afgereisd om de opening bij te wonen. Door alle bijkomende problemen had Bohrs gezondheid er onder geleden. In deze weken had hij nauwelijks tijd om te eten of te drinken84.

Ehrenfest bood hem zijn hulp aan door alvast enkele ideeën op papier te zetten en zo Bohr enigszins te ontlasten. Maar Bohr bedankte voor de hulp en was vastbesloten zijn eigen bijdrage voor het Solvay-congres af te schrijven. In november 1920 schreef Bohr over hoezeer hij uitkeek naar het Solvay-congres: ‘ich freue mich zum neuen Jahr mehr als ich sagen kann, besonders weil es mir wieder in persönlicher Verbindung mit Ihnen und Einstein bringen wird; erstens werden wir ja uns alle in Brüssel treffen, aber ich hoffe so sehr, dass dieses Jahr auch Sie nach Kopenhagen führen werde, was eine groessere Freude für meine Frau und mich sein wird, als ich aussagen kann’85. Bohr bleek uiteindelijk overwerkt en was op doktersadvies verhinderd naar het congres te komen.

Op 1 april begon het derde Solvay-congres in Brussel onder voorzitterschap van Lorentz. Het was het eerste congres na de oorlog en het eerste congres voor Ehrenfest met als thema Atoms and Molecules. Ehrenfest hield zijn eigen voordracht over Bohrs correspondentieprincipe86. Hij ging in op een aantal problemen die optraden in Rutherfords model die opgelost konden worden met het correspondentieprincipe van Bohr. Toen hij een paar dagen voor het congres hoorde dat Bohr niet in de gelegenheid was naar Brussel te komen, zette hij alles op alles om te ‘redden wat er te redden’ door zelf de voordracht te houden87. Bohr had alleen het eerste van de twee delen afgekregen. Per expresse post stuurde hij brieven naar Kramers en Bohr om duidelijkheid te krijgen over een aantal inhoudelijke punten. Ehrenfest kon het namelijk niet wanneer er nog zaken onduidelijk waren. Kramers stuurde hem een brief met een samenvatting van het tweede deel88. Bohrs rapport ging over de toepassing van de kwantumtheorie op atomaire problemen89. Ehrenfest hield een geweldige voordracht, ook al moest hij Einstein aan Ehrenfest, ontvangen 9 november 1919, EA Einstein aan Bohr, 2 mei 1920, NBA 84 Kramers aan Ehrenfest, 18 februari 1921, AHQP 85 Bohr aan Ehrenfest, 22 november 1920, APE 86 Ehrenfest, P., Le principe de correspondence, atomes et électrons Solvay-congres 1921 (1923) 87 Ehrenfest aan Bohr en Kramers, 25 maart 1921, AHQP 88 Deze brief en samenvatting is terug te vinden in de inventaris van Ehrenfests werkbibliotheek (inventaris nummer EB08A) 89 Bohr, N., L’application de la théorie des quanta aux problémes atomiques Solvay-congres 1921 (1923) 82 83

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

33

de voordracht vanwege een zere keel en op verzoek van de toehoorders inkorten: ‘Professor Ehrenfest has done all he could do to make up for your absence and the exposition he gave us of the principle of correspondence had a great succes.

We all admired it and I am sure, if you could have heard it, it would have given you much satisfaction’90.

Na het Solvay-congres wilde Lorentz het verslag graag snel afronden, maar hij had nog steeds geen definitieve versie van Bohrs rapport mogen ontvangen. Bohr moest zich volgens Ehrenfest vooral niet al te druk maken over de omvang van zijn bijdrage of over eventuele imperfecties in het stuk, het was immers ‘belangrijker dat Bohr in goede gezondheid bleef, dan dat er een perfect stuk in de Solvay-berichten zou komen, want wie maakt zich over honderd jaar nog druk over deze verslagen?’91. Het was veel erger dat Bohr zich zorgen maakte om een Duitse vertaling van de eerste twee delen van zijn serie artikelen uit 1918. Volgens Ehrenfest was het beter om de Engelse versie per direct te herdrukken, omdat deze publicaties niet meer te krijgen waren. Ehrenfest schreef Lorentz in juli 1921 over de voortgang van Bohrs rapport: ‘Op pagina 3-5 van den Brief van Bohr schrijft hij over zijn Solvay Stuk. Ik dacht het is beter U ziet direct wat en hoe hij schrijft als dat ik het door over vertellen verzwak. Coster heeft mij verteld dat Bohr zoo overwerkt is, dat hij heelemaal niet tot rust kan komen en in eens door met Kramers wenscht te spreken zoo niet over physika dan over half wijsgeerige dingen enz. Ik geloof het zou een groote verligting voor Bohr zijn, wanneer U hem kon schrijven dat verkorting niet noodig is. – Bohr schrijft toch steeds veel te kort voor de geweldige hoeveelheid van ideeen en fijne nuancen, die hij in elk werk brengt’92.

Pas een half jaar na het congres leverde Bohr ook de tweede helft van zijn rapport in, ver na de door Lorentz gestelde deadline. Zijn uiteindelijke verslag week erg af van de tekst die Ehrenfest een half jaar eerder had uitgesproken en het was bovendien ruim honderd pagina’s lang. Lorentz verzocht Ehrenfest daarop Bohrs uitgesproken voordracht in te korten tot een paar essentiële punten. Voor Ehrenfest was dit een onmogelijke opgave. Hoe kon iemand Bohrs werk inkorten zonder het algemene idee te kort te doen?

Eind juni 1921 nodigde Bohr Ehrenfest en zijn vrouw uit om een eerste tegenbezoek aan hem te brengen in Kopenhagen. Ehrenfest had de uitnodiging al een week op zijn bureau liggen, voordat hij een antwoord kón schrijven. Hij was zo verrukt om Bohr weer te zien en schreef na een week een lange brief terug93.

Wat kon híj in Kopenhagen nou vertellen, wat anderen, zoals Kramers, nog niet wisten? In dit licht adviseerde hij Bohr om voor hetzelfde geld een andere talentvollere natuurkundige naar Kopenhagen te laten komen, zoals Lise Meitner, Max Born of Paul Epstein. Als hij dan toch geld aannam van Bohr, kon hij dit dan Lorentz aan Bohr, 20 mei 1921, NBA Ehrenfest aan Bohr, 17 juni 1921, NBA 92 Ehrenfest aan Lorentz, 14 juli 1921, APE 93 Ehrenfest aan Bohr, 3 juli 1921, NBA 90 91

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

34

niet tot een minimum beperken, zodat er van het overige geld een ander uitgenodigd kon worden? Als hijzelf geld genoeg had, dan was hij trouwens al lang naar Kopenhagen gegaan. Zijn vrouw kon helaas niet meekomen, omdat ze een gezin te onderhouden hadden, maar als zijn dochter Tanja94 mee kon komen, dan zou dat ‘utopisch’ zijn.

In september deelde hij Bohr mee, dat hij na lang zoeken naar een goede dispersietheorie een nieuw idee had gekregen. Hij hoopte in Bohr opnieuw een bondgenoot te vinden voor zijn idee, net als bij zijn adiabatische hypothese.

Ehrenfest stelde onder andere voor dat de ether zich schijnbaar sinusoïdaal bewoog. Hij vergeleek zijn idee met Plancks eerste theorie, waarbij ‘zijn resonatoren eerst sinusoïdaal bewegend werden voorgesteld, maar die dat nu in Bohrs atoommodel niet meer waren, zonder de theorie rondom de zwarte straler te bederven’95. Helaas ontbreekt hier een inhoudelijke reactie van Bohr. Hij laat Ehrenfest wel weten meer te willen weten over zijn idee: ‘Was Sie über die Dispersionsgfrage sagen, hat mich natürlich besonders interessiert, und ich freue mich so sehr eine nahere Erläuterung Ihrer Ansichten zu bekommen’96. Maar een maand later schreef Ehrenfest Kramers dat hij zich half dood schaamde om met lege handen naar Kopenhagen te komen. Hij vroeg of Kramers wilde doorgeven aan Bohr dat zijn nieuwste idee toch onjuist was op een aantal fundamentele punten97.

In december 1921 bracht Ehrenfest met ‘lege handen’ zijn eerste tegenbezoek aan Bohr in Kopenhagen. Ze spraken veel over Bohrs werk, wat niet altijd makkelijk was. ‘Bohr kon 59 minuten antwoord geven op een vraag en pas in de 60e minuut zou je uiteindelijk het licht zien’98. Ehrenfest versterkte dit beeld door er bij te vermelden, dat Bohr uiteindelijk slechts een tiende van al zijn vragen beantwoordde. Een originelere typering van Bohrs wetenschappelijke methode omschreef Ehrenfest in een brief aan Bohr in 1923, nadat hij Bohrs nieuwste werk99 gelezen had in de Zeitschrift für Physik: ‘het is alsof men door het schoonste bronwater waadt, nadat men zwetend en kleverig moest waden door een moeras van smakeloze berekeningen en hypothesen’.

Dit eerste bezoek aan Kopenhagen deed Ehrenfest met zijn dochter ‘Tanitschka’ en zijn schoonzoon. Vooral de drie weken bij Bohr thuis waren wonderbaarlijk.

Bohr had kort daarvoor zijn instituut voor theoretische natuurkunde geopend en De naam Tatiana wordt in Rusland standaard afgekort tot Tanja. In zijn brieven spreekt Ehrenfest vaak over zijn vrouw als Tanja of T. Om zijn vrouw niet te verwarren met zijn dochter omschreef hij zijn dochter regelmatig met Tanitschka (kleine Tanja), Tanja’ of T’ (de afgeleide van T in wiskundige notatie) als hij zijn dochter bedoelde. Hieraan herkent men de ware natuurkundige.

95 Ehrenfest aan Bohr, 27 september 1921, AHQP 96 Bohr aan Ehrenfest, 10 oktober 1921, APE 97 Ehrenfest aan Kramers, 24 oktober 1921, AHQP 98 Ehrenfest aan Lorentz, 4 februari 1922, AHAL. Dit fragment is een uitspraak van Harald Bohr die Ehrenfest aan Lorentz meedeelt.

99 Bohr, N., ‘Über die Anwendung der Quantentheorie auf den Atombau. I. Die Grundpostulate der Quantentheorie’ Zeitschrift für Physik 13 (1923) 94

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

35

had niet lang daarna zelfs zijn intrek genomen in een speciale vleugel naast het complex. Tegenwoordig is deze woning een museum en is het Niels Bohr Archief op de zolder gehuisvest. Hier op zolder logeerde Ehrenfest deze weken en bracht tijd met Bohr, zijn vrouw en drie kinderen door. Tijdens dit bezoek leerde hij ook Bohrs broer kennen, de wiskundige Harald Bohr, met wie hij later nog regelmatig zou corresponderen. Met Bohrs vrouw, Margarethe, speelde hij veel op de piano.

In brieven aan Bohr zou hij later vaak vragen hoe het met het pianospel van zijn vrouw stond. Tijdens het bezoek gaf Ehrenfest ook een voordracht over het begrip ‘gelijktijdigheid’ in Einsteins relativiteitstheorie en hij gaf een voordracht bij de Deense vereniging voor de ontwikkeling van de natuurwetenschappen, Ørsted, waarvoor hij 500 kronen kreeg. Na de voordrachten zou hij een week vakantie houden in Noorwegen met zijn dochter. Helaas voor Ehrenfest lukte het niet zijn voordrachten in Lund en Stockholm te houden, omdat de kerstvakantie in Zweden zo ‘verschrikkelijk’ lang duurde. Ehrenfest keerde eerder terug dan gepland, om ook aan de wensen van zijn vrouw tegemoet te komen. Op de terugweg bracht hij nog wel een noodzakelijk bezoek aan de familie Bohr: ‘ich werde jetzt gewaltig Eure sympathische Freundschaft nöthig haben!’100. Volgens Ehrenfest mocht de wereld bestaan uit alleen maar zwartgrauwe fabriekswijken, zolang er mensen waren als Harald, Niels en zijn vrouw Margarethe. Een maand later schrijft Ehrenfest aan Kramers dat het bezoek aan de Bohrs één van de allermooiste episoden uit zijn leven is geweest.

De reputatie van Bohr was enorm toegenomen na de publicatie van zijn artikelen uit 1918 en 1922 en na de experimenten die hem in zijn theorie bevestigden. Hij werd regelmatig uitgenodigd om lezingen te geven. In deze lezingen noemde hij meestal het belang dat hij hechtte aan Ehrenfests adiabatische invarianten, zoals in de zevende Guthrie lezing voor de Londense Physical Society in maart 1922101.

Drie maanden later, in juni 1922, gaf Bohr een serie van zeven lezingen in Göttingen102. Bohr had zijn voordrachten goed voorbereid want hij wist dat veel natuurkundigen de lezingen zouden bijwonen. Deze Wolfskehl lezingen werden altijd groots aangekondigd bij alle Duitse universiteiten. Arnold Sommerfeld bracht zijn student Werner Heisenberg mee vanuit München, Wilhelm Lenz nam zijn assistent Wolfgang Pauli mee vanuit Hamburg, Niels Bohr had Oskar Klein en Wilhelm Oseen meegenomen. Paul Ehrenfest kwam alleen.

De relatie tussen Wolfgang Pauli en Paul Ehrenfest is nog aardig om in dit licht nader te noemen. Ehrenfest ontmoette Wolfgang Pauli voor het eerst tijdens dit ‘Bohr Festival’103. Dit zou het begin zijn van de zogenaamde ‘Witzkrieg’ tussen beide heren. Ehrenfest zou tijdens het festival tegen Pauli gezegd hebben ‘Herr Pauli, Ihr Encyklopädieartikel gefällt mir besser als Sie selber’, waarop Pauli ad rem antwoordde ‘Das ist komisch, mir geht es mit Ihnen gerade umgekehrt’. In Ehrenfest aan Bohr, 8 januari 1922, NBA Bohr, N., The Effect of Electric and Magnetic Fields on Spectral Lines voordracht (maart 1922) 102 Voor een uitgebreid overzicht van Bohrs Wolfskehl lezingen, zie Mehra & Rechenberg, The Historical Development of Quantum Theory (New York 1982) p. 344 – 358 103 Enz, C.P., No Time to be Brief (New York, 2002) 100 101

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

36

een satirisch toneelstuk, geschreven door zijn oude studievriend Hans Hahn in 1930, werd Ehrenfest voorgesteld als Faust, die zijn ziel verkocht aan Mephistofeles, voorgesteld als Wolfgang Pauli. Dit toneelstuk liet op een komische manier zien, hoe de onderlinge verhoudingen lagen tussen de verschillende natuurkundigen uit die tijd. Ehrenfest beschouwde Pauli uiteindelijk als een goede vriend, een ‘brillante, artistischer Physiker104. Maar in het begin jaagde de gewiekste Pauli hem nog wel angst aan. Ehrenfest noemde Pauli zelfs de ‘Geisel Gottes’, een naam waar Pauli best trots op was en die hij zelfs af en toe als onderschrift gebruikte. Pauli had net als Ehrenfest furore gemaakt in Kleins Ezyklopädie met een verhandeling over Einsteins relativiteitstheorieën. Pauli zorgde in 1925 voor het laatste succes van het Bohrse atoommodel door de invoering van een vierde kwantumgetal en het klassiek geworden Pauliuitsluitingsverbod. Ehrenfests leerlingen Sem Goudsmit en George Uhlenbeck zouden dit vierde kwantumgetal in oktober 1925 toekennen aan de spin van het elektron.

Ehrenfest had zijn wiskundig begaafde student Dirk Coster eind 1921 naar Scandinavië gestuurd om aan zijn promotie te werken. Coster deed experimenteel onderzoek naar röntgenspectra en had begin 1922 erg mooie resultaten geboekt in Lund, aldus Bohr. Coster werkte voor zijn promotie een korte tijd in Kopenhagen om Bohr te assisteren met het verwerken van zijn experimentele data en hij promoveerde bij Ehrenfest in juli 1922 op de Röntgenspectra en Bohrs atoomtheorie. In Costers voorwoord sprak hij zijn bewondering uit voor Ehrenfest: ‘In de eerste plaats denk ik hierbij aan mijn promotor Prof. Ehrenfest, wiens voorbeeld en vriendschap van beslissenden invloed op mijn leven geweest zijn. Het is wel nauwelijks noodig hier uiting te geven aan de bewondering en dankbaarheid die ik gevoel voor de wijze, waarop Prof. Ehrenfest de wetenschap voor zijn leerlingen tot een levende werkelijkheid weet te maken’105.

Direct na zijn promotie raakte Coster betrokken bij de speurtocht naar het onbekende element nummer 72, dat Bohr in zijn werk had voorspeld. Samen met George Hevesy (de latere Nobelprijswinnaar) ging Coster meteen na zijn promotie aan de slag om te bewijzen dat de recente identificatie van element 72 als Celtium niet berustte op correcte wetenschappelijke resultaten. Vlak voor de uitreiking van de Nobelprijs aan Bohr in december, kreeg hij een telefoontje uit Kopenhagen van Coster, die hem kon vertellen over een experimentele doorbraak in de speurtocht naar het onbekende element. Dirk Coster publiceerde samen met George Hevesy in januari 1923 een artikel in Nature over de ontdekking van element 72. Ehrenfest schreef Bohr in februari dat de isolering van element 72 iedereen in Leiden enorm had verblijd106. Over de naam was onenigheid ontstaan.

Hevesy en Bohr gaven de voorkeur aan Danium, maar Kramers en Coster kozen voor Hafnium. De wijziging in de publicatie kon niet meer worden teruggedraaid Ehrenfest aan Landé, 7 december 1924, AHQP Uit het proefschrift van Coster, D., Röntgenspectra en de Atoomtheorie van Bohr (Leiden, 1922) 106 Ehrenfest aan Bohr, 13 februari 1923, AHQP 104 105

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

37

en het element kreeg de naam Hafnium. In 1923 keerde Coster terug naar Nederland als conservator aan de Teyler’s stichting bij Lorentz in Haarlem. In 1924 werd hij benoemd tot hoogleraar experimentele natuurkunde in Groningen.

Ehrenfest vond in Lorentz vaak een klankbord voor de ideeën van Niels Bohr. Na de persoonlijke kennismaking in 1919 drukte Ehrenfest zich vaak idolaat uit over het werk en de verdiensten van Bohr: ‘Bohr weet op een meesterlijke wijze verbindingen te leggen tussen experimentele gegevens die daarvoor ongerelateerd waren’, aldus Ehrenfest in een lange brief aan Lorentz: ‘Seine Arbeit ist durchdrungen von der Überzeugung dass man hier den Beginn einer wieder wesentliche neuen Physik eben erst betastet’107. Ehrenfest ervoer het als bevrijdend dat Bohr net als hij eerst nadacht in plaats van berekeningen uit te voeren. Ehrenfest had geen begrip voor de nieuwe tendens, waarbij theoretici in het wilde weg aan het rekenen sloegen, zonder eerst na te denken. Bohr bleef dicht bij de wezenlijke materie, waardoor de principiële punten duidelijk bleven en Ehrenfest ‘door de bomen het bos nog kon zien’. In een gesprek met Robert Oppenheimer (die bij Ehrenfest in Leiden had gewerkt, op Ehrenfests voorwaarde dat hij niet meer blindelings berekeningen uitvoerde) vergeleek Ehrenfest Bohr ooit met de schilder Rembrandt, bij wie altijd een strook licht te zien was, omringd door duisternis. In tegenstelling tot zijn andere grote vriend, Einstein, die hij vergeleek met de schilder Holbein, bij wie alles altijd licht en helder was in complete harmonie108.

In 1924 werd een nieuwe stap gezet in de kwantumtheorie met de publicatie van de Bohr-Kramers-Slater theorie. De theorie wierp nieuw licht op de relatie tussen straling en de kwantumtheorie, beschreven door Bohr en Kramers op basis van de ideeën van John C. Slater. Einstein was het niet eens met de voorgestelde theorie en in een brief aan Ehrenfest zette hij de vijf punten op een rij, die voor Einstein onacceptabel waren109. In de loop van de jaren twintig zou Einstein zich ontpoppen tot een felle tegenstander van statistische interpretatie de kwantummechanica110.

EINSTEIN IS IN LEIDEN – IN LEIDEN IS EINSTEIN

‘Du bist einer Goldmensch’111 is één van de vele loftuitingen, waarmee Einstein zijn brieven aan Ehrenfest vaak opende. Albert Einstein en Paul Ehrenfest waren vanaf de eerste dag boezemvrienden. Ehrenfest ontmoette Einstein voor het eerst in Praag in februari 1912. Op de dag van aankomst haalde Einstein hem van de Ehrenfest aan Lorentz, 4 februari 1922, AHAL Klein, Martin J., ‘Not by Discoveries Alone. The Centennial of Paul Ehrenfest’, Physica 106A (1981) 109 Einstein aan Ehrenfest, 31 mei 1924, EA 110 “Der Alte […] würfelt nicht” of de populairdere Engelse versie “God doesn’t play dice” is in dit licht één van zijn beroemde uitspraken 111 Einstein aan Ehrenfest, 26 november 1920, AHQP 107 108

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

38

trein en de discussies over fysica duurden tot half twee ’s nachts, afgewisseld door muziekduetten, sonates van Brahms, met Einstein op de viool en Ehrenfest achter de piano. Ehrenfest was ‘intens gelukkig’ zoals hij in zijn dagboek schreef112.

Einstein vond in Lorentz en Ehrenfest vaak een klankbord voor zijn ideeën en hij stuurde beide heren geregeld manuscripten en drukproeven van artikelen ter discussie. In maart 1914 bracht Einstein voor het eerst een bezoek aan Ehrenfest in Leiden. Samen met Marcel Grossman had Einstein net een artikel geschreven, waarvan hij de drukproef in Leiden achterliet113. Tijdens de oorlogsjaren correspondeerden Ehrenfest en Einstein uitvoerig over de algemene relativiteitstheorie. Einstein verlangde ernaar om ‘opeens bij Ehrenfest op te duiken’ tijdens de oorlogsjaren en gaf aan dat hij niet kon wachten op de vrede114.

Een tweede bezoek aan de Leidse oase (Einstein beschouwde Holland als een prachthoekje op deze dorre planeet) stuitte aanvankelijk op problemen. In oktober 1916 kon Einstein alsnog twee weken naar Leiden komen, een reis die heel wat voeten in aarde had. Einstein verbleef altijd in huize Ehrenfest, in de nu beroemde logeerkamer, waar de logés sinds 1923 hun namen op de muur schreven. Na dit eerste bezoek aan Leiden ‘zouden ze in nauw persoonlijk contact blijven’. In 1921 schonk Einstein Ehrenfest zelfs de vulpen waarmee hij al die jaren zijn artikelen had geschreven115. ‘Het is alsof de natuur ons voor elkaar gemaakt heeft’ schreef Einstein aan Ehrenfest in 1920.

Na de oorlog waren de omstandigheden in Duitsland niet optimaal. De Duitse mark was enorm in waarde gedaald. In 1919 stelde Ehrenfest daarom Einstein voor om in Leiden te komen werken als hoogleraar: ‘Beste, beste Einstein! […]

Antwoord me hoe dan ook per ommegaande: “Hm, wat je voorstelt is zo gek nog niet”.’ Geld speelde daarbij geen rol: ‘ons maximum salaris van 7500 gulden is jouw minimum’ schreef Ehrenfest hem116. Verder kon Einstein onbeperkt reizen, had hij geen onderwijsverplichting en het spreken van de Nederlandse taal was geen probleem. Einstein antwoordde per ommegaande dat het voorstel zo stom nog niet was. Maar Einstein kon het voorstel niet aannemen, zo gemakkelijk lagen de dingen niet, schreef hij op 12 september 1919. Hij had Max Planck beloofd Berlijn ‘niet de rug toe te keren’ in deze dagen van nationale crisis. Hij kon Berlijn alleen verlaten als er ‘een totale ommekeer optreedt, die [zijn] verdere verblijf [in Berlijn] onmogelijk maakt’. Het was dus niet zo vreemd dat Ehrenfest een royaal salaris aanbood. Ook Einstein had moeite zijn gezin in Zürich te onderhouden. In een brief aan Lorentz schrijft Ehrenfest over hoe men de geldzorgen van deze

Het Archief van Paul Ehrenfest bevat naast correspondentie ook vele zogenaamde ‘notebooks’ Deze drukproef is terug te vinden in de inventaris van Ehrenfests bibliotheek (nummer EB03) 114 Einstein aan Ehrenfest, 14 september 1916, AHQP 115 ‘Einsteins vulpen’ uit NRC Handelsblad, 12 juni 1999 116 Klein, Martin J., Paul Ehrenfest. The Making of a Theoretical Physicist (Amsterdam 1970) p. 310 112 113

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

39

wonderlijke man toch weg zou kunnen nemen: ‘Die Nobelprämie?!’117. Het zou nog drie jaar duren voordat de Nobelprijs aan Einstein werd toegekend118.

Een paar dagen later schreef Ehrenfest Lorentz opnieuw een brief119. Met de Leidse jurist en hoogleraar internationaal recht Cornelis van Vollenhoven en met collega fysicus Johannes Kuenen had hij een zeker ‘provisorisch’ plan opgevat om Einstein via het universiteitsfonds uit te nodigen om de komende twee tot drie jaar jaarlijks één tot twee weken naar Leiden te komen om daar met vakgenoten en studenten te spreken over de stand van zaken in de natuurkunde. Daarnaast zou Einstein zich ook kunnen buigen over het werk van jonge veelbelovende Hollandse fysici. Voor een dergelijk bestaan zou hij een royaal honorarium ontvangen, naast de reiskostenvergoeding en vergoeding van de verblijfskosten.

Ehrenfest spoorde Lorentz aan om zich samen met Onnes en Van Vollenhoven in te spannen voor een royaal honorarium van 1500 gulden per jaar.

Einstein accepteerde het komeetachtige bestaan dat Ehrenfest hem voorstelde.

Nadat Ehrenfest de ‘papierdraken in Den Haag’ had overwonnen, werd Einstein bij Koninklijk Besluit van 24 juni 1920 door het Leids universiteitfonds aangesteld als buitengewoon hoogleraar theoretische natuurkunde, een positie die hij formeel tot de Duitse bezetting in 1945 zou behouden, maar die hij al twaalf jaar eerder door zijn ‘vlucht’ naar de Verenigde Staten niet meer kon uitoefenen. Einstein had voor zijn benoeming overigens nog enige onenigheid met de universiteit door zijn voorstel om studenten uit lagere klassen gratis college te geven: ‘studeren is niet alleen iets voor rijken’120.

Op 27 oktober 1920 hield Einstein in Leiden zijn inaugurele rede, getiteld ‘Aether und Relativitätstheorie’, een onderwerp dat aansloot bij zijn recente correspondentie met Ehrenfest. Ehrenfest had hem bovendien geïnstrueerd over de Leidse mores en zelfs over de uitspraak van het ‘Ik heb gezegd’ aan het eind van de rede121. De inauguratie op 27 oktober 1920 was een kroon op het werk en de inspanningen van Ehrenfest en Lorentz. Einstein was inmiddels een beroemde persoonlijkheid en vele universiteiten wilden betrekkingen met Einstein aangaan. Door het wetenschappelijke klimaat in Leiden, de stabiele economische situatie in Nederland122 en zijn innige vriendschap met Ehrenfest koos Einstein dus voor Leiden.

Ehrenfest aan Lorentz, 21 september 1919, AHAL Einstein kreeg weliswaar de Nobelprijs voor natuurkunde in 1921 voor de verklaring van het foto-elektrisch effect, maar de toekenning en uitreiking ervan vond pas plaats in 1922. In dat jaar werd de Nobelprijs natuurkunde aan Niels Bohr uitgereikt.

119 Ehrenfest aan Lorentz, 25 september 1919, AHAL 120 Uit: ‘Leiden: Oase voor natuurkundigen’ Reformatorisch Dagblad, 31 mei 2005 121 Klein, Martin J., Paul Ehrenfest. The Making of a Theoretical Physicist (Amsterdam 1970) p. 319 122 Het salaris van Einstein kwam vanwege de crises in Duitsland op de Nederlandse bankrekening van Ehrenfest terecht. Ehrenfest drukte de hoogte van deze rekening uit in de concentratie Au(goud)-ionen wanneer hij per brief correspondeerde.

117 118

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

40

Om de officiële betrekking van Einstein te vieren, hadden Ehrenfest en Onnes een tweetal natuurkundigen uitgenodigd voor wetenschappelijke discussies: Paul Langevin en Pierre Weiss. Ehrenfest hoopte dat het samenbrengen van deze natuurkundigen een groot succes zou worden, maar tegelijkertijd schreef hij Einstein over zijn depressies in relatie tot zijn geldzorgen123, die hij al vaker ook aan Lorentz had geopenbaard. Einstein verheugde zich ‘zeer, zeer’ dat hij Langevin mocht ontmoeten, aangezien Langevin zich samen met Weiss had bezig gehouden met magnetisme. De verschijnselen van magnetisme onder lage temperaturen ‘waren rijp voor een theoretische discussie’124 schreef hij Ehrenfest, die hierdoor hoop kreeg op het oplossen van een andere paradox, die hem die zomer bezighield, namelijk de theoretische behandeling van paramagnetisme van vaste stoffen. In een publicatie over paramagnetisme125 van vaste stoffen concludeerde Ehrenfest terecht, dat een juiste oplossing voor de problemen met dit paramagnetisme van vaste stoffen nog niet rijp was voor behandeling. Dit kon pas na de introductie van de kwantummechanica halverwege de jaren twintig.

De speciale relativiteitstheorie was rond 1910 gemeengoed geworden door het werk van natuurkundigen als Paul Ehrenfest, Max Planck, Hermann Minkowski en Max (von) Laue. Ehrenfest had het onderwerp in 1907 al geïntroduceerd in Sint Petersburg tijdens een seminar theoretische natuurkunde. Maar harde experimentele bewijzen voor de relativiteitstheorieën waren er nog niet. De algemene relativiteitstheorie vond tijdens en na de oorlogsjaren zijn weg naar het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten via Ehrenfests Leidse collega, de astronoom Willem de Sitter. Op verzoek van Sir Arthur S. Eddington schreef De Sitter in 1916-1918 drie overzichten van de algemene relativiteitstheorie126. In 1917 troffen de Britten onder leiding van Sir Freeman J. Dyson al voorbereidingen voor twee expedities naar de zonsverduistering op 29 mei 1919 in Zuid-Amerika (Sobral) en Afrika (Principe) om een onderdeel van Einsteins theorie te toetsen – de afbuiging van licht door een zwaartekrachtsveld. De officiële resultaten werden meegedeeld in Londen op 6 november 1919. Gunstige resultaten zouden een sterke aanwijzing zijn voor de juistheid van zijn theorie.

Einstein informeerde in september bij Ehrenfest of hij misschien al iets meer wist over de Engelse zonsverduisteringexpedities. Inmiddels had Lorentz Einstein al een telegram verstuurd over de mogelijke bevestiging van zijn theorie: ‘Van der Pol […] vertelde mij dat Eddington er verslag had gedaan van de uitkomsten der Engelschen expedities. […] Ik heb dit aan Einstein per telegram medegedeeld. Als wij nu hierop mogen vertrouwen (en dat zal wel) is het zeker een van de schitterendste bevestigingen eener theorie die ooit gedaan zijn. Ook zeer geschikt om der weg tot den Nobelprijs te banen’127.

Ehrenfest aan Einstein, 2 september 1920, EA Einstein aan Ehrenfest, 30 juli 1920, EA 125 Ehrenfest, P., ‘Note on the Paramagnetism of Solids’ Proc. Amsterdam Acad. 23 (1921) 989 – 992 126 Eddington, A. S., ‘Theory of Gravitation and its Astronomical Consequences’ Monthly Notice of the Royal Astronomical Society 76 - 78 127 Lorentz aan Ehrenfest, 22 september 1919, APE 123 124

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

41

Ook Ehrenfest had er inmiddels via Kuenen van gehoord, was samen met Hertzsprung128 aan het ‘jubelen geslagen’ en had met hem afgesproken bij het volgende bezoek van Einstein ook Sir Eddington uit te nodigen. Het zou niet lang duren, Einsteins volgende bezoek was aanstaande129. Aan zijn moeder schreef Einstein dat zijn theorie over de afbuiging van licht waarschijnlijk bewezen was en dat hij Ehrenfest een bezoek zou brengen om ‘zijn dankbaarheid te bewijzen’. In oktober verbleef Einstein voor drie weken bij de familie Ehrenfest. Voor Ehrenfest was het ‘een heerlijk feest’. Einsteins ster was rijzende en Einstein was in Leiden – in Leiden was Einstein!130 Einstein was een publieke figuur geworden, maar alle roem had ook zijn keerzijde: Einstein was in Berlijn onder vuur komen te liggen als pacifistische joodse kosmopoliet met unanschauliche theorieën. In augustus 1919 leek de rust in Duistland enigszins wedergekeerd met de ondertekening van de Weimar grondwet, maar in maart 1920 was het weer onrustig in Berlijn tijdens de ‘KappPutsch’, the rechts-nationalistische revolutie geleid door Wolfgang Kapp. Einstein schreef Ehrenfest over deze verschrikkelijke tijd van enorme kindersterfte en de voortdurende machtsstrijd131: Einstein verklaarde openlijk voor de Weimar Republiek te zijn, en in een groeiend antisemitisch klimaat, werd hem dit niet in dank afgenomen. In augustus 1920 werd Einstein publiekelijk uitgemaakt voor ‘publieksgeile hond’, ‘plagiator’, ‘bedrieger’ en ‘wetenschappelijke dadaïst’. Er was onder een aantal fysici, de zogenaamde Anti-Einstein Liga, vertegenwoordigd door Paul Weyland, Ernst Gehrcke en Nobelprijswinnaar Phillip Lenard, een echte hetze ontstaan tegen (het werk van) Einstein. Samen met Walther Nernst was hij naar deze groots aangekondigde publieke bijeenkomst gegaan, waar hij veel swastika’s en antisemitische pamfletten aantrof. Einstein vond het belangrijk om zelf te reageren op de (onwetenschappelijke) kritiek van de Liga en schreef een antwoord in het Berliner Tageblatt. Ehrenfest nam het regelmatig op voor zijn vriend en weerlegde op verschillende manieren de kritiek, maar Ehrenfest en zijn vrouw waren het niet bepaald eens over de manier waarop Einstein in het Berliner Tageblatt had gereageerd. Hij bood Einstein hierop opnieuw een volledige positie aan in Leiden. Op 2 september 1920 schrijft hij aan Lorentz: ‘Maar wanneer deze “Hetze” tegen Einstein systematisch doorgaat dan was het toch wel wenschelijk, dat de hollandschen, skandinavischen en Switzer Physici (b.v. U, Zeeman, Julius(!!), Onnes, Bohr, Weyl, Debije) Einstein in bescherming nemen. Misschien Op 20 juli 1920 was Ejnar Hertzsprung benoemd tot adjunct-directeur van de astrofysische afdeling van de Leidse sterrenwacht en hij werd een jaar later benoemd tot hoogleraar aan de Leidse universiteit.

129 Einstein berichtte in een brief op 15 oktober 1919, dat hij de woensdag erna, 20 oktober, om 7 uur in Leiden zou aankomen. De samenkomst van Einstein en Eddington in Leiden vond plaats in september 1923.

130 Ehrenfest schreef eerder aan Lorentz betreffende Einsteins aanstelling dat men koste wat kost moest kunnen zeggen: ‘Einstein is in Leiden - In Leiden is Einstein’ 131 Einstein aan Ehrenfest, 7 april 1920, EA 128

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

42

moet nu Einstein werkelijk weg uit Duitschland – U weet hoe beslist hij het vroeger weigerde! – dan zoude het toch misschien mogelijk zijn hem voor 2-3 jaren geheel naar Nederland te nemen. Daarvoor zouden 14 tot 21000 gulden noodig zijn. Vergeef mij, dat ik in deze droevige geschiedenis nog geldoverwegingen meng. Maar ik was zoo erg gedeprimeerd, dat Gehrke het heeft kunnen klaarspelen dat Einstein tot zulk een On-Einsteinsche reactie te verleiden, dus werkelijk Einsteins fijne ziel aan te tasten, dat ik nu over niets zo zeer nadenk als hoe Einstein geheel uit deze giftige atmosfeer te trekken’132.

Ehrenfest hield in Nederland alle krantenartikelen en publicaties over Einsteins werk nauwkeurig in de gaten, zoals ook het controversiële tweegesprek tussen M. W. Polak en J. A. Schouten over de theorie van Einstein in het Handelsblad in januari en februari 1920. Op M. W. Polak, lector aan de landbouwhogeschool in Wageningen, had Ehrenfest al eerder gereageerd in 1918, toen deze bij Kluwer een boekje uitgaf over de bezwaren tegen de relativiteitstheorie133. Ook Ehrenfests collega en voormalig assistent van Einstein, Antoon Daniël Fokker, mengde zich direct in de discussie met Polak en er ontstond een felle polemiek in het tijdschrift voor ingenieurs. Dat de relativiteitstheorie ook met politieke motieven werd ingezet, mag duidelijk blijken uit de antisemitische ‘hetze’. In Nederland werd voorzichtiger omgesprongen met het politiseren van de relativiteitstheorie. In de jaren twintig had De socialistische gids, het maandblad van de SDAP, een uitgebreide weergave van een voordracht van Ehrenfest over de relativiteitstheorie gepubliceerd, maar de scheidslijn tussen politiek en wetenschap werd duidelijk aangegeven134. Twee maanden later was Einstein weer in Leiden en konden beiden de polemieken in de Nederlandse media bespreken.

Einstein was overtuigd van het bestaan van lichtkwanta, maar het ontbrak hem aan experimentele bewijzen. In december 1921 stelde hij daarom een experiment voor dat het bestaan ervan definitief zou moeten bewijzen. Hans Geiger en Walther Bothe werden door Einstein overgehaald om het experiment uit te voeren. Helaas had het experiment niet de gewenste resultaten en Einstein schreef dit meteen aan Ehrenfest. Ehrenfest analyseerde het experiment en na consultatie van Lorentz kon hij Einstein wijzen op een mogelijke fout in de berekeningen.

Ondanks de hulp die Ehrenfest bood, moest Einstein uiteindelijk toegeven dat hij het gewenste experimentele bewijs niet kon leveren. Het waren Erwin Schrödinger en iets later Arthur Compton die sterkere aanwijzingen konden geven voor de lichtkwantum hypothese aan het eind van 1922. Het zou in oktober 1923 resulteren in een gezamenlijk artikel van Einstein en Ehrenfest getiteld ‘Zur Quantentheorie des Strahlungsgleichgewichtes’135.

Ehrenfest aan Lorentz, 2 september 1920, AHAL Polak, M. W., Bezwaren tegen de opvattingen der relativisten (Deventer 1918). In Ehrenfests werkbibliotheek heb ik ook een artikel terug gevonden over de relativiteitstheorie uit Zeit. Für Positiv.

Phil. door Joseph Petzoldt, waaruit Ehrenfests interesse blijkt voor dergelijke artikelen.

134 Klomp, Henk A., De Relativiteitstheorie in Nederland, breekijzer voor democratisering in het interbellum (1997) 135 Mehra, J. en Rechenberg, H., The Historical Development of Quantum Theory (New York 1982) 132 133

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

43

Samen met Einstein publiceerde Ehrenfest in augustus 1922 ook een artikel, ditmaal over het Stern-Gerlach experiment136. Otto Stern en Walther Gerlach hadden recentelijk hun resultaten gepubliceerd die algemeen werden aanvaard als bewijs voor de stationaire toestanden van het Bohrse atoommodel137. Einstein en Ehrenfest wezen op een fundamenteel probleem dat ze met het experiment hadden. Bohr probeerde in een artikel hun probleem op te lossen, maar uiteindelijk werd door Adolf Smekal de conclusie getrokken dat op atomaire schaal de klassieke mechanische en dynamische wetten niet meer op gingen. Het einde van de traditionele kwantumtheoretische benadering in de atoomtheorie was in zicht. De verklaring door Pauli van het anomale zeemaneffect in 1925 zou het definitieve einde betekenen voor deze ‘klassieke’ benadering in de BohrSommerfeld theorie.

Einstein kwam dus minstens één keer per jaar naar Leiden om colleges te geven, maar soms bezocht hij Ehrenfest wel drie keer per jaar. Gezien Einsteins situatie was het niet altijd even gemakkelijk naar Leiden te reizen. Zijn gezondheidstoestand liet het in 1919 niet toe aanwezig te zijn tijdens Bohrs eerste bezoek aan Leiden. In de herfst van 1921 was een reis naar Japan de reden voor het verschuiven van zijn Leidse colleges. Ook was hij in de jaren twintig nauw betrokken bij de oprichting van en de ‘Dollarsammlung’138 voor een universiteit in Palestina door de zionistische beweging. Ehrenfest zou later ook overwegen naar Palestina te gaan om zich nuttig te maken als fysicus daar. Einstein bezocht in maart Jeruzalem en kon om die reden niet aanwezig zijn bij het Solvay-congres.

Ook zijn Leidse colleges moest hij om die reden uitstellen. Einstein bleef op die manier een ‘Sorgenkind’ voor Ehrenfest, omdat hij zich moest verantwoorden voor het universiteitsfonds, dat Einsteins salaris betaalde. De bezoeken van Einstein waren heel veel waard voor de universiteit, de faculteit, de studenten en niet in de laatste plaats voor Ehrenfest zelf. In mei 1922 was Einstein opnieuw in Leiden. Einstein en Ehrenfest bespraken mogelijke experimenten om het bestaan van lichtkwanta aan te tonen, maar dat bleek niet gemakkelijk en het experiment van Bothe en Geiger had antiklassieke uitkomsten: ‘ich habe ihn [Einstein] in einer sehr fröhlicher öffentlicher Discussion in Amsterdam als “Perpetuum mobile” Constructeur hingestellt was er sofort lachend zugab und nur sagte: “Das einzige was fehlt, ist die Einsicht, dass auch jede zukünftige Construction kein antiklassisches Resultat liefern kann’139.

Eind september 1923 kwam Einstein weer naar Leiden. Hij liet aan Ehrenfest weten dat hij de 25e zou aankomen en dat ze de nulpuntsenergie zouden bespreken. Niet zozeer de theorie als wel het bestaan ervan. In februari 1925 gaf Einstein opnieuw colleges in Leiden. Naast de colleges gebruikte hij dit bezoek Ehrenfest, P. en Einstein, A., ‘Quantentheoretische Überlegungen zum Experiment von Stern und Gerlach’ Zeitschrift für Physik (1922) 137 Mehra, J. en Rechenberg, H., The Historical Development of Quantum Theory (New York 1982) p. 443 138 Einstein aan Ehrenfest, 1 maart 1921, AHQP 139 Ehrenfest aan Bohr, 8 mei 1922, AHQP 136

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

44

ook om de proefdruk van een nieuw te publiceren artikel goed te keuren. Twee maanden eerder had Einstein al laten weten wat hem bezig hield. In de zomer van 1924 had hij een artikel gepubliceerd op basis van de kwantumstatistiek van de Indiër Satyendra Nath Bose. Hij paste de nieuwe statistiek toe op een ideaal gas en kwam onder andere tot de conclusie dat langzame atomen vaker voorkomen in een kwantumgas dan in een klassiek ideaal gas. In december schreef hij Ehrenfest dat het ‘kwantum ding’ erg interessant is geworden en dat hij meer en meer geloofde in een diepere betekenis achter de hypothese140. In de weken erna zou hij een vervolg schrijven op zijn eerdere artikel over de Bose-statistiek, waarin hij een nieuwe faseovergang in het gas voorspelt. Hij wist ook de toestandsvergelijking af te leiden van het gas en hij besprak in het artikel de statistische onafhankelijkheid van molekulen. Hij nam zijn originele handgeschreven manuscript mee en paste de drukproeven aan in Leiden. Het zou Einsteins laatste belangrijke voorspelling zijn, namelijk die van het Bose-Einstein condensaat. Pas in 1995 zou een onderzoeksgroep in Colorado deze exotische toestand van materie experimenteel bewijzen. In 1999 kregen zij er de Lorentz Medaille voor en in 2001 zelfs de Nobelprijs. Einstein vergat het manuscript mee te nemen of hij liet het bewust voor Ehrenfest achter op diens werkkamer in 1925. Iets meer dan tachtig jaar later zou het weer opduiken uit dit werkarchief van Ehrenfest in het Instituut Lorentz.

Ehrenfest zelf zou aan het thema enkele artikelen wijden, waaronder één samen met zijn leerling George Uhlenbeck141.

EEN REIS NAAR AMERIKA

Dat er een grote oceaan tussen Amerika en Europa ligt, is tegenwoordig geen belemmering meer voor wetenschappelijke uitwisseling van informatie.

Amerikaanse natuurkundigen aan het begin van de vorige eeuw hadden aanzienlijk meer moeite om informatie te verkrijgen van hun Europese collega’s. Door beurzen van stichtingen en fondsen konden Amerikaanse universiteiten Europese wetenschappers aantrekken om een bepaalde tijd in de Verenigde Staten te doceren en te werken. Veel Europese natuurkundigen, waaronder Ehrenfests eigen leermeester Boltzmann in 1899, Lorentz in 1906, Einstein in 1921 en Bohr in 1923, bleven zo voor kortere of langere tijd in de Verenigde Staten. Hun werk had vaak het karakter van missionariswerk. Toen Ehrenfest voor het eerst Amerika bezocht in december 1923 had hij een hele andere benadering. Zijn broer Hugo uit Saint Louis had hem al gewaarschuwd voor het nieuwe land met een andere cultuur. Hij moest van hem de eerste weken vooral luisteren en kijken en niet zoals veel andere wetenschappers hun oordeel vellen over de Amerikaanse cultuur. Dankzij dit advies van Hugo zou Ehrenfest, die normaal geen blad voor

Einstein aan Ehrenfest, 2 december 1924, AHQP Ehrenfest, P., ‘Zum Einsteinschen “Mischungsparadoxon”’ Zeitschrift für Physik 41 (1927) 576 – 582 140 141

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

45

de mond nam, met een open vizier zijn reis naar de Nieuwe Wereld tegemoet gaan en open staan voor nieuwe ideeën en mensen142.

In november 1920 informeerde Einstein naar Ehrenfests plannen om een bezoek te brengen aan Amerika143. Het leek Einstein geweldig om Ehrenfest in de Verenigde Staten te zien. Ehrenfest was inderdaad bezig met de voorbereiding voor een reis naar Amerika, al was het maar om zijn oudere broer Hugo in Saint Louis op te zoeken. In 1921 schreef Ehrenfest aan zijn Amerikaanse collega Robert Millikan, dat hij betwijfelde of hij de Amerikaanse studenten iets zou kunnen leren. Maar, zo schrijft Ehrenfest, hij wilde ontzettende graag de Amerikaanse fysici aan het werk zien, met hen in contact komen en de geestdrift van Amerikaanse science beleven. Iets later zou hij zijn motieven om naar Amerika te komen uiteenzetten in een brief aan Paul Epstein, een jonge Poolse natuurkundige, die na zijn assistentschap in Leiden met hulp van Lorentz in Pasadena werd aangesteld144.

In juli 1923 informeerde ook Bohr naar Ehrenfests plannen om een reis naar Amerika te maken. Bohr zelf maakte zijn eerste reis naar de Nieuwe Wereld twee maanden later in september en hij zou hier vier maanden blijven. De plannen van Ehrenfest waren nog niet echt helder. Er was namelijk enige verwarring over het moment waarop Millikan hem precies had uitgenodigd. Millikan had Ehrenfest in een brief verrast door te schrijven dat zijn bezoek aan Pasadena gepland stond voor begin 1924 in plaats van begin 1923. Ehrenfest broer was hierover zeer teleurgesteld en Ehrenfest vroeg zich zelfs af of het nog wel nuttig was om naar Amerika af te reizen, aangezien hij steeds ouder werd en dus de aansluiting bij zijn jongere collega’s steeds lastiger was: ‘Ich werde überhaupt nicht mehr nach Californien kommen oder wenn ich erst in 1924 doch noch komme, werde ich mich fühlen wie sich ein aus der Mode gekommen Damenhut in einer modernen Winkeletalage fühlen muss’145. Lorentz, op dat moment zelf in Californië, kalmeerde Ehrenfest en schreef een nuchtere en eerlijke brief vanuit het Yosemite National Park: ‘Mag ik hierbij nu iets persoonlijks zeggen! Dat het voor Uw broer een groote teleurstelling zou zijn, en voor ge zelf dus ook, als ge eerst later zoudt kunnen komen, begrijp ik heel goed. Maar met de overweging waarbij van een uit de mode geraakte dameshoed sprake is, kan ik mij niet vereenigen. Ik ben overtuigd dat je hier met veel vrucht werkzaam zult kunnen zijn, en dat wel evengoed in 1924 als in 1923. Want gij zult in 1924 even goed en met dezelfde levendigheid van belangstelling en helderheid van onderscheiding in de groote

Deze paragraaf is grotendeels gebaseerd op een lezing van Martin J. Klein America Observed: Paul Ehrenfest’s visit 1923 – 1924. Klein baseert zijn lezing voornamelijk op de correspondentie tussen Ehrenfest en zijn vrouw. In een eerder verschenen doctoraalscriptie van Derk van den Bos is deze lezing in het Nederlands terug te vinden. Ik heb in deze paragraaf daarom alleen essentiële punten verwerkt uit deze lezing en nieuwe punten gevonden in alternatieve correspondentie.

143 Einstein aan Ehrenfest, 26 november 1920, AHQP 144 Lunteren, F. H. van, Paul Ehrenfest, de Leidse onderzoeksschool van een fysicus in diaspora (Utrecht 2003) 145 Ehrenfest aan Lorentz, 4 februari 1922, AHAL 142

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

46

vraagstukken die de physica bezig houden (nieuwe misschien) zijn doorgedrongen als nu’146.

Ondanks Lorentz’ overtuigende brief besloot Ehrenfest begin 1923 naar de Verenigde Staten te gaan. Maar toen de gedoodverfde opvolger van Onnes, Johannes Kuenen in september 1922 overleed, besloot hij zijn reis uit te stellen en pas eind 1923 naar Amerika te gaan. Toen Bohr naar Europa terugkeerde, voer Ehrenfest op 3 december 1923 uit naar de Verenigde Staten. Gefascineerd door alle nieuwe indrukken, waaronder de jazzmuziek, schreef hij zijn vrouw uitvoerig over zijn reis. In Leiden ging alles gewoon door, ook zonder Ehrenfest, maar het colloquium was niet meer hetzelfde: ‘Lorentz treurt dat de physica niet meer klassiek is en schept weinig behagen in moderne dingen. Ehrenfest is in de Nieuwe Wereld en het colloquium onder leiding van Oom Kees [Keesom] is zeer vervelend’147. Ehrenfest liet begin januari 1924 aan zijn studenten in Leiden weten hoe het hem in Pasadena verging: Lieber Tinbergen und Ihr alle lieben Jungen drüben so fern fern! Ich denke sicher fünf mal so oft an jeden Einzelnen von Euch als Ihr alle zusammen an mich! […] In Pasadena gibt es keine weiblichen Studenten und die Jüngen läufen den ganzen Tag in ihrer Footbal-Kleidung herum’148.

Ehrenfest gaf allereerst een aantal lezingen op verschillende universiteiten in Amerika. Hij gaf enkel voordrachten over thema’s waarin hij zich thuis voelde, zoals de kwantumtheorie en de statistiek. Dit zou hem helpen bij de podiumangst, die bezit van hem nam op de dag dat hij in Pasadena aankwam op 7 januari 1924.

Engels was niet zijn beste taal en dat maakte hem onzeker in zijn pogingen om het publiek te kunnen boeien, zoals hij zelf een paar jaar later schreef: ‘my englisch is so poor, helpless and queer, that you immediatly can see, that I am not a Dutchman’149. Alleen in het Duits had hij totale controle over de presentatie van zijn voordracht. Zijn eerste lezing werd een groot succes en al gauw voelde Ehrenfest zich als een vis in het water bij zijn Amerikaanse collega’s. Na drie lezingen was nog steeds niemand afgehaakt. De lezing daarna waren veel toehoorders slaperig geworden en dat merkte Ehrenfest ook: ‘I beg your pardon, that I could not make it cheerful today’.

Na zijn lezingen aan universiteiten werkte hij drie maanden aan het Calfornian Institute for Technology (CalTech) in Pasadena. Millikan regelde de bezoeken aan collega natuurkundigen, zoals Paul Epstein, Richard Tolman en Harry Bateman, met wie Ehrenfest gezamenlijke artikelen publiceerde. Ehrenfest raakte meer en meer overtuigd van de capaciteiten van zijn Amerikaanse collega’s en geloofde dat de Amerikanen tot dingen in staat waren die in Europa niet mogelijk zouden zijn.

In Amerika werd hij vooral verrast door het maatschappelijk nut dat de Lorentz aan Ehrenfest, 9 maart 1922, APE Coster aan Kramers, 2 februari 1924, AHQP 148 Ehrenfest aan Goudsmit, 10 januari 1924, AHQP 149 Uit: Notes for Lecture before a group of American students on the Dutch university system, spring 1926 or 1927 (archiefstuk G. E, Uhlenbeck) AHQP 146 147

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

47

universiteiten nastreefden. Hij bracht ook een bezoek aan de telescoop op Mount Wilson. Hij schreef zijn vrouw dat hij hoopte alle nieuwe informatie te kunnen verwerken. Hij ontmoette tijdens zijn bezoek veel nieuwe mensen; veel wetenschappers en studenten, maar ook musici en artiesten, waaronder fotograaf Alfred Stieglitz. Eén van de grootste successen tijdens zijn bezoek was het contact met studenten. Dit was wat hij graag wilde. Hij verzocht een aantal studenten om een bijeenkomst te organiseren en een paar dagen later gaf hij een lezing in een opeengepakte zaal aan een paar honderd studenten. De hele dag zou hij in discussie zijn met verschillende groepen studenten. De Amerikaanse studenten vond hij in dit opzicht toegankelijker dan de Nederlandse studenten, ze waren meer bereid te discussiëren dan hun Nederlandse leeftijdgenoten, iets dat hij had gemist sinds zijn vertrek uit Sint Petersburg.

Zijn bezoek aan de Verenigde Staten had een blijvende indruk achtergelaten op Ehrenfest en dit kon dus ook niet zonder verdere gevolgen blijven. Zijn hoop om contacten te leggen voor zijn eigen studenten was uitgekomen. In 1925 ging zijn student Gerhard Dieke naar Berkeley waar hij samenwerkte met de Amerikaanse natuurkundige Raymond T. Birge. Twee jaar later zouden George Uhlenbeck en Sem Goudsmit posities accepteren aan de universiteit van Michigan. De in Duitsland geboren Amerikaan Ralph de Laer Kronig zou op zijn beurt in 1925 een bezoek aan Nederland brengen. Kronig had Ehrenfest zijn interesse in de theoretische natuurkunde getoond tijdens een bezoek aan de Columbia University aan het eind van zijn Amerikareis. Samen met Sem Goudsmit publiceerde hij een artikel over de intensiteit van de Zeeman-componenten van de spectraallijnen. Na Leiden werd Kronig de assistent van Pauli in Hamburg en later aanvaardde hij posities in Utrecht, Groningen en Delft.

EEN DRAAIEND ELEKTRON: BRILJANT OF ONZINNIG

Misschien wel de bekendste discussie in de geschiedenis van de moderne natuurkunde is de discussie tussen Niels Bohr en Albert Einstein over de interpretatie van de kwantummechanica. Minstens zo bekend is de gerelateerde uitspraak “Der Alte […] würfelt nicht” van Einstein in een brief aan Max Born.

Ehrenfest was in deze kwesties vrijwel zonder voorbehoud pro Bohr en contra Einstein, getuige zijn beroemd geworden brief aan zijn studenten Goudsmit, Uhlenbeck en Dieke in 1927150. Maar voordat deze discussie plaats zou vinden, kwam een lang gekoesterde wens van Ehrenfest uit. Bohr en Einstein brachten tegelijkertijd een bezoek aan Leiden in december 1925. In talloze brieven aan zowel Einstein als Bohr had Ehrenfest de afgelopen zeven jaren de wens uitgesproken om beide vrienden bij hem in Leiden te hebben. En wat vonden zij van de elektronspin, vlak daarvoor geformuleerd door zijn studenten Sem Goudsmit en George Uhlenbeck?

150

Mehra, J. en Rechenberg, H., The Historical Development of Quantum Theory (New York 1982)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

48

In het najaar van 1925 suggereerden Ehrenfests leerlingen Goudsmit en Uhlenbeck dat het elektron om zijn as roteert met een gekwantiseerd impulsmoment. Door deze rotatie om zijn as genereert het elektron ook een magneetveld. Ehrenfest was gecharmeerd door het idee en spoorde ze aan een artikel te schrijven voor Naturwissenschaften. Lorentz had een aantal problemen opgeworpen toen hij het artikel bestudeerde en dus wilden Goudsmit en Uhlenbeck de publicatie ervan uitstellen. Maar Ehrenfest had de tekst al opgestuurd: zijn studenten waren jong genoeg om zich ‘eine Dummheit’ te veroorloven. Het hele idee was volgens Ehrenfest ‘Brillant’ of ‘Quatsch’151. De brief werd op 20 november gepubliceerd in Naturwissenschaften.

Lorentz’ vijftigjarige doctorsjubileum werd grootschalig gevierd op 11 december.

Ter gelegenheid van dit jubileum werd de Lorentz Medaille in het leven geroepen, een prijs die iedere vier jaar wordt uitgereikt aan een fysicus die veel heeft betekend voor de natuurkunde. Aan Max Planck werd als eerste deze onderscheiding uitgereikt in 1927. Ehrenfest nodigde Bohr en Einstein uit, in december langs te komen, maar niet alleen vanwege het jubileum152. Hij wilde zowel Bohr als Einstein voor hemzelf hebben en ‘isoleren’ van de buitenwereld.

Ze mochten van hem dus niks te lezen of te schrijven bij zich hebben. Dit keer kwamen beide vrienden wel tegelijk in Leiden. De trein vanuit Kopenhagen bracht Bohr langs Hamburg, waar hij een korte stop maakte. Wolfgang Pauli en Otto Stern hadden hem namelijk bij het station opgewacht en hem gevraagd wat hij van het roterende elektron vond. Bohr moet geantwoord hebben dat hij het ‘heel, heel interessant vond’153, maar dat hij wel enige bedenkingen had. Volgens Abraham Pais in Bohrs wetenschappelijke biografie was dit Bohrs favoriete uitdrukking om te zeggen dat iets verkeerd was. Verderop, in Leiden, wachtten Ehrenfest en Einstein hem op bij het station. Het eerste wat Einstein aan Bohr vroeg, was wat Bohr van het roterende elektron vond. En weer had Bohr geantwoord dat het zeer interessant was, ‘maar hoe zit het met het magneetveld?’. Ehrenfest vertelde Bohr dat de problemen met het magneetveld door Einstein waren opgelost, door het relativistisch te bekijken vanuit het ruststelsel van elektron. Bohr was meteen overtuigd154.

Op 13 december vertrok Bohr naar Göttingen, maar niet voordat hij eerst in Utrecht zijn collega Ornstein had opgezocht. In Göttingen aangekomen, werd hij wederom door nieuwsgierige vrienden opgewacht. Ditmaal vroegen Werner Heisenberg en Pascual Jordan hem naar de elektronspin. Bohr sprak van een geweldige vooruitgang. Op weg naar Kopenhagen, wachtte Pauli hem op in Berlijn. Hij was daar naartoe gereisd enkel en alleen om van Bohr te horen hoe hij tegen de elektronspin aankeek na zijn bezoek in Leiden. Bohr vond het opnieuw een grote vooruitgang, waarop Pauli sprak van ‘ketterij in de atoomfysica’ en antwoordde: ‘eine neue Kopenhagener Irrlehre’. Bij thuiskomst schreef Bohr aan Frenkel, V., ‘Physik und Kritik: Paul Ehrenfest’ Inf. aus Wiss. und Technik in der SU 9 (1974) Ehrenfest aan Bohr, 12 september 1925, NBA 153 Pais, A., Niels Bohr’s Times, in Physics, Philosophy and Polity (New York 1991) 154 Frenkel, V., ‘Physik und Kritik: Paul Ehrenfest’ Inf. aus Wiss. und Technik in der SU 9 (1974) 151 152

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

49

Ehrenfest over zijn kruistocht: ‘Auf meiner weiteren Reise fühlte ich mich ganz wie ein Prophet des Elektromagnet-Evangeliums, und ich glaube, daß es mir gelungen ist, Heisenberg und Pauli wenigstens davon zu überzeugen’155.

155

Bohr aan Ehrenfest, 22 december 1925, APE / AHQP

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

50

Afbeelding 6 | Het krijtbord in woonkamer van Paul Ehrenfest waar de beroemde woensdagavondcolloquia werden gehouden (van de auteur)

Afbeelding 4 | Albert Einstein en Hendrik Antoon Lorentz,

gefotografeerd door Paul Ehrenfest voor zijn huis in Leiden in 1921. (©Museum Boerhaave, Leiden)

Afbeelding 7 | De ‘achterzijde’ van het huis van de familie Ehrenfest aan de Witte Rozenstraat 57, ontworpen door mevrouw Ehrenfest-Afanasjewa (van de auteur)

Afbeelding 5 | Fragment van de handtekeningenmuur in de logeerkamer van huize Ehrenfest (van de auteur)

Afbeelding 8 | Niels Bohr, Paul Ehrenfest en Paul Ehrenfest jr.

Op het station van Leiden (©American Institute for Physics)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

51

EEN VERANDERENDE ONDERZOEKSCHOOL De komst van Ehrenfest had grote gevolgen voor de natuurkunde in Leiden. Niet alleen de studenten merkten in die jaren dat er een andere wind was gaan waaien, ook Ehrenfests collega’s profiteerden van de kennis en contacten die Ehrenfest met zich meebracht. Het onderzoek ging steeds vaker in samenwerking met een buitenlandse student of onderzoeker. Er waren tientallen buitenlandse collega’s en studenten die in de jaren na de oorlog Ehrenfest in Leiden aandeden. Zulke enorme aantallen waren ongewoon in Lorentz’ tijd. Vaak waren zij op doorreis en gaven ze een voordracht tijdens het woensdagavondcolloquium of deden een voordracht aan het NatLab in Eindhoven156. Een bezoek aan Onnes’ cryogene laboratorium en aan Lorentz in Haarlem stonden daarnaast vaak op het programma. Afgaande op onder andere de handtekeningenmuur in Ehrenfests logeerkamer en de Philips archieven kunnen we al tientallen natuurkundigen noemen die tussen 1916 en 1925 een bezoek brachten aan Ehrenfest: Einstein, Bohr, Heisenberg, Landé, Joffe, Oppenheimer, Kronig, Epstein, Krutkow, Frenkel, Jeans, Curie, Franck, Pringsheim, Stern, Rosseland, Meitner, Sommerfeld, Aston, Polanyi, Barkhausen, Born, Fürth, Nordström, Appleton, Pohl, Fauling, Pauli, Wilson, Bragg, Terenin, Courant, Gerlach, Le Corbeiller, Langevin, Weiss, Bothe, Kapitza, Brillouin, Zenneck, Black, Kossel, Jordan, Planck, Gamov, Breit, Friedman, Hilbert, Back, Schwab, Bryner, Mayer, Dirac, Klein, Schrödinger, Tolman, Schatunovsky, Langmuir, Roschdjestwensky Lietzmann, Salaman, Polianouskaja, Bezikovir, Fortrat, Perrin, Cakio, Hertz, Tschulanowsky, Archangelsky, Trkal, Landau en Fermi.

Sommige buitenlandse studenten werkten voor langere tijd met Ehrenfest samen in het Leidse Instituut voor theoretische fysica, dat na de verbouwing in 1920 zo was gaan heten. Een aantal van deze studenten zou het daarna ver schoppen: Enrico Fermi kwam bijvoorbeeld na zijn doctoraat twee jaar assisteren in Leiden en Göttingen. Hier in Leiden in het najaar van 1924 zou hij zijn zelfvertrouwen hebben gekregen door het contact met Ehrenfest en hij geeft aan dat dit het meest waardevolle was wat hij tijdens zijn studie in het buitenland zou hebben verkregen157. In het najaar van 1925 kwam Werner Heisenberg op uitnodiging van Ehrenfest naar Leiden, waar hij onder andere discussieerde over de radicale ideeën die het begin zouden zijn voor zijn matrixmechanica. Ehrenfest publiceerde helaas niets in relatie tot de kwantummechanica in de jaren 1925 en 1926, maar droeg waarschijnlijk wel bij aan de ontwikkeling ervan.

EEN FACULTEIT IN ONTWIKKELING

Wetenschappelijke discussies waren voor Ehrenfest een zekere levensvoorwaarde.

Hij stelde alles in het werk om van de Leidse natuurkunde een wetenschappelijk 156 157

Het laboratorium van Philips. Zie ook: NATUURKUNDE BUITEN DE UNIVERSITEIT In het commemoration artikel van Pontecorvo, Uspekhi Fizicheskikh Nauk, Vol 57, p. 349 (1955)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

52

centrum te maken, waar studenten en docenten op een vrije manier konden discussiëren over natuurkunde. Alles wat dit ideaal in de weg stond, moest opzij worden geschoven. Tradities binnen de universiteit werden overboord gegooid, tradities die in contrast stonden met het ideaalbeeld dat Ehrenfest voor ogen had.

Hij baseerde zich hier op de ervaringen die hij had in zijn studententijd in Göttingen en Wenen, op zijn ervaringen in Leipzig en aan de universiteit in Sint Petersburg.

Allereerst moesten de pendelende studenten uit Delft, Rotterdam, Den Haag en omstreken, de zogenaamde spoorstudenten, dichter bij de universiteit komen wonen. Ehrenfest hielp in enkele gevallen zelfs met een studiebeurs158 die dit studenten mogelijk zou maken. Eenmaal in Leiden moesten studenten zich ten volste ontwikkelen en bekwamen in de (hedendaagse) natuurkunde. Ehrenfest had een aantal ideeën om dit te realiseren. Hij organiseerde een wekelijks colloquium (het beroemde woensdagavond colloquium), hij zorgde voor een vrij toegankelijke bibliotheek voor zijn studenten (leeskamer Bosscha). Hij was in 1923 de oprichter van en stuwende kracht binnen studentenvereniging ‘De Leidsche Fles’ en hij was actief betrokken bij de heroprichting van en altijd uitgenodigd bij het faculteitsdispuut ‘Christiaan Huygens’. Daarnaast stimuleerde Ehrenfest zijn studenten contacten te leggen met medestudenten uit Amsterdam en Utrecht en bracht hij zijn studenten in aanraking met buitenlandse collega’s. De meeste van zijn studenten verbleven dan ook enige tijd in het buitenland voor hun promotieonderzoek.

Direct na zijn benoeming tot hoogleraar zette Ehrenfest zich in om de discussie over de moderne natuurkunde op gang te brengen door wekelijks een fysisch colloquium te organiseren. Ieder woensdagavond vonden deze voordrachten en discussies plaats bij hem thuis in de woonkamer. Studenten moesten worden uitgenodigd het colloquium bij te wonen, wat de status ervan aanzienlijk verhoogde. Ehrenfest nodigde vaak bekende gastsprekers uit en in zijn lange bestaansgeschiedenis zouden de grootste natuurkundigen hier een voordracht houden159. Veel van de gastsprekers waren enthousiast om te mogen spreken op het beroemde colloquium, zoals Alfred Landé160. Na afloop volgde vaak levendige discussies tussen de studenten, Ehrenfest en de gastsprekers. Na afloop van het colloquium op 14 mei 1919 zou Ehrenfest nog lange tijd napraten met Weber en hij zou er door Bohrs bezoek een maand eerder een goede kennis aan over houden161. In ongeveer dezelfde periode zette Ehrenfest samen met Frits Zernike, de latere Nobelprijswinnaar, in Delft een zelfde soort Colloquium op. Het was de bedoeling om dit colloquium drie keer per jaar rond de tentamenperiode in Delft te organiseren met een handjevol Nederlandse natuurkundigen. Op vrijdag 6 juni was de eerste bijeenkomst. Onder de aanwezigen waren De Haas, Zernike, Elias, Keesom, Burgers en Oosting. In veel van Ehrenfests brieven zijn terloopse Uit een niet gepubliceerde autobiografische schets van Dirk Struik Het colloquium vindt nog steeds plaats in Leiden onder de naam Colloquium Ehrenfestii 160 Landé aan Ehrenfest, 10 november 1924, AHQP 161 Ehrenfest aan Bohr, 14 mei 1919, NBA 158 159

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

53

uitnodigingen voor de woensdagavondcolloquia terug te vinden. Aan Jan Burgers schrijft hij in de kantlijn dat Coster en Einstein op 3 oktober 1923 een voordracht geven. Door deze subtiele uitnodigingen was hij verzekerd van publiek. Het idee van een fysisch colloquium was niet nieuw. In Göttingen had Ehrenfest het belang van deze wetenschappelijke discussies al ingezien. Tijdens zijn verblijf in Sint Petersburg had Ehrenfest ook daar een natuurkundig colloquium in het leven geroepen. Toen hij, na een lange radiostilte met de Russen aan het eind van de eerste Wereldoorlog, van Joffe en Krutkow hoorde dat het colloquium nog steeds werd georganiseerd, was Ehrenfest enorm blij verrast en trots op zijn Russische vrienden, die te kampen hadden met zo veel ontberingen.

De leeskamer ‘Bosscha’ was een ander initiatief van Paul Ehrenfest zelf. Na een financiële donatie (2500 gulden) van de zoon van de overleden curator Johannes Bosscha werd de leeskamer op 23 oktober 1913 in gebruik genomen162. Beheerd door een verenigingsbestuur kreeg de ‘Leeskamer voor Wis- en Natuurkunde Bosscha’ in het begin ook subsidie van het universiteitsfonds. Ehrenfest wilde, naar voorbeeld van de leeskamers in Leipzig en Göttingen, dat de studenten er in alle rust konden lezen in boeken en recent verschenen tijdschriften. Later zou G. L. de Haas-Lorentz spreken over een model leeskamer voor andere leeskamers en over de grote invloed die de leeskamer heeft gehad op de studenten uit die tijd. In de winter van 1921 maakte Ehrenfest zich druk om het succesvolle voortbestaan van de leeskamer163. In overleg met professor De Vries, directeur van de universiteitsbibliotheek, kwamen ze een structureel bedrag van 1000 gulden overeen om de leeskamer uit te breiden. Zij spraken met ‘de heeren van het Ministerie van Onderwijs’ en die waren uitermate gunstig gestemd. De leeskamer miste nog een aantal natuurkundige tijdschriften en er waren nog geen mathematische tijdschriften. Daarnaast zou van ieder boek ook een tweede exemplaar moeten zijn in de universiteitsbibliotheek. De exemplaren in de leeskamer konden niet, zoals in Wenen en Sint Petersburg, worden uitgeleend want dat zou ‘zeer ongunstig werken’. Het verbeteren van de leeskamer diende ook Ehrenfests ‘strijd tegen de spoorstudenterij’. Deze investering in de leeskamer was voor Ehrenfest gemakkelijker dan direct ‘voor eet- en woongelegenheden der studenten’ te zorgen, wat ‘zijn krachten’ ver te boven zou gaan.

In mei 1919 werd Ehrenfest benoemd tot lid van de Koninklijke Akademie van Wetenschappen. Eind mei nam hij deel aan zijn eerste Akademiezitting. De bijeenkomst vond plaats in het zeer mooie en stijlvolle gebouw van de Akademie in Amsterdam. Ehrenfest omschreef het als een serieuze vergadering door de aanwezigheid van de andere leden (Lorentz, Onnes, Zeeman, Kapteyn, Einthoven, Brouwer en Hamburger). Ehrenfest vond zijn eerste zitting verder tamelijk onbevredigend: ‘ich habe das Gefühl, dass man aus diese Institution doch enorm viel mehr heraus holen könnte als de facto geschieht’164. Hij speelde sinds Archief Kamerlingh Onnes Laboratorium; Leeskamer Bosscha Ehrenfest aan Lorentz, 9 februari 1921, AHAL 164 Ehrenfest aan Bohr, 4 juni 1919, NBA 162 163

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

54

zijn lidmaatschap een belangrijke rol in de benoemingen van nieuwe leden van de Akademie, zoals in het voorjaar van 1921 toen de kandidatuur van Van der Waals jr. ter discussie stond. Ehrenfest werd ook vaak betrokken bij de benoeming van collega professoren. Hij werd onder andere geconsulteerd tijdens de opvolgingskwestie van de Groningse hoogleraar Herman Haga in februari 1922.

Samen met Lorentz, Onnes en De Sitter vormde Ehrenfest eind 1922 de benoemingscommissie die zich bezighield met de opvolging van Kuenen en Onnes. Na de onverwacht vroege dood van Onnes gedoodverfde opvolger, boog deze commissie zich over de vraag wie de leiding zou moeten nemen over het laboratorium. Onnes zou binnen korte tijd met emeritaat gaan en dus werd er gezocht naar twee hoogleraren experimentele natuurkunde. De commissie stelde Keesom en De Haas voor, ieder met een eigen takenpakket binnen het laboratorium. De Haas werd directeur van de onderzoeksafdeling die zich niet met lage-temperaturen bezighield. Keesom werd directeur van de afdeling lagetemperaturen. In 1924 werd Claude Crommelin benoemd tot adjunct-directeur en lector. Ehrenfest maakte zich in 1925 zorgen om zijn collega Keesom, die overwerkt was165. De klaarblijkelijke reden was dat zijn voorganger Kamerlingh Onnes nog steeds ‘regeerde’ in het cryogene laboratorium. Ehrenfest luchtte zijn hart bij Lorentz: ‘Es ist doch wirklich sehr sehr schade, dass Onnes noch so stark hineinregiert. [...] Wenn überhaupt jemand, so können einzig und allein Sie hilfen Herr Lorentz’166. Ehrenfest vergelijkt Onnes met de overheersende aanwezigheid van de schoonmoeder in het leven van een jong echtpaar. Dit echtpaar, De Haas en Keesom, kreeg alle vertrouwen van Ehrenfest, maar voor de studenten bleef het in de beginjaren lastig. Moesten zij nu luisteren naar de ‘oude mevrouw’ of naar de ‘jonge mevrouw’?

Een andere benoeming waar Ehrenfest een grotere rol in speelde, was de opvolgingskwestie van Willem Henri Julius. Ehrenfest bezocht een zwaar zieke Julius nog op 4 april 1925 en schreef Lorentz dat hij zich op het ergste moest voorbereiden. Na de dood van Julius, elf dagen later, nam experimenteel fysicus Leonard Ornstein in eerste instantie de taken van Julius over. Door de benoemingsadviescommissie, waar Ehrenfest zitting in nam, werd ook gezocht naar een theoretisch fysicus. Deze commissie, onder leiding van Hermann Jordan, stelde een tweetal theoretische kandidaten voor, te weten H. C. Burger, leerling van Ornstein, en Hans Kramers. Daarnaast werden inlichtingen gewonnen over een vijftal experimentele fysici, te weten Ernst Back167 uit Tübingen, Gustav Hertz168 uit Eindhoven en de Nederlanders Dirk Coster, Gilles Holst en wederom H. C. Burger. De faculteit probeerde echter Ehrenfest zelf te overtuigen. De universiteit zou zelfs zijn verhuiskosten betalen, een ongebruikelijke handreiking in die tijd, maar wellicht een niet onbelangrijk argument voor Ehrenfest. In een brief aan Lorentz op 14 oktober had hij echter laten weten dat hij definitief had Delft, Dirk van, Heike Kamerlingh Onnes. Een biografie (Amsterdam 2005) p. 532 Ehrenfest aan Lorentz, 4 april 1925, AHAL 167 Ernst Back werkte als experimentator in 1919 in Zürich waar hij Einstein leerde kennen 168 In december van datzelfde jaar zou hij samen met James Franck de Nobelprijs natuurkunde krijgen 165 166

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

55

besloten om in Leiden te blijven169. Dit had hij ook aan De Haas en De Sitter meegedeeld; zijn besluit stond vast. Ehrenfest had een sterke voorkeur voor een zwaargewicht in de kwantumtheorie en Kramers had zijn sporen daarin ruimschoots verdiend. Ehrenfest zette alles op alles en schreef collega’s aan voor de verstrekking van aanbevelingsbrieven170. De drie meest vooraanstaande fysici uit die tijd, Max Planck, Niels Bohr en Albert Einstein, schreven overwegend positieve referenties voor Kramers. Met de aanbevelingen van dit supertrio kon de universiteit niet anders meer dan Kramers benoemen tot hoogleraar theoretische natuurkunde. Met de kwantumexpert Kramers om de hoek hoopte Ehrenfest de nieuwste ontwikkelingen in de kwantumtheorie bij te kunnen houden, maar dat zou anders uitpakken dan Ehrenfest had gehoopt. Kramers had namelijk steeds minder de behoefte om Ehrenfest te heronderwijzen in de moderne natuurkunde.

Ook andere faculteiten deden graag een beroep op Ehrenfest, zoals ook in maart 1921, toen hij werd uitgenodigd door de Leidse Letteren faculteit voor de benoemingsadviescommissie voor de opvolger van de Leidse filosoof Bolland.

Bolland was een gerespecteerd hegeliaans filosoof en de Letteren faculteit schakelde ook andere faculteiten in om een geschikte opvolger voor te dragen.

Ehrenfest nam de uitnodiging in eerste instantie niet aan, Kuenen, de assistent en beoogd opvolger van Onnes of de Leidse astronoom De Sitter, zouden een veel betere keuze zijn voor een dergelijke functie, schreef hij Lorentz171. Uiteindelijk accepteerde hij de uitnodiging toch, vanwege de incommensurabiliteit172 van enkele andere commissieleden. Voor Ehrenfest bleef deze benoemingsprocedure een ‘ganz dunkle Sache’. Ehrenfest had zelf in een brief aan Lorentz al een aantal kandidaten op het oog, waaronder Brouwer, Clay, Kohnstamm, Mannoury en Wichmann. Clara Wichmann, leerlinge van Bolland, was echter omstreeks dezelfde tijd plotseling gestorven; in dezelfde brief aan Lorentz schrijft Ehrenfest dat hij haar werk enorm waardeerde: ‘Ich habe sehr viel Gutes von ihr gehört, über die Energie und Klarheit Ihres Denkens und Sprechens’. Misschien had hij daarom in de jonge Wichmann een serieuze opvolger van Bolland gezien.

Ehrenfest hield ontwikkelingen op andere faculteiten scherp in de gaten. Hij was bijvoorbeeld in 1922 erg teleurgesteld dat de minister afzag van de installatie van een ‘DuBois-leerstoel’ in Utrecht vanwege bezuinigingen. In plaats daarvan werd in Utrecht een lectoraat ingesteld. In Ornsteins leerling H. C. Burger, die rond die tijd zijn werk aan het NatLab opzegde, zag Ehrenfest een mogelijke kandidaat om deze functie in te vullen173.

Ehrenfest aan Lorentz, 14 oktober 1925, AHAL Onder andere aan Bohr op 27 september 1925, APE 171 Ehrenfest aan Lorentz, 13 maart 1921, AHAL 172 Van Dale omschrijft de betekenis ondermeer met 'geen gemene maat hebbende'. Het woord komt oorspronkelijk uit de wiskunde, waar het gebruikt wordt voor de onderlinge onmeetbaarheid van de zijde en de diagonaal van een vierkant. In de (wetenschaps)filosofie (Kuhn, Feyerabend) wordt met de term sinds de jaren zestig o.m. geduid op het ontbreken van relevante gemeenschappelijke maatstaven en concepten bij het onderling vergelijken van theorieën. Voor Ehrenfest betekende dit zijn onmisbaarheid in de commissie.

173 Ehrenfest aan Lorentz, 18 februari 1922, AHAL 169 170

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

56

In 1924 zou Ehrenfest bij Lorentz pleiten voor een speciale leerstoel voor Fokker, zonder dat het de ‘Rijk’s Schatkist’ iets zou kosten. De faculteit zou moeten bijdragen in de kosten en Fokker zou ook promotierecht moeten krijgen, zodat meer studenten in Leiden konden promoveren. In Fokker zag Ehrenfest een gerespecteerde collega in de theoretische fysica met een gezonde experimentele achtergrond174.

BLOEIENDE WETENSCHAP IN LEIDEN

De Nederlandse universiteiten profiteerden aan het begin van de twintigste eeuw van de onderwijswetten uit 1863 en 1876 en de wet-Limburg uit 1917, die het mogelijk maakte voor HBS studenten een universitaire graad te behalen. De faculteit natuurkunde in Leiden zag een steeds grotere toestroom van studenten.

De neutraliteit van Nederland was een zegen voor de wetenschappelijke ontwikkelingen hier. Nederland en Denemarken waren oases van rust, waar wetenschappelijk onderzoek in beperkte mate kon doorgaan. Onder deze omstandigheden ontstond er een bloeiend wetenschappelijk klimaat en groeide Leiden, mede door toedoen van Ehrenfest, verder uit tot een wetenschappelijk centrum met internationale allure. Het kosmopolitische karakter van de Leidse natuurkunde blijkt ook uit het aantal niet-Nederlandse bijdragen aan de Communications van Onnes’ cryogene laboratorium. Bij een kwart van alle publicaties tussen 1899 en 1924 waren buitenlandse onderzoekers betrokken.

Ehrenfest was ook een graag geziene gast in het buitenland tijdens internationale congressen. Vanaf 1913 werd hij voor alle Solvay-congressen uitgenodigd (hij ging er slechts naar twee!) en kreeg hij veel uitnodigingen voor lezingen in het buitenland. Leiden werd onder zijn ‘bewind’ een kwantumknooppunt in de twintiger jaren en Ehrenfest speelde hierin een centrale rol. Niet als het grote brein achter de kwantumtheorie, maar als de objectieve criticaster en ‘wereldkampioen vragensteller’ zoals Martin J. Klein hem zou omschrijven.

Naast Leiden, speelden ook Kopenhagen, Berlijn, Göttingen en München ieder een belangrijke rol in de ontwikkeling van de kwantumtheorie. Göttingen was in het begin van de twintigste eeuw het walhalla onder wiskundigen, maar zeker na de lezingenreeks van Niels Bohr, het zogenaamde ‘Bohr Festival’ in 1922, en na de aanstelling van Max Born kwam ook daar de belangstelling voor de kwantumtheorie op gang.

De oorlog had een eind gemaakt aan het internationalisme binnen de wetenschap.

93 vooraanstaande Duitse intellectuelen, waaronder Max Planck, ondertekenden tijdens de oorlog een manifest, waarin zij het Duitse leger ondersteunden. Lorentz

174

Ehrenfest aan Lorentz, 1 januari 1924, AHAL

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

57

wist wat er aan het Belgische front gebeurde en hij wist Max Planck te overtuigen zich terug te trekken als ondertekenaar van het manifest.

Planck was de enige, naast de pacifistische Einstein, die na de oorlog werd geaccepteerd op internationale conferenties. Duitse en Oostenrijkse natuurkundigen werden geweerd van internationale congressen zoals de Solvaycongressen van 1921 en 1924. De geallieerden hadden na de oorlog een internationale wetenschappelijke raad opgericht onder de naam Conseil International des Recherches (C.I.R.). De ‘neutralen’ hadden een uitnodiging ontvangen om lid te worden maar de ‘centralen’ waren uitgesloten van een eventueel lidmaatschap.

Tot welke vereniging of wetenschappelijke raad moesten de geallieerden zich in Nederland richten? Begin 1921 werden ook in Nederland de eerste stappen gezet tot verdere integratie van de fysische gemeenschap. In april 1921 verscheen het eerste Nederlandse tijdschrift voor Natuurkunde Physica. In het tweede nummer werd reclame gemaakt voor de zojuist opgerichte vereniging voor natuurkundigen, de Nederlandsche Natuurkundige Vereeniging (NNV). Negen prominente natuurkundigen hadden hun handtekening onder de oprichtingsverklaring gezet175.

In februari 1923 schreef Lorentz een uitgebreide brief aan deze vereniging met de mededeling dat er binnen de C.I.R. nu ook een afdeling was opgericht voor de zuivere en toegepaste natuurkunde. De NNV was het orgaan bij uitstek om lid te worden van deze afdeling. Er volgde een verhitte discussie binnen de vereniging, die het hele jaar in beslag zou nemen. Veel leden, waaronder Ehrenfest, zagen het belang in van een dergelijke internationale samenwerking. Er waren ook genoeg anderen die geen genoegen namen met de uitsluiting van de Duitsers in de C.I.R. en dus tegen een eventuele toetreding stemden. In de verenigde vergadering op 29 september stemden 22 leden tegen en 16 leden voor toetreding. Voor Ehrenfest was dit resultaat onacceptabel. Hij was in principe niet zozeer vóór toetreding, als wel voor uitstel van de hele besluitvorming, maar tijdens de vergadering ontstond er een patstelling. Er werd alleen gestemd over het principe tot toetreding tot de Conseil. Een meerderheid was tegen. Ehrenfest was van mening dat de stemming niet representatief was voor de vereniging. Hoe kon de groep van een handjevol tegenstemmers, waaronder Ornstein en Coster, uitgroeien tot zo’n meerderheid?

Was Coster eigenlijk wel lid van de vereniging? Moest hij geen bezwaar aantekenen en het besluit herroepen? Als dit de beslissing was van de vereniging, dan zou dit nadelig zijn voor het imago. Het mocht allemaal niet baten. Begin oktober deelt Jan Burgers, voorzitter van de NNV, in een brief mee, dat de vereniging op grond van artikel 2 van de statuten van de C.I.R. (uitsluiting van de ‘centralen’) in meerderheid heeft besloten zich niet aan te sluiten. De beslissing werd terug op het bordje gelegd van de Koninklijke Akademie van Wetenschappen en Nederlandse natuurkundigen zouden op persoonlijke titel deelnemen aan de volgende internationale congressen binnen de C.I.R.176 175 176

Uit de archieven van de NNV Briefwisseling tussen Ehrenfest en Burgers tussen 30 september en 8 oktober 1923, AHQP

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

58

ONDERSTEUNING VAN ZIJN RUSSISCHE VRIENDEN

Na zijn vertrek uit Sint Petersburg bleef Ehrenfest corresponderen met zijn collega’s en vrienden uit Rusland. De Russische volksaard en complete overgave aan de natuurkunde sprak hem erg aan. Ehrenfest had zelf zes jaar in Sint Petersburg gewoond en maakte daar kennis met de natuurkundige capaciteiten van zijn kameraden. Ehrenfest, door zijn vrienden in Oost-Europa ook wel genoemd bij zijn ongebruikelijke patroniem Siegmundovich, werd enorm gerespecteerd door zijn Russische collega’s. Rusland had na de oorlog te kampen met een tekort aan materiaal en literatuur. Ehrenfest nodigde daarom, vaak geteisterd door veel bureaucratische barrières, jonge Russische en Oost-Europese fysici uit naar Leiden te komen. Ook zijn beste vriend Abram Joffe, naar wie het fysisch-technisch instituut in Sint Petersburg later zou worden vernoemd, kwam als dat uitkwam af en toe naar Leiden. In april 1921 werd het hen beiden zo moeilijk gemaakt dat Ehrenfest uiteindelijk naar Berlijn moest afreizen om zijn vriend Joffe daar op te zoeken. Het had ruim een halfjaar geduurd voordat Joffe naar West-Europa kon gaan, ondanks de via Kopenhagen verzonden uitnodiging ondertekend door de meest vooraanstaande Nederlandse fysici: Lorentz, Onnes, Zeeman, Julius, Haga, Kuenen en Ehrenfest zelf. Bij Joffe’s collega Roschdjestwensky ging het voorspoediger: hij bezocht Leiden al in februari 1921.

Y. A. Krutkow was de eerste student die in 1913 een aantal maanden bij Ehrenfest in Leiden kwam werken. Tijdens de eerste Wereldoorlog was er geen contact tussen Ehrenfest en de Russen. Zij waren compleet afgesneden van wat er in West-Europa gebeurde. Het contact werd hersteld na een eerste brief van Krutkow in 1918. In de jaren tussen 1919 en 1921 werkte achtereenvolgens Viktor Trkal, Paul Epstein en Georg Breit bij hem in Leiden. Het resulteerde in alle gevallen in een gezamenlijke publicatie: met Trkal in 1920, met Breit in 1922. Met Paul Epstein publiceerde hij pas in 1927 een artikel waarin zij een uitbreiding geven van Comptons kwantumtheoretische behandeling van diffractie aan kristallen. In hun artikel behandelen ze roosters met een eindige omvang. Voor Paul Epstein betekende de ontmoeting met Ehrenfest in Moskou in 1910 zijn definitieve overstap van de experimentele naar de theoretische natuurkunde.

Epstein omschreef Ehrenfest later als de best getrainde theoretisch fysicus van zijn generatie (de generatie geboren rond 1880)177. Gegeven de politieke gevoeligheden die een bezoek van Russen kon opleveren, benadrukte Ehrenfest vaak het apolitieke karakter van het bezoek bij zijn collega’s.

In september 1920 schreef Ehrenfest al over een mogelijk bezoek van Joffe en Roschdjestwensky aan Leiden. Aan Kramers in Kopenhagen schrijft hij over twee jonge Russische natuurkundigen die op bezoek waren in Leiden: Tschulanowsky en Archangelsky. Het bezoek van de Russen was de aanleiding voor Ehrenfest om 177

Paul Sophus Epstein, CalTech Oral Histories (http://oralhistories.library.caltech.edu)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

59

het belang van de Russische natuurkunde onder de aandacht te brengen van Kramers met als doel de versteviging van de Russisch-Nederlandse-Deense banden en een intensievere samenwerking tussen de Russen en de twee toonaangevende centra voor theoretisch onderzoek. Lorentz en vooral Onnes liep warm voor een bezoek van Joffe of Roschdjestwensky aan Leiden. In Petrograd waren onlangs twee fysische instituten opgericht, waarover zij de leiding hadden.

Uiteindelijk reisden zij respectievelijk in februari en in april van het daaropvolgende jaar naar het Westen. Ehrenfest nodigde Kramers daarnaast uit voor een onbetaald bezoek aan deze instituten: ‘Roschdjestwensky und Joffe haben in dieser ganz schwerer Zeit prachtvollen Dingen gethan – die zwei Institute zustande gebracht178 – je zwanzig junge Physiker zu dichtester freundschaftlicher Zusammenarbeit zusammen geschweisst. Trotz Hunger, Kälte Noth, Schwierigkeiten fascinierte Arbeit. […] Würden Sie eventuell eine (unbezahlte!!) Einladung auf 2-3 Wochen nach Petrograd annehmen? […]

Vielleicht lachen Sie mich aus und Bohr wird Böse – aber – es gilt hier einfach eine kulturell wichtige Leistung die zugleich für die Zukunft des Contact zwischen russischer, dänischer und holländischer Physik Forschung unberechenbar furchtbar sein kann’179.

Ook in brieven aan Einstein besprak Ehrenfest de Russische fysica. Op een zelfde manier als met Bohr, introduceerde Ehrenfest zijn Russische vriend Abram Joffe bij Einstein. In een brief aan Einstein schrijft Ehrenfest dat ‘hij beslist kennis moet maken met mijn beste, beste vriend Joffe’180. Einstein antwoordde zeven dagen later dat hij die ‘prachtige Joffe’ wel eens zou willen ontmoeten. Op deze manier bracht hij zijn Russische vrienden in direct contact met belangrijke Europese fysici.

Een andere manier om zijn Russische vrienden te ondersteunen, was het opsturen van wetenschappelijke artikelen. In een briefkaart aan Bohr uitte Ehrenfest zijn bezorgdheid over de overwerkte Bohr181. Aan het eind van de briefkaart schrijft Ehrenfest ook over het gebrek van wetenschappelijke literatuur bij zijn ‘PhysikFreunde’ in Petrograd (de informatiedichtheid van Ehrenfests briefkaarten was soms enorm). Hij verzocht Bohr om meerdere exemplaren op te sturen van zijn werk, die hijzelf vervolgens zou doorsturen naar Petrograd182. De bijkomende porto kosten vergoedde Ehrenfest graag. Een paar weken later deed hij hetzelfde verzoek ook aan Kramers. Bohr beantwoordde de korte briefkaart met een lange getypte brief, waarbij hij in het post script vermeldde een aantal artikelen voor Ehrenfests Russische vrienden te hebben bijgevoegd: ‘Bitte schreiben Sie mir, ob Het Instituut voor Optisch onderzoek en het Instituut voor Röntgen- en Radio-onderzoek in Petrograd. Roschdjestwensky was directeur van het eerste en Joffe was directeur van het tweede instituut.

179 Ehrenfest aan Kramers, 9 september 1920, AHQP 180 Ehrenfest aan Einstein, 16 mei 1922, uit: Frenkel, V., Паулъ Эренфест (Moskou 1977) 181 Ehrenfest aan Bohr, 19 augustus 1920, NBA 182 De stad veranderde een aantal keer van naam: Sint Petersburg (1705 – 1914), Petrograd (1914 – 1924), Leningrad (1924 – 1991) en opnieuw Sint Petersburg (1991 – nu) 178

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

60

ich in irgend einer Weise […] die russischen Physiker zu unterstützen behilflich sein kann’183.

In augustus 1924 ging Ehrenfest voor het eerst na twaalf jaar terug naar Leningrad, dat bij zijn vertrek nog Sint Petersburg heette. Hij nam deel aan het vierde nationale congres van Russische natuurkundigen en hij gaf gedurende tweeënhalve maand voordrachten op universiteiten, hogescholen en instituten. Hij ontmoette daar vrienden, oude bekenden en jonge veelbelovende fysici, zoals Frenkel, Tamm, Semenov, Bursian, Krutkow, Chernishev, Roshdjestvensky, Tsulanovski, Glopin, Gwolson, Smirnov, Frederiks en Friedman184. Hier besprak Ehrenfest de stand van zaken binnen de natuurkunde en in zijn rapport beschrijft hij de kwantumtheorie.

Na zijn bezoek probeerde Ehrenfest zelfs reis- en studiebeurzen te krijgen om deze Oost-Europese talenten naar West-Europa te krijgen. Hiervoor overlegde hij met de directeur van het International Education Board185, Augustus Trowbridge, en wist zo in eerste instantie Yakov Frenkel naar het westen krijgen. Frenkel begon bij Pauli in Hamburg. Later kwamen ook talenten als W. A. Fock, L. D. Landau en D. B, Skobjeltsin naar het Westen op instigatie van Ehrenfest.

EHRENFEST ALS DOCENT

‘Maar je zou toch architect worden!’186 was het eerste wat Ehrenfest tegen Hendrik Casimir zei toen hij na zijn eindexamen met Ehrenfest over zijn studiekeuze kwam praten. Ehrenfest herinnerde Casimir zich als een met blokken spelende jongen en volgens Ehrenfest openbaren talenten zich al op vroege leeftijd. Met Casimir zou het later in de natuurkunde wel goed komen. Maar er zijn ook studenten geweest waarbij Ehrenfest een sterke antipathie voelde, zeker wanneer de persoon in kwestie zich inliet met parfum, tabak of alcohol (de enigen die bij hem in huis (op hun eigen kamers) mochten roken, waren Bohr en Einstein). Studenten met een passie en overgave voor de natuurkunde konden op de persoonlijke steun rekenen van Ehrenfest. Deze steun ging soms erg ver, zoals we gezien hebben in het geval van Jan Burgers. Studenten of collega’s die zich in Ehrenfests ogen te veel lieten afleiden door andere zaken, werden hierover door hem terecht gewezen, zoals we bij Hans Kramers hebben gezien.

Ehrenfest onderscheidde zich vooral door zijn pedagogische en kritische kwaliteiten. Studenten die goed met Ehrenfest konden opschieten, hadden veel baat bij de persoonlijke benadering die Ehrenfest nastreefde. Al in zijn inaugurele rede in 1912 kondigde hij aan zich vooral te richten op het persoonlijk contact met zijn studenten: ‘Meine Damen und Herren Studenten! Meine Pflichten Ihnen Bohr aan Ehrenfest, 22 november 1920, APE Frenkel, V., Паулъ Эренфест (Moskou 1977) 185 Een onderdeel van het Amerikaanse Rockefeller fonds 186 Casimir, H.B.G., Het toeval van de werkelijkheid (Amsterdam 1983) p. 72 183 184

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

61

gegenüber verstehe ich folgendermasen: ich soll nach bestem Wissen und Können dazu beitragen, dass jeder von Ihnen mit möglichst geringen Verlusten den Weg zu finden lernt, der den tiefsten Kern seiner Veranlagung entspricht. […] Darüber hinaus mir durchaus nothwendig, mit den Einzelnen in persönlichen Contact zu kommen’187.

Lorentz schreef niet al te lang na deze rede dat ‘hij [Ehrenfest] het in deze korte tijd reeds heeft klaargespeeld wat ik tevergeefs gedurende al die jaren van mijn professoraat heb proberen te bereiken. Hij heeft studenten aan het praten gekregen’188. Studenten praten pas wanneer zij zich op hun gemak voelen en Ehrenfest deelde dezelfde passies en dezelfde interessegebieden als zijn studenten.

Natuurkunde en het leven buiten de natuurkunde waren geen aparte gebieden voor Ehrenfest. De levensvragen die iedere student zich stelt, stelde hij zich ook.

Daarnaast was zijn stijl van lesgeven totaal anders dan die van Lorentz, die gekenmerkt werd door de formele en perfect voorbereide lezingen. Ehrenfests stijl was informeel en hij ging intensief met zijn studenten om; hij betrok zijn studenten bij de natuurkunde van dat moment door in discussie te gaan over de meest recente publicaties.

Hoe geweldig hij als docent in de ogen van zijn studenten ook was, het weerhield Ehrenfest er niet van om voortdurend te twijfelen aan zijn kwaliteiten. Zijn negatief zelfbeeld blijkt uit vele brieven. In een brief aan zowel Lorentz als aan Debye bepleitte hij dat Debye een veel betere keus zou zijn geweest als opvolger van Lorentz. In een brief aan zijn voormalig student Jan Burgers schrijft hij op 38jarige leeftijd over de generatiekloof die hij steeds meer voelt: ‘ich fühle, dass ich nun rapid allen Contact mit den Jüngeren verliere und alt werde – was Ursache, was Wirkung ist, weiss ich nicht’189. Verderop in dezelfde brief vergelijkt hij zichzelf met een schoonmoeder die haar neus altijd in andermans zaken steekt. Zij kan maar beter dood zijn dan steeds maar ouder worden.

Ehrenfest werd ook wel gekscherend de ‘rode’ professor genoemd. Hij ging politieke discussies nooit uit de weg, maar een overtuigd socialist of sociaaldemocraat was hij beslist niet. De bewering dat zijn voormalige student Jan Burgers, inmiddels hoogleraar in Delft, propaganda zou verkondigen om de politieke visie van zijn studenten in Delft te beïnvloeden, berustte volgens Ehrenfest op een groot misverstand. Als Ehrenfest bij zichzelf te rade gaat in een brief aan Lorentz dan weet hij dat dit soort geruchten maar al te gemakkelijk kunnen ontstaan. Ook hij was zeer geïnteresseerd in de politieke stromingen die zijn studenten zoals Woltjer, Kohnstamm, Pannekoek of Huysmans, maar al te vaak vertegenwoordigden. Ook andere thema’s, die hem interesseerden, sneed Ehrenfest aan met zijn studenten, zoals ‘Atommodellen, statistische Mechanik, Bach und Mozart, Mathematische Nationalökonomie, Bolschewismus, Ehrenfest, P., Zur Krise der Lichtäther-Hypothese, inaugurele reden uitgesproken op 4 december 1912 te Leiden 188 Lang, H. de, ‘De geestrijke Paul Ehrenfest’ Ned. Tijdsch. V. Nat. (april 2005) 189 Ehrenfest aan Burgers, 13 december 1918, AHQP 187

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

Lamefunctionen, Fragen etc.’ 190.

Unterrichtsfragen,

Integralgleichungen,

62

Religiös-ethischen

Hierdoor zou al snel het misverstand kunnen ontstaan, dat ook Ehrenfest een propagandist zou zijn. Hoewel geïnteresseerd in maatschappelijke vragen en politieke stromingen, zou Ehrenfest nooit hebben toegegeven aan enig dogma of aan een ideologie. Hij was wel gekeerd tegen de nationalistische sentimenten die sommige natuurkundigen tijdens de oorlog en vlak daarna in de greep hielden.

Om die reden weigerde hij in 1918 een uitnodiging deel te nemen aan een conferentie in Göttingen. De studenten van Ehrenfest sympathiseerden bovengemiddeld met socialistische en communistische ideeën: Marcel Minnaert, Dirk Coster, Dirk Struik, Jan Tinbergen en Jan Burgers. Veel studenten hadden inmiddels geprofiteerd van de Wet-Limburg in 1917 en kwamen uit lagere sociale milieus. Zij hadden het voordeel gehad om na de HBS een universitaire opleiding te kunnen volgen. Vóór de Wet-Limburg was dat alleen voorbehouden aan gymnasium leerlingen. Geregeld zou Ehrenfest zijn studenten hebben geprovoceerd in hun politieke overtuiging of op zijn gebruikelijke socratische manier hebben ondervraagd over hun politieke idealen: ‘Jan [Tinbergen], ik kan gewoon niet geloven dat alle mensen gelijk zijn’. Later, in 1931, zou Ehrenfest verklaren dat hij hoopte dat de macht eens in handen zou vallen van geleerden en wetenschappers, refererend aan de Utopische ideeën van een technocratie die H. G. Wells had beschreven in de jaren twintig191. Maar ook het streven naar een internationalistische samenleving werd door Ehrenfest sterk omarmd. De kinderen van zijn goede vriend Phillip Kohnstamm noemden Ehrenfest soms ‘Onkel Sokrates’ en herinneren zich Ehrenfest als een humanist met een groot vertrouwen in de mensheid192. Dit alles weerhield anderen er niet van om Ehrenfest om te dopen tot de ‘rode’ professor193.

Het ene jaar gaf Ehrenfest college in de theorie van Maxwell (elektrodynamica), uitmondend in de elektrontheorie en de relativiteitstheorie. Het andere jaar gaf hij college over de statistische mechanica, uitmondend in de atoombouw en de kwantumtheorie. Studenten hoefden bewijzen niet tot in detail te kunnen produceren, maar enig ‘fingerspitzengefühl’ was genoeg om een theorie te begrijpen. Zijn studenten die later hoogleraar zouden worden – Burgers, Casimir, Dieke, Goudsmit, Rutgers, Tinbergen en Uhlenbeck – stonden ook bekend om hun heldere formuleringen. Opgaven en sommen waren bij Ehrenfest hoogst ongebruikelijk, eerst moesten zijn studenten de natuurkunde begrijpen. Maar ook van zijn assistenten verwachtte hij dat ze niet meteen aan het rekenen sloegen bij de minste of geringste ontdekking. Voor Oppenheimer was dit zelfs een voorwaarde om überhaupt assistent van Ehrenfest te worden. Einstein omschreef Ehrenfest aan Lorentz, 26 februari 1919, AHAL Lunteren, F. H. van, Paul Ehrenfest and Dutch physics in the interwar period (voordracht) 192 Klomp, Henk A., De Relativiteitstheorie in Nederland, breekijzer voor democratisering in het interbellum (1997) 193 Alberts, G., ‘On connecting socialism and mathematics: Dirk Struik, Jan Burgers and Jan Tinbergen’ Historia Mathematica 21 (1994) 281 190 191

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

63

Ehrenfest ooit als ‘één van de weinige theoretici, die door de wiskunde-epidemie nog niet van hun natuurlijke verstand waren beroofd’194.

Het contrast met zijn voorganger Lorentz was groot. Lorentz was zachtmoedig, gereserveerd, formeel. De colleges van Lorentz waren uitermate helder en vormden een afgerond geheel. Ehrenfest was daarentegen, in sterk contrast tot Lorentz, een informele, impulsieve, temperamentvolle en flamboyante persoonlijkheid, die zijn colleges totaal anders dan Lorentz inrichtte. Zijn manier van lesgeven was onconventioneel, beeldend, gepassioneerd. De vele Duitse en Weense uitdrukkingen die hij gebruikte in zijn lessen gaven een extra dimensie aan zijn colleges. Casimir beschreef later in zijn autobiografie195 dat Ehrenfest de nadruk legde ‘op de saillante punten, veel meer dan op de continuïteit van een bewijsvoering’. Voor Ehrenfest waren discussies en het stellen van vragen een essentieel onderdeel van de wetenschap. Domme vragen waren er bij Ehrenfest niet. De grootste zonde die een student kon maken was om te zeggen dat hij het begreep, terwijl dat niet zo was. Vaak sloot hij een artikel of voordracht ook af met een vraag.

De presentatie kreeg bij Ehrenfest ook grote aandacht en hij verwachtte hetzelfde van zijn studenten. ‘Bitte mein Herr, begin in de linkerbovenhoek van het bord!’ was een vaak gehoorde uitspraak of ‘misschien heb je veel goede eigenschappen maar doorzichtigheid is daar niet bij’ wanneer een leerling voor het bord bleef staan nadat er op was geschreven. Hij wees studenten er altijd op dat ‘der springende punkt’ of de ‘Patentanspruch’ in de argumentatie duidelijk naar voren moest komen, zoals G. E. Uhlenbeck later schrijft196. Studenten kregen voor hun presentatievaardigheden genoeg gelegenheid tijdens de woensdagavondcolloquia of tijdens de voordrachten van De Leidsche Fles. Ehrenfest richtte deze facultaire studievereniging op in 1923. Hier gaven tweewekelijks oudere studenten aan hun jongere collega’s voordrachten. Oudere studenten moesten ook aan Ehrenfest rapporteren wanneer er pientere studenten bij zaten. Hij wilde begaafde studenten zo snel mogelijk in contact brengen met fundamenteel fysisch onderzoek. Slimme studenten gaven daardoor soms aanleiding tot uitingen van zijn minderwaardigheidsgevoelens: ‘Weshalb habe ich solche gute Studenten? Weil ich selber so dumm bin!’23.

Ehrenfest benaderde zijn studenten dus op een heel persoonlijke manier. Dat was in die dagen erg gemakkelijk met slechts een handjevol studenten die wis- of natuurkunde als hoofdvak kozen. Het aantal studenten begon weliswaar toe te nemen, maar pas in de jaren dertig zouden docenten genoodzaakt zijn schriftelijke examens op vaste tijdstippen in te voeren.

Lang, H. de, ‘Einstein in de Lage Landen’, Ned. Tijdsch. V. Nat. (januari 2005) Casimir, H.B.G., Het toeval van de werkelijkheid (Amsterdam 1983) 196 Uhlenbeck, G. E., Reminiscences of Paul Ehrenfest, opmerkingen bij de in ontvangst name van de Ørsted medaille in New York op 15 februari 1956 194 195

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

64

Het was niet gemakkelijk om door Ehrenfest als doctoraalstudent geaccepteerd te worden. Ehrenfest ontmoedigde studenten vaak, wanneer hij niet overtuigd was van hun kwaliteiten. Volgens Herman de Lang waren de moeizame toekomstperspectieven een mogelijke reden voor die strenge selectie197.

Het is overigens niet zo vreemd dat twee van de vier kinderen in het gezin Ehrenfest kozen voor de wis- en natuurkunde. De oudste drie kinderen, Tatjana (‘Tanja’), Galinka198 (‘Galja’) en Paul (‘Pavlik’), gingen niet naar een normale school, omdat ze thuis les kregen van hun ouders en, later in Nederland, geassisteerd werden door een privélerares. Op verzoek van zijn kinderen gaf Ehrenfest regelmatig een uurtje les in de moderne natuurkunde199. Tatjana koos voor de wiskunde, net als haar moeder. Haar jongere broer Paul ging natuurkunde studeren. Hun jongste kind, Vassily (‘Wassik’) Ehrenfest, werd met het syndroom van Down geboren. Een paar jaar na zijn geboorte werd hij in een speciaal tehuis geplaatst in het Oost-Duitse Jena. Later zou hij worden overgeplaatst naar het Professor Wateringinstituut in Amsterdam. Over zijn jongste zoon moet Ehrenfest geregeld gesprekken hebben gehad met Philip Kohnstamm. Zijn zorgen om Vassily bespreekt Ehrenfest af en toe in de correspondentie met Einstein en in zijn afscheidsbrief aan zijn vrienden in 1932.

NATUURKUNDE BUITEN DE UNIVERSITEIT

Als reactie op de Nederlandse octrooiwet van 1910 was Gerard Philips een eigen onderzoekslaboratorium in Eindhoven, het Philips Natuurkundig Laboratorium (NatLab), begonnen. Paul Ehrenfest en de Utrechtse hoogleraar Leonard S. Ornstein werden hier aangesteld als academisch adviseurs. Paul Ehrenfest speelde zo een sleutelrol in deze wisselwerking tussen universiteit en het NatLab200. Vanaf 1916 organiseerde NatLab directeur Gilles Holst, voormalig assistent van Kamerlingh Onnes, wetenschappelijke voordrachten in de vorm van colloquia.

Maar ook populair wetenschappelijke voordrachten werden door het NatLab niet geschuwd. Het voornamelijkste doel: ‘leden van de verkoop-afdeelingen, reizigers, de afdeeling reclame in beknopten vorm en aanschouwelijk op de hoogte te brengen van b.v. de gloeilamp’201.

Vanaf november 1920 ‘huurde’ Holst Paul Ehrenfest zelfs in om deze colloquia te organiseren. Ehrenfest hield zelf bijna driekwart van alle voordrachten. In de jaren 1920-1925 hield Ehrenfest 46 van de in totaal 64 voordrachten in het NatLab. De Lang, Herman de, “De geestrijke Paul Ehrenfest”, Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde (april 2005) 198 Galinka Ehrenfest werd ook wel Anna Ehrenfest genoemd. Zie bibliografie [40] 199 Ehrenfest aan Lorentz, 1 januari 1924, AHAL 200 Blanken, I. J. M. N., Geschiedenis van Philips Electronics N.V., Proefschrift aan de Rijksuniversiteit Leiden (Leiden, 1992) 201 Bonebakker, E., “Onderwijs en ontspanning aan de Philips-fabrieken te Eindhoven” Brochure (Eindhoven 1925) 197

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

65

gehouden voordrachten stonden vaak niet in verband met het toegepaste onderzoek in het NatLab, maar hadden betrekking op de nieuwste ontwikkelingen binnen de natuurkunde. Holst maakte dankbaar gebruik van de betrekkingen die Ehrenfest had met buitenlandse wetenschappers. Grote natuurkundigen uit die tijd, zoals Einstein, Franck, Kramers, Sommerfeld, Meitner, Landé, Debye, Goudsmit, Pauli enz. kwamen in de jaren twintig op bezoek om een voordracht te houden. Walther Kossel beet op 23 maart 1923 het spits af. Om op de hoogte te blijven, stuurde Holst Ehrenfest ook overzichten van wetenschappelijke publicaties van het NatLab. Vanaf het begin waren de betrekkingen tussen de Leiden en het NatLab dus al goed. Het is opmerkelijk dat het juist de theoreticus Ehrenfest was die de banden met het Philips NatLab in de jaren twintig aanhaalde en niet de Leidse experimentele fysici.

Ehrenfest hield ook regelmatig tegen betaling voordrachten aan andere instellingen. Ook deze voordrachten waren niet altijd toegesneden op het publiek, maar gaven meestal een actueel beeld van de natuurkunde, zoals een serie van vier voordrachten die Ehrenfest hield op de landbouwhogeschool te Wageningen in januari en februari 1919202. Wat er naar aanleiding van deze voordrachten gebeurde, is erg typisch voor de geëngageerde hoogleraar die Ehrenfest was. Na afloop van één van deze voordrachten raakte hij in een discussie verzeild met een handjevol studenten. Waarschijnlijk door zijn reputatie of door een opmerking tijdens de voordracht bespraken de studenten met hem al snel levensfilosofische vragen. Rond mei van datzelfde jaar bracht Ehrenfest met zijn schoonzoon een bezoek aan Professor Kapteyn in Groningen. Op de terugweg besloot hij te overnachten bij dezelfde studenten met wie hij in februari had gesproken. Hij sliep op de zolder van een studentenhuis en daar discussieerde hij die avond ook met zo’n dertig studenten ‘über Unterrichts, politische und religiöse (Weltanschauungs)fragen’. Met een aantal van hem ging hij tot diep in de nacht door. Het zou voor Ehrenfest lange tijd één van de mooiste en waardevolste herinneringen blijven203.

Ook via vakbladen communiceerde Ehrenfest met zijn collega’s in Nederland. Hij schreef zo nu en dan bijdragen in Physica en in het Chemisch Weekblad204. Vaak gingen zijn bijdragen over niet opgeloste paradoxen of schreef hij heldere uiteenzettingen over de moderne natuurkunde. Hij hoopte op deze manier respons te krijgen van collega’s, zoals in 1923 toen hij in Physica een ‘oude dwaling die telkens weer opduikt’205 besprak Ehrenfest had, zoals eerder gezegd, vaak te kampen met geldzorgen. Na de Russische revolutie was hun bescheiden familiekapitaal nog maar weinig waard.

Om zijn gezin met vier kinderen te kunnen onderhouden en de hypotheek van Kristalstructuur en Röntgenstralen , Het ontstaan van de theorie der Quanta en Het atoommodel van Bohr Ehrenfest aan Bohr, 4 juni 1919, NBA 204 Bijvoorbeeld in deel 16 van het Chemisch Weekblad in 1919.

205 Ehrenfest in Physica: Een oude drogreden aangaande het temperatuurevenwicht in een gas onder de werking der zwaarte. (1923) 229 – 231 202 203

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

66

zijn witte villa te kunnen aflossen, had Ehrenfest niet genoeg aan zijn hoogleraarsalaris. Om wat te kunnen bijverdienen, gaf hij, zoals eerder genoemd, geregeld populaire voordrachten en nam hij regelmatig door hem zo verfoeide examens af in Delft. In juni 1919 schrijft hij aan Bohr dat hij voor het eerst in zijn leven geld verdient met dit werk dat hij totaal verafschuwt. Vijf uur per dag moest hij examineren over technische onderwerpen die hij zelf slecht kende. Hij omschreef deze last als ‘Henkerswerk’206. Tijdens één van de examenperiodes hield hij zich ter afleiding bezig met de oprichting van een Delfts colloquium en discussieerde hij met Delftse collega’s over de staat van het land. Het verbaasde hem overigens zeer dat ze het in Delft met hem eens waren over de pessimistische cultuurperspectieven: ‘overal worden reacties voorbereid op het rationalisme’207.

Daarnaast schreef hij ‘Preisarbeiten’, artikelen voor een geldbedrag in opdracht van een tijdschrift of instelling. In de winter van 1922 schreef hij drie van zulke artikelen. Voor het Bataafsch Genootschap schreef hij een verhandeling over ‘de theorie van het vliegen’ en samen met Kuenen schreef hij een verhandeling over de vraag ‘In welke onderlinge verhouding staan de opvatting van ruimte en tijd in de relativiteitstheorie van Einstein en beider opvattingen in de nieuwe wijsbegeerte’208 samen met een ander artikel voor het Stolpiaanse legaat. Voor de Haagse maatschappij ‘Diligentia’ hield hij in de winter van 1923/1924 een serie van vijf voordrachten over de kwantumtheorie. Zijn leerling Gerhard Dieke bewerkte de voordrachten en ze verschenen in druk in 1924 onder de titel Theorie der Quanta en Atoombouw.

Beulenwerk Ehrenfest aan Bohr, 4 juni 1919, AHQP 208 Ehrenfest aan Lorentz, 18 februari 1922, AHAL / Ehrenfest aan Burgers, 12 februari 1922, AHQP 206 207

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

67

Afbeelding 9 | Ehrenfest temidden van zijn Russische collega’s in september 1924. Van links naar rechts: I. V. Abrejmov, N. N. Semenov, P. Ehrenfest, A. F. Joffe en A. A. Chernishev (Uit: ‘Paul Ehrenfest’ van V. Frenkel)

Afbeelding 10 | Ehrenfests ‘eeuwige geschematiseer’ bood hem vaak een helder overzicht. (Uit de werkbibliotheek van Ehrenfest)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

68

Afbeelding 11 | Hoofdrolspelers uit de Kopenhaagse atoomtheorie in een satirisch toneelspel Atomicum uit 1932 door Hans Hahn,

gebaseerd op het beroemde toneelstuk Faust van J. W. Goethe. Opgevoerd door de ‘stootbrigade’ van het ‘Institut for teoretisk Fysik’ in Kopenhagen onder het motto: ‘Nicht um zu kritisieren’. Afgebeeld zijn: Landau & Bohr (1), Ehrenfest (2,7), Einstein (3,8), Pauli (4), Dirac (5), Rosenfeld (6) (Uit: ‘Paul Ehrenfest’ van V. Frenkel. Een originele kopie van het toneelstuk ligt in de werkbibliotheek van Paul Ehrenfest in het Instituut Lorentz in Leiden)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

69

EHRENFEST EN DE NIEUWE NATUURKUNDE Het begrijpen van de voortschrijdende natuurkunde was, zoals eerder gezegd, de uiteindelijke ruggegraat van Ehrenfests leven. Hij introduceerde de relativiteitstheorie en de kwantumtheoretische fysica op grote schaal in Nederland.

Tot 1916 besteedde Ehrenfest veel aandacht aan de kwantumhypothese en de relativiteitstheorie. Aan het eind van de Eerste Wereldoorlog zou hij zijn aandacht meer richten op andere gebieden, zoals de wiskundige theorievorming binnen de economie. Vanaf 1918 legde Ehrenfest zich weer geheel toe op de kwantumtheorie, waarschijnlijk ingegeven door Bohrs gebruik van zijn adiabatische hypothese. Ehrenfest bleef tot in de jaren twintig grote belangstelling houden voor de relativiteitstheorie, maar na 1913 publiceerde hij samen met Richard C. Tolman en Boris Podolsky nog slechts één artikel in relatie tot de algemene relativiteitstheorie.

DE ROL VAN DIMENSIONALITEIT

In 1916 kwam de Finse natuurkundige Gunnar Nordström naar Leiden om samen te werken met Ehrenfest. Hij had onlangs zijn ideeën gepubliceerd over de vijfdimensionale ruimte, maar die werden nauwelijks opgemerkt door anderen.

Ehrenfests interesse verschoof in die laatste oorlogsjaren, weg van de kwantumtheorie, naar andere gebieden in de natuurkunde, waaronder dimensionaliteit. Deze belangstelling resulteerde in een ander belangrijk werk van Ehrenfest over de rol van driedimensionaliteit in de natuurkunde209. Door de oorlog werd ook dit werk nauwelijks opgemerkt door anderen.

Voor Nordström, afkomstig van het ‘afgelegen’ Helsinki, was het van groot belang om zich meer in het centrum van de natuurkundige ontwikkelingen te bevinden. Na een kort verblijf in Zürich in 1913 bij Einstein kreeg hij zijn volgende kans in 1916 bij Ehrenfest in Leiden. Hij logeerde bij Ehrenfest thuis en discussieerde over het generaliseren van de electrodynamica naar een Ndimensionale ruimte210. Nordströms bezoek was voor Ehrenfest de stimulans om zich tijdelijk bezig te houden met een andere grote vraag: waarom is de ruimte driedimensionaal? Hij concludeerde in zijn dagboek dat alleen in een driedimensionale Riemann (R3) ruimte planeetbewegingen mogelijk waren.

Ehrenfest relateerde deze conclusie ook aan het Bohrse atoommodel, dat alleen in R3 kan bestaan. Uiteindelijk zou hij er een artikel aan wijden, dat in Nederland werd gepubliceerd211. In 1920 zou het in de Annalen der Physik opnieuw gepubliceerd worden. Ehrenfests belangstelling voor (hogere) dimensionaliteit zou tot het eind van de jaren twintig voortduren. Samen met Harry Bateman 209 Ehrenfest, P., ‘In what Way does it Become Manifest in the Fundamental Laws of Physics that Space has Three Dimensions?’ Proc. Amsterdam Acad. 20 (1917) 200 – 209 210 Ehrenfest in zijn dagboek, 11 augustus 1916, APE 211 De handgeschreven aanbieding is terug te vinden in de werkbibliotheek van Ehrenfest in het Instituut Lorentz te Leiden.

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

70

publiceerde hij een artikel in 1924, dat hij samen met zijn student Uhlenbeck wilde generaliseren voor hogere dimensies. Samen met Uhlenbeck publiceerde hij dit artikel in 1926. Voor Nordström is het bezoek ook om andere redenen belangrijk geweest. In Leiden ontmoette hij zijn latere vrouw Cornelia van Leeuwen, een studente van Lorentz.

“WOLKEN VAN QUANTA EN DERGELIJKE…”

Toen Max Planck in 1900 zijn theorie over de zwarte straler publiceerde, doorzag niemand de gevolgen die zijn theorie kon hebben. De natuurkunde werd door sommige fysici in die tijd beschouwd als vrijwel volmaakt. De natuurkundige Michelson had het althans in 1899 zo verwoord: ‘The […] important fundamental laws […] of physical sciences have all been discovered’. Met de elektrodynamica van Maxwell en de mechanica van Hamilton kon bijna alles uitgelegd worden. De natuurkunde was af, de toekomst van het universum lag vast in een deterministisch concept. Deze visie werd echter niet door iedereen gedeeld.

Lorentz begon het eerste Solvay-congres in 1911 met de woorden: ‘Black body radiation is a most mysterious phenomenon and a most difficult one to unravel’.

Eén van de eersten die het mysterie van de zwarte straler probeerde te ontrafelen en de verregaande consequenties van Plancks kwantisatie probeerde te doorzien, was Ehrenfest212.

De energie van een stralingsbron werd door Planck gekwantiseerd; energie kon alleen vaste waarden aannemen, gehele veelvouden van h⋅ν. Deze kwantisatie werd niet als fundamenteel beschouwd, maar eerder als een wiskundige truc om te voldoen aan de observaties. Ehrenfest analyseerde Plancks werk in een drietal publicaties in 1905, 1906 en 1911213. Dit laatste artikel, dat een maand voor het eerste Solvay congres over hetzelfde thema verscheen, werd ook door Lorentz opgemerkt, vlak voordat hij Ehrenfest als serieuze opvolger in het vizier kreeg. In dit artikel toonde Ehrenfest aan dat de energiekwantisatie een noodzakelijke voorwaarde vormde voor de afleiding van Plancks stralingswet en daarmee een fundamentele eigenschap van de materie was. Daarnaast was dit laatste artikel een eerste aanzet voor zijn enige echte ontdekking, namelijk zijn adiabatische hypothese.

Wat was de relatie tussen deze fundamentele kwantumhypothese en de klassieke theorieën? Op zoek naar het antwoord overdacht Ehrenfest de kwestie. Hij zocht naar algemene geldende regels voor deze kwantisaties en hun relatie tot de klassieke mechanica. In december 1912 vond hij de oplossing in zogenaamde adiabatische invarianten. In een brief aan Joffe vertelde hij over zijn ontdekking.

Pas nadat hij een geschikt voorbeeld had gevonden, publiceerde hij in november 212 Kuhn,

T.S., Black-Body Theory and the Quantum Discontinuity, 1894-1912 (Oxford 1978) p. 160 – 162 Ehrenfest, P., ‘Welche Züge der Lichtquantumhypothese spielen in der Theorie der Wärmestrahlung eine wesentliche Rolle?’ Ann. Physik 36 (1911) 91 – 118 213

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

71

1913 zijn bevindingen in de verslagen van de Koninklijke Akademie van Wetenschappen214 (Proceedings of the Academy of Science, Amsterdam). Hij liet zien, dat er een adiabatische invariant bestond voor een willekeurig periodiek systeem.

Deze invariant was het quotiënt van de gemiddelde kinetische energie en de frequentie van de periodieke beweging. Door oneindig langzame verandering van de variabelen, een adiabatisch proces, bleef dit quotiënt constant. In het specifieke proces van Plancks stralingswet was deze adiabatische invariant 2〈T〉⁄ν gelijk aan ½⋅n⋅h, een half maal gehele veelvouden van Plancks constante. Einstein, die als enige de publicaties van Ehrenfest waardeerde, noemde deze generalisatie in een artikel uit 1914 Ehrenfests ‘adiabatische hypothese’.

Arnold Sommerfeld was geïnteresseerd in de adiabatische hypothese van Ehrenfest en wilde graag meer weten over deze hypothese die Bohr al eerde aan hem aangeprezen had. Ehrenfest schreef daarop een Engelstalig artikel ‘On Adiabatic Changes in Connection with the Quantum Theory’, dat in juni 1916 gepubliceerd werd in de Proceedings of the Amsterdam Academy en later in de Philosophical Magazine en de Annalen der Physik. Ehrenfest was in dit artikel erg duidelijk over de motieven van zijn onderzoek: ‘In an increasing number of physical problems the foundations of classical mechanics (and electrodynamics) are used together with the quantum hypothesis, which is in contradiction with them. It remains of course desirable to come here to some general point of view from which each time the limit between the “classic” and the “quantum” region may be drawn’.

Ehrenfest gebruikte het woord adiabatisch naar analogie met de thermodynamische adiabatische compressie van gassen. In zijn versie van adiabatische transformatie doelde Ehrenfest op de oneindig langzame veranderingen van parameters of variabelen in het systeem, zoals de verandering van de elektromagnetische veldsterkte. Tijdens dit veranderingsproces blijven de adiabatische invarianten constant. Voor harmonische bewegingen identificeerde Ehrenfest de invariant met E⁄ν en voor periodieke bewegingen 2〈T〉⁄ν, waarbij E de totale energie voorstelt, 〈T〉 de gemiddelde kinetische energie en ν de frequenties van het systeem. In specifieke gevallen, zoals in Plancks stralingswet, zouden deze invarianten een geheel veelvoud van de constante van Planck opleveren. Maar in een relativistisch waterstofatoom was het allerminst zeker wat de invariant was.

Ehrenfest schreef dat verder onderzoek nodig was.

Sommerfeld was niet erg onder de indruk van Ehrenfests artikel. Ehrenfests invarianten konden slechts op niet-relativistische gevallen worden toegepast en konden dus niet worden gebruikt bij de relativistische modellen die Sommerfeld voorstond. Sommerfeld had meer verwacht van Ehrenfests artikel215. Op 16 november 1916 drukt Sommerfeld zijn teleurstelling uit in een brief aan Ehrenfest, P., ‘A Mechanical Theorem of Boltzmann and ist Relation to the Theory of Energy Quanta’ Proc. Acad. Amsterdan 16 (1913) 591 – 597 215 Later zou Ehrenfest spreken over Sommerfelds ‘miauerei’ 214

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

72

Ehrenfest. Ook laat hij Ehrenfest weten hoe spijtig het was dat Walter Ritz zo vroeg gestorven was en dat hij niet meer kon deelnemen aan de ontwikkelingen in de natuurkunde. Volgens Klein moet deze brief een klap in het gezicht zijn geweest voor de fijngevoelige en onzekere Ehrenfest216. De twee jaren die volgden zou Ehrenfest zich afzijdig houden van de kwantumtheorie en zijn adiabatische invarianten. Pas nadat Ehrenfests leerling Jan Burgers in een serie artikelen in 1917 uitbreidingen voorstelde op de adiabatische invarianten werd Sommerfelds behoefte bevredigd. In 1919 nam Sommerfeld een verwijzing op naar de adiabatische invarianten van Ehrenfest in zijn overzichtswerk Atombau und Spektrallinien.

In 1918 nam Ehrenfests belangstelling voor zijn eigen hypothese weer toe, nadat Bohr hem een uitgebreide brief had geschreven, ‘As you will see the considerations are to a large extent based on your important principle of “adiabatic invariance”. As far as I understand, however, I consider the problem from a point of view which differs somewhat from yours, and I have therefore not made use of the same terminology as in your original papers’217. Samen met zijn eigen correspondentieprincipe vormde Ehrenfests adiabatische hypothese een leidraad voor de ontwikkeling van de kwantumtheorie. Voor Bohr was het naast een bruikbaar principe voor de identificering van gekwantiseerde grootheden ook een kompas bij de kwantumregels van een getransformeerd systeem. Ook Bohrs correspondentieprincipe legde een verbinding tussen de kwantumregels en de klassieke theorieën. In zijn artikel van 1916 omschreef Bohr het als volgt: ‘The great importance in the Quantum theory of this invariant character has been pointed out by P. Ehrenfest; it allows us by varying the external conditions to obtain a continuous transformation through possible states from a stationary state of any periodic system to the state corresponding with the same value of n of any other such system containing the same number of moving particles’.

Voor Bohr was Ehrenfests hypothese niet alleen een leidraad op zoek naar andere gekwantiseerde grootheden. Met behulp van de adiabatische invarianten kon hij de kwantumregels voorspellen wanneer een periodiek systeem overging in een andere systeem. Bohr bleef jarenlang pleiten voor het grote belang dat hij hechtte aan Ehrenfest adiabatische hypothese en schreef aan collega natuurkundigen in de jaren na 1918 geregeld over het nut dat de hypothese had bewezen in zijn eigen theorie. Ehrenfest zelf beschouwde zijn ‘Adiabaten hypothese’ als zijn enige vondst en waarschijnlijk ook zijn laatste. Hij waardeerde het werk van Bohr en de incorporatie van zijn hypothese enorm. In februari 1922 schreef hij een lange brief aan Lorentz waaruit zijn bewondering voor Bohr nog eens blijkt: ‘Er ist ein ganz, ganz grosser Naturforscher. Seine Art die Quantentheorie zu entwickeln ist doch wirklich seh sehr verschieden von der, die etwa durch Sommerfelds Buch repräsentiert wird. – Gott sei dank!’218. In mei 1922 liet hij Bohr weten weer erg Klein, Martin J., Paul Ehrenfest. The Making of a Theoretical Physicist (Amsterdam 1970) p. 291 Bohr aan Ehrenfest, 10 mei 1919, APE 218 Ehrenfest aan Lorentz, 4 februari 1922, AHAL 216 217

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

73

gedeprimeerd te zijn219. Ditmaal was een nieuwe uitgave van Sommerfelds werk de aanleiding. Lorentz en Einstein ontdekten in zijn nieuwste editie van Atombau und Spektrallinien een aantal wijzigingen en voetnoten, waardoor de bijdrage van Ehrenfest ‘tot iets meer dan plagiaat gereduceerd lijkt te zijn’. Sommerfeld sprak in deze derde editie van zijn boek niet eens meer over ‘adiabatische invarianten’ en verwees naar een onderzoek van Jan Burgers, die bovendien dezelfde uitkomst zou hebben als Sommerfelds eigen methode van scheiding van variabelen.

Ehrenfests ‘eigendomsrecht’ was geschaad: ‘Ich weiss dass ich niemals etwas gefunden habe und ganz sicher niemals etwas finden werde was ich so innig lieben kann, wie diese eine Gedanken reihe, die ich mit so grosser Freude herausgefunden habe’.

TERUG NAAR DE KWANTUMSTATISTIEK

In 1925 richtte Ehrenfest zich weer op het onderzoeksveld waar hij furore in had gemaakt: de statistiek, maar nu in het licht van de kwantumtheorie. In februari 1925 werd het tweede deel van Einstein artikel gepubliceerd over wat later de Bose-Einstein-statistiek is gaan heten. Deeltjes bezaten in deze theorie geen individueel karakter meer en hierdoor veranderde ook de statistische benadering.

Ehrenfest introduceerde de fysische interpretatie, zoals zijn collega’s van hem gewend waren. In de zomer van 1925 gaf Ehrenfest in Göttingen een aantal colleges over de Bose-Einstein-statistiek. In augustus publiceerde Ehrenfest een artikel waarin hij een aantal paradoxen aan de orde stelt in Bose’s statistische hypothese.

219

Ehrenfest aan Bohr, 8 mei 1922, NBA

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

74

SLOTBESCHOUWINGEN CONCLUDERENDE OPMERKINGEN

Wetenschappelijke vooruitgang is onmogelijk zonder wolken aan de horizon. Het begin van de twintigste eeuw was een periode vol met zulke wolken. Paul Ehrenfest was bij uitstek de fysicus die opkomende problemen in de natuurkunde en in de samenleving herkende, besprak met zijn collega’s en leerlingen en volledig wilde begrijpen. Dit was het geval bij Plancks eerste kwantumhypothese, bij de principes die ten grondslag lagen aan de kwantumtheorie, bij de oorsprong van de kwantummechanica en de kwantumstatistiek en bij de grondslagen van de relativiteitstheorieën. In de samenleving zag hij ook wolken opdoemen die hij met zijn studenten besprak, waaronder de eindigheid van de natuurlijke hulpbronnen, de noodzaak van toegepaste wis- en natuurkunde, het wetenschappelijk internationalisme en de opkomst van politieke stromingen en ideologieën. Niet in de laatste plaats zag hij de problemen rondom de opkomst van het nationaalsocialisme en het daarbij horende antisemitisme.

Lorentz en Kamerlingh Onnes hebben de natuurkunde in Leiden weliswaar op de (internationale) kaart gezet aan het begin van de twintigste eeuw, Ehrenfest zorgde voor een continuering van deze wetenschappelijke reputatie. Veel buitenlanders en met name Oost-Europeanen werkten voor korte of langere tijd in Leiden en veel van zijn uitverkoren leerlingen, die bij hem promoveerden, waaierden uit naar het buitenland, zoals Coster, Goudsmit, Kramers en Uhlenbeck. De promovendi die in Nederland bleven kenden ook een bewonderenswaardige carrière, zoals Burgers, Casimir of Tinbergen. Ondanks zijn veeleisendheid, bemoeizucht en inmenging in het persoonlijk leven van zijn studenten, maakte Ehrenfest op veel van zijn studenten een onuitwisbare indruk.

Het onderwijs, waar Ehrenfest voor stond, was in Leiden revolutionair. Hij benaderde zijn studenten op een hele persoonlijke manier en hielp ze bij hun carrière. Colleges mochten ze van hem niet volgen. Hij spoorde hen aan om zo snel mogelijk met fundamenteel onderzoek bezig te gaan. Alleen op die manier konden zijn studenten meekomen met de wetenschappelijke ontwikkelingen.

Ehrenfest had aan een universiteit anno 2005 moeilijk kunnen functioneren.

Studentenaantallen zijn de laatste vijftig jaar verachtvoudigd. Het volgen van hoorcolleges en het doen van schriftelijke tentamens zijn op veel faculteiten verplicht gesteld. Studenten worden vaak pas in hun laatste jaar geconfronteerd met fundamenteel onderzoek. Een persoonlijke benadering door de docent en een individuele ontwikkeling van de student is op die manier verleden tijd geworden.

Door te kijken naar en te leren van onze geschiedenis, kunnen we lessen trekken voor de toekomst.

Als Martin J. Klein in zijn biografie spreekt van een wereldkampioen vragensteller, dan kunnen we hem daarin groot gelijk geven. In bijna al zijn publicaties stelde

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

75

Ehrenfest vragen of riep hij vragen op door paradoxen en onduidelijkheden te bespreken. Discussie met collega’s en studenten over deze fundamentele vragen waren voor Ehrenfest een levensvoorwaarde. Gedurende zijn hoogleraarschap in Leiden creëerde hij een omgeving waarbinnen deze discussie zo optimaal mogelijk was. Zijn onderwijs was vernieuwend, zijn internationale netwerk was enorm, zijn objectieve kritiek was onuitputtelijk.

DANKWOORD

Het is ongelooflijk hoeveel mensen er betrokken kunnen zijn bij het schrijven van een scriptie en het doen van een afstudeeronderzoek. In sommige gevallen waren ze zelfs onmisbaar. Aan hen ben ik mijn grote dank verschuldigd en een aantal van hen wil ik hier dan ook graag bedanken. Zoals Umberto Eco schrijft, is het bedanken van een afstudeerbegeleider overbodig, omdat hij hier onder andere voor is aangesteld220. Ondanks dat hij zelf ook aangaf dat hij ervoor betaald werd, wil ik toch Frans van Lunteren enorm bedanken. Hij was voor mij een stuurman op een schip dat in januari nog stuurloos dobberde in een grote wetenschapshistorische oceaan.

De medewerkers bij de verschillende archieven wil ik bedanken voor hun geduld en flexibiliteit. In het bijzonder dank ik Harry Leechburch, archivaris bij Museum Boerhaave in Leiden, voor de bereidheid tientallen items uit Ehrenfests archief op te zoeken en te indexeren. Ik heb ook hele goede herinneringen aan Kopenhagen en aan Felicity Pors, archivaris bij het Niels Bohr Archief aldaar. Haar moet ik niet alleen bedanken voor haar hulp bij de microfilmlezer, maar ook voor de uitgebreide en indrukwekkende rondleiding door het Niels Bohr Instituut.

In juni werd ik gewezen op het bestaan van Ehrenfests werkbibliotheek, die opgeslagen lag in het Leidse instituut voor theoretische fysica. Het was een voorrecht om er vier weken mee te mogen werken. Professor Visser ben ik erg dankbaar voor de introductie aan en de bemiddeling bij de medewerkers van het Instituut Lorentz. Professor Beenakker zorgde er vervolgens voor dat alle deuren open gingen en open bleven. Tijdens mijn werk gedurende deze stille vakantieweken kon ik mijn vaak verhaal kwijt bij de jongens van studentenkamer 225, bij mevrouw Kruk van het Lorentz Centre en bij mevrouw Gouw van het Instituut Lorentz. Martin J. Klein wil ik bedanken voor het kortstondige contact naar aanleiding van mijn vondsten in deze werkbibliotheek. Dat de vondsten uiteindelijk wereldnieuws werden, is grotendeels te danken aan het artikel dat Dirk van Delft over één van de vondsten schreef. Ik zal hem zeker bellen als ik weer iets vind.

Ik heb voor mijn eigen onderzoek veel inspiratie opgedaan bij de doctoraalscripties van Pim Huijnen en Kai Eigner. Ook de adviezen die ze mij 220

Umberto, Eco, Hoe schrijf ik een scriptie (zesde druk, Amsterdam 1992) p. 217

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

76

gaven, waardeerde ik enorm. Het feit dat deze scriptie überhaupt leesbaar is geworden, is in grote mate te danken aan mevrouw Marianne Offereins, eindredactrice van NVOX en scriptiebegeleidster. Het bezoek aan de voormalige villa van Ehrenfest leverde uniek fotomateriaal op voor deze scriptie. Ik wil de huidige bewoner, Dr. W. Kuyper, enorm bedanken voor het gesprek dat hij met mij had tijdens een signeersessie van Jan Wolkers in Leiden en vervolgens dat hij mij bij hem thuis uitnodigde. Hierdoor kwam de geschiedenis rond Paul Ehrenfest bij mij echt tot leven.

Zonder mijn ouders was deze scriptie er helemaal nooit geweest. Zij hadden er bijna altijd vertrouwen in dat ik mijn studie zou afronden. Ik wil ze voor alle steun heel erg bedanken. Ik wil ook Nicholas Kok bedanken. Door de spelletjes samen met hem op de Sony PlayStation had ik genoeg afleiding naast mijn onderzoek.

Degene die mij succesvol door de laatste jaren van mijn studie en vooral de laatste maanden van mijn onderzoek sleepte, was mijn partner Frans. Eigenlijk schieten woorden voor hem te kort. Daarom in slechts één woord: dankjewel!

SAMENVATTING

In dit doctoraalonderzoek heb ik het werk en leven van theoretisch fysicus Paul Ehrenfest in kaart gebracht tussen 1916 en 1925. In 1912 was hij naar Leiden gekomen als opvolger van Nederlands bekendste fysicus uit de twintigste eeuw, Hendrik Antoon Lorentz. Onder Ehrenfests bewind groeide Leiden verder uit tot internationaal wetenschappelijk centrum. Deze scriptie is onderverdeeld in drie delen. Allereerst ga ik in op de relatie tussen Ehrenfest en zijn voorganger Lorentz, zijn leerlingen Jan Burgers en Hans Kramers en zijn twee beste vrienden Niels Bohr en Albert Einstein. Vervolgens bespreek ik de rol die Ehrenfest had in de ontwikkeling van de Leidse en Nederlandse fysica. Tot slot bespreek ik een aantal wetenschappelijke thema’s waar Ehrenfest zich in die jaren mee bezig hield, waaronder zijn belangrijkste bijdrage: de adiabatische hypothese. Naast secundaire literatuur heb ik veelal gebruik gemaakt van de primaire bronnen in verschillende archieven. Vooral de ontdekking van origineel, niet eerder ontdekt, materiaal uit zijn werkbibliotheek leverde unieke informatie op voor mijn onderzoek.

SUMMARY

In this doctoral research I have tried to map the work and life of theoretical physicist Paul Ehrenfest between 1916 and 1925. In 1912 he moved to Leiden to become the successor of Hendrik Antoon Lorentz, the most famous physicist in the Netherlands in the twentieth century. With Ehrenfest in charge, Leiden developed further into an international scientific centre. This thesis has been divided into three sections. First, I will focus on the relationship to his predecessor Lorentz, his students Jan Burgers and Hans Kramers, and his best friends Niels Bohr and Albert Einstein. Second, I will discuss the role Ehrenfest

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

77

played in the development of physics in Leiden and in the Netherlands. Finally, I will write about some topics, which he dealt with in these years. Among others, his most fundamental contribution to physics: his adiabatic hypothesis. Next to secondary literature, I have made use of primary sources in different archives. In his professional library, I discovered many original documents, that have never been studied before. This provided unique information to my research.

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

78

BIBLIOGRAFIE [1] Alberts, G. ‘On Connecting Socialism an Mathematics: Dirk Struik, Jan Burgers, and Jan Tinbergen’ Hist. Math. 21 (1994) p. 280-305 [2] Berkel, K. van (eindred.), A history of science in the Netherlands : survey, themes and reference (Leiden 1999) [3] Boersma, K., Inventing Structures for Industrial Research, a History of the Philips NatLab, Proefschrift (Eindhoven 2002) [4] Bonebakker, E., Onderwijs en ontspanning aan de Philips-fabrieken te Eindhoven, Brochure (Eindhoven 1925) [5] Bos, D. van den, Paul Ehrenfest, Internationalisering van de natuurkunde tussen 1900 en 1930, doctoraalscriptie universiteit Utrecht (Utrecht 2002) [6] Casimir, H.B.G., Het toeval van de werkelijkheid, een halve eeuw natuurkunde (Amsterdam 1983) [7] Darrigol, O., From c-numbers to q-numbers the classical analogy in the history of quantum theory (Berkeley 1992) [8] Dresden, M., H.A. Kramers – between Tradition and Revolution (New York 1987) [9] Duyverman, J.P., Paul Ehrenfest, enige grepen uit zijn leven (Leiden 2000) [10] Ehrenfest, P., Vijf voordrachten: Theorie der Quanta en Atoombouw (Leiden 1924) [11] Enz, C.P., No Time to be Brief (New York, 2002) [12] Frenkel, V., ‘Physik und Kritik: Paul Ehrenfest’ Inf. aus Wiss. und Technik in der SU 9 (1974) [13] Frenkel, V., Paul Ehrenfest (Moskou 1977) [14] Gearhart, C.A., ‘Planck, the Quantum, and the Historians’ Phys. Perspect. 4 (2002) p. 170-215 [15] Halpern, P., ‘Nordström, Ehrenfest, and the Role of Dimensionality in Physics’ Phys. Persect. 6 (2004)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

79

[16] Heijmans, H.G., Wetenschap tussen universiteit en industrie – de experimentele natuurkunde in Utrecht onder W.H. Julius en L.S. Ornstein 1896-1940 Proefschrift universiteit Utrecht (Rotterdam 1994) [17] Hollestelle, M., Beperkte spontaniteit, leven en werk van Phillip Kohnstamm doctoraalscriptie universiteit Utrecht (Utrecht 2004) [18] Huijnen, P., 'Die Grenze des Pathologischen', Het leven van fysicus Paul Ehrenfest 1904-1912 doctoraalscriptie Rijksuniversiteit Groningen (Groningen 2003) [19] Jong, G.C. de, Fokker en de Formanthese; Nederlandse fysica en filosofie in cultureel perspectief doctoraalscriptie universiteit Utrecht (Utrecht 2001) [20] Klein, Martin J. (ed.), Ehrenfest Collected Scientific Papers (Amsterdam 1959) [21] Klein, M. J., Paul Ehrenfest, Volume 1, the Making of a Theoretical Physicist (Amsterdam 1970) [22] Klein, M. J., America Observed: Paul Ehrenfest's Visit in 1923-1924 (Rome 1980) [23] Klein, M. J., ‘Not by Discoveries Alone. The Centennial of Paul Ehrenfest’ Physica 106A (1981) 3-14 [24] Klein, M. J., ‘Great Connections Come Alive: Bohr, Ehrenfest and Einstein’ (1986) [25] Klein, M. J., ‘Ehrenfest Comes to Leiden: Fifty Years After’ in Delta, a review of arts life and thought in the Netherlands (Amsterdam 1962) [26] Klomp, H. A., De Relativiteitstheorie in Nederland, breekijzer voor democratisering in het interbellum (Utrecht 1997) [27] Kragh, H., Quantum generations: a history of physics in the twentieth century (Princeton 1999) [28] Kuhn, T.S., Black-Body Theory and the Quantum Discontinuity, 1894-1912 (Oxford 1978) [29] Kuhn, T.S. (ed.), Sources for the History of Quantum Physics: An Inventory and Report (Philadelphia 1967) [30] Lang, H. de, ‘Einstein in de Lage Landen’, Ned. Tijdsch. V. Nat. (januari 2005)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

80

[31] Lang, H. de, ‘Einsteins Annus Mirabilis’, Ned. Tijdsch. V. Nat. (maart 2005) [32] Lang, H. de, ‘De geestrijke Paul Ehrenfest’ Ned. Tijdsch. V. Nat. (april 2005) [33] Lunteren, F. H. van, Paul Ehrenfest, de Leidse onderzoeksschool van een fysicus in diaspora (Utrecht 2003) [34] Lunteren, F. H. van, Uit de Ivoren Toren: Nederlandse Natuurwetenschappers in het Interbellum (voordracht) [35] Lunteren, F. H. van, Paul Ehrenfest and Dutch physics in the interwar period (voordracht) [36] Mehra, J. en Rechenberg, H., The Historical Development of Quantum Theory (New York 1982) [37] Molenaar, L., De rok van het universum. Marcel Minnaert (Utrecht 2002) [38] Navarro, L. en Perez, E., ‘Paul Ehrenfest on the Necessity of Quanta (1911): Discontinuity, Quantization, Corpuscularity and Adiabatic Invariance’ (2004) [39] Nugayev, R. M., ‘Early quantum theory genesis in the intertheoretic context’ Annales de la fondation Louis de Broglie Vol. 25, no. 3 (2000) [40] Ogilvie, M. en Joy H., The biographical dictionary of women in science. Pioneering lives from ancient times tot the mid 20th century (Cambridge 2000) [41] Pais, A., Niels Bohr’s Times, in Physics, Philosophy and Polity (New York 1991) [42] Pais, A., ‘George Uhlenbeck and the discovery of electron spin’, Physics Today (December 1989) [43] Struik, D., Deel V en deel VI van zijn niet gepubliceerde autobiografie (~1970) [44] Uhlenbeck, G.E., ‘Reminiscences of Professor Paul Ehrenfest’ (1956) [45] Waals Jr., J.D. van der, ‘Stemmen uit de redactie. In memoriam Prof. Dr. P. Ehrenfest’ De Gids (1933) [46] Willink, B., De tweede gouden eeuw: Nederland en de Nobelprijzen voor natuurwetenschappen 1870-1940 (1998)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

81

CHRONOLOGIE 1880 18 januari. Paul Ehrenfest wordt geboren in Wenen 1903 April. Ehrenfest volgt samen met zijn studievriend Walter Ritz colleges bij Lorentz in Leiden 1904 Huwelijk met Tatiana Afanasjewa 1905 Oktober. Tatjana Ehrenfest wordt geboren November. Eerste publicatie omtrent Plancks Zwarte Straler 1906 Juni. Verhuizing van Wenen naar Sint Petersburg. Tweede publicatie omtrent Plancks Zwarte Straler 1910 Juli. Galinka Ehrenfest wordt geboren 1911 Juli. Derde publicatie omtrent Plancks Zwarte Straler. Ehrenfest spreekt als eerste over een UV-catastrophe Augustus. Eerste Solvay-congres in Brussel December. Formulering adiabatische hypothese 1912 Januari. Rondreis door Europa op zoek naar een positie Februari. Eerste ontmoeting met Einstein in Praag Mei. Uitnodiging van Lorentz om leerstoel over te nemen Juni. Publicatie van Enzyklopädie artikel Oktober. Gezin Ehrenfest verhuist naar Leiden December. Inaugurele rede Ehrenfest in Leiden 1913 Bohr publiceert On the Constitution of Atoms and Molecules Oktober. Leeskamer Bosscha in gebruik genomen November. Publicatie van een toepassing van zijn adiabatische principe 1914 Einsteins eerste bezoek aan Leiden 1915 Mei. Paul Ehrenfest jr. wordt geboren 1916 Juni. Overzichtsartikel adiabatische invarianten Augustus. Kramers wordt Bohrs assistent Sommerfeld generaliseert Bohrs atoommodel Gunnar Nordström werkt enige maanden met Ehrenfest in Leiden Oktober. Einstein in Leiden 1917 April. Ehrenfest houdt lezing op het Natuur- en Geneeskundig Congres Augustus. Burgers publiceert uitwerkingen van adiabatische principe 1918 April. Bohr publiceert artikel waarin hij Ehrenfests hypothese verwerkt Mei. Vassily Ehrenfest wordt geboren. Bohr schrijft voor het eerst aan Ehrenfest Augustus. Ehrenfest weigert om principiële redenen de uitnodiging voor een congres in Göttingen November. Jan Burgers promoveert bij Ehrenfest December. Max Planck ontvangt de Nobelprijs natuurkunde

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

82

1919 Januari. Serie voordrachten aan de landbouwhogeschool Wageningen April. Hans Kramers promoveert bij Ehrenfest. Bohr brengt zijn eerste bezoek aan Leiden Mei. Ehrenfest wordt benoemd tot lid van de Koninklijke Academie voor Wetenschappen. Britse eclipsexpedities in Sobral en op Principe Augustus. Ehrenfest houdt vakantie bij Kohnstamm in Ermelo Oktober. Einstein in Leiden November. Resultaten eclipsexpedities bevestigen Einsteins theorie

1920 Mei. Einstein in Leiden Oktober. Einstein houdt zijn inaugurele rede in Leiden November. Ehrenfest organiseert de NatLab colloquia 1921 Maart. Deelname benoemingsadviescommissie voor de opvolging van hoogleraar filosofie Bolland. Bohr opent zijn instituut voor theoretische fysica.

April. Oprichting NNV en Physica Mei. Ehrenfest bezoekt Joffe in Berlijn.

September. Ehrenfest bezoekt Duitsland (Jena, Tübingen) Oktober. Stemming over lidmaatschap C.I.R. November. Einstein bezoekt Leiden December. Ehrenfest bezoekt Bohr voor de eerste keer. Einstein is Nobelprijswinnaar natuurkunde, uitreiking in 1922 1922 Maart. Gezin Ehrenfest wordt genaturaliseerd tot Nederlanders Mei. Einstein in Leiden Juni. Wolfskehl lezing door Bohr (‘Bohr Festival’) in Göttingen. Ehrenfest ontmoet hier Wolfgang Pauli.

Juli. Dirk Coster promoveert bij Ehrenfest September. Ehrenfest neemt plaats in benoemingsadviescommissie voor de opvolgers van Kuenen en Kamerlingh Onnes December. Bohr ontvangt de Nobelprijs natuurkunde. Compton effect 1923 Maart. Krutkow in Leiden Augustus. Ehrenfest richt studievereniging De Leidsche Fles op September. Einstein bezoekt Leiden December. Ehrenfest begint zijn reis naar de Verenigde Staten 1924 April. Ehrenfest keert terug uit de Verenigde Staten Mei. Enrico Fermi werkt in Leiden Augustus. Ehrenfest bezoekt het vierde nationale congres voor Russische natuurkundigen in Leningrad

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

83

1925 Februari. Einstein geeft college in Leiden en laat manuscript achter bij Ehrenfest.

Juli. Tinbergen legt zijn doctoraalexamen af bij Ehrenfest Augustus. Ehrenfest geeft voordrachten in Göttingen omtrent de statistiek van Bose-Einstein.

September. Ehrenfest draagt Kramers voor als opvolger voor de overleden Julius Oktober. Goudsmit en Uhlenbeck ‘ontdekken’ elektronspin. Ehrenfest besluit definitief in Leiden te blijven December. Einstein en Bohr bezoeken Leiden.

1926 Februari. Kramers volgt Julius op in Utrecht 1933 25 september. Ehrenfest maakt een einde aan zijn leven 1934 Januari. Kramers volgt Ehrenfest op als hoogleraar

Afbeelding 12 | Paul Ehrenfest omringd door (v.l.n.r.) Gerard Dieke, Sem Goudsmit, Jan Tinbergen, Ralph Kronig en Enrico Fermi in 1924 (©American Institute for Physics)

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

84

INDEX VAN NAMEN Deze index van namen is erg rudimentair, het geeft enkel een handig overzicht Ik heb niet de moeite genomen om bij iedere naam de voornaam te vermelden. Met een aantal namen kunnen dus meerdere personen worden aangeduid, zoals in het geval van Felix, Oskar en Martin J. Klein. Daarnaast verwijzen de paginanummers soms ook naar zaken, zoals Bose-Einstein-condensatie of het Stern-Gerlachexperiment.

Afanasjewa, 13, 80 Appleton, 50 Archangelsky, 50, 57 Aston, 50 Back, 50, 53 Barkhausen, 50 Bateman, 46, 68 Bezikovir, 50 Birge, 46 Black, 50, 69, 77 Boguslawski, 25 Bohr, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 41, 43, 44, 45, 47, 48, 50, 51, 53, 54, 55, 58, 64, 65, 70, 71, 74, 77, 78, 80, 81, 82 Bolland, 54, 81 Boltzmann, 8, 13, 14, 23, 44, 70 Born, 8, 15, 33, 47, 50, 55 Bose, 3, 43, 72, 82 Bosscha, 51, 52, 80 Bothe, 42, 43, 50 Bragg, 50 Breit, 50, 57 Brillouin, 50 Brouwer, 52, 54 Bryner, 50 Burger, 53, 54 Burgers, 5, 7, 11, 18, 23, 24, 25, 29, 51, 56, 59, 60, 61, 65, 71, 72, 76, 80

Bursian, 59 Cakio, 50 Casimir, 7, 23, 27, 59, 61, 62, 76 Chernishev, 59 Compton, 42, 81 Corbeiller, 50 Coster, 36, 56, 61, 81 Courant, 50 Crommelin, 22, 53 Curie, 50 De Haas, 51, 53 Debye, 22, 60, 64 Dieke, 46, 47, 61, 65 Dirac, 15, 50 Droste, 18 DuBois, 54 Dyson, 40 Eddington, 21, 40 Ehrenfest-Afanasjewa, 22 Einstein, 3, 5, 7, 8, 11, 14, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 25, 28, 30, 31, 32, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 47, 50, 52, 53, 54, 56, 58, 61, 63, 64, 65, 68, 70, 72, 77, 80, 81, 82, 83 Einthoven, 52 Elias, 51 Epstein, 33, 45, 46, 50, 57 Fauling, 50 Fermi, 50, 81, 82 Fock, 59 Fokker, 18, 42, 55, 77 Fortrat, 50

Franck, 8, 17, 23, 50, 53, 64 Frederiks, 59 Frenkel, 7, 47, 48, 50, 58, 59, 76 Friedman, 50, 59 FĂźrth, 50 Gamov, 50 Gehrcke, 41 Geiger, 42 Gerlach, 43, 50, 83 Gibbs, 26 Glopin, 59 Goudsmit, 11, 15, 25, 36, 46, 47, 61, 64, 82 Gwolson, 59 Haas, 7, 52, 53, 54 Haga, 53 Hamburger, 52 Hamilton, 69 Harald, 26, 34, 35 Heine, 19 Heisenberg, 8, 15, 27, 35, 48, 50 Herglotz, 8, 20, 23 Hertz, 14, 17, 50, 53 Hertzsprung, 40 Hevesy, 36 Hilbert, 13, 50 Holst, 53, 63 Huygens, 7 Huysmans, 60 Jeans, 50 Joffe, 8, 9, 14, 23, 50, 52, 57, 58, 69, 81 Jordan, 48, 50, 53 Julius, 17, 26, 31, 41, 53, 77, 82

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

Kamerlingh Onnes, 7, 17, 53, 63, 81 (Zie ook Onnes) Kapitza, 50 Kapteyn, 31, 52, 64 Keesom, 45, 51, 53 Klein, 7, 8, 13, 16, 20, 22, 26, 28, 30, 35, 37, 38, 39, 44, 50, 55, 71, 73, 74, 77, 83 Kohnstamm, 8, 18, 23, 54, 60, 61, 63, 77, 81 Kossel, 50, 64 Kramers, 5, 7, 8, 11, 17, 24, 25, 26, 27, 28, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 45, 53, 57, 58, 59, 64, 76, 80, 81, 82 Kronig, 47 Krutkow, 24, 50, 52, 57, 59, 81 Kuenen, 38, 40, 45, 53, 54, 57, 65, 81 Landau, 50, 59 Landé, 11, 36, 50, 51, 64 Langevin, 16, 39, 50 Langmuir, 50 Leeuwenhoek, 7 Lenard, 41 Lenz, 35 Lietzmann, 50 Lorentz, 3, 5, 7, 10, 11, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 26, 28, 31, 32, 33, 34, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 44, 45, 47, 50, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 60, 62, 63, 65, 68, 69, 71, 74, 80 Mannoury, 54 Maxwell, 15, 61, 69

Mayer, 50 Meitner, 33, 50, 64 Meyer, 22 Millikan, 44, 46 Minnaert, 61 Nordström, 31, 50, 68, 76, 80 Onnes, 7, 17, 24, 31, 39, 41, 45, 50, 52, 53, 54, 55, 57, 58 Oosting, 51 Oppenheimer, 37, 50, 61 Ornstein, 29, 53, 56, 63, 77 Ørsted, 35, 62 Oseen, 35 Pannekoek, 60 Pauli, 23, 35, 43, 47, 48, 50, 59, 64, 81 Perrin, 50 Philips, 63, 64, 76 Planck, 11, 13, 14, 20, 28, 30, 38, 40, 47, 50, 54, 55, 69, 70, 76, 80 Podolsky, 68 Pohl, 50 Polak, 41, 42 Polanyi, 50 Polianouskaja, 50 Pringsheim, 50 Riemann, 68 Ritz, 13, 22, 70, 80 Roschdjestwensky, 50, 57, 58 Roshdjestvensky, 59 Rosseland, 50 Rutherford, 14, 26, 29, 32 Salaman, 50 Schatunovsky, 50 Schouten, 41 Schrödinger, 15, 42, 50

85

Schwab, 50 Semenov, 59 Sitter, 21, 40, 53, 54 Skobjeltsin, 59 Slater, 37 Smekal, 43 Smirnov, 59 Sommerfeld, 8, 15, 16, 20, 22, 28, 29, 30, 35, 43, 50, 64, 70, 72, 80 Stark, 13, 29 Stern, 43, 48, 50, 83 Struik, 24, 26, 30, 51, 61, 76 Tamm, 59 Terenin, 50 Thomson, 14 Timirjasef, 25 Tinbergen, 18, 24, 61, 76, 82 Tolman, 8, 46, 50, 68 Trkal, 50, 57 Trowbridge, 59 Tschulanowsky, 50, 57 Tsulanovski, 59 Uhlenbeck, 11, 13, 15, 36, 44, 46, 47, 61, 62, 69, 78, 82 Vegard, 17 Voigt, 21 Vries, 52 Waals, 22, 53, 78 Weber, 22, 51 Weiss, 39, 50 Weyland, 41 Wichmann, 54 Wilson, 46, 50 Woltjer, 60 Zeeman, 17, 29, 31, 41, 47, 52, 57 Zenneck, 50 Zernike, 51 Zwaardemaker, 17

IN HET CENTRUM VAN HET DRAMA | PAUL EHRENFEST 1916 – 1925

86