Kramers, Hendrik Anthony (1894-1952)

 
English | Nederlands

KRAMERS, Hendrik Anthony (1894-1952)

Kramers, Hendrik Anthony, theoretisch natuurkundige (Rotterdam 17-2-1894 - Oegstgeest 24-4-1952). Zoon van Hendrik Kramers, arts, en Jeanne Susanne Breukelman. Gehuwd sinds 25-10-1920 met Anna Petersen. Uit dit huwelijk werden 3 dochters en 1 zoon geboren. afbeelding van Kramers, Hendrik Anthony

Het milieu waarin Kramers opgroeide, stimuleerde zijn ongemene begaafdheid. Reeds gedurende zijn schooljaren en studietijd werd de grondslag gelegd voor de grote eruditie op taalkundig literair en muzikaal gebied die zo kenmerkend voor hem was. Van jongs af aan waren de latere historicus Jan Romein en de toekomstige kunstschilder Toon Kelder vrienden. Hij bezocht de HBS te Rotterdam, deed in 1911 eindexamen en in 1912 staatsexamen, waarna te Leiden zijn studie in de wis- en natuurkunde begon. Op 27 oktober 1914 volgde het kandidaats. Hij was in het voorjaar van 1916 enige tijd leraar aan het gymnasium te Arnhem. Op 7 juni van dat jaar deed hij zijn doctoraal.

Zijn wetenschappelijke loopbaan begon toen hij in 1916 als jong doctorandus onaangekondigd en onbekend bij Niels Bohr in Kopenhagen kwam binnenvallen. Tot 1926 bleef hij daar werken. Kramers werd assistent van het in 1920 geopende 'Institut for teoretisk Fysik', een instituut, dat jaren lang een zeer grote invloed op de ontwikkeling der natuurkunde heeft uitgeoefend; in 1924 werd hij lector. Een diepgaande beschrijving van het werk van Kramers in zijn Kopenhaagse tijd werd gegeven door Niels Bohr bij een herdenkingsbijeenkomst te Leiden in mei 1952 (Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde 18 (1952) 161-166).

In 1916 bestond nauwelijks twijfel meer aan de juistheid van het atoommodel van Rutherford-Bohr: het atoom is een soort planetensysteem met een (relatief) zware positief geladen kern in het midden, daarom heen bewegen een aantal elektronen. Deze elektronen volgen echter geenszins de wetten van de mechanica en van de elektrodynamica zoals we die uit de 'gewone' natuurkunde kennen. Bohr had nu een - ook door hem zelf duidelijk als provisorisch bedoelde - methode aangegeven om het gedrag van deze elektronen en daarmee de bouw en de eigenschappen der atomen te beschrijven. Het werk van Kramers in zijn Kopenhaagse periode is vooral een nadere uitwerking van deze denkbeelden.

Hij liet zien dat niet alleen energieniveaus - en dus frequenties van spectraallijnen - kunnen worden berekend waarbij soms fundamentele tekortkomingen van de voorlopige theorie aan het licht kwamen, maar hij slaagde erin ook uitdrukkingen af te leiden voor de intensiteit van spectraallijnen. Dit werk werd gepubliceerd als verhandeling van de Deense Academie van Wetenschappen en was tevens de dissertatie waarop hij op 8 mei 1919 te Leiden promoveerde. Nog diepzinniger is zijn werk over de verstrooiing van licht door atomen, zijn dispersie-theorie (1924). Het werd verder uitgewerkt in een verhandeling samen met W. Heisenberg (Zeitschrift für Physik 31(1925) 681 -708) en het kort daaropvolgende werk van de laatste, dat de doorbraak opende tot een volledige nieuwe quantummechanica is mede door de dispersietheorie geïnspireerd. Vermeld zij nog, dat Kramers bij al dit werk moeilijke wiskundige methodes, zoals bijv. de uit de planetaire astronomie bekende storingsrekening, met grote vaardigheid hanteerde. Juist daardoor was hij voor Niels Bohr - zelf een zeer diep denker maar geen mathematisch virtuoos - zulk een waardevol medewerker.

De nieuwe quantummechanica maakte een einde aan het tastend zoeken naar een adequate beschrijving der atomaire verschijnselen: zij maakte het mogelijk, een grote verscheidenheid van problemen exact te behandelen. Bij Kramers wordt de overgang naar dit nieuwe tijdvak der theoretische physica nog geaccentueerd door de uiterlijke omstandigheden: hij verliet Kopenhagen en keerde naar Nederland terug. In 1926 werd hij benoemd tot hoogleraar in de theoretische natuurkunde aan de Rijksuniversiteit te Utrecht, waar hij zijn inaugurele rede hield over Vorm en wezen. In 1934 kwam hij als opvolger van Ehrenfest naar Leiden waar hij op 28 september oreerde over Natuurkunde en natuurkundigen. Van 1931 tot zijn dood was hij bovendien hoogleraar aan de Technische Hogeschool te Delft vanwege het Delfts Hogeschoolfonds.

De grote veelzijdigheid van Kramers, die zich in Kopenhagen reeds openbaarde in een verhandeling over algemene relativiteitstheorie uit 1921 en in het werk met zijn vriend J.A. Christiansen over chemische reactiesnelheden uit 1923 kwam in deze latere periode tot volledige ontplooiing. Wij kunnen een aantal gebieden onderscheiden. Hij heeft belangrijke bijdragen gegeven tot de mathematische techniek der nieuwe quantummechanica. Daarbij wordt men telkens weer getroffen door zijn wiskundig vernuft en zijn gevoel voor formele schoonheid, hoewel daarbij nooit de fysische interpretatie uit het oog werd verloren. Zijn voortreffelijk tweedelig boek over quantummechanica (Hand- und Jahrbuch der chemischen Physik ... van 1938. Bd. I, 1, 2) is in zekere zin een bekroning van dit werk.

Veel dichter bij het experiment staan zijn studies over magnetisme. Zijn aandeel in het werk van W.J. de Haas en E.C. Wiersma over adiabatische demagnetisatie waarmee ze temperaturen van slechts enkele honderdste graden boven het absolute nulpunt bereikten leidde ertoe dat de eerste publikaties op dit gebied (o.a. Comptes Rendus . . . van 1933) mede zijn naam draagt. Verder werkte hij samen met Jean Becquerel, een Frans natuurkundige die gedurende een reeks van jaren één of twee keer per jaar in Leiden magneto-optische metingen bij lage temperaturen kwam verrichten. Toch zijn het later vooral de problemen van het ferromagnétisme die Kramers boeien en het algemeen probleem van geordende en niet geordende systemen ('orde en war'). Hij heeft onze kennis op dit gebied zeer verrijkt. Het fundamentele probleem, het bestaan van een Curie-punt te bewijzen en de toestandsgrootheden in de buurt van dit punt te berekenen, heeft hij echter niet kunnen oplossen.

Kinetische problemen hebben steeds zijn belangstelling gehad. In het bijzonder moet zijn werk over de diffusie van gassen worden vermeld. Zijn voorspelling dat in een stationaire diffusiestroom een drukverschil moet ontstaan werd door J. Kistemaker op fraaie wijze bevestigd.

Het probleem van de wisselwerking van stof en straling, een van de hoofdthema's van zijn Kopenhaagse tijd, heeft hem nooit losgelaten. Zijn werk op dit gebied, reeds gedeeltelijk te vinden in zijn bovenvermeld boek, kan beschouwd worden als een voorloper op wat later bekend werd als renormalisatie-theorie, maar het fysisch beeld waarvan Kramers uitgaat is anders en biedt wellicht nog nieuwe mogelijkheden voor verdieping van ons inzicht.

Voorts verschenen er van zijn hand vele opstellen vaak als samenvatting van gehouden voordrachten soms populariserend, soms Filosofisch soms biografisch.

Wanneer wij Kramers' oeuvre in ogenschouw nemen dan treft allereerst de grote veelzijdigheid. Hij beheerste vrijwel alle gebieden der theoretische fysica en leverde op vele van deze belangrijke bijdragen. Een vergelijking met H.A. Lorentz ligt voor de hand. Het werk van de laatste is ongetwijfeld van nóg groter betekenis geweest, was nog fundamenteler. Wat de werkwijze betreft verstond Lorentz als geen ander de kunst een magistrale behandeling der natuurverschijnselen te geven met behulp van betrekkelijk elementaire wiskundige methodes. Maar Kramers overtrof hem in wiskundige creativiteit. Nog meer wordt men bij nauwkeuriger bestudering getroffen door wat de onbaatzuchtigheid van Kramers' werk genoemd zou kunnen worden. Hij was nooit uit op goedkoop succes, zocht niet naar problemen die gemakkelijk kunnen worden opgelost. Veeleer wierp hij zich op vraagstukken die hem bekoorden wegens hun algemene karakter of soms misschien ook wel wegens hun moeilijkheid. Daardoor is zijn werk minder omvangrijk geworden dan het anders had kunnen zijn, maar geen ter zake kundige zal zijn meesterschap ontkennen. Onder de Nederlandse fysici van zijn tijd was Kramers ontegenzeglijk de meest prominente figuur en hij werd ook in het buitenland alom als een der grote theoretici erkend en geëerd. Zo vielen hem vele onderscheidingen ten deel: eredoctoraten, lidmaatschappen van buitenlandse Academies van Wetenschappen, de Lorentz-medaille (1947), uitnodigingen voor gasthoogleraarschappen en zo meer. Oorlog en bezetting betekenden voor hem het afsnijden van vrijwel alle internationale contacten, maar zelfs nadat hij samen met de meeste Leidse collega's op 28 januari 1943 ontslag als hoogleraar had genomen bleef hij doorwerken en ging het contact met zijn Nederlandse collega's niet verloren. Na de Tweede Wereldoorlog werd steeds vaker een beroep op hem gedaan voor vraagstukken van organisatorische aard. Zo was hij voorzitter van de wetenschappelijke subcommissie der atoomenergiecommissie van de Verenigde Naties in 1946, voorzitter van de International Union of Pure and Applied Physics en lid van het bestuur van het Conseil Solvay. Tevens speelde hij een belangrijke rol in het tot stand komen van de Noors-Nederlandse samenwerking op het gebied van kernenergie. Ook de oprichting van de stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie was in niet geringe mate aan hem te danken. Zijn overlijden op betrekkelijk jonge leeftijd was niet alleen voor de wereld der natuurkundigen een groot verlies.

P: Volledige lijst van zijn geschriften in Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde 18 (1952) 173-180; zijn wetenschappelijke publikaties zijn gebundeld in Collected Scientific Papers (Amsterdam, 1956).

L: J.M. Romein, in Jaarboek van de Maatschappij der Nederlandse Letterkunde te Leiden 1951-1953. Levensberichten. 83-91; idem, in De Nieuwe Stem 7 (1952) 575-578; Niels Bohr, in Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde 18 (1952) 161-166; F.J. Belinfante en D. ter Haar, in Science 116 (1952) 555-556; J. Becquerel, in Comptes rendus .. . 234 (1952) 2122-2126; H.B.G. Casimir, in Jaarboek der Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen 1952-1953, 302-305; J.A. Wheeler, in Yearbook of the American Philosophical Society 1953, 355-360; H.B.G. Casimir, in Dictionary of Scientific Biography (New York, 1970-) VII, 491-494.

I: Jaarboek van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen 1952-1953 (Amsterdam 1953) afbeelding tegenover pagina 302.

H.B.G. Casimir


Oorspronkelijke versie opgenomen in: Biografisch Woordenboek van Nederland 1 (Den Haag 1979)
Laatst gewijzigd op 12-11-2013