Uhlenbeck, George Eugène (1900-1988)

 
English | Nederlands

UHLENBECK, George Eugène (1900-1988)

Uhlenbeck, George Eugène, natuurkundige (Batavia (Java, Nederlands- Indië) 6-12-1900 - Boulder (Colorado, Verenigde Staten) 31-10-1988). Zoon van Eugenius Marius Uhlenbeck, legerofficier in Nederlands-Indië, en Anne Marie Constance Julie Beeger. Gehuwd op 23-8-1927 met Else Renée Ophorst (1905- 2000). Uit dit huwelijk werd 1 zoon geboren. In 1952 verkreeg hij de Amerikaanse nationaliteit.

afbeelding van Uhlenbeck, George Eugène

De eerste zes jaren van zijn leven bracht George Uhlenbeck door in Nederlands-Indië, waar zijn vader infanterieofficier was in het Nederlands-Indische leger. In 1907 keerde vader Uhlenbeck met het oog op de opleiding van zijn kinderen - George had op dat moment een oudere zuster en zou later nog twee jongere broers krijgen - met zijn gezin terug naar Nederland en vestigde zich als gepensioneerd luitenant-kolonel in Den Haag. George bezocht er de lagere school en de MULO, doorliep de Tweede Gemeentelijke HBS en schreef zich in 1918 in voor de studie chemische technologie aan de Technische Hoogeschool in Delft. Dit was niet zijn eerste keus - hij had de naam onhandig te zijn en had een hekel aan de schoolse manier van studeren in Delft - , maar hij deed het omdat hij met zijn HBS-diploma nog geen rechtstreekse toegang had tot een universitaire studie. Juist in dat jaar werd het echter voor HBS'ers wettelijk mogelijk zonder aanvullende examens geneeskunde en natuurwetenschappen te studeren. Uhlenbeck bedacht zich geen moment en liet zich in januari 1919 naar de Rijksuniversiteit te Leiden overschrijven, waar hij voor natuurkunde koos.

Uhlenbeck leek al vroeg te weten dat de theoretische fysica zijn hoofdvak zou worden. Op eigen gelegenheid had hij op de middelbare school al H.A. Lorentz' Beginselen der Natuurkunde (1888/1890) bestudeerd, en in Leiden verdiepte hij zich zelfstandig in de geschriften van L.E. Boltzmann, J.C. Maxwell en J.W. Gibbs. Tot echt fysisch inzicht kwam hij echter pas na lezing van het lange artikel dat Paul Ehrenfest en zijn vrouw Tatiana in 1911 over de statistische mechanica hadden gepubliceerd in de Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften. Vanaf dat moment concentreerde Uhlenbeck zich op deze tak van de natuurkunde.

Uhlenbeck was spoorstudent, aangezien de financiële middelen van zijn ouders niet toereikend waren hem op kamers te laten wonen. Vanwege zijn opvallende prestaties kreeg hij in zijn derde jaar een beurs, zodat zijn ouders hem niet meer hoefden te onderhouden. Op 15 december 1920 deed hij kandidaatsexamen. Daarna was hij vooral een leerling van Ehrenfest, die in 1912 Lorentz als hoogleraar in de theoretische natuurkunde had opgevolgd. Uhlenbeck volgde trouw diens colleges over Maxwells vergelijkingen, de elektronentheorie, de relativiteitstheorie, de statistische mechanica en de atoomfysica en bezocht de beroemde woensdagmiddagcolloquia die Ehrenfest belegde. Daarnaast gaf hij in het jaar 1921/1922 nog tien uur natuur- en scheikunde aan het Stedelijk Gymnasium in Leiden.

In 1922 leek Uhlenbecks nog amper begonnen carrière al een verrassende wending te nemen. De Nederlandse gezant in Italië, J.H. van Roijen, informeerde bij Ehrenfest of hij iemand kende die in Rome als huisleraar wis- en natuurkunde voor zijn jongste zoon zou kunnen optreden. Ehrenfest bracht het verzoek op college ter sprake, waarop Uhlenbeck zijn hand opstak en meteen werd aangenomen. Zodoende bracht hij van 1922 tot 1925 het grootste deel van het jaar door in Rome, waar hij snel Italiaans leerde en zich verdiepte in de cultuurgeschiedenis van Italië. Weliswaar deed Uhlenbeck op 28 september 1923 nog doctoraalexamen natuurkunde in Leiden en volgde hij nog enige colleges wis- en natuurkunde aan de universiteit van Rome, la Sapienza, maar hij had toen toch het idee dat zijn toekomst in de geschiedenis lag en niet in de natuurkunde. Uhlenbeck bezichtigde de kerken en monumenten van Rome en omgeving en frequenteerde er het Nederlandsch Historisch Instituut. In 1924 verscheen zijn eerste wetenschappelijke publicatie 'Over Johannes Heckius', in de Mededeelingen van het Nederlandsch Historisch Instituut te Rome (4 (1924) 217-228), handelend over de Nederlander die in 1603 tot de oprichters van de Accademia dei Lincei behoorde.

Toen Uhlenbeck in juni 1925 definitief naar Nederland terugkeerde, had hij besloten geschiedenis te gaan studeren. De Leidse hoogleraar oud-Germaans C.C. Uhlenbeck, een neef van zijn vader, wees hem erop dat hij daarvoor Grieks en Latijn zou moeten leren. Bovendien raadde hij hem aan eerst in de natuurkunde te promoveren, nu hij toch al zover was. Uhlenbeck nam deze adviezen ter harte. Hij ging lessen in de klassieke talen volgen en begon terzelfder tijd bij Ehrenfest - wiens assistent hij werd - aan een dissertatieonderzoek.

Met het oog op Uhlenbecks verdere vorming als fysicus bracht Ehrenfest hem in contact met een van zijn andere natuurkundestudenten, de twee jaar jongere Samuel Goudsmit. Deze Goudsmit - een veel ongeregelder student dan Uhlenbeck - wist alles van spectra, maar weinig van theoretische mechanica. Ehrenfest dacht dat beiden veel van elkaar zouden kunnen leren. Samen begonnen zij in de zomer van 1925 aan een onderzoek naar de onregelmatige spectraallijnen van waterstof, waarover zij al in augustus het artikel 'Opmerking over de spectra van waterstof en helium' publiceerden in het Nederlandse tijdschrift Physica (5 (1925) 266-270).

Veel belangrijker was echter het artikel 'Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons', dat Uhlenbeck en Goudsmit - door bemiddeling van Ehrenfest - in november van dat jaar konden plaatsen in het internationale tijdschrift Die Naturwissenschaften (13 (1925) 953-954) en dat de ontdekking van de elektronenspin behelsde. De Zwitserse natuurkundige W. Pauli had eerder dat jaar gesuggereerd dat een gebonden elektron een vierde quantumgetal had en Uhlenbeck besefte dat dit elektron dan een vierde vrijheidsgraad moest hebben, dat wil zeggen om zijn eigen as roteerde. Door het aannemen van deze rotatie kon nu een aantal aspecten van de quantumtheorie van het Zeeman-effect worden verhelderd.

Toch was veel nog onuitgewerkt. Bovendien had Lorentz nogal wat bezwaren tegen het idee van Uhlenbeck en Goudsmit. Toen beide studenten daarom besloten het artikel terug te trekken, liet Ehrenfest weten dat het daarvoor te laat was. 'Sie sind beide jung genug um sich eine Dummheit leisten zu können', liet hij geruststellend weten (Uhlenbeck, 'Personal reminiscenses', 47). Spoedig bleek echter dat grote natuurkundigen als de Deen N.H.D. Bohr en de Duitsers A. Einstein en W. Heisenberg voor het idee gewonnen waren. Voor alle bezwaren was een oplossing, zoals Uhlenbeck en Goudsmit in hun artikel 'Spinning electrons and the structure of spectra' in Nature (117 (1926) 264-265) lieten zien. De ontdekking van de elektronenspin had hun later een Nobelprijs kunnen opleveren, ware het niet dat spoedig bleek dat een Amerikaanse student, R. Kronig, eerder al hetzelfde idee had willen publiceren, maar dat toen niet gedaan had omdat Pauli er niets in had gezien. In dergelijke gevallen, waarbij de prioriteit problematisch is, wordt doorgaans geen Nobelprijs toegekend.

Door de ontdekking van de elektronenspin was Uhlenbeck weer helemaal voor de natuurkunde gewonnen. Met een Lorentz-beurs kon hij in 1927 op Bohrs instituut in Kopenhagen en in Göttingen zijn dissertatie voltooien. Op 7 juli 1927 promoveerde hij in Leiden op het proefschrift Over statistische methoden in de theorie der quanta, een uur later gevolgd door Goudsmit. Hun beider promotor Ehrenfest kon daardoor volstaan met het uitspreken van één laudatio. Het tweetal was toen al zeker van een benoeming tot instructor aan de University of Michigan in Ann Arbor. Kort tevoren was W. Colby, de senior theorist van de afdeling natuurkunde van deze universiteit, bij Ehrenfest op bezoek geweest, en de Leidse hoogleraar had hem toen met nadruk op zijn twee jonge promovendi gewezen. Zodoende vertrokken Uhlenbeck en Goudsmit eind augustus 1927 naar de Verenigde Staten. Een week voor de boot naar New York vertrok, trad Uhlenbeck nog in het huwelijk met Else Ophorst, die op dat moment scheikunde studeerde in Leiden.

Met enkele onderbrekingen zou Uhlenbeck van 1927 tot 1961 aan de University of Michigan verbonden blijven. Hij begon als instructor, werd in 1928 assistant professor en in 1930 associate professor. Ann Arbor ontwikkelde zich in deze periode tot een van de belangrijkste centra van de theoretische fysica in de Verenigde Staten, mede dankzij de vermaarde summer courses, waar geregeld Europese coryfeeën optraden.

In 1935 keerde Uhlenbeck nog voor enkele jaren terug naar Europa. Na het overlijden van Ehrenfest, twee jaar eerder, had de Utrechtse hoogleraar H.A. Kramers hem opgevolgd in Leiden. De laatstgenoemde had er vervolgens bij Uhlenbeck sterk op aangedrongen dat deze zijn leerstoel zou overnemen. Aldus geschiedde: op 1 februari 1935 werd Uhlenbeck benoemd tot hoogleraar in de theoretische fysica in Utrecht. Hij begon al in september 1935 met zijn colleges en hield zijn oratie over Het principe van behoud van energie op 23 maart van het daaropvolgende jaar. Toch bleven de Verenigde Staten trekken, en in augustus 1939, enkele weken voor het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog, vertrok hij voorgoed naar Amerika. Uhlenbeck keerde terug naar Ann Arbor, waar hij nu full professor werd. Tijdens de oorlog - van 1943 tot 1945 - was hij tijdelijk als hoofd van de theoretische afdeling verbonden aan het Radiation Laboratory van het Massachussetts Institute of Technology in Boston, waar hij een bijdrage leverde aan de ontwikkeling van radar. Andere onderbrekingen waren een verblijf in Princeton in 1948/1949 en in Leiden, waar hij in het voorjaar van 1955 de eerste Lorentz-hoogleraar was. In 1959 werd Uhlenbeck - sinds 1952 Amerikaans staatsburger - voorzitter van de American Physical Society.

In de jaren voor en na de Tweede Wereldoorlog had Uhlenbeck zijn aandacht aan steeds meer onderdelen van de theoretische fysica gegeven: Brownse beweging, transportverschijnselen, kernfysica, condenstatieproblemen, kosmische straling en signaal-ruisproblemen. Maar zijn hoofdterrein bleef de - mede door hemzelf op de quantumtheorie gefundeerde - statistische mechanica. Deze tak van de natuurkunde interesseerde Uhlenbeck vooral, omdat hier het verband werd gelegd tussen verschijnselen op atomair en op macroscopisch niveau. Hij bracht in totaal zo'n honderd publicaties op zijn naam, waaronder een aantal samenvattende studies. Zijn grote monografie over de statistische mechanica is er evenwel nooit gekomen, mede door het vroegtijdig overlijden van zijn coauteur, T.H. Berlin.

Gaandeweg begon Uhlenbeck zich steeds meer te ontplooien als docent. Zijn enigszins pessimistische geaardheid deed hem in zijn latere jaren sceptisch staan tegenover nieuwe, voor hem soms onbegrijpelijke ontwikkelingen. Daardoor was hij niet altijd de plezierigste collega. Maar in het onderwijs kon hij geheel zichzelf zijn. Uhlenbeck was daarom een veel gevraagd docent op tal van summer schools in de Verenigde Staten en Europa. Bij zijn onderwijs probeerde hij de stijl van Ehrenfest na te volgen, die altijd nadruk had gelegd op helderheid, kritische zin en volstrekte eerlijkheid, die ellenlange mathematische afleidingen had verafschuwd, maar had geëist dat men de principes volledig beheerste. En Uhlenbeck slaagde in zijn opzet, want ook al was hij een andere persoonlijkheid dan Ehrenfest - zo scherp als deze kon zijn, zo zachtmoedig was Uhlenbeck - zijn leerlingen roemden onveranderlijk zijn excellente colleges.

In 1961 verliet Uhlenbeck Michigan, waar hij sinds 1954 als Henry Cahart Professor of Physics een 'endowed chair' had bezet. Hij verbond zich aan het Rockefeller Institute - vanaf 1965 Rockefeller University - in New York. In de tien jaren die volgden, bouwde hij daar een theoretisch natuurkundige afdeling op, een periode die in het voorjaar van 1964 werd onderbroken door een gasthoogleraarschap aan de Universiteit van Amsterdam. In 1971 ging Uhlenbeck met emeritaat, maar hij bleef geregeld op zijn instituut komen. Verschillende eerbewijzen vielen hem in deze tijd ten deel. Terwijl hij in 1964 al, samen met Goudsmit, de Max Planck-medaille van de Deutsche Physikalische Gesellschaft had ontvangen, kreeg hij in 1977, wederom samen met Goudsmit, de Amerikaanse National Medal of Science. In hetzelfde jaar werden beiden benoemd tot commandeur in de Orde van Oranje-Nassau. Twee jaar later ontving Uhlenbeck - Goudsmit was inmiddels overleden - in Israël de prestigieuze Wolf Prize; van het hem toegekende geldbedrag schonk hij toen de helft aan de weduwe van Goudsmit.

Aan Uhlenbecks actieve loopbaan kwam pas een einde toen hij in 1984 werd getroffen door een beroerte. Hij herstelde gedeeltelijk, maar vond het toen tijd afscheid te nemen. Hij vertrok met zijn vrouw naar Urbana-Champaign in Illinois, waar hun enige zoon, Olke, hoogleraar biochemie was. In 1986 verhuisden zij met hem mee naar Boulder in Colorado. Twee jaar later overleed Uhlenbeck daar aan een tweede beroerte.

A: De George E. Uhlenbeck Papers in de Bentley Historical Library van de University of Michigan te Ann Arbor (Michigan, Verenigde Staten) en in de Rockefeller University Archives, Rockefeller Archive Center te Tarrytown (New York, Verenigde Staten). Enig aanvullend archiefmateriaal in de Niels Bohr Library van het American Institute of Physics te College Park (Maryland, Verenigde Staten). Hierin o.a. een interview met Th.S. Kuhn uit 1962/1963 (waarvan ook een transcript berust in het Niels Bohr Archief te Kopenhagen).

P: Behalve de in de tekst genoemde publicaties o.a.: met L.S. Ornstein, 'On the theory of Brownian motion', in Physical Review 36 (1930) 823-841; met Ming Chen Wang, 'On the theory of Brownian motion II', in Reviews of Modern Physics 17 (1945) 323-342; met J.L. Lawson, Threshold signals (New York 1950); Oude en nieuwe vragen der natuurkunde [Rede RU Leiden] (Amsterdam 1955); Van der Waals revisited [Rede Universiteit van Amsterdam] (Amsterdam 1964); 'Personal reminiscences. Fifty years of spin', in Physics Today (juni 1976) 43-48.

L: Behalve necrologieën o.a. in New York Times, 2-11-1988, door H.B.G. Casimir, in Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde A55 (1989) 10-11, door A. Pais, in Physics Today (dec. 1989) 34-40 en door J. de Boer, in Jaarboek [van de] Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen 1989 (Amsterdam [etc.] 1989) 184-190: E.G.D. Cohen, 'George E. Uhlenbeck and statistical mechanics', American Journal of Physics 58 (1990) 619-625; A. Pais, 'George Eugene [sic] Uhlenbeck', in idem, The genius of science. A portrait gallery [of twentieth century physicists] (Oxford 2000) 289-325.

I: Jaarboek [van de] Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen 1989 (Amsterdam [etc.] 1989) 184.

K. van Berkel


Oorspronkelijke versie opgenomen in: Biografisch Woordenboek van Nederland 6
Laatst gewijzigd op 12-11-2013