De Donder, Théophile Ernest (1872-1957)

EnglishNederlandsfrançais

FR

Bron: Glansdorff, Paul, Bosquet, Jean en Géhéniau, Jules, "Notice sur Théophile De Donder", in: Annuaire Académie Royale de Belgique, (1987)

Natuurkundige en scheikundige die beschouwd wordt als grondlegger van de thermodynamica van onomkeerbare processen. Geboren op 19 augustus 1872 in Schaarbeek en overleden op 11 mei 1957 in Brussel.

Biografie

De Donder was aan de slag als leraar wiskunde aan het lyceum van Sint-Gillis toen hij in 1899 aan de Universiteit van Brussel zijn doctoraat in de wis- en natuurkunde behaalde. Na het afronden van zijn doctoraat liep De Donder stage bij Henri Poincaré. In 1911 werd hij door de Universiteit van Brussel als docent van de cursus wiskundige natuurkunde aan de Faculteit Wetenschappen en Toegepaste wetenschappen aangesteld. Na de Eerste Wereldoorlog volgde zijn promotie op de leerstoel wiskundige natuurkunde. De Donder doceerde er cursussen over thermodynamica en fysische scheikunde. Door het toedoen van zijn leerling Frans Van den Dungen werden deze cursussen één van de uitgangspunten van de door Ilya Prigogine beroemd gemaakte Brusselse school voor thermodynamica. Maurice Nuyens, Léon Van Hove, Jacques Van Mieghem, Georges Lemaître waren leerlingen van De Donder. Op die manier kwam een Belgische school in de relativiteit tot stand.

De Donder werd in 1942 tot het emeritaat toegelaten.

De wiskundige werd in 1919 tot corresponderend lid en in 1929 tot lid van de Académie royale des Sciences et Belles-Lettres de Bruxelles benoemd. In 1937 werd hij tot bestuurder van de Klasse Wetenschappen gekozen. De Donder was medeoprichter en de eerste voorzitter van het Belgisch Wiskundig Genootschap. Vanaf 1924 nam hij ook actief deel aan de Solvay-congressen. Verder zetelede De Donder in de administratieve raad van het NFWO en in de internationale jury van de Francqui-prijs. Hij was voorzitter van de Wetenschapsraad van de Koninklijke Sterrenwacht. Hij was laureaat van de Tienjaarlijkse prijs van de Belgische Regering voor Toegepaste Wiskundige Wetenschappen voor de periode 1913-1922. Een interessant weetje is dat De Donder naast wetenschapper ook een begaafd muzikant was. Hij componeerde meerdere stukken voor piano.

In 1958, een jaar na zijn overlijden, werd in zijn eer de Théophile De Donderprijs opgericht.

Werken

De Donder was een productief auteur: hij schreef meer dan tweehonderd artikels en mededelingen en een tiental boeken. Hij onderhield bovendien een uitgebreide briefwisseling met gerenommeerde vakcollega's als Louis-Victor de Broglie, Arthur Eddington, Hendrik Antoon Lorentz, Vito Volterra en Albert Einstein. De Donders doctoraat getiteld Sur la Théorie des Invariants Intégraux, behandelde integraalinvarianten. Na een verblijf te Parijs, waar hij werkte bij Henri Poincaré, wijdde hij zich verder aan de theorie van de integraalinvarianten, de variatierekening en de relativiteitstheorie.

Wiskundige publicaties

Aan de ULB lagen De Donders ideeën en enthousiasme aan de basis van een bloeiende wiskundige traditie. Dankzij Théophile Lepage, een leerling van De Donder, kreeg de externe differentiaalrekening nieuwe toepassingen. Beïnvloed door zijn leermeester Poincaré ontwikkelde De Donder de theorie van de integraalinverianten en verrichtte hij pionierswerk in wat later de theorie van de buitenste differentiaalvormen zou worden genoemd. Deze laatste was onmisbaar in de wiskunde en de theoretische fysica. De Donder gebruikte al in 1904 de werken van Elvin Christoffel (1829-1900), Gregorio Ricci (1853-192) en Tullio Levi-Civita (1873-1941) over absolute differentiaalrekening. Ook het werk van Joseph Marie De Tilly over de niet-euclidische mechanica vormde voor hem een inspiratiebron.

Relativiteitstheorie van Einstein

Als overtuigd relativist volgde De Donder het onderzoek van Albert Einstein al vanaf 1914 met nauwe belangstelling. In 1916, bij de publicatie van Einsteins Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie, was de Belgische wiskundige één van de eerste wetenschappers die met de Duitse geleerde over diens gravitatietheorie en algemene relativiteitstheorie correspondeerden. Als één van de weinige fysici die op dit moment de relativiteitstheorie begrepen, vormde De Donder de voornaamste speler in de receptie van Einsteins theorieën in België. Niet alleen wist hij zijn enthousiasme voor Einsteins theorie op zijn leerlingen, in het bijzonder op Jules Géhéniau over te dragen. Ook in zijn eigen studies ontwikkelde en verspreidde De Donder Einsteins gedachtegoed en stelde hij het op sommige plaatsen op punt. Zo publiceerde hij in 1922 het belangrijke werk La gravifique einsteinienne. Hierin trachtte hij de algemene relativiteit te vertalen in de taal van de variatieprincipes. Zijn wiskundig standpunt verschilde daarbij soms volledig van Einsteins natuurkundig standpunt. De invloed van De Donders cursussen en studies was bepalend voor de geschiedenis van de algemene relativiteit en van de kosmologie in België.

Vanaf 1920 bestudeerde De Donder samen met Henri Vanderlinden de oplossingen van de Einstein-vergelijking die overeenstemden met een bolsymmetrische (maar niet noodzakelijk homogene ruimte) en de vergelijking van het zwaarteveld in aanwezigheid van een bron van elektromagnetisch veld.

Thermodynamica

In de thermodynamica introduceerde De Donder een nieuwe formulering van de tweede wet, gebasseerd op het concept affiniteit. Ondanks zijn voorkeur voor fundamentele natuurkundige theorieën en abstracte wiskundige formuleringen, was hij zich al vroeg bewust van het toepassingspotentieel van een chemische thermodynamica gebaseerd op het concept van affiniteit, een toestandsfunctie van het niet-evenwicht. Hij ontwikkelde een correlatie tussen de scheikundige affiniteit en de vrije energie van Gibbs. Dit mondde uit in de ontwikkeling en uitbreiding van de thermodynamica van onomkeerbare processen. Hier sloeg De Donder een bres naar de kinetica.

Met de ontwikkeling van deze theorie werd De Donders werd de grondlegger van de Brusselse school van thermodynamica van niet-reversibele processen en mathematische fysica. Hij en zijn school waren in deze periode de enige die zich bezighielden met echte creatieve theorievorming. Het was zijn leerling Ilya Prigogine, die De Donders theorie verder zou uitbreiden en vervolledigen. Hij maakte zijn doctoraat onder leiding van De Donder. Onder impuls van Raymond Defay werd een systematische uitbreiding van de thermodynamica ontwikkeld met toevoeging van oppervlakte-effecten. De Donders school had een beslissende invloed op de jonge Georges Lemaître.

Fysico-chemie van de grensvlakken

De fysico-chemie van lage-dimensie systemen (elektroden, membranen, katalytische oppervlakten, micro-emulsies, films) heeft de aandacht van Belgische onderzoekers getrokken. Eén van de eerste werken in deze richting, gewijd aan de galvinistische batterijen, is van de hand van De Donder in samenwerking met zijn leerling Georges van Lerberghe.

Publicaties

Van De Donders hand zijn onder meer bekend:

• Sur la théorie des invariants intégraux, Thesis, 1899.
• Théorie du champ électromagnétique de Maxwell-Lorentz et du champ gravifique d'Einstein, Parijs, 1917.
• La gravifique Einsteinienne, 1921.
• Introduction à la gravifique einsteinienne, 1925.
• Théorie des champs gravifiques, Parijs, 1926.
• The Mathematical Theory of Relativity, Cambridge, 1927.
• Application de la gravifique einsteinienne, Parijs, 1930.
• Application de la gravifique einsteinienne à l'électrodynamique des corps en mouvement, Parijs, 1932.
• Théorie invariantive du calcul des variations, Parijs, 1935.
• Thermodynamic Theory of Affinity: A Book of Principles, Oxford, 1936.
• The Mathematical Theory of Relativity, Cambridge, 1937.

Bibliografie

• Marage, Pierre, "De kernfysica en de deeltjesfyscia", in: Robert Halleux, Geert Vanpaemel, Jan Vandersmissen en Andrée Despy-Meyer (red.), Geschiedenis van de wetenschappen in België 1815-2000, Brussel: Dexia, 2001, vol. 2
• Lambert, Dominque,"De algemene relativiteit en de kosmologie", in: Robert Halleux, Geert Vanpaemel, Jan Vandersmissen en Andrée Despy-Meyer (red.), Geschiedenis van de wetenschappen in België 1815-2000, Brussel: Dexia, 2001, vol. 2
• Nicolis, Grégoire, "De thermodynamica, de wetenschap van het niet-lineaire en de statische mechanica", in: Robert Halleux, Geert Vanpaemel, Jan Vandersmissen en Andrée Despy-Meyer (red.), Geschiedenis van de wetenschappen in België 1815-2000, Brussel: Dexia, 2001, vol. 2.
• Glansdorff, Paul, ,"Théophile De Donder", in:Ciel et Terre, 73, 354-356.
• Mawhin, Jean,"De wiskunde", in: Robert Halleux, Geert Vanpaemel, Jan Vandersmissen en Andrée Despy-Meyer (red.), Geschiedenis van de wetenschappen in België 1815-2000, Brussel: Dexia/La Renaissance du livre, 2001, vol. 1.
• De Donder, Théophile, in: Biographie Nationale, 37(1971), 240-245.
• Glansdorff, Paul, Bosquet, Jean en Géhéniau, Jules, "Notice sur Théophile De Donder", in: Annuaire Académie Royale de Belgique, (1987).
• Van den Dungen, Frans, "Théophile De Donder", in: Revue de l'universiteé de Bruxelles, 10 (1958), nr. 4-5, 293-302.
• Géhéniau, Jules, "Théophile De Donder 1872-1957", in: Florilège des Sciences, 1968, 169-182.

• Het Archief van de ULB bewaart heel wat publicaties en notities van en over Théophile De Donder.