‘Het is niet goed voor een mens om zo vroeg zo’n grote ontdekking te doen’

Vrijdag, . Wetenschapshistoricus Anne Kox krijgt een telefoontje van een notaris. In de nalatenschap van Jan Zeeman had hij papieren aangetroffen die van de Nederlandse natuurkundige Hendrik Lorentz leken te zijn. De notaris wilde daar een expert naar laten kijken, om te voorkomen dat ze misschien ten onrechte zouden worden weggegooid.

Wat Kox aantrof in dat grote herenhuis aan de Amsterdamse Stadhouderskade was een goudmijn, een van de meest volledige archieven van een wetenschapper die ooit bewaard zijn gebleven. Het was de nalatenschap van de Nederlandse natuurkundige en Nobelprijswinnaar Pieter Zeeman (1865-1943). Bijna veertig jaar later kijken Kox en zijn echtgenote Henriëtte Schatz terug op die vreemde vrijdagmiddag: „Het was een ongelofelijke chaos. Overal stonden verroeste fietsen, nog voorzien van carbidlampen. Stapels kranten en tijdschriften teruggaand tot in de veertiger jaren. In de achterkamer was het halve plafond naar beneden gekomen als gevolg van een lekkage en ik ben nog met mijn been dwars door de vloer gegaan. Zoon Jan Zeeman had er zijn hele leven gewoond, maar was geëindigd als een vereenzaamde kluizenaar.”

Gelukkig had hij al die jaren – vader Pieter was in 1943 overleden – niets weggegooid, net zomin als zijn vader dat tijdens zíjn leven had gedaan. Naast treinkaartjes, bonnetjes, rekeningen en wat al niet meer, werden er zo’n 12.000 brieven aangetroffen, zowel van familieleden en vrienden, als van wetenschappers. En, veel belangrijker nog, ook brieven van Zeeman zelf, die de kladjes van de brieven die hij wegstuurde altijd netjes bewaarde en opborg.

Kox: „Uit de kasten kwamen ook allerlei andere wetenschappelijke schatten boven water, zoals minutieuze wetenschappelijke aantekeningen, volledige laboratoriumverslagen, collegedictaten, noem maar op. Zeemans hele wetenschappelijke archief stond daar nog gewoon, stoffig en rommelig misschien, maar volledig intact!”

Het archief zoals aangetroffen in 1989 in Zeemans woonhuis.

Foto H.F. Schatz

Sindsdien is alles overgebracht naar het Noord-Hollands archief in Haarlem, waar een inventaris werd opgemaakt, zodat het toegankelijk werd voor wetenschappelijk onderzoek. Schatz: „Dat werd mogelijk gemaakt door een fonds dat Annie, de jongste dochter van Zeeman, een jaar na de vondst heeft opgericht met de naam van haar vader.”

Doelstelling van het fonds is het bevorderen van wetenschapshistorisch onderzoek, in het bijzonder op het gebied van de natuurkunde. Sindsdien heeft Kox hier en daar over Zeemans leven en werk gepubliceerd. Door zijn werk als senior editor van het Einstein Papers Project, de uitgave van alle geschriften en brieven van Albert Einstein, kwam hij echter lang nauwelijks aan eigen onderzoek toe. En na zijn publicatie in 2019 van de biografie van Hendrik Antoon Lorentz had hij even genoeg van het schrijven van wéér een biografie. Kox: „Het was Henriëtte die me ervan overtuigde dat er een prachtig verhaal zat in al dat archiefmateriaal van Zeeman. En zo zijn we midden in de coronatijd begonnen.”

Kortgeleden verscheen het resultaat: die hij samen met Schatz schreef, Pieter Zeeman, Van dorpsjongen tot Nobelprijswinnaar.

Pieter Zeeman werd op 25 mei 1865 geboren in een vrijzinnig protestants domineesgezin in het Zeeuwse Zonnemaire. Hij had van jongs af aan veel belangstelling voor de exacte vakken, wat zich uitte in het nauwkeurig observeren en beschrijven van de levende natuur en de sterrenhemel. In de herfst van 1882 leidde dat tot een onverwacht resultaat, toen hij op het dak van het schuurtje een aantal nachten lang het noorderlicht waarnam. Zijn waarnemingen belandden via via zelfs in het tijdschrift Nature, wat hem als zeventienjarige een brief opleverde van een Engelse wetenschapper gericht aan „Professor Zeeman, Zonnemaire”. Die werd natuurlijk ook bewaard.

Een min of meer stiekem wetenschappelijk uitstapje leidde tot zijn grootste ontdekking

Met een hbs-diploma en een geslaagd toelatingsexamen Grieks en Latijn, meldde hij zich in 1885 als student natuurkunde in Leiden. Een ontmoeting met hoogleraar Heike Kamerlingh Onnes, die het wel zag zitten in de jonge Zeeman, had hem tot die keuze gebracht. Ook met diens Leidse collega Hendrik Antoon Lorentz kwam hij al snel op vertrouwelijke voet en omdat hij serieus en snel studeerde, kreeg hij een assistentschap, dé manier om met een promotieonderzoek zijn academische opleiding af te sluiten.

Het onderzoek in Leiden kende twee verschillende richtingen. De ene was de studie van het gedrag van gassen en vloeistoffen – onderzoek dat Onnes in 1913 een Nobelprijs zou opleveren omdat hij helium vloeibaar had weten te maken en zo Leiden tot het koudste plekje ter wereld had gemaakt. De andere was de studie van optische verschijnselen. Zeeman deed zijn promotieonderzoek op het laatste gebied, naar de wisselwerking tussen magneetvelden en licht.

Kox: „Een min of meer stiekem wetenschappelijk uitstapje – laboratoriumdirecteur Kamerlingh Onnes was op vakantie – leidde tot zijn grootste ontdekking, die hem eeuwige roem en een Nobelprijs zou opleveren.” Elke stof zendt bij verhitting licht uit van verschillende kleuren, wat tot uiting komt in een kenmerkend spectrum.

Zeeman ontdekte dat de kleurlijnen in dat spectrum zich in een magneetveld verbreden en zelfs splitsen. Een volledig nieuw verschijnsel, waar Lorentz meteen een sluitende verklaring voor wist te geven. Het Zeemaneffect wees op de aanwezigheid van negatief geladen deeltjes in atomen, wat later elektronen bleken te zijn. De natuurkundige wereld stond versteld.

Het leverde Zeeman een benoeming tot lector op aan de toen jongste universiteit van Nederland, de Gemeenteuniversiteit van Amsterdam. Ondanks een aantal lucratieve buitenlandse aanbiedingen is hij daar zijn hele leven gebleven, als hoogleraar en directeur van het fysisch laboratorium.

Facsimiles van originele bouwtekeningen uit de jaren zestig voor een uitbreiding van het Zeeman Laboratorium aan de Amsterdamse Plantage Muidergracht. Het laboratorium werd in 1923 gebouwd.

Foto Paul van Riel/ANP

Daar zette hij bijna vanaf de grond af een onderzoeksprogramma op. Daar worstelde hij wel met de omstandigheden. De nabijheid van een tramlijn en een drukke verkeersader maakten het precisieonderzoek dat hij voorstond bijkans onmogelijk. Af en toe week hij voor experimenten uit naar de kelder van zijn buitenhuis in de buurt van Zeist. Daarnaast betaalde hij ook instrumenten of het salaris van een assistent uit eigen zak als de gemeente weer eens weigerde met geld over de brug te komen.

Nu kon hij zich dat makkelijk veroorloven omdat zijn echtgenote Jo, een zus van een studievriend, afkomstig was uit een rijk ondernemers­geslacht uit Dordrecht. Zij had bij het overlijden van haar vader een flinke erfenis gekregen, waar in 1902 ook nog eens het geld van de Nobelprijs bij kwam. Later zou Zeeman door allerlei beleggingen ook zelf een enorm vermogen vergaren. Hij liet zich al die luxe makkelijk aanleunen – veel aandacht voor anderen die het moeilijker hadden, had hij niet.

Sowieso vormde het gezin niet een erg warme omgeving. Kox en Schatz staan uitgebreid stil bij de vrij troosteloze situatie van echtgenote Jo, „kwijnend in haar boudoir” naast haar hardwerkende, maar autoritaire en dwingende echtgenoot. Schatz: „Zij was een vlot en pienter meisje dat gewoon niet de mogelijkheden heeft gekregen om zich te ontwikkelen. Toen Zeeman een paar weken met roodvonk het bed moest houden, leefde ze helemaal op en zag je pas waartoe ze in staat was. De opvoeding van hun drie dochters en een zoon rustte grotendeels op haar schouders. Met name zoon Jan veroorzaakte vanaf zijn vroege jeugd veel problemen en later oefende hij zelfs een soort van terreur uit met zijn frequente woede-uitbarstingen. Zijn zussen waren doodsbang voor hem.”

Heel nauwkeurig en precies

Jo leed aan depressies – net als haar vader en een van haar broers – en had nauwelijks belangstelling voor andere activiteiten dan het kopen van nieuwe kleren of het maken van luxe reizen. Toch probeerde ze zo goed mogelijk de rol haar rol als echtgenote in te vullen. Op zijn beurt toonde Zeeman zich niet erg persoonlijk betrokken bij zijn gezin – al was dat voor een gezinshoofd in die tijd zeker niet ongebruikelijk. Hij trok zich maar al te graag terug in zijn laboratorium, werkend aan zijn carrière. De kinderen ontwikkelden zich niet voorspoedig, geen van de vier vond ooit een levenspartner en geen van hen zou het gered hebben zonder de financiële steun (en later erfenis) van hun ouders.

Schatz: „Alleen zuster Annie heeft uit alle macht geprobeerd te maken wat er te maken viel van de emotionele puinhoop die het daar aan de Stadhouderskade langzamerhand was geworden.” Naast Zeeman was er eenvoudigweg niet veel ruimte voor vrouw en kinderen, „want in de schaduw van deze hoge boom kon weinig groeien.”

Ondanks zijn grote inzet heeft het latere wetenschappelijk werk van Zeeman niet heel veel opgeleverd. Kox: „Het is niet goed voor een mens om zo vroeg zo’n grote ontdekking te doen. Zeeman is zich daarom maar gaan richten op waar hij goed in was: heel nauwkeurig en precies meten.” Daarnaast was hij lid van de Akademie van Wetenschappen en een aantal commissies, maar hij deed dat weinig uitgesproken en veelal in de schaduw van Lorentz. Die liet zich zowel op wetenschappelijk als politiek gebied – bijvoorbeeld tijdens de Eerste Wereldoorlog – wél gelden en groeide uit tot de éminence grise van de internationale natuurkunde.

Schatz: „We wilden niet alleen maar een grotendeels chronologisch levensverhaal vertellen, maar ook schetsen hoe zo’n gezin uit de gegoede burgerij leefde in een zich snel ontwikkelende stad als Amsterdam. Of hoe geïsoleerd zijn leven in een uithoek als Zeeland wel niet was.”