La meilleure série du monde

Souvenez-vous: nous fêtons cette année les 250 ans de la naissance de Joseph Fourier, préfet de l’Isère, que nous avons laissé en 1822, alors qu’il était enfin parvenu, après des années d’efforts, à publier son monumental ouvrage sur la propagation de la chaleur.

Késako « la propagation de la chaleur » ? Rien de très sorcier, au premier abord. Par exemple, prenons une barre métallique, froide, et plongeons chaque extrémité dans de l’eau bouillante. Combien de temps faut-il avant que le milieu soit chaud aussi ? Il a donc fallu attendre le début du XIXe siècle pour enfin trouver l’équation qui décrit ce phénomène très simple. Sauf que pondre une équation, c’est bien… mais après, encore faut-il la résoudre !

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Les nombres et le feu

Et ignem regunt numeri

« Les nombres gouvernent le feu »: ça sonne plutôt bien, pour une invocation mystique, voire démonique… Mais c’est tout le contraire. Cette formule, Joseph Fourier la place en exergue de ce qui est quasiment son unique œuvre scientifique, la Théorie Analytique de la Chaleur, qu’il publie en 1822. Un ouvrage aussi révolutionnaire que les « Principia » de Newton, un siècle plus tôt. Fourier, dont on célèbre cette année les 250 ans, a alors 54 ans… et cela fait déjà plus de 15 ans qu’il ronge son frein.

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À Göttingen, à Göttingen

Comme c’est aujourd’hui le 20ème anniversaire de la mort de Barbara, c’est le moment de faire un petit billet en musique, et sur un sujet autour duquel on a déjà tourné depuis un certain temps: Göttingen. Comme le chante Barbara, c’est une charmante petite ville en plein milieu de l’Allemagne. Pas très grande: quelque chose comme Orléans, Besançon ou Perpignan. Et pour autant, son université Georg-August est la plus célèbre du pays.

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La grande architecte

« Nous sommes une université, pas des bains publics ! »

Qu’il l’ait vraiment prononcée ou non, c’est la seconde phrase que la postérité retient de David Hilbert, le géant des mathématiques de la Belle Époque (la première, on en parlait là). S’il a souligné ainsi l’absurdité de la règle de non-mixité à la faculté de Göttingen, c’est pour pouvoir faire admettre dans le corps professoral sa jeune collègue Emmy Noether.

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Cet article est truffé d’erreurs

Le jeune homme ci-contre s’appelle William Thomson. Bientôt il aura une grande barbe blanche, et il sera devenu l’un des plus grands physiciens du XIXe siècle. À sa mort, en 1907, il aura publié quelque 650 articles et contribué à tous les champs de la physique de son époque.

Il aura formulé l’une des versions du second principe de la thermodynamique (un cycle monotherme ne peut être moteur). Modélisé le comportement des matériaux à la fois visqueux et élastiques. Laissé son nom à une instabilité d’écoulement qu’on peut observer dans les nuages. Formalisé l’existence du zéro absolu, et laissé son nom à l’unité des températures. Et ses talents s’étendront aussi à l’ingénierie: avec son frère il concevra un appareil capable d’opérer une transformée de Fourier et de sommer des sinusoïdes… de manière purement mécanique. Fera breveter un galvanomètre qui améliore la vitesse du télégraphe électrique. Prendra finalement la direction scientifique de l’Atlantic Telegraph Company, qui parvient à poser le premier câble sous-marin entre l’Irlande et Terre-Neuve. Le 16 août 1858, le premier message mettra 17 heures à traverser l’Atlantique. En 1866, grâce aux inventions de Thomson, seulement 12 minutes: William Thomson devient Sir William Thomson. Et en 1892, pour l’ensemble de sa carrière [1], il est fait baron — c’est la première fois qu’un scientifique est élevé à un tel rang. On le connaîtra désormais sous le nom de Lord Kelvin.

Ce Lord Kelvin est donc un des géants de son siècle. Et même les géants se trompent.

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Renversant !

On dit souvent que les vieilles disciplines scientifiques ont toutes connu un bouleversement d’ampleur quasi-métaphysique au cours du XXe siècle. C’est en physique que ça commence, avec la relativité restreinte puis générale d’Einstein. Puis à nouveau avec la mécanique quantique de Planck, Einstein, Heisenberg, Dirac, Schrödinger et les autres, et qui révolutionnera aussi la chimie. En 1953, Franklin, Watson et Crick découvrent la structure de l’ADN: la biologie ne sera plus jamais la même. Et le dernier domaine à avoir radicalement changé de visage, c’est la géologie.

Au cours des années 60, la théorie de la tectonique des plaques s’est affirmée au point qu’on a du mal, aujourd’hui, à imaginer ce que pouvait être la géologie avant. Tout en amont de cette révolution, il y a une découverte fortuite, anodine, mais à la portée considérable. Et pourtant… qui connaît le nom de Bernard Brunhes ?

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Sur leurs épaules

De nos jours, chaque année, quelque 2 ou 3 millions d’articles scientifiques sont publiés dans pas loin de 30 000 revues spécialisées. La réaction naturelle est d’être submergé, de constater que seule une toute petite fraction de ces papiers sont révolutionnaires, et éventuellement de déplorer pareil foisonnement. Lequel est démultiplié non seulement par l’efflorescence permanente des domaines de recherche, mais aussi par les injonctions politiques à « faire du chiffre » (publish or perish) — quitte, pour certains, à publier en 4 articles ce qui aurait pu être résumé en 4 pages.

À une époque déjà reculée, quelqu’un avait prédit que l’épaisseur des volumes de la Physical Review finirait par augmenter plus vite que la vitesse de la lumière… sans pour autant que cela ne contredise la théorie de la relativité, puisque ses pages ne contiendraient plus aucune information ! Cela étant, quand on jette un coup d’œil en arrière, on a aussi évidemment le biais inverse, qui tend à nous faire croire que tout ce qui se faisait était voué à une postérité glorieuse. Alors faisons un petit exercice ! Allons regarder ce qu’était le quotidien de la science en plein cœur du XIXe siècle. Prenons donc 150 ans de recul, pour faire bonne mesure.

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La montagne du roi

« Il est des lieux où souffle l’esprit »: voilà pour la citation chic de début d’article. Et celle de Maurice Barrès est d’autant plus adéquate ici qu’elle ouvre le roman intitulé La Colline inspirée ! Tout ce qu’il nous faut pour parler d’une petite montagne qui a nourri nombre de « génies du lieu » ! Certes, quand on dit Kaliningrad, son nom moderne, ça n’évoque pas grand chose. Mais si on entend Königsberg, c’est tout un imaginaire à la fois familier et brumeux: le duché de Courlande, les chevaliers teutoniques, les villes de brique rouge de la Hanse, le « pays noir et blanc » du Roi des aulnes de Michel Tournier. Et pour tous les mathématiciens du monde, évidemment, 7 ponts.

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Un air de famille

Des lois sur les probabilités, des courbes géométriques, un théorème sur les écoulements des fluides… mais comment Bernoulli a-t-il trouvé le temps de faire tout ça ? Facile: ils étaient 2 ! Eh oui, c’est tout le problème quand on donne à une découverte le nom d’un savant… on ne pense pas à lui donner aussi son prénom !

bernoullis

Parce que bien souvent le goût des équations est une affaire de famille… C’est le cas chez les Bernoulli: dans la famille bâloise, c’est Jacques qui s’illustre avec les probabilités et la théorie des nombres, et découvre la constante dite d’Euler, e=2,718... Son frère Jean s’occupe de calcul infinitésimal, découvre la forme de la chaînette et forme le grand Leonhard Euler. Et parmi tous les cousins de la deuxième génération qui s’occuperont de mathématiques, c’est le fils cadet de Jean, Daniel, qui passe à la postérité pour sa loi fondamentale en hydrodynamique [1].

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