Reflets de la Physique n°56 jan/fév/mar 2018
Reflets de la Physique n°56 jan/fév/mar 2018
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°56 de jan/fév/mar 2018

  • Périodicité : bimestriel

  • Editeur : Société Française de Physique

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 48

  • Taille du fichier PDF : 4,2 Mo

  • Dans ce numéro : dossier sur Pierre-Gilles de Gennes et l'innovation.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Albert le rencontre au moment où il envisage d’entrer à l’ETH de Zurich en 1895 et où Michele en sort. Les deux amis se fréquentent à Aarau et à Zurich entre 1896 et 1899, puis à Milan jusqu’à 1901. Après le décès de son père fin 1901, Michele s’établit à Trieste mais continue d’échanger avec Albert. Il le rejoint au bureau des brevets de Berne début 1904. Michele Besso et son épouse Anna Winteler avant 1898. Bernisches Historisches Museum. Michele Besso (1873-1955) Mileva Marić (1875-1948) » > ouvrage récent [2] pour des précisions sur l’environnement électrotechnique de sa famille en Italie, sur son environnement scientifique et son lien avec la famille Besso, et sur les nombreux sujets de physique qui le préoccupent avant 1902 (b). Nous nous limitons dans cet article à son intérêt pour la capillarité et à sa première thèse sur les forces moléculaires, abandonnée en février 1902 au moment où il se tourne vers la thermodynamique statistique. Rappelons que Michele Besso s’est tenu au côté d’Einstein pendant les années qui vont marquer sa consécration et que son rôle concernant la relativité est salué dans les remerciements de l’article de juin 1905 (c). Si Einstein dira de lui qu’il a été pour ses idées la « meilleure caisse de résonance de toute l’Europe », Michele se définira, à l’époque de la construction de la théorie de la relativité générale, comme un « pygmée » aux côtés d’un « géant », mais un « pygmée voyant » [3]. Il apparait dans la correspondance Einstein-Besso [4] que, jusqu’à la fin de sa vie, Besso invitera Einstein, sans succès, à écrire l’histoire de ses idées. Ainsi dès 1923, s’apercevant 32 Reflets de la Physique n°56 Jeune fille d’origine serbe qu’Albert épouse en 1903, Mileva est sa condisciple à l’ETH depuis 1897. Elle est l’une des rares filles à entreprendre alors des études scientifiques. Ils se séparent en 1915, après l’installation d’Albert à Berlin à l’invitation de Planck. Mileva Marić en 1896. qu’il a égaré « la collection complète » des travaux de son ami qui « redonnait vie à tant de nos discussions », il lui propose de mettre cette « collection rare […] à la portée de tous, en y ajoutant l’essentiel d’un aperçu historique, de la genèse des problèmes […] » en indiquant « dans l’introduction ce qui, au début de tes recherches, était déjà connu des travaux d’autrui  : Boltzmann, Lorentz, ensuite Planck … ». Il conclut  : « Je ne cacherai pas au lecteur les fausses routes suivies, car elles sont particulièrement instructives. » La thèse abandonnée de 1902, que nous discutons ci-dessous, en est un exemple. Les lettres d’Albert à Mileva Marić donnent de précieux aperçus sur son contexte de travail, ses questionnements scientifiques et leur évolution, et permettent à plus d’un siècle d’intervalle de tenter de répondre aux demandes réitérées de Michele Besso. Publiées dans les Collected papers, puis dans un livre [5], elles sont pour la plupart écrites entre 1899 et 1901 à Milan, où sa famille réside, et correspondent aux périodes de vacances semestrielles de l’ETH. On voit Einstein s’interroger par Fonds privé. exemple sur la conduction électrique et thermique des métaux ou la nature de la lumière et de l’électricité, ou encore discuter dans une même soirée d’avril 1901 avec Michele à Milan « de la séparation essentielle de l’éther lumineux et de la matière, de la définition du repos absolu, des forces moléculaires, des phénomènes de surface, de la dissociation ». Son travail se nourrit d’incessantes lectures, qui suscitent enthousiasme, doutes, idées nouvelles souvent vite remises en question. L’étude des lettres, couplée à une recherche de terrain [2], a permis de préciser ces lectures et le lieu où Albert travaillait. L’intérêt pour les phénomènes de capillarité, 1895-1900 En octobre 1900, Einstein souhaite entreprendre une thèse, bien qu’il n’ait pas obtenu de poste d’assistant. Son premier article, rédigé en décembre 1900 et publié en mars 1901 dans les Annalen der Physik [6], porte sur les forces moléculaires déduites des phénomènes de capillarité (voir l’encadré p.33). On sait que son intérêt pour la capillarité vient en partie des cours qu’il a reçus d’HermannMinkowski à l’ETH en 1897-1898 et de sa lecture depuis septembre 1899 des travaux de Boltzmann(lettres à Mileva), mais il est aussi en rapport avec la famille Marangoni à Pavie. Le jeune Albert, âgé de seize ans, fait en effet la connaissance à Pavie en 1895 d’Ernestina Marangoni, une jeune femme de dix-neuf ans issue de la bourgeoisie locale, dont l’oncle Carlo Marangoni est spécialiste de ce domaine. Ce dernier formait les enseignants de physique à l’Institut Technique Supérieur de Florence et rendait visite une fois l’an à son frère à la période des vendanges qu’Albert passait avec les Marangoni dans leur villa de Casteggio au sud de Pavie. C’est ainsi, entre 1895 et 1900, que le jeune Einstein a pu se familiariser avec la capillarité en bénéficiant par exemple des explications de Carlo sur les « larmes de vin » ! Celui-ci a en effet laissé son nom en physique à l’effet Gibbs-Marangoni qui caractérise un transport de matière entre deux liquides de tensions superficielles différentes ; il est cité à trois reprises dans l’article encyclopédique que Minkowski consacre en 1907 à la capillarité (d).
[Dans une lettre] d’Albert à Mileva Marić […] on voit Einstein discuter dans une même soirée d’avril 1901 avec Michele Besso à Milan « de la séparation essentielle de l’éther lumineux et de la matière, de la définition du repos absolu, des forces moléculaires, des phénomènes de surface, de la dissociation ». Le premier article d’Albert Einstein en 1901 Dans cet article [6], Einstein fait l’hypothèse intéressante et originale (mais fausse) que chaque élément chimique est caractérisé par un coefficient spécifique c α, qui joue vis-à-vis des forces moléculaires le même rôle que la masse pour la gravitation. Par la combinaison de deux méthodes énergétiques, l’une mécanique (Lagrange, Gauss) et l’autre thermodynamique (Thomson, Gibbs), il déduit les valeurs, à un facteur commun près, de ces coefficients pour H,C, O, Cl, Br, I, à partir des tensions superficielles d’une quarantaine de composés organiques, en utilisant la méthode des moindres carrés (cf. réf. [2]). Milan 1901 et le revirement de la thèse La bibliothèque de l’Institut Lombard et Giuseppe Jung Si l’on veut comprendre la riche activité scientifique qu’Albert Einstein développe au printemps 1901 à Milan, il faut reconstituer son environnement de travail. Deux lettres à Mileva, datées des 4 et 10 avril, nous apprennent qu’il travaille dans une bibliothèque proche de chez lui et y consulte notamment « une étude de Paul Drude sur la théorie des électrons ». Or il n’y a à cette époque que celle de l’Institut Lombard, académie des sciences et des lettres, qui possède les Annalen der physik où ces articles sont publiés [3]. Créé sur le modèle de l’Institut de France par Napoléon Bonaparte dans le cadre de la République cisalpine, l’Institut Lombard a eu pour premier président AlessandroVolta en 1804. Il joue un rôle central dans le développement de l’industrie et de la recherche italienne à la fin du XIX e siècle. L’Institut est situé dans un haut lieu de la culture milanaise, le palais Brera, où se trouvent aussi l’observatoire astronomique, la pinacothèque et la bibliothèque Braidense, le tout à cinq cents mètres de la résidence des Einstein du 21 via Bigli. Notons que l’accès à la bibliothèque de l’Institut ne pouvait se faire qu’avec l’appui d’un académicien. Or, dans sa recherche d’un poste d’assistant au printemps 1901, Albert mentionne à Mileva le nom de Giuseppe Jung, auquel il a fait remettre son article sur la capillarité par Michele Besso et qui, précise-t-il, « a promis d’écrire pour moi aux professeurs italiens (physiciens) les plus réputés, Righi et Batelli ». Jung, oncle maternel par alliance de Michele, est mathématicien, professeur de statique graphique à l’École polytechnique de Milan depuis 1874 et membre effectif de l’Institut. Albert le présente comme l’une des deux personnes lui assurant une « protection » scientifique à Milan et « l’un des professeurs les plus influents d’Italie ». Comme le montrent les registres d’archives de l’École polytechnique de Milan, il lui a en outre envoyé les tirés-à-part de ses douze premiers articles, jusqu’à 1906 inclus. En 1922, c’est sur proposition de Jung qu’Einstein deviendra membre étranger de l’Institut Lombard, quelques mois avant son prix Nobel [2]. Histoire des sciences Le Jubilé pour Lorentz et l’article de Max Reinganum La présence d’Albert Einstein au palais Brera nous est rapportée par son gendre Rudolf Kayser qui, dans sa biographie, pensait qu’à Milan il « étudiait les arts plastiques et graphiques  : […] les collections de Brera – un monde de beauté classique ! ». Mais le jeune Einstein devait plutôt y fréquenter la bibliothèque de l’Institut et l’on doit s’intéresser aux sources qui ont pu influencer ses travaux. Le Jubilé pour Lorentz reçu le 31 janvier 1901, qui célèbre le vingt-cinquième anniversaire de la thèse de ce dernier et qui contient une soixantaine de contributions écrites de grands physiciens, nous est apparu comme une source à privilégier. On trouve notamment des indications dans les lettres à Mileva qu’Albert y a certainement lu l’article de Max Planck sur les résonateurs. En avril 1901, la préoccupation principale d’Albert est sa thèse. Si Mileva pensait en décembre 1900 qu’il la soutiendrait à Pâques 1901, celle-ci connaît un brusque revirement. Le 14 avril, Albert fait part à son ami Marcel Grossmannde l’extension de son sujet aux forces moléculaires dans les gaz  : « En ce qui concerne la science, j’ai eu quelques idées splendides, qui ne nécessitent maintenant qu’une incubation appropriée. Je suis maintenant convaincu que ma théorie des forces d’attraction atomiques peut aussi être étendue aux gaz, et qu’il sera possible d’obtenir les constantes caractéristiques de presque tous les éléments, sans beaucoup d’efforts. Cela va également amener le problème de la parenté interne entre forces moléculaires et action à distance newtonienne beaucoup plus proche de sa solution. Il est possible que les expériences déjà faites par d’autres avec d’autres objectifs vont suffire pour tester la théorie. Dans ce cas, je vais utiliser tous les résultats existants dans ma thèse de doctorat. » Il écrit en des termes analogues le lendemain à Mileva et ajoute qu’on pourrait aussi avec les « solutions infiniment diluées […] déterminer un grand nombre de c α ». Une lettre de Mileva en décembre 1901 à son amie Helena Savić confirme que cette thèse a bien été achevée  : « Albert a écrit une magnifique étude, qu’il a soumise comme thèse. Il obtiendra probablement son doctorat dans quelques mois […]. Le sujet porte sur la recherche des forces moléculaires dans les gaz en utilisant différents phénomènes connus. » Le Jubilé pour Lorentz contient l’article de Max Reinganum sur les forces moléculaires dans les gaz faiblement comprimés [7], dont le titre même retient naturellement l’attention [8]. » > Reflets de la Physique n°56 33



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