Les Trois physiciens fondateurs du Laboratoire de physique de l'École normale supérieure

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Les trois physiciens Henri ABRAHAM, Eugène BLOCH, Georges BRUHAT fondateurs du Laboratoire de physique de l’École normale supérieure, pionniers dans leurs domaines scientifiques respectifs, ont également été des enseignants exceptionnels, suscitant le respect et la gratitude de leurs étudiants.

Se succédant à la direction du laboratoire de l’ENS de 1912 à 1944, ils ont collaboré à la construction du nouveau bâtiment, inauguré en 1938, qui reste à ce jour un outil de travail adapté et fonctionnel.

Ils ont disparu de manière tragique dans les camps de déportation nazis en 1943-1944.

La Fondation Eugène Bloch, créée par Madame Bloch avec le soutien de la Fondation de France, honore leur mémoire et permet de décerner chaque année à un brillant physicien le Prix des Trois Physiciens.

Publié le : jeudi 1 janvier 2009
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EAN13 : 9782728836550
Nombre de pages : 82
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Ses études
Henri Abraham
Henri Abraham est né à Paris le 12 juillet 1868. Cinquième d’une famille de six enfants, il fait ses études secondaires au collège Chaptal à Paris et entre à l’École normale supérieure en 1886 à l’âge de 18 ans (cacique).
e Il sort de l’École en 1889, reçu 2 à l’agrégation, derrière Bernard Brunhes (qui sera professeur à l’université de Clermont-Ferrand et mourra très jeune), et devant Charles Fabry, polytechnicien reconverti à l’enseignement (qui sera professeur aux universités de Marseille puis de Paris et premier directeur général de l’Institut d’optique, créé juste après la Première Guerre mondiale). Les deux hommes se lieront d’amitié et se retrouveront tout au long de leur carrière.
En 1890, après un an de service militaire, Abraham revient à l’ENS en tant que « caïman » ou agrégé préparateur. L’année suivante, il prend, en parallèle, un poste d’enseignement au collège Chaptal. Ces charges sont assez légères pour lui permettre la préparation de sa thèse.
Sa thèse
Les premières expériences de Hertz sur l’émission des ondes électromagnétiques eurent lieu en 1888, pendant les années d’École d’Abraham, apportant la confirmation expérimentale des prédic-tions issues des équations de Maxwell (en 1865). Fasciné par ce succès de la théorie électromagnétique, Abraham décide de vérifier dans sa thèse une autre prédiction de cette théorie : « la vitesse de propagation des ondes c doit être égale au rapport des unités de charge (ou de courant) électrique, définies dans les deux systèmes
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d’unités alors en usage, le système CGS électrostatique et le système CGS électromagnétique » :
unité de charge CGS EMuE1 M c= = =en langage moderne. unité de charge CGS ESu ESε µ 0 0 Une vingtaine d’autres expériences avaient déjà été réalisées à ce sujet, avec des précisions diverses, depuis celles de Maxwell lui-même en 1868. Mais deux ans plus tard, en 1892, Abraham soutient sa thèse, en fournissant une nouvelle valeur du rapport des unités c, dont l’erreur relative, par comparaison à la valeur actuelle, est inférieure à 2/1 000. La valeur qu’il donne est un peu moins précise que celle donnée par J. J. Thomson en 1890, mais plus précise que celle mesurée par Pellat en 1891. (La précision de ces mesures était, de toute façon, meilleure que celle obtenue alors dans les mesures de vitesse de propagation.) L’accord global entre ces mesures scellait la clé de voûte de la théorie électroma-gnétique, et plaçait Abraham, à l’âge de 24 ans, sur le même plan que les meilleurs physiciens de l’époque. Toute la carrière scientifique d’Abraham sera, par la suite, consacrée à des vérifications ou des applications de la théorie électromagnétique (que nous expliciterons plus loin, p. **). Compte tenu des aspects un peu techniques de l’expérience de thèse d’Abraham, nous en donnons les détails dans l’encadré 1, p. 12.
Un professeur respecté
Après quatre années passées à l’ENS en tant que « caïman », en 1894, Abraham est nommé professeur au lycée Louis-le-Grand dans les classes supérieures, où, pendant six ans, il perfectionne ses méthodes d’enseignement. En 1900, il obtient un poste de maître de conférences à l’ENS, qui l’attache définitivement à l’École. L’année suivante, il épouse Madeleine Boris. De ce mariage naîtront trois filles et une nombreuse descendance ; deux de leurs arrière-
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petits-fils ont été étudiants à l’ENS, en mathématique et en physique, au début des années 1970. En 1912, Abraham est nommé professeur à l’université de Paris, sur une chaire destinée à l’ENS. Il prend alors la direction du Laboratoire de physique, qu’il conserve jusqu’à sa retraite en 1937. Ce type de carrière enseignante, avec passage du lycée à l’univer-sité, n’est plus possible aujourd’hui, compte tenu à la fois de la trop grande rapidité de la recherche mondiale et des moyens financiers nécessaires. Sa carrière enseignante est interrompue par la Première Guerre mondiale : il est affecté pendant quatre ans au service de télé-graphie militaire. Mais, au total, pendant plus de trente ans, Henri Abraham a fait profiter les étudiants de l’ENS des méthodes d’enseignement qu’il avait perfectionnées au lycée Louis-le-Grand. Nous avons conservé les témoignages écrits de certains norma-liens plus jeunes qui l’ont connu lorsqu’ils étaient élèves, et que notre génération a connus comme professeurs, tels Léon Brillouin, Louis Néel, Alfred Kastler, Yves Rocard et André Guinier. Tous reconnaissent en Abraham un enseignant de qualité exceptionnelle. On citera l’un de ces témoignages, provenant d’un professeur dont le tempérament n’était pas particulièrement enclin à l’indulgence, Yves Rocard, qui écrit : « J’ai été moi-même élève à cette époque ; je puis témoigner que c’est le seul professeur que je n’ai jamais entendu discuter. Pour qui connaît l’esprit normalien, cela peut faire comprendre de quel respect unanime il a toujours été entouré ici. » On retrouve des propos analogues à l’École supérieure d’électricité, sur la qualité du cours dont il avait été chargé après la Première Guerre mondiale.
Un scientifique ouvert aux relations sociales
Pendant les douze années où il occupe un poste de maître de conférences, entre 1900 et 1912, Abraham est secrétaire général de la Société française de physique. Un des signes de son activité est le doublement du nombre de sociétaires durant ces années-là.
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En fait, cette fonction de secrétaire général n’est pas pour lui une simple tâche administrative ; elle lui permet de nouer des relations avec de très nombreux physiciens, français ou étrangers. Deux ouvrages confirment l’utilité et l’efficacité de cette activité relationnelle : – en 1904, paraît la première édition d’unRecueil dexpériences élémentaires de physiqueen collaboration avec de (publié nombreux auteurs) ; sa réédition, en 1923, compte plus de cent cinquante collaborateurs, dont trente-cinq étrangers (Europe et États-Unis) ; ce livre a contribué à la mise en place de la réforme de 1902, qui organise l’enseignement scientifique des lycées sous une forme dont les grandes lignes ont perduré jusqu’à aujourd’hui ; – en 1913, il publie sous l’égide de la Société française de physique, en collaboration avec Paul Sacerdote, unRecueil de constantes physiques, où sont rassemblées les contributions d’une centaine de physiciens, et qui rendra les plus grands services dans les laboratoires. Cet intérêt pour les relations sociales professionnelles se traduit de bien d’autres façons dans la suite de sa carrière : – en 1920, il est président de la Société des électriciens ; – la même année, il est choisi comme « collaborateur permanent » de l’administration des PTT en parallèle avec le professeur Camille Gutton (qui terminera sa carrière comme directeur du Laboratoire national de radioélectricité) ; et c’est à ce titre qu’Abraham joue un rôle important dans un comité technique chargé d’évaluer les projets de télévision à la fin des années 1930 ;
en 1921, avec le général Ferrié, il fonde la Société des radio-électriciens, pour mieux diffuser les acquis du travail accompli au service de radiotélégraphie militaire ; il lui succède en 1934 comme président de cette société (jusqu’à la Seconde Guerre mondiale) ;
en 1922, il est président de la Société française de physique ;
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– en 1930, il remplace le général Ferrié à la présidence de la Société française de chronométrie (jusqu’à la Seconde Guerre mondiale) ; ses expériences sur la mesure et l’enregistrement des temps courts le désignaient particulièrement à cela ; – en 1934, il devient secrétaire général de l’Union internationale de physique ; dès 1920 il avait œuvré, à l’intérieur de cette union, à la réintégration des physiciens allemands, qui en avaient été exclus pendant la Première Guerre mondiale.
Un génial inventeur de méthodes et dappareils de mesure
Parmi les publications d’Abraham, un livre écrit en collaboration avec Paul Langevin retient notre attention :Les Quantités élémen taires délectricité : ions, électrons, corpuscules (1905) ; mais il paraît avant les expériences décisives de Millikan sur la charge de l’électron (1908) et ne sera jamais remis à jour. Abraham n’a pas pris le temps d’écrire de véritables ouvrages théoriques, où nous trouverions la trace de la qualité de ses cours oraux (comme le feront ses deux collègues plus jeunes Eugène Bloch et Georges Bruhat). Il a plutôt publié de longs articles de revue, très clairs, rédigés à partir de conférences destinées à différents groupes d’ingénieurs – de la « vulgarisation » de haut niveau.
Sans doute Abraham était-il plus intéressé par son activité de laboratoire, en particulier par les méthodes d’expérimentation, le développement des techniques de mesure et les applications industrielles. Les deux publications citées plus haut sont la marque de son intérêt pour les méthodes pratiques de mesure, qui fera de lui un véritable inventeur de nombreux appareils : voltmètre électro-statique pour très hautes tensions (portant son nom), « rhéographe » pour l’enregistrement des courants très rapidement variables, microgalvanomètres photographiques, amplificateurs électroniques et magnéto-oscillographes utilisés pour la réception radio, multi-vibrateurs pour la mesure des fréquences, etc. Nous y reviendrons
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plus loin dans son œuvre scientifique, parce que ces appareils ont permis la réussite d’expériences scientifiques novatrices.
Premier exemple de son intérêt pour les applications indus-trielles : en 1899 (il est encore au lycée Louis-le-Grand), il met au point une méthode de stérilisation des eaux par l’ozone, entre-prise, à la suggestion du docteur Roux (ancien collaborateur de Louis Pasteur), avec la collaboration du docteur Marmier. Cet ozoneur industriel a été honoré d’un classement en première ligne lors d’un concours organisé par la ville de Paris en 1908 pour la stérilisation des eaux.
Pendant la Première Guerre mondiale, alors qu’il est mobilisé au Service de télégraphie militaire, avec Eugène Bloch, il apporte une contribution exceptionnelle à la création de nouvelles tech-niques d’électronique, indispensables au développement des transmissions radio (voirinfra, p. 21). Juste avant la guerre, il a réalisé une expérience pionnière, avec des équipements précaires, sur la propagation intercontinentale des ondes hertziennes entre Paris et Washington. En 1916, après l’invention et la construction des premiers amplificateurs, Abraham se déplace jusqu’à Washington avec l’un de ces appareils, et recommence l’expé-rience avec une sensibilité bien meilleure et une précision accrue. Cette nouvelle mesure de la durée de propagation des ondes à travers l’Atlantique permet une détermination plus précise de la longitude de Washington, et rendra service aux marins durant la suite de la guerre. À propos de cette coopération avec les militaires américains, sa fille Germaine racontait l’anecdote suivante :
Lorsqu’il fut envoyé à Washington, il était sous-lieutenant du Génie, grade qui parut tout à fait insuffisant eu égard à la mission qui lui était confiée ; il fut donc nommé commandant à titre temporaire, pour la durée de son séjour aux États-Unis. Mais lorsqu’il alla commander son nouvel uniforme, il ne savait pas encore combien il faudrait coudre de galons sur la manche ; et le tailleur, soupçonneux, prévint la sécurité militaire ! Il ne fallut pas moins que l’autorité de son camarade Painlevé, alors ministre de la Guerre, pour le tirer de ce mauvais pas.
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