Boltzmann : la formule d’entropie gravée sur sa tombe

Intervenant 10:00

Bienvenue à toutes et à tous dans le podcast du magazine Tangente. Bonjour. Aujourd'hui, on va plonger dans un des paradoxes les plus poignants de l'histoire des sciences. Imaginez un instant réussir à percer à jour la nature fondamentale de la matière.

Intervenant 20:14

Trouver l'équation qui explique l'écoulement du temps, carrément.

Intervenant 10:17

C'est ça. Et pour finalement faire face à un mépris tellement monumental de la part de vos pairs que vous n'arrivez même pas à vivre assez longtemps pour voir le monde vous donner raison. C'est une vraie tragédie. Totalement. Et notre exploration d'aujourd'hui nous emmène dans la Vienne du milieu du XIXe siècle. On va s'appuyer sur un article vraiment fascinant de Tangente qui est consacré à Ludwig Boltzmann.

Intervenant 20:37

Un homme qui a vraiment défié les certitudes de son époque.

Intervenant 10:40

Oui. Voilà. Armé d‡un doctorat en philosophie et d‡une audace mathématique bingue, il a imposé une vision atomique du monde. Et notre mission ici, c'est de comprendre comment ce scientifique a pu déduire l'infiniment petit avec de simples probabilités.

Intervenant 20:56

Le cadre de cette épopée est vraiment primordial pour comprendre la rupture qu'il propose. On est en 1867, l'université de Vienne bouillonne sur le plan intellectuel.

Intervenant 11:06

Même s'il manque cruellement d'équipement de pointe, non ?

Intervenant 21:09

Ah oui, les laborateurs sont assez pauvres à ce moment-là. Mais Boltzmann, qui a été l'élève du physicien Joseph Stefan, vient juste de devenir son assistant. Et il y a un détail biographique hyper important.

Intervenant 11:21

Lequel ?

Intervenant 21:23

Il ne sort pas d'un cursus classique de physique expérimentale. Il a un doctorat en philosophie.

Intervenant 11:29

Attendez, en philosophie ?

Intervenant 21:31

Il se contente d'observer les effets de surface.

Intervenant 11:34

D'accord, donc il n'a pas vraiment le même moule que les autres.

Intervenant 21:36

C'est ça. Et dans ce bouillonnement, il devient très ami avec Johann Joseph Loschmidt, un chimiste redoutable. Enfin, ils finiront par s'écharper intellectuellement sur l'irréversibilité du temps, mais avec un immense respect.

Intervenant 11:49

Cette idée d'affrontement, ça semble définir toute la carrière de Boltzmann. Si on lit bien les sources, la communauté scientifique n'est pas juste divisée en deux camps égaux. Ah

Intervenant 21:58

non, pas du

Intervenant 11:58

tout. Il y a un dogme écrasant d'un côté et une toute petite résistance de l'autre.

Intervenant 22:02

Ouais, l'écrasante majorité, ce sont les énergétistes. Eux, ils ont une vision strictement macroscopique. En gros, ils considèrent la matière comme un milieu parfaitement continu.

Intervenant 12:13

Donc sans vide, sans particules élémentaires, rien du tout.

Intervenant 22:16

Exactement. Pour eux, la chaleur, par exemple, s'est conceptualisée comme un fluide immatériel qui s'écoule des corps chauds vers les corps froids. Et le pire, c'est qu'il faut leur concéder un truc majeur.

Intervenant 12:27

C'est que ça marche.

Intervenant 22:28

C'est couronné de succès. Ils s'appuient sur la théorie de la chaleur de Joseph Fourier. Leurs équations permettent de construire des machines à vapeur, de piloter la révolution industrielle. Bref, les prédictions coïncident avec les expériences.

Intervenant 12:41

Mais du coup, attendez, si la théorie de Fourier prédisait tout parfaitement, pourquoi Boltzmann voulait réparer un modèle qui n'était pas cassé ?

Intervenant 22:47

Bah, c'est toute la différence entre prédire et comprendre. Les énergétistes décrivent le comment, mais ils s'en fichent du pourquoi.

Intervenant 12:55

Ah, je vois le côté philosophe de Boltzmann qui refait surface là.

Intervenant 22:59

Absolument, se contenter d'un modèle mathématique qui marche en surface, pour lui c'est inacceptable. Donc il rejoint la minorité, les atomistes.

Intervenant 13:08

Ces fameux marginaux qui postulent que la matière continue, c'est une illusion d'optique.

Intervenant 23:13

C'est ça qu'elle est faite de milliards d'entités minuscules qui s'agitent dans le vide, les atomes. Sauf que pour les énergétistes, c'est de l'hérésie. Personne n'a de microscope pour voir un atome à l'époque.

Intervenant 13:25

Ouais, c'est invisible. Décortiquons un peu ça pour bien saisir le gouffre. Imaginons qu'on observe la foule d'un marapon depuis un hélicoptère.

Intervenant 23:34

J'aime bien cette image.

Intervenant 13:35

Depuis le ciel, cette masse ressemble à un fluide continu, une rivière. On peut calculer son débit, sa densité. Ça, c'est l'approche des énergétistes.

Intervenant 23:45

Tout à fait. Tout roule.

Intervenant 13:46

Mais Boltzmann, lui, il est au sol. Et il s'égosille à dire non mais votre fluide n'existe pas. Regardez, ce sont des individus qui se bousculent, qui trébuchent. La rivière n'est que la somme de ces individus.

Intervenant 23:58

C'est exactement le problème d'échelle.