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Internationalisme scientifique et révolution quantique : les premiers Conseils Solvay

Franklin J. Lambert
p. 159-173

Résumés

Les sciences physiques modernes ont été profondément marquées par un événement majeur qui se déroula au cours des trois premières décennies du vingtième siècle : la révolution quantique. L’objet de cette note est de montrer comment la théorie des quanta réussit à s’imposer, par le transfert des connaissances – organisé de façon systématique par les Conseils Solvay – et par la promotion d’un effort collectif de recherche, favorisé par la fondation de l’Institut international de physique Solvay.

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Texte intégral

Introduction

1Contrairement à une idée reçue, les congrès internationaux en sciences ont une histoire relativement récente. Les premières conférences internationales de chimie et de mathématiques n’apparurent qu’au cours de la seconde moitié du xixe siècle et la première rencontre internationale en physique fut celle de Paris en 1900.

2Deux grandes initiatives marquèrent le changement qui intervint à l’aube du siècle dernier. Elles naquirent dans le sillage des grandes expositions, à la faveur d’un élan d’internationalisme, fondé sur une conscience des bienfaits que pouvait apporter la pratique d’une science transparente et universelle. D’une part, il y eut l’initiative d’Alfred Nobel, qui encouragea la recherche scientifique par l’attribution de prix prestigieux. D’autre part, il y eut celle, plus discrète, d’Ernest Solvay, qui stimula le développement de la physique et de la chimie par l’octroi de subsides à des chercheurs de diverses nationalités, et par l’organisation de rencontres internationales de très haut niveau. Ces dernières sont devenues célèbres sous le nom de « Conseils Solvay ».

  • 1  Elisabeth Crawford, « The Solvay Councils and the Nobel Institution », in: Pierre Marage, Grégoire (...)

3Comme l’a souligné Elisabeth Crawford1, il y a un parallélisme entre les parcours de Nobel et de Solvay. Tous deux furent des personnages hors du commun, qui surent atteindre une position éminente dans le domaine de la chimie industrielle, et qui résolurent de mettre leur fortune au service de l’humanité. L’effort du premier se situa « en aval », dans la mesure où il suscita la création d’un système destiné à couronner des travaux ayant débouché sur des résultats « de nature à apporter un réel bénéfice au genre humain ». Solvay songea, quant à lui, à œuvrer « en amont », en stimulant une coopération entre physiciens et entre chimistes, au sein d’instituts internationaux. L’action de Solvay a été perçue par Crawford comme la marque d’un internationalisme plus « avancé » que celui de Nobel, car en privilégiant la concertation entre scientifiques de toutes nationalités, les Conseils Solvay ont ouvert la voie à un effort collectif de recherche fondamentale.

4Rappelons que l’Institut international de physique Solvay (IIPS) fut fondé le 1er mai 1912 (initialement pour une période de trente ans), et que cette fondation fut suivie en 1913 par celle d’un institut similaire pour la chimie (IICS). Signalons aussi que ces initiatives furent une première étape dans un effort continu de mécénat scientifique qui, en dépit des interruptions résultant des deux conflits mondiaux, s’est poursuivi jusqu’à ce jour (la famille Solvay apporte, depuis cinq générations, un soutien aussi actif que généreux aux Instituts Internationaux de Physique et de Chimie fondés par Ernest Solvay).

  • 2  Voir : Maurice de Broglie, Les premiers congrès de physique Solvay et l’orientation de la physique (...)

5Les premiers Conseils Solvay de physique, dont il sera question ici, occupent une place unique dans l’histoire des sciences du xxe siècle2. Ils furent les événements qui marquèrent les phases successives de l’étonnant processus qui, au bout de vingt-cinq années de tentatives et d’audacieux paris, donna naissance à la révolution quantique.

6Les principaux acteurs de cette extraordinaire aventure (de Max Planck à Paul Dirac, en passant par Henri Poincaré, Niels Bohr, Louis de Broglie, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger et Max Born) participèrent tous à l’un (ou à plusieurs) de ces Conseils historiques.

7Le succès des Conseils Solvay fut le résultat de la formule utilisée : réunions privées entre spécialistes d’un domaine précis, permettant l’identification des problèmes les plus importants, et l’ouverture de voies à leur solution. C’est ainsi qu’au cours de certains Conseils, la discussion d’une question particulière, soulevée par un rapport Solvay, fut à l’origine de recherches dans un domaine nouveau. Ce fut notamment le cas en physique atomique, en physique de l’état solide et en physique nucléaire. Remarquons aussi que les premiers Conseils – il y en eut sept pour la physique avant la Seconde Guerre mondiale – ne réunirent qu’un nombre restreint de membres, initialement moins de trente, favorisant ainsi les échanges informels entre une élite de jeunes chercheurs et leurs aînés les plus illustres.

  • 3  Il ne saurait être question de donner ici un aperçu – même sommaire – du contexte scientifique du (...)

8Le Conseil Solvay de 1911 mérite une attention particulière, car il fut le tout premier congrès international de physique, consacré à l’examen d’une question spécifique3. Il fut le résultat d’une initiative isolée, se distinguant ainsi des grands congrès de 1900 et de 1904 qui, à Paris comme à Saint Louis, s’inscrivirent dans le contexte d’une exposition universelle. Il fut, en outre, le coup d’envoi qui précéda la fondation de l’IIPS par Solvay, et qui servit de modèle aux Conseils ultérieurs de physique et de chimie. On peut donc affirmer que ce premier Conseil Solvay inaugura une ère nouvelle dans l’histoire des congrès internationaux.

9Ne pouvant évoquer les apports spécifiques des Conseils qui eurent lieu en 1911, 1913, 1921, 1924, 1927, 1930 et 1933, nous nous limiterons à l’essentiel, en tâchant de préciser le bénéfice que l’élaboration de la théorie des quanta tira de leur caractère international. Nous veillerons aussi à éclairer les aspects moins connus de l’action de l’IIPS.

10Rappelons d’emblée que l’un des objectifs visés par Solvay était de promouvoir la coopération scientifique à l’échelle la plus large possible. En effet, à l’instar du grand théoricien Hendrik A. Lorentz, l’industriel s’était aperçu qu’en science les avancées fondamentales étaient le plus souvent le fruit d’une recherche individuelle, stimulée par des contacts directs entre chercheurs originaires de différents pays, mais engagés dans l’étude des mêmes questions. L’accord parfait entre Lorentz et Solvay sur ce point, comme sur beaucoup d’autres, était fondé sur une foi commune dans la mission universelle de la science. L’entente profonde entre ces deux hommes complémentaires – le savant et l’homme d’action – fut l’élément capital qui permit à l’IIPS d’exister, et de jouer le rôle qui lui avait été assigné par son fondateur.

Initiative du Conseil de 1911

11Une légende fort répandue attribue à Solvay l’initiative du premier Conseil. À en croire cette légende, le grand industriel aurait eu la faiblesse de réunir à Bruxelles un groupe de savants afin de soumettre ses idées personnelles à l’élite de la profession. Rien n’est moins vrai, bien que Solvay ait eu un intérêt passionné pour les théories concernant la structure de la matière (sujet sur lequel il avait des vues originales), et que son souhait le plus vif ait été de contribuer à la découverte de lois générales, susceptibles d’expliquer de manière unifiée le monde physique, les mécanismes de la vie, et l’évolution des individus et des groupes sociaux. En effet, le créateur de l’industrie de la soude à l’ammoniaque était bien plus qu’un industriel à la réussite éclatante. Autodidacte épris de science et d’humanisme, il était convaincu que le progrès général ne pouvait résulter que d’un développement simultané des sciences physiques, naturelles et sociales, qui devaient, selon lui, se fondre en une « Science universelle ».

12Cherchant à réaliser des avancées dans ces trois directions – qu’il croyait pouvoir relier par une approche « énergétique » – Solvay fonda en 1892 l’Institut de physiologie, et en 1901 l’Institut de sociologie. L’Institut de physiologie comprenait deux instituts distincts. L’un, l’Institut Solvay, relevait directement de son fondateur et avait pour tâche de « chercher à définir le rôle des agents physiques dans les phénomènes de la vie » ; l’autre, l’Institut universitaire de physiologie était consacré à l’enseignement de la physique médicale et de la chimie physiologique. L’Institut de sociologie était un « laboratoire de recherche » ; on y venait non pour apprendre la sociologie, mais pour aider à la faire. Ces instituts et leurs divisions étaient conçus comme les premiers éléments d’une « Cité des sciences » que l’industriel comptait ériger au Parc Léopold, en partenariat avec la ville de Bruxelles et l’Université libre de Bruxelles.

  • 4  Contrairement à la Hollande, où la physique connaissait un essor prodigieux, la Belgique ne compta (...)
  • 5  L’espoir de Solvay de pouvoir « concourir à l’édification de la science moderne » n’était d’ailleu (...)

13Il manquait au tableau un Institut de physique (ou de chimie physique) : l’industriel n’avait pas trouvé autour de lui un physicien susceptible de partager ses vues, ni de pouvoir diriger une telle fondation4. Cette absence était d’autant plus regrettable que Solvay nourrissait depuis longtemps un intérêt profond pour les grandes énigmes de l’univers, et qu’il cherchait à élaborer – de façon indépendante et par voie de déduction – une théorie relative à la constitution de la matière, de l’éther et de l’énergie5.

14En réalité, l’idée du Conseil de Bruxelles fut lancée par Walther Nernst, le très actif directeur de l’Institut de chimie physique de l’Université de Berlin ; celui-là même qui en 1906 avait formulé un ambitieux « théorème de la chaleur » (loi qui devait devenir célèbre sous le nom de « troisième principe de la thermodynamique »).

  • 6  Dans sa formulation d’origine, le théorème de Nernst prévoyait une convergence des chaleurs spécif (...)

15Cherchant à établir la validité de son théorème, Nernst engagea son laboratoire dans un vaste programme de mesures de chaleurs spécifiques aux basses températures. Les premiers résultats, obtenus au début de 1910, s’annoncèrent très prometteurs : tout indiquait qu’en descendant jusqu’au point d’ébullition de l’air les chaleurs spécifiques des différents corps tendent vers zéro, en conformité avec les prévisions de Nernst, et plus spécialement avec celles6 de la « théorie d’Einstein ».

  • 7  S’adressant le premier avril 1910 aux membres de la Société française de physique, Nernst déclara (...)

16Fort de ce succès, Nernst se rendit à Zurich au début du mois de mars 1910, pour y rencontrer Einstein. Ce fut apparemment à la suite de cette rencontre que le chimiste prit conscience de l’importance des quanta et qu’il entrevit la possibilité d’y trouver un fondement pour son théorème7. Enthousiasmé par un tel développement, Nernst décida de se lancer dans une grande opération, destinée à valider la théorie des quanta, et à faire reconnaître – par la même occasion – la pertinence du théorème de la chaleur. Rien ne semblait plus approprié qu’un « Concile scientifique », qui aurait à se prononcer sur ce qui devait être considéré comme une crise « intolérable » : l’incapacité de la théorie cinétique à rendre compte des propriétés thermiques de la matière.

  • 8  Étant un ami personnel de Solvay, Goldschmidt avait pu renseigner son mentor sur l’activité fondat (...)

17 Par l’entremise de son ancien élève et collaborateur, le Belge Robert Goldschmidt, le chimiste se mit en rapport avec Ernest Solvay – ce nouvel Alfred Nobel, passionné de physique8 et pourvu de moyens exceptionnels – auquel il avait fait remettre en 1909 la médaille Leibniz de l’Académie des Sciences de Prusse. En effet, trouvant préférable que le Concile eût lieu en terrain neutre, son choix se porta sur la capitale belge. Nernst chargea donc Goldschmidt d’appuyer son projet auprès de Solvay et d’organiser une rencontre avec ce dernier. Celle-ci eut lieu au domicile de Goldschmidt en juin 1910.

18Par la suite, Nernst n’eut plus qu’à soumettre le détail de son plan à Solvay, dans une lettre qu’il lui adressa le 26 juillet. Celle-ci contenait tout ce qui comptait : les motifs de la convocation du « Concile », les sujets qui seraient abordés, la liste des membres à inviter… jusqu’au brouillon d’une lettre d’invitation que l’industriel signerait en qualité de « président d’honneur ». Solvay accepta la proposition, mais en intervenant sur un point capital. Soucieux de préserver un équilibre entre l’Allemagne, la France et la Grande Bretagne, il veilla à renforcer la représentation française (c’est sur son insistance que les noms de Marcel Brillouin, de Marie Curie et de Poincaré furent ajoutés à la liste des invités). Cette mesure fut particulièrement heureuse, car elle permit à Poincaré de participer aux délibérations.

  • 9  Il semble que Solvay ait voulu éviter ce terme évoquant une assemblée d’évêques et de théologiens  (...)

19Il fut convenu que le Conseil – le terme « Conseil » avait remplacé9 celui de « Concile » – comprendrait 21 membres (choisis parmi les physiciens les plus réputés), et qu’il serait placé sous la présidence de Lorentz. Une lettre officielle fut envoyée le 9 juin 1911. Elle était signée par Solvay et avait pour titre « Invitation à un Conseil scientifique international pour élucider quelques questions d’actualité des théories moléculaires et cinétiques ».

20En résumé, on peut dire que le Conseil de 1911 dut son existence au fait qu’en 1910 Nernst et ses collaborateurs réussirent à confirmer les prédictions « quantiques » de la théorie des chaleurs spécifiques d’Einstein, et qu’ils estimèrent que cette théorie était de nature à corroborer la validité du théorème de la chaleur. On peut dire également que sa convocation fut le résultat d’un projet conçu dans un esprit d’internationalisme scientifique, même si celui-ci visait en premier lieu la reconnaissance d’un succès de la science « allemande ».

Évolution du projet

  • 10  Initialement, les discussions devaient porter sur huit sujets, éclairés chacun par un rapport prés (...)

21Contrairement à ce qui avait été prévu10, le Conseil entendit 12 rapports : 6 sur le sujet du rayonnement, 6 sur les propriétés de la matière pondérable. On voit donc que l’accent que Nernst avait souhaité mettre sur les problèmes de la théorie moléculaire – surtout sur ceux qui permettaient de mettre en lumière les nouveaux arguments en faveur du théorème de la chaleur – finit par se déplacer vers la question plus difficile et plus fondamentale du rôle des quanta dans la théorie du rayonnement.

22Cette évolution se précisa par la suite, lorsqu’il fut décidé de publier le compte rendu de la réunion sous le titre « La théorie du rayonnement et les quanta ». Il est intéressant de constater dans ce titre l’apparition du terme « quantum » (terme qui n’avait pas été utilisé dans le programme de la conférence). Comme l’a souligné Klein, c’est à la suite du Conseil, et sous l’influence de celui-ci, que le terme « quantum » fit son entrée dans les textes français et anglais. L’introduction généralisée de ce terme (que Planck avait évité d’utiliser pour désigner ses « unités d’énergie ») n’est pas un fait anodin : c’est le signe que le Conseil de 1911 constitua un tournant dans la première phase de la révolution des quanta.

23Ce tournant ne fut pas le résultat d’une recherche isolée. Il fut la conséquence de la dimension internationale que le Conseil de Bruxelles conféra au « débat quantique ».

  • 11  Voir Martha-Cecilia Bustamante, « Rayonnement et Quanta en France : 1900-1914 », Rivista Internazi (...)

24Comme l’ont indiqué plusieurs historiens11, ce fut la conversion d’un Français à l’hypothèse des quanta qui la fit accepter par l’Europe entière. En effet, cet exploit fut l’œuvre de Poincaré, le grand critique des théories physiques qui prit part aux délibérations du Conseil, sans s’être bien informé au préalable des travaux d’Einstein. Tout imprégné des idées exprimées pendant la réunion, il réussit à démontrer – un mois à peine après le Conseil – que l’hypothèse des quanta était incontournable. L’argumentation de Poincaré, et son autorité, permirent à la théorie des quanta de s’imposer, même auprès de ceux qui l’avaient combattue pendant le Conseil (en particulier James H. Jeans, qui devint par la suite le plus grand diffuseur de la nouvelle théorie en Grande-Bretagne).

  • 12  John L. Heilbron, « Lectures on the History of Atomic Physics 1900-1922 », Proceedings of the Inte (...)
  • 13  Ce furent les succès de l’hypothèse des quanta dans le domaine des théories moléculaires qui permi (...)

25On peut donc affirmer que la réunion de Bruxelles provoqua un basculement vers une nouvelle physique – caractérisée par la présence de discontinuités incompatibles avec les théories classiques – et que ce basculement intervint à la suite d’une confrontation entre deux écoles12 : l’école allemande dont les membres les plus représentatifs étaient enclins à accepter l’idée des quanta, tout en demeurant sceptiques vis à vis des atomes, et l’école britannique composée de savants plus disposés à croire à la réalité des atomes qu’à la notion abstraite des quanta. Le Conseil eut surtout pour effet de promouvoir la théorie des quanta auprès d’une large communauté de physiciens et de physico-chimistes13.

Conséquences imprévues de la conférence

  • 14  John Heilbron, art. cit., p. 65 et 78.
  • 15  Tetu Hirosige, Sigeo Nisio, « Formation of Bohr’s Theory of Atomic Constitution », Japanese Studie (...)
  • 16  Russell McCormmach, « The Atomic Theory of John William Nicholson », Arch. Hist. Exact Sciences 2, (...)
  • 17  Niels Bohr, Essays 1958-1962 on Atomic Physics ands Human Knowledge, New York, Interscience, 1963, (...)

26L’influence du Conseil sur la théorie atomique de Bohr a été soulignée par plusieurs experts, tels que John Heilbron14, Tetu Hirosige et Sigeo Nisio15, et McCormmach16. Ceux-ci ont montré que Bohr, et son précurseur John Nicholson s’inspirèrent de résultats qui furent discutés à Bruxelles (notamment le modèle atomique d’Arthur Haas, et la théorie « d’émission » de Planck). Bohr ne manqua d’ailleurs pas de faire part en 1961 d’un souvenir lié à son arrivée cinquante ans plus tôt dans le laboratoire de Rutherford : « Rutherford me fit un compte rendu frappant des discussions au premier Conseil Solvay lorsque je le rencontrai à Manchester en 1911, peu après son retour de Bruxelles »17.

  • 18  Dans une lettre qu’Emile Tassel, secrétaire de la Commission administrative de l’IPS, adresse le 2 (...)

27Un des effets les plus remarquables du Conseil fut sa contribution au développement spectaculaire de la carrière d’Einstein, ce savant « sans nationalité précise »18 qui incarna si bien l’universalité de la science. Sur ce point, le succès de l’opération projetée par Nernst fut total : le jeune membre « autrichien » du Conseil – Einstein venait d’être nommé professeur à l’Université allemande de Prague – fut l’un des « pivots » de la conférence. Ses remarquables travaux de 1905, et ses audacieuses conceptions quantiques, furent au centre des discussions.

28L’effet le plus durable de ce succès, l’offre d’une chaire à l’Université de Berlin et d’un fauteuil à l’Académie des Sciences de Prusse, ne se fit sentir qu’au bout d’une quinzaine de mois, lorsque les quatre membres prussiens du Conseil – Planck, Nernst, Emil Warburg et Heinrich Rubens – unirent leurs efforts pour lancer l’ambitieuse opération de 1913, visant à attirer le nouvel espoir de la « physique allemande » vers la capitale du Reich.

29Einstein ne pouvait guère prévoir un tel développement au moment du Conseil : il nourrissait alors l’espoir d’une nomination au Polytechnikum (ETH) de Zurich où il briguait une chaire depuis plusieurs mois.

30Ce fut précisément dans le contexte de sa candidature à Zurich que sa prestation au Conseil s’avéra fort utile, car elle lui valut d’être chaudement recommandé auprès des autorités de l’ETH par Marie Curie et par Poincaré (ceux-ci envoyèrent leurs lettres de recommandation quelques jours après leur retour de Bruxelles). Ce fut également pendant le Conseil que Lorentz eut l’idée de proposer à Einstein de s’installer en Hollande afin de lui succéder à l’Université de Leyde (à défaut d’une nomination à l’Université d’Utrecht, qui lui avait été suggérée précédemment).

  • 19  Cette expression, tirée d’une lettre d’Einstein à son ami Michele Besso du 21 octobre 1911, a été (...)

31Bien qu’il n’ait pas eu connaissance des projets que l’on forgeait pour lui, et qu’il n’ait pas mesuré l’ampleur du bénéfice qu’il tirerait du « sommet » de Bruxelles (ce « sabbat de sorcières »19 où il n’apprit rien qu’il ne savait déjà…) Einstein s’estima heureux d’avoir pu faire la connaissance de plusieurs collègues français et britanniques : Marie Curie, Brillouin, Paul Langevin, Jean Perrin, Poincaré, Rutherford et Jeans. Ses liens d’amitié avec Langevin et Marie Curie comptèrent par la suite et jouèrent un rôle en diverses occasions, notamment à la Commission de coopération intellectuelle de la Société des Nations.

32Si le premier Conseil Solvay eut un réel effet sur la carrière d’Einstein et s’il contribua de manière indirecte au développement de la physique atomique, il eut également un effet imprévu à plus long terme. Qui pouvait imaginer en 1911 que les débats de Bruxelles influenceraient la carrière scientifique de Louis de Broglie, et qu’ils favoriseraient l’éclosion de la mécanique ondulatoire ? L’histoire de ce développement inattendu a été rapportée par un des secrétaires scientifiques du Conseil : le duc Maurice de Broglie, qui fut chargé de noter les « minutes » de la réunion et d’en préparer le compte rendu. Ayant rassemblé les rapports et les notes des discussions, il les fit voir à son jeune frère Louis, qui en fut tellement impressionné qu’il résolut aussitôt de se lancer dans l’étude de la théorie des quanta.

  • 20  Voir Jagdish Mehra, op. cit., p. XXX.

33Rien ne rend mieux hommage au premier Conseil que les quelques mots de Louis de Broglie à propos de cet événement : « C’est avec toute l’ardeur de ma jeunesse que je fus emporté par l’enthousiasme pour les problèmes qui avaient été discutés au congrès Solvay, et que je décidai de consacrer tous mes efforts à la compréhension de la véritable nature des mystérieux quanta introduits par Max Planck dix ans plus tôt »20.

Fondation de l’Institut international de physique Solvay

34Ce fut pendant le Conseil et à la lumière du succès de la formule adoptée, que Robert Goldschmidt suggéra à Solvay d’assurer la pérennité de l’entreprise par la création d’un institut international de physique.

  • 21  L’expression est empruntée à Einstein qui exprime son admiration pour Lorentz dans une lettre qu’i (...)

35L’industriel s’était réjoui du travail accompli, et avait assisté à la séance de clôture. Conscient de l’ampleur des problèmes soulevés par les quanta, et de la nécessité de poursuivre les travaux d’investigation, il perçut aussitôt l’intérêt que pouvait présenter la création d’un nouvel Institut Solvay (d’autant plus qu’un projet similaire pour la chimie lui avait récemment été soumis par Wilhelm Ostwald, co-fondateur de la célèbre école « énergétique »). Ce qui le décida plus que toute autre chose fut sa rencontre avec Lorentz, cette « merveille d’intelligence et de tact »21, dont la magistrale présidence du Conseil avait été saluée par tout le monde !

  • 22  Dans sa lettre à Solvay du 4 janvier 1912, Lorentz avait exprimé son sentiment à cet égard : « Ce (...)

36Ayant appris que le savant hollandais songeait à quitter Leyde et à se décharger de ses lourdes tâches d’enseignement, Solvay comprit que le Conseil l’avait mis en contact avec l’homme providentiel auquel la gestion d’un Institut international de physique pourrait être confiée. Invité par Heike Kamerlingh Onnes à se rendre à Leyde au lendemain de la réunion, il s’empressa de consulter Lorentz sur le meilleur moyen de donner suite à la suggestion de Goldschmidt. Lorentz s’engagea à établir les plans d’un institut de physique susceptible de répondre aux objectifs de Solvay : encourager dans le monde des recherches « qui soient de nature à approfondir la connaissance des phénomènes naturels » ; favoriser en Belgique le développement du « mouvement scientifique »22. Il soumit son projet dans une lettre de 14 pages, qu’il adressa à l’industriel le 4 janvier 1912. Celui-ci en accepta tous les termes, et offrit de fonder l’IIPS pour une période de 30 ans, en le dotant d’un capital d’un million de francs.

37Il fut convenu que l’action du nouvel institut se développerait dans trois directions :

  1. octroi de subsides (pour des recherches expérimentales dans des domaines précis, définis par un comité international d’experts).

  2. attribution de bourses à de jeunes chercheurs belges désireux de se perfectionner à l’étranger (sur proposition d’une commission locale).

  3. organisation périodique de Conseils du même type que celui de 1911.

38Conformément à ces objectifs, il fut décidé que le budget annuel de l’Institut, de l’ordre de 55 000 francs, serait réparti comme suit : un tiers pour les « subsides », un tiers pour les « bourses », et un tiers pour les frais de fonctionnement (y compris ceux relatifs à l’organisation des Conseils).

39Il fut également convenu que l’Institut aurait son siège à Bruxelles dans les locaux de l’Institut de physiologie Solvay (qui existait déjà au Parc Léopold), et qu’il serait géré conjointement par un Comité scientifique international et une Commission administrative locale. Le Comité international serait chargé de la gestion scientifique de l’IIPS et il comprendrait 8 membres, dont le mandat serait limité dans le temps. La gestion financière de l’IIPS serait confiée à une Commission locale, constituée de trois membres : un président désigné par le Roi, un secrétaire désigné par Solvay, et un membre désigné par l’Université Libre de Bruxelles.

40Lorentz accepta d’assumer la présidence du Comité scientifique. Son premier soin fut d’obtenir l’adhésion de sept personnalités, choisies parmi les membres du Conseil de 1911, dans le respect d’un équilibre international. Son choix se porta sur Marie Curie, Brillouin, Nernst, Warburg, Kamerlingh Onnes, Rutherford et Martin Knudsen. Ceux-ci acceptèrent de former le premier Comité international de l’IIPS (auquel on adjoignit Goldschmidt, en tant que « membre représentant la Belgique »).

  • 23  Après le décès de Lorentz en 1928, le secrétariat fut transféré à Paris sur demande de Paul Langev (...)

41L’IIPS se différenciait donc des autres instituts Solvay à plusieurs égards. À l’inverse des fondations précédentes, il ne comportait ni locaux, ni personnel fixe. Bien que son siège fût à Bruxelles, ses membres étaient dispersés à travers le monde. Son secrétariat se trouvait à Copenhague23 afin de souligner son caractère international (Martin Knudsen y faisant office de secrétaire scientifique). L’IIPS se distinguait également des Instituts de physiologie et de sociologie par l’absence de toute influence des préoccupations personnelles du fondateur.

Subsides accordés par l’IIPS

42Les comptes relatifs aux premiers exercices budgétaires de l’IIPS (1912-13, 1913-14, 1914-15), sont révélateurs de la priorité qui fut accordée à l’activité « subsides aux savants étrangers ». Cette initiative, visant à soutenir des recherches dans divers pays, sur la base de l’intérêt scientifique des demandes introduites – et sans aucune considération de nationalité (ou de notoriété) du demandeur – était une première dans le monde de la science.

43Elle connut un succès tel qu’il fut nécessaire d’augmenter le budget de ce poste par divers moyens (non seulement par des transferts, mais aussi par de nouveaux appels à la générosité légendaire de Solvay). Cet effort s’étendit d’août 1912 à juillet 1914, et permit d’honorer une quarantaine de projets (sur plus de 90 demandes), pour une somme d’environ 80 000 francs. L’importance de cette action se mesure par le nombre de travaux qui bénéficièrent d’un soutien financier de l’IIPS, et qui furent couronnés par un prix Nobel. Il apparaît ainsi que 6 physiciens adressèrent des remerciements à l’Institut Solvay pour avoir été soutenus dans une recherche qui les rendit célèbres : Charles G. Barkla (subside en 1912, prix Nobel en 1917), Max von Laue (subside en 1912, prix Nobel en 1914), Henry G. J. Moseley (subside en 1913 – sa mort en 1915 le priva d’un prix Nobel), James Franck et Gustav Hertz (subside en 1913, prix Nobel en 1925), William L. Bragg (subside en 1914, prix Nobel partagé avec son père William H. Bragg en 1915).

44Fait curieux, ce remarquable succès, qui eût été bien plus considérable s’il n’y avait eu la brutale interruption de la Première guerre mondiale, n’a jamais été souligné.

45De même, on ne trouve guère mention de la décision inaugurale du Comité de l’IIPS, prise le 30 septembre 1912, qui illustra de façon exemplaire les éclatants services qu’un institut international de physique pouvait rendre à la science.

46Ce premier acte de l’IIPS fut la réponse que Lorentz, d’accord avec Solvay, décida d’apporter à un dramatique appel, venu de Russie. L’appel provenait du groupe du professeur Lebedew, dont les travaux ne pouvaient se poursuivre à l’Université de Moscou, à la suite du démantèlement du département de physique. Lorentz proposa aussitôt d’octroyer un subside exceptionnel de 8 000 francs au groupe russe. Il obtint l’accord du Comité scientifique, et réussit même à convaincre les administrateurs de prélever cette somme sur le budget « fonctionnement », pour ne pas entamer le précieux budget « subsides ».

47Le Comité résolut, en outre, d’accorder deux subsides, sans attendre la mise en place de la procédure d’octroi qui devait être annoncée dans les journaux scientifiques. Il permit ainsi à l’IIPS de répondre sans délai aux demandes introduites par von Laue et Barkla, en leur accordant une première subvention (5 000 francs pour Laue et 2 500 francs pour Barkla).

48Le Comité scientifique et la Commission administrative décidèrent également, au cours de leur première réunion, d’assurer la diffusion des travaux du premier Conseil dans les deux langues principales du continent : publication d’un volume en français par Gauthier-Villars, suivie de celle d’un volume en allemand par la Bunsen-Gesellschaft.

Premier Conseil organisé par l’IIPS

49Au terme du premier Conseil, Solvay avait invité les membres à se revoir en 1913, afin de faire le point sur les progrès accomplis. Cette suggestion fut reprise par le Comité scientifique, qui proposa d’organiser un nouveau Conseil, sur le thème « La structure de la matière ».

50Ce deuxième Conseil Solvay se déroula du 27 au 31 octobre 1913. Il réunit 28 membres, issus de 9 nations. Ce fut le premier Conseil qui accueillit un scientifique américain : le physicien Robert W. Wood, de Baltimore. La conférence eut un impact considérable, car elle marqua le début de deux nouveaux domaines d’étude : physique de l’état solide (travaux de von Laue et de Bragg), et physique atomique (travaux de Joseph J. Thomson et de Rutherford). Ce fut au cours de la discussion du rapport Thomson que Rutherford défendit pour la première fois son modèle « nucléaire » devant un auditoire international.

51Le deuxième Conseil permit d’accentuer le caractère international de l’IIPS, par l’impression d’un compte rendu multilingue des rapports et des discussions. Cette mesure, préconisée par Lorentz, fut adoptée par le Comité scientifique qui renonça à traduire et publier le tout en français. Cette décision unanime du 31 octobre 1913 fut en quelque sorte l’apogée d’un grand rêve, qui devait s’effondrer quelques mois plus tard, dans le désastre de la guerre mondiale.

52En août 1914, la Commission administrative ne put que constater que « l’occupation de la Belgique rendait impossible toute continuation d’une activité collective d’ordre scientifique ». Le compte rendu en trois langues du Conseil de 1913 ne fut pas publié, la Commission refusant de soumettre le texte au visa de la censure allemande. L’idée d’un compte rendu multilingue fut abandonnée, et il fallut attendre 1921 pour que le volume du Conseil de 1913 soit publié en français chez Gauthier-Villars. Il ne pouvait plus être alors question d’une édition en allemand.

L’IIPS au lendemain de la Grande Guerre

  • 24  André L. Jaumotte, « Albert Einstein et les Conseils de physique Solvay », Albert Einstein 1879-19 (...)

53Dans les pays alliés, un sentiment puissant s’opposa à une reprise des relations avec les savants allemands après l’Armistice. Pour l’IIPS, la difficulté de continuer à inviter les physiciens allemands résultait, avant tout, de la publication au mois d’octobre 1914 du « Manifeste de 93 intellectuels allemands », dans lequel les personnalités les plus représentatives de la science germanique rejetaient toute distinction entre culture allemande et militarisme allemand24. Rejetant l’accusation d’une violation de la neutralité belge, les signataires de ce document refusaient de reconnaître les exactions commises en Belgique par des soldats allemands.

54L’opposition à la présence à Bruxelles de savants tels que Planck, Nernst et Wilhelm Wien, se justifiait par le fait que leurs noms figuraient au bas du Manifeste. L’outrage était amplifié par le fait que deux de ces savants – Nernst et Wien – avaient profité de la générosité de Solvay et de l’IIPS (la décision d’octroyer un subside de 4 000 francs à Wien datait du premier juillet 1914 !). Une exception fut faite pour Einstein, ce citoyen suisse redevenu allemand par son élection à l’Académie de Prusse, qui s’était opposé au Manifeste par la publication d’un contre-manifeste.

55Le Comité international ayant été dissous, un nouveau Comité fut réuni le 30 mars 1920. Il comprenait l’Anglais William H. Bragg et l’Italien Augusto Righi, à la place de Nernst et de Warburg (Edmond van Aubel occupant le fauteuil de Goldschmidt). Suite à la dépréciation du franc, les administrateurs furent contraints de supprimer ce qui avait été la première « raison d’être » de l’IIPS : le programme « subsides aux savants étrangers ».

56Le Comité prépara le troisième Conseil de physique, intitulé « Atomes et électrons ». Celui-ci eu lieu du 1er au 6 avril 1921. Il réunit 26 membres représentant 8 nations. On y reçut pour la première fois deux représentants éminents de la physique américaine : Albert A. Michelson (prix Nobel 1907) et Robert A. Millikan (prix Nobel 1923). Einstein et Bohr furent dans l’impossibilité de venir à Bruxelles, mais ils acceptèrent de participer au Conseil « par personne interposée » : le premier présenta une note qui fut insérée dans le rapport de Wander de Haas, tandis que le rapport très attendu de Bohr fut présenté par Paul Ehrenfest.

57À la suite du décès d’Ernest Solvay, survenu le 26 mai 1922, sa veuve et ses enfants décidèrent d’accorder une nouvelle dotation à l’IIPS et à l’IICS, permettant à ces Instituts de prolonger leurs activités au-delà de la période initialement prévue de 30 années.

58Le quatrième Conseil de physique, consacré à « La conductibilité électrique des métaux et problèmes connexes », eut lieu en avril 1924. Il réunit 25 membres de 13 nationalités différentes, parmi lesquels un physicien russe (Abraham Joffé) et trois physiciens d’outre-atlantique (Percy W. Bridgman, prix Nobel 1946 ; Edwin H. Hall, et John C. McLennan). Einstein surprit le Comité en déclinant l’invitation qui lui avait été faite : il renonçait à prendre part aux activités de l’IIPS tant que ses collègues allemands en demeureraient exclus.

Reprise des relations internationales

59Les relations scientifiques internationales ne redevinrent normales qu’en 1926, lorsque l’Allemagne eut rejoint la Société des Nations. Einstein fut alors proposé comme membre du Comité scientifique, en remplacement de Kamerlingh Onnes. Le président Lorentz prit néanmoins soin de soumettre cette nomination à l’agrément du Roi Albert, qui l’approuva sans la moindre hésitation. La proposition d’inviter à nouveau les savants allemands fut également approuvée.

60Le cinquième Conseil, sur le thème « Electrons et photons », eut lieu en octobre 1927. Ce fut une réunion prestigieuse (16 des membres invités eurent le prix Nobel), et l’une des plus mémorables. Son souvenir reste lié au refus d’Einstein de se rallier aux idées de la nouvelle mécanique quantique (il eut sur ce sujet de célèbres discussions avec Bohr). La confrontation entre Bohr et Einstein se prolongea en 1930, lors du sixième Conseil, dont le sujet était « Le Magnétisme ». Elle prit alors un tour dramatique. Il fallut une journée de réflexion à Bohr pour réfuter l’argumentation d’Einstein, qui pensait avoir trouvé une faille dans la doctrine « d’indétermination » de Heisenberg. Le conflit d’idées entre deux personnalités aussi éminentes qu’Einstein et Bohr, reflète un des aspects les plus intéressants des Conseils Solvay : la place laissée aux échanges de vue pendant les séances officielles, et aux discussions informelles en marge du Conseil.

61Une grande page de l’histoire de l’IIPS avait été tournée au moment du décès de Lorentz, survenu le 4 février 1928. Paul Langevin, qui avait rejoint le Comité scientifique en 1921, devint son nouveau président. Étant très engagé sur plusieurs fronts, ce grand humaniste ne fut pas en mesure de se concentrer uniquement sur son rôle au sein de l’IIPS. Cela ne l’empêcha toutefois pas d’incarner, comme son prédécesseur, l’esprit d’universalité de la science qui avait animé le fondateur des Instituts.

62Le septième Conseil de physique – le second sous la présidence de Langevin – eut lieu en octobre 1933. Marqué par les grandes découvertes de 1932, il fut consacré à la structure et aux propriétés des noyaux nucléaires. Ce fut à nouveau un Conseil historique, illustrant l’avènement de l’ère nucléaire, et l’un des plus brillants (parmi les 35 membres invités, 20 eurent le prix Nobel). Einstein, qui y avait été invité en tant que membre du Comité scientifique, ne fut pas en mesure d’y assister : il venait de s’embarquer pour l’Amérique.

63Le huitième Conseil, qui devait avoir lieu en 1936, fut reporté à 1938, puis à 1939 (ces reports étant causés par divers problèmes d’organisation). Prévu enfin pour le mois d’octobre 1939, ce Conseil sur les « Particules élémentaires », s’annonçait exceptionnel : il devait réunir 35 membres, représentant 14 nations y compris les États-Unis, l’Union Soviétique et le Japon. Il dut cependant être ajourné en dernière minute, en raison du début de la Seconde Guerre mondiale.

64La liste des invités à ce « Conseil qui n’eut pas lieu » (il se tiendra finalement en 1948) reflète un fait nouveau : l’accroissement spectaculaire de la contribution américaine au développement de la physique, multiplication par un facteur 7 entre 1933 et 1939. On sait que cette évolution fut liée à l’arrivée aux États-Unis de nombreux physiciens européens, et qu’elle s’accentua par la suite. On peut néanmoins se demander ce qu’il serait advenu si le huitième Conseil, qui devait réunir en un « congrès restreint » la fleur de la science nucléaire allemande et les représentants d’un groupe non moins célèbre qui – de l’autre côté de l’Atlantique – allait bientôt s’illustrer dans l’investigation des voies ouvertes par la découverte de la fission de l’uranium, avait eu lieu en octobre 1939, comme il était prévu.

Conclusion

65La rupture du transfert des connaissances en physique nucléaire, qui intervint pendant les cinq années de guerre, et ses conséquences en matière de politique internationale, montrent le rôle déterminant des contacts réguliers entre membres de comités internationaux tels que ceux des Instituts Solvay. Cette rupture illustre également le rôle essentiel des réunions internationales et des échanges scientifiques qui s’y opèrent.

66Ce n’est pas diminuer le mérite des grands esprits que de remarquer que leurs découvertes sont le plus souvent le fruit d’une nouvelle analyse de faits connus, stimulée par la confrontation de points de vue contradictoires. Les Conseils de physique Solvay ont joué un rôle capital dans ce domaine, comme dans celui dans la transmission des idées et des résultats. Ce rôle a été largement reconnu : les références aux « congrès Solvay » abondent dans les manuels d’histoire des sciences, dans les textes des acteurs de la révolution quantique, et dans les biographies qui leur ont été consacrées.

  • 25  L’auteur tient à exprimer sa gratitude pour l’aide qui lui a été apportée par Madame Catherine Kou (...)

67Les comptes rendus des premiers Conseils sont une source d’information irremplaçable pour ceux qui s’attachent à mieux comprendre le mystérieux processus du développement de la pensée scientifique25.

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Notes

1  Elisabeth Crawford, « The Solvay Councils and the Nobel Institution », in: Pierre Marage, Grégoire Wallenborn (éd.), The Solvay Councils and the Birth of Modern Physics, Bâle, Birkhaüser, 1999, p. 48-54.

2  Voir : Maurice de Broglie, Les premiers congrès de physique Solvay et l’orientation de la physique depuis 1911, Paris, Albin Michel, 1951 ; André Langevin, Paul Langevin et les congrès de physique Solvay, Paris, Association Paul Langevin, 1966 ; Jagdish Mehra, The Solvay Conferences on Physics. Aspects of the Developments of Physics since 1911, Dordrecht, Reidel, 1975 ; Edoardo Amaldi, « The Solvay Conferences in Physics », in : Proceedings of the seventeenth Solvay Conference on Chemistry, New York, John Wiley, 1984 ; Pierre Marage, Grégoire Wallenborn (éd.), Les Conseils Solvay et les débuts de la physique moderne, Bruxelles, Presses de l’ULB, 1995.

3  Il ne saurait être question de donner ici un aperçu – même sommaire – du contexte scientifique du Conseil de 1911. La position des divers membres vis-à-vis des quanta est un sujet fort intéressant, mais dont l’évocation n’est pas l’objet principal de cette note ; cette question a d’ailleurs été traitée par d’excellents auteurs, tels que Martin J. Klein (Paul Ehrenfest. The Making of a Theoretical Physicist, Amsterdam, North Holland, 1972 ; « Einstein, Secific Heats, and the Early Quantum Theory », Science 148, 1965, p. 173-180), Thomas S. Kuhn (Black-Body Theory and the Quantum Discontinuity : 1894-1912, New York, Oxford University Press, 1978), Russell McCormmach (« Henri Poincaré and the Quantum Theory », Isis 58, 1967, p. 37-55), Max Jammer (The Conceptual Development of Quantum Mechanics, The History of Modern Physics 1800-1950, vol. 12, Tomash, Amer. Inst. of Physics, 1989) et Diana K. Barkan (« The Witches’Sabbath : The First Interrnational Solvay Congress in Physics », Science in Context 6, 1993, p. 59-82 ; Walther Nernst and the Transition to Modern Physical Science, New York, Cambridge Univ. Press, 1999).

4  Contrairement à la Hollande, où la physique connaissait un essor prodigieux, la Belgique ne comptait aucun théoricien d’envergure, et n’avait pas produit d’écoles expérimentales de renom.

5  L’espoir de Solvay de pouvoir « concourir à l’édification de la science moderne » n’était d’ailleurs pas sans fondement : certaines de ses intuitions, comme celle d’une équivalence entre masse et énergie (entrevue par l’industriel dès 1858) et celle, plus récente, d’une quantification de l’énergie, avaient trouvé – entre les mains d’experts – une justification éclatante. Ses travaux et ses nombreuses donations, lui avaient valu d’importantes distinctions académiques (outre la prestigieuse médaille Leibniz de l’Académie des sciences de Prusse, il avait reçu en 1909 le titre de docteur honoris causa « pour les sciences physiques » de l’Université de Genève).

6  Dans sa formulation d’origine, le théorème de Nernst prévoyait une convergence des chaleurs spécifiques vers une même limite à l’approche du zéro absolu. Selon la théorie d’Einstein les chaleurs spécifiques des corps solides devaient tendre vers zéro.

7  S’adressant le premier avril 1910 aux membres de la Société française de physique, Nernst déclara « la théorie d’Einstein fournit une interprétation du théorème de la chaleur du point de vue de la théorie moléculaire », (Journal de Physique, 4e série, t. IX, septembre 1910, p. 721-749).

8  Étant un ami personnel de Solvay, Goldschmidt avait pu renseigner son mentor sur l’activité fondatrice de l’industriel, et sur son ambition de contribuer à la réforme des principes fondamentaux de la physique.

9  Il semble que Solvay ait voulu éviter ce terme évoquant une assemblée d’évêques et de théologiens ; dans une lettre du 12 mars 1911, adressée à Goldschmidt, il dit avoir réfléchi « à la question du Conseil », voir doc. 1691, archives des Inst. Solvay, Université libre de Bruxelles.

10  Initialement, les discussions devaient porter sur huit sujets, éclairés chacun par un rapport présenté par l’un des membres du Conseil (deux sur les questions de rayonnement, six sur des sujets liés aux propriétés de la matière).

11  Voir Martha-Cecilia Bustamante, « Rayonnement et Quanta en France : 1900-1914 », Rivista Internazionale di storia della scienza 39, 2002, p. 63-107 et aussi Russell McCormmach, « Henri Poincaré and the Quantum Theory », Isis 58, 1967, p. 37-55.

12  John L. Heilbron, « Lectures on the History of Atomic Physics 1900-1922 », Proceedings of the International School of Physics « Enrico Fermi », History of Twentieth Century Physics, New York, Academic Press, 1977, p. 40-108.

13  Ce furent les succès de l’hypothèse des quanta dans le domaine des théories moléculaires qui permirent à la théorie quantique de s’imposer dans le milieu conservateur de l’Académie de Stockholm, qui en 1908 s’était opposée à l’attribution d’un prix Nobel à Planck, sous le prétexte que sa théorie était fondée sur une hypothèse « inacceptable » ; voir Elisabeth Crawford, Arrhenius. From Ionic Theory to the Green House Effect, Canton, Science History, Watson International Publications, 1996, p. 234.

14  John Heilbron, art. cit., p. 65 et 78.

15  Tetu Hirosige, Sigeo Nisio, « Formation of Bohr’s Theory of Atomic Constitution », Japanese Studies in the History of Science 3, 1964, p. 6-28.

16  Russell McCormmach, « The Atomic Theory of John William Nicholson », Arch. Hist. Exact Sciences 2, 1966, p 160-184.

17  Niels Bohr, Essays 1958-1962 on Atomic Physics ands Human Knowledge, New York, Interscience, 1963, p. 31, 83.

18  Dans une lettre qu’Emile Tassel, secrétaire de la Commission administrative de l’IPS, adresse le 23 mars 1921 à M. Huisman, fonctionnaire du Ministère belge des affaires étrangères, on trouve le passage suivant : « Bien qu’il ait été décidé de n’inviter à assister au Conseil que des savants de pays alliés ou restés neutres, (...) exception avait été faite pour M. Einstein, de nationalité mal définie, suisse je crois, et qui fut assez houspillé à Berlin pendant la guerre en raison de sentiments pacifistes qui n’ont varié à aucun moment. ». (document 2074, archives des Inst. Solvay, Université Libre de Bruxelles).

19  Cette expression, tirée d’une lettre d’Einstein à son ami Michele Besso du 21 octobre 1911, a été reprise par Diana K. Barkan dans deux de ses articles (cités ci-dessus en note 3). Il n’y a guère de doute qu’Einstein ait réagi à l’idée de Nernst, de réunir un « concile de théologiens ».

20  Voir Jagdish Mehra, op. cit., p. XXX.

21  L’expression est empruntée à Einstein qui exprime son admiration pour Lorentz dans une lettre qu’il adresse à Heinrich Zangger le 15 novenbre 1911, voir : The Collected Papers of Albert Einstein, vol. 5, Correspondence 1902-1914, Doc. 305, Princeton Univ. Press (copyright Université Hébraïque de Jérusalem), 1996.

22  Dans sa lettre à Solvay du 4 janvier 1912, Lorentz avait exprimé son sentiment à cet égard : « Ce qui me semble manquer à la science belge – vous me permettrez bien de le dire – c’est qu’elle n’est pas suffisamment en contact avec les grands courants scientifiques de nos jours » (voir : Archives des Instituts Solvay, Université Libre de Bruxelles).

23  Après le décès de Lorentz en 1928, le secrétariat fut transféré à Paris sur demande de Paul Langevin, le nouveau président du Comité scientifique international.

24  André L. Jaumotte, « Albert Einstein et les Conseils de physique Solvay », Albert Einstein 1879-1955, Académie Royale de Belgique, Gembloux, Duculot, 1981. À propos du manifeste des savants allemands, voir la contribution de Roswitha Reinbothe dans le présent volume.

25  L’auteur tient à exprimer sa gratitude pour l’aide qui lui a été apportée par Madame Catherine Kounelis, directeur de la bibliothèque de l’ESPCI à Paris, par Monsieur Didier Devriese, directeur du Service des archives de l’ULB à Bruxelles, par le Baron André Jaumotte, membre de l’Académie Royale de Belgique, et par le professeur Frits Berends, auteur d’une biographie partielle de H. A. Lorentz.

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Pour citer cet article

Référence électronique

Franklin J. Lambert, « Internationalisme scientifique et révolution quantique : les premiers Conseils Solvay », Revue germanique internationale [En ligne], 12 | 2010, mis en ligne le 08 novembre 2013, consulté le 30 avril 2017. URL : http://rgi.revues.org/278

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Auteur

Franklin J. Lambert

Professeur de physique mathématique, Université Libre de Bruxelles ; directeur adjoint des Instituts Internationaux de Physique et de Chimie fondés par Ernest Solvay.

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