Histoire du mouvement brownien
L'étude de l'histoire des sciences, à travers ses avancées et ses échecs, ses débats et ses oppositions, nous aide à comprendre pourquoi et comment les théories que nous connaissons aujourd'hui se sont formées, pourquoi et comment les modèles, concepts et le vocabulaire ont emergé, et in fine nous offre une meilleure intuition du corpus de connaissances scientifiques accumulées jusqu'à aujourd'hui.
Le mouvement brownien est un sujet particulièrement riche pour les historiens, en raison de sa longévité (~1827 - aujourd'hui), son importance dans presque toutes les sciences naturelles ainsi que les mathématiques, et son rôle décisif dans les débats du XXème siècle, tel que celui sur l'hypothèse atomique.
Observé et décrit par le botaniste Robert Brown en 1827, le mouvement brownien a ensuite été théorisé par les physiciens dans les années 1910, puis modélisé par les mathématiciens à partir des années 1920, tout en continuant d'évoluer comme théorie physique, comme illustré sur la frise chronologique volontairement naïve. Par conséquent, le terme mouvement brownien décrit à la fois le phénomène naturel et les théories, physique et mathématique, qui le représentent.
Bien que le mouvement brownien soit amplement documenté dans la littérature, son histoire est souvent fractionnée en deux parties : de 1827 aux expériences de Perrin dans les années 1900, avec un point de vue de physicien, ou à partir des années 1920 avec un point de vue de mathématicien. Pour ce projet, j'ai étudié la période qui joint les deux "demi-histoires" mentionnées, pour en apprécier la continuité, et j'ai utilisé le concept de vitesse des particules browniennes comme fil rouge en raison du rôle majeur qu'il a joué dans l'éloignement des théories physique et mathématique du mouvement brownien.
Les sujets abordés incluent la transition des mathématiques à la physique, les raisons qui ont poussé le jeune mathématicien Wiener à étudier le mouvement brownien, les développements apportés à la théorie physique par Ornstein et Uhlenbeck, la comparaison entre les théories physique et mathématique, particulièrement en ce qui concerne l'existence de la vitesse des particules browniennes, et la communication (inexistante) entre deux communautés travaillant sur le même sujet en parallèle mais avec des objectifs différents, ce qui a mené à des théories contradictoires.
Publication associée (en anglais) :
- The concept of velocity in the history of Brownian motion: From physics to mathematics and back, A. Genthon, European Physical Journal H 45, 49-105 (2020)