Introduction au Conseil international de Physique Solvay
Les premiers Conseils internationaux de Physique Solvay appartiennent aux plus belles pages de l’histoire de la physique du XXe siècle. Ils doivent leur existence au mécénat du chimiste belge Ernest Solvay, amateur de sciences et fondateur en 1863, avec son frère Alfred, de l’entreprise du même nom.
Contexte et prémices
Au tournant du XIXesiècle, plusieurs faits expérimentaux liés aux propriétés de la matière et à l’étude du rayonnement viennent bousculer les certitudes de la mécanique classique. L’idée de la discontinuité de l’énergie, contraire à l’entendement, émise par le physicien Max Planck en 1900 pour expliquer le spectre du corps noir, n’est pas facile à accepter, y compris par Planck lui-même. En 1908, l’Académie de Stockholm refuse de lui attribuer le prix Nobel, sous prétexte que sa théorie est fondée sur une « hypothèse inacceptable », malgré les travaux d’Einstein en 1905 sur l’effet photoélectrique, qui la confirment. Par l'entremise de Robert Goldschmidt, l'un de ses anciens élèves belges, Walter Nernst, directeur de l'Institut de chimie physique à l'Université de Berlin, propose à Ernest Solvay d’inviter les physiciens à un congrès international exceptionnel, dans le but d’élucider les questions posées par la nouvelle physique. Nernst y voit un grand intérêt scientifique, car l'hypothèse des quanta, si elle s'avère exacte, viendra confirmer son théorème de la chaleur (connu sous le nom de "troisième principe de la thermodynamique"), formulé quelques années plus tôt.
Ernest Solvay, féru de science, qui a déjà fondé les Instituts internationaux de physiologie et de sociologie Solvay, accède avec enthousiasme à sa demande. En 1911 se rencontre donc à Bruxelles une assemblée composée de scientifiques de premier plan, en majorité des lauréats ou des futurs lauréats du Prix Nobel, et de multiples nationalités (Allemands, Français, Britanniques, Belges, Néerlandais et Scandinaves…). On y compte Albert Einstein, Henri Poincaré, Paul Langevin, Hendrik Antoon Lorentz, Max Planck, Walther Nernst, Maurice de Broglie, Ernest Rutherford, Heike Kammerling Onnes, Marcel Brillouin, Jean Perrin et une femme, Marie Curie.
À la différence des congrès internationaux de physique de Paris (1900) et de Saint-Louis (1904) organisés en marge d’une exposition universelle, les Conseils de Physique Solvay ont pour but de réunir, en cercle fermé, un petit nombre de spécialistes. Les participants sont invités par un comité international. Au premier Conseil de 1911, Lorentz, en maître de cérémonie, fait préparer une douzaine de rapports à distribuer aux participants et, polyglotte, arbitre les discussions.
L’impact du Conseil de 1911 est considérable dans la communauté des physiciens et pour l'avenir de la physique : Poincaré en revient convaincu et Louis de Broglie, qui va tant y contribuer par la suite, découvre la théorie des quanta dans les comptes rendus conservés par son frère.
Au cours des séances de travail du Conseil de 1911, les interventions rédigées en français, anglais et allemand sont distribuées sous forme dactylographiée aux participants.
Du Conseil de 1911 à la création de l’IIPS
Devant le succès du premier Conseil, Robert Goldschmidt propose à Ernest Solvay de poursuivre l’aventure. En 1912, celui-ci fait don d’un capital permettant de fonder un Institut international de Physique Solvay (IIPS) pour encourager la recherche dans les domaines de la physique expérimentale par l’octroi de bourses et de subsides à de jeunes chercheurs. Cet Institut, composé d’une Commission administrative et d’un Comité scientifique, est chargé par ailleurs de l’organisation périodique de Conseils sur le modèle de 1911. Le Conseil international de physique Solvay de 1911 devient ainsi le premier d’une longue série qui se perpétue jusqu’à nos jours.
Le second Conseil de physique a lieu en 1913. Il accueille près de trente scientifiques de neuf nationalités autour de la thématique « La structure de la matière ». Rutherford y présente son modèle de l'atome pendant la discussion qui suit le rapport de J. J. Thomson. La théorie de Rutherford est commentée par Paul Langevin et Marie Curie.
La Première Guerre mondiale et ses conséquences
La guerre, qui éclate en été 1914, met à mal l’activité de l’Institut. Ce n’est qu’après la démobilisation (1919) que Lorentz réamorce le travail du Comité scientifique.
Le troisième Conseil de physique « Atomes et électrons » est organisé en avril 1921 mais le "blocus intellectuel" sur l’Allemagne qui a suivi la publication du "Manifeste de 93 intellectuels allemands" exclut une partie des scientifiques les plus féconds, malgré les tentatives d’apaisement de Lorentz. Einstein, en raison de son pacifisme militant et de son internationalisme, fait figure d’exception, mais il ne peut se rendre à Bruxelles et une note est lue en son nom, ainsi que pour Niels Bohr, dont le rapport sur son article fondateur de 1913 est présenté par Ehrenfest. Albert Michelson (prix Nobel 1907) et Robert Millikan (prix Nobel 1923) participent pour la première fois. Ce conseil marque une étape importante de la progression dans la connaissance de la structure de la matière, notamment à travers les travaux de Rutherford et de Bohr.
Le quatrième Conseil, en 1924, intervient après la mort d’Ernest Solvay, en 1922, et porte sur la conductivité électrique des métaux. Treize nationalités sont représentées ; la Russie est présente pour la première fois en la personne d'Abraham Joffé mais l’Allemagne est toujours persona non grata. Sur ce point, Einstein expose son refus de participer aux activités de l’Institut et de se rendre au Conseil tant qu’il sera fermé à ses collègues. Ce n’est qu’après l’entrée de l’Allemagne dans la Société des Nations en 1926 que ses scientifiques peuvent à nouveau participer à la vie intellectuelle européenne.
La reprise des relations internationales et la présidence de Paul Langevin
En 1927 se tient le cinquième Conseil. Les Allemands sont de nouveau les bienvenus et Einstein est entré au Comité scientifique. Ce conseil est le terrain d’âpres controverses entre les grands ténors de la physique, particulièrement Bohr et Einstein, concernant la mécanique quantique et notamment l’interprétation de Copenhague, ouvrant le débat sur le déterminisme qui a lieu ensuite. Cette dispute au sommet se poursuit au Conseil de 1930, le premier organisé sous la présidence de Langevin.
Dans une lettre manuscrite (L11/121), Langevin accuse réception de la nouvelle de sa nomination à la présidence du comité scientifique. Il propose la date de la prochaine réunion chargée de préparer le sixième Conseil en 1930, dernier Conseil auquel participe Einstein avant son départ aux Etats-Unis et le premier à se tenir sous les auspices de l’Université libre de Bruxelles.
Lorsque Langevin décide de consacrer le Conseil de 1933 à la thématique « Structure et propriétés des noyaux atomiques », il frappe en plein cœur de l’actualité scientifique puisque Chadwick, qui est présent, vient à peine de découvrir le neutron (1932).
Ce conseil réunit près de quarante participants, expérimentateurs et théoriciens à parties égales, parmi lesquels beaucoup de jeunes physiciens.
Irène et Frédéric Joliot Curie y font une intervention sur les recherches qui vont les mener à la découverte de la radioactivité artificielle, Pauli présente son hypothèse du neutrino, Dirac intervient sur l"'électron positif", aussi appelé "positon", et Heisenberg sur la structure du noyau, en se référant au modèle de Gamow.
Le Conseil de 1933 marque, de ce fait, le début d’une nouvelle époque, celle de la physique nucléaire. Il est également le plus long des Conseils jamais organisés avec une semaine entière de travail.
Le tournant de la Seconde Guerre mondiale
Pris dans la tourmente de la montée du nazisme, le huitième Conseil ne peut se tenir aux échéances escomptées. Initialement prévu en 1936 sur le thème « Rayons cosmiques et physique atomiste », il est reporté à 1939 sous le titre « Particules élémentaires et interactions ». Louis de Broglie doit y présenter un rapport sur le Photon (L46/03). Au programme initial s’est ajouté un rapport de Jacques Solomon sur « le spectre et la théorie du neutrino ». Jeune physicien prometteur et résistant, le gendre de Paul Langevin, Jacques Solomon, est fusillé en 1942 au Mont-Valérien (L47/02).
L’organisation d’un Conseil est une tâche lourde. La liste des invités, au nombre de vingt-trois au premier Conseil, a presque doublé en 1939 et dépasse les frontières de l’Europe avec sept participants des Etats-Unis et un du Japon (L45/14). À la demande du président, les rapports doivent être rédigés en trois langues et distribués à tous les membres quelques semaines avant la réunion, de manière à servir de base aux discussions du Conseil (L45/11).
Préparé par Langevin, le huitième Conseil est reporté une fois de plus lorsqu'éclate la Seconde Guerre mondiale, comme en témoigne le programme du huitième Conseil de physique, présenté ci-contre (L45/12), portant en annotation dans le coin gauche : « Les circonstances actuelles nous obligent à remettre ce 8e conseil à une année ultérieure ».
Il a finalement lieu en 1948, sous la Présidence de Frédéric Joliot, qui succède à Langevin, mort en décembre 1946.
Conclusion
L'avènement de la Big Science à partir des années 1950, caractérisé par l'émergence de grands équipements et la multiplication des centres de recherche, transforme le lien du physicien à la découverte scientifique. Il n'est plus seul à produire un résultat scientifique ; il travaille en collaboration dans de grands laboratoires et construit une "bibliographie", en se tenant constamment informé par le biais de journaux scientifiques spécialisés des progrès réalisés dans son domaine, à l'échelle mondiale. Congrès, colloques, séminaires, journées d'études, font désormais partie du quotidien des scientifiques. Dans le même temps, de nouvelles formes de confrontation s’imposent, comme le peer-reviewing, le débat scientifique se déplaçant alors vers l'amont de la publication.
Les premiers congrès Solvay restent de ce point de vue un espace singulier de confrontation des idées : un espace physique, qui a permis à une élite de savants de dialoguer en direct sur de grandes controverses scientifiques, portant sur des questions épistémologiques fondamentales sur les propriétés de la matière et sur les lois de la physique.
D'une importance capitale pour l'histoire des sciences, l'ensemble des archives des Conseils internationaux de physique et de chimie Solvay (1910-1962), conservées en partie par l'ESPCI - Paris PSL et en partie par l'Université Libre de Bruxelles (ULB), est inscrit au Registre international du patrimoine mondial de l’UNESCO « Mémoire du monde » depuis le 18 mai 2023.
Focus proposé et rédigé par Catherine Kounelis, directrice de la documentation et des ressources historiques de l'ESPCI, et Lise Facchin.
Retrouvez les archives de Paul Langevin relatives à sa présidence des conseils Solvay dans la bibliothèque numérique de PSL
En savoir plus
« Les Conseils Solvay et la physique moderne », P. Marage et G. Walleborn, in Histoire des Sciences en Belgique, 1815-2000, Bruxelles, 2001
« Internationalisme scientifique et révolution quantique : les premiers Conseils Solvay », Franklin J. Lambert, in La fabrique internationale de la science. Les congrès scientifiques de 1865 à 1945, Revue germanique internationale, CNRS éditions, 2010
Walther Nernst and the Transition to Modern Physical Science, Diana Kormos Barkan, Cambridge University Press, 1999
Une entreprise au cœur de l'histoire. Solvay 1863-2013, Kenneth Bertrams, Cambridge University Press, 2013
Vous avez dit : Sabbat de sorcières ? La singulière histoire des premiers Conseils Solvay, Lambert Franklin et Berends Frits Paris, EDPSciences, 2019
"The Early Solvay Councils and the Advent of the Quantum Era", Francklin Lambert, Frits Berends and Michael Eckert in The European Physical Journal Special Topics, vol. 224, sept. 2015, pp. 2011- 2125. Consulter en ligne.
Vous pouvez aussi consulter Salamandre, bibliothèque numérique du Collège de France et catalogue en ligne de ses archives ainsi que le site dédié à l'histoire des Instituts et des Conseils Solvay : The Solvay Science Project
Sélection des archives de Paul Langevin relatives à ses activités au sein de l'Institut international de Physique Solvay
Les ressources historiques du Musée Curie conservent de précieux documents témoignant de la vie du laboratoire Curie sur près de 60 ans.
Les nombreuses vies du physicien Paul Langevin (1872-1946)