Discours Clouds de Kelvin

Le vendredi 27 avril 1900, le physicien britannique Lord Kelvin a prononcé un discours intitulé "Les nuages ​​du dix-neuvième siècle sur la théorie dynamique de la chaleur et de la lumière", qui a commencé:

La beauté et la clarté de la théorie dynamique, qui affirme que la chaleur et la lumière sont des modes de mouvement, sont actuellement obscurcies par deux nuages.

Kelvin a poursuivi en expliquant que les "nuages" étaient deux phénomènes inexpliqués, qu'il a décrits comme le couple final de trous qui devaient être remplis avant d'avoir une compréhension complète des propriétés thermodynamiques et énergétiques de l'univers, expliquées en termes classiques de le mouvement des particules.

Ce discours, ainsi que d'autres commentaires attribués à Kelvin, comme par le physicien Albert Michelson dans un discours de 1894, indiquent qu'il croyait fermement que le rôle principal de la physique à cette époque était de simplement mesurer les quantités connues avec un grand degré de précision, jusqu'à plusieurs décimales de précision.

Signification de "nuages"

Les «nuages» auxquels Kelvin faisait référence étaient:

1. L'incapacité à détecter l'éther lumineux, notamment l'échec de l'expérience Michelson-Morley
2. L'effet de rayonnement du corps noir, connu sous le nom de catastrophe ultraviolette

Importance

Les références à ce discours sont devenues quelque peu populaires pour une raison très simple: Lord Kelvin était à peu près aussi mauvais qu'il aurait pu l'être. Au lieu de détails mineurs qui devaient être élaborés, les deux «nuages» de Kelvin représentaient plutôt les limites fondamentales d'une approche classique de la compréhension de l'univers. Leur résolution a introduit des domaines de la physique entièrement nouveaux et imprévus, appelés collectivement «physique moderne».

La physique quantique

En fait, Max Planck a résolu le problème du rayonnement du corps noir en 1900, vraisemblablement, après que Kelvin eut prononcé son discours) Ce faisant, il a dû invoquer le concept de limitation de l'énergie autorisée de la lumière émise. Ce concept de «quanta de lumière» était perçu à l'époque comme une simple astuce mathématique, nécessaire pour résoudre le problème, mais cela a fonctionné. L'approche de Planck a expliqué avec précision les preuves expérimentales résultant d'objets chauffés dans le problème de rayonnement du corps noir.

Cependant, en 1905, Einstein a poussé l'idée plus loin et a utilisé le concept pour expliquer également l'effet photoélectrique. Entre ces deux solutions, il est devenu clair que la lumière semblait exister sous forme de petits paquets, ou quanta, de photons d'énergie, comme ils seraient appelés plus tard.

Une fois qu'il est devenu clair que la lumière existait dans les paquets, les physiciens ont commencé à découvrir que toutes sortes de matière et d'énergie existaient dans ces paquets, et l'ère de la physique quantique a commencé.

Relativité

L'autre «nuage» mentionné par Kelvin est l'échec des expériences de Michelson-Morley à discuter de l'éther lumineux. C'était la substance théorique que les physiciens de l'époque croyaient imprégnée de l'univers, afin que la lumière puisse se déplacer comme une onde. Les expériences de Michelson-Morley avaient été un ensemble d'expériences plutôt ingénieuses, basées sur l'idée que la lumière se déplacerait à différentes vitesses dans l'éther selon la façon dont la Terre se déplaçait à travers elle. Ils ont construit une méthode pour mesurer cette différence… mais cela n'avait pas fonctionné. Il est apparu que la direction du mouvement de la lumière n'avait aucune incidence sur la vitesse, ce qui ne correspondait pas à l'idée qu'elle se déplace à travers une substance comme l'éther.

Encore une fois, cependant, en 1905, Einstein est venu et a donné le coup d'envoi à celui-ci. Il a posé les prémisses de la relativité restreinte, invoquant un postulat selon lequel la lumière se déplaçait toujours à une vitesse constante. Au fur et à mesure qu'il développait la théorie de la relativité, il est devenu clair que le concept de l'éther lumineux n'était plus particulièrement utile, alors les scientifiques l'ont rejeté.

Références d'autres physiciens

Les livres de physique populaires ont fréquemment référencé cet événement car il montre clairement que même les physiciens très compétents peuvent être surmontés par une trop grande confiance dans l'étendue de l'applicabilité de leur domaine.

Dans son livre Le problème de la physique, le physicien théoricien Lee Smolin dit ce qui suit au sujet du discours: