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Comment N. Bohr et W. Heisenberg sont devenus des scientifiques d'exception

Deux parcours d'apprentissage

Par Frédéric Duriez , le 07 juillet 2015 | Dernière mise à jour de l'article le 10 août 2015

Qu'est-ce qui amène des enfants plutôt doués à devenir Einstein, Bohr, Rutherford ou Heisenberg, ces grands physiciens du XXème siècle ? Les biographies font souvent apparaître des bifurcations, des moments de sérendipité qui amènent les chercheurs à trouver ce qu'ils ne cherchent pas.

Elles montrent que les styles d'apprentissage, les profils intellectuels ne sont pas homogènes dans une communauté scientifique. Certains chercheurs sont plutôt isolés, d'autres travaillent avant tout dans des groupes de recherche. Plusieurs sont concentrés sur leur discipline, alors que d'autres sont aussi très bons musiciens ou amateurs de poésie.

Ces biographies démontrent aussi qu'il est souvent impossible de dire si un événement est bon ou mauvais sans un recul de quelques années...

Niels Bohr, né à Copenhague en 1885

Niels Bohr est le deuxième enfant d'un père enseignant en physiologie et d'une mère qui fut parmi les premières femmes au Danemark à suivre un cursus universitaire. Son père invite régulièrement des enseignants et des intellectuels. Ils débattent entre eux, et les enfants sont autorisés à assister et à participer aux conversations. A son tour, Niels Bohr a cherché  au cours de sa vie à créer ces espaces de parole libres et d'échanges intellectuels.

Niels Bohr fait rapidement preuve de ténacité et de perfectionnisme. Il aurait rédigé 14 versions de sa thèse, et l'aurait fait relier avec des pages blanches, pour continuer à l'améliorer une fois son doctorat obtenu... Non seulement il produit des écrits scientifiques, mais il lit aussi scrupuleusement ceux des autres, et apporte régulièrement des corrections.

A 18 ans, il s'inscrit à l'université et crée le groupe de discussion "Ekliptica", avec une douzaine d'étudiants, qui auront d'ailleurs pour la plupart des carrières brillantes et très diverses (psychologie, politique, arts...). Mais il n'y a qu'un professeur de physique pour toute l'université, et pas de laboratoire. Il faut faire les expériences chez soi, ou dans les laboratoires des entreprises privées ! Deuxième obstacle : la thèse de Bohr, rédigée en Danois n'est pas compréhensible pour la communauté scientifique... Il lui faut donc quitter son pays pour se rendre en Grande-Bretagne.

Quand les problèmes se transforment en opportunités

Ici commence une série d'épisodes et de retournements, qui montrent que ce qui apparaît dans un premier temps comme une malchance se révèle au contraire un tremplin.

Ces épisodes de la vie de Niels Bohr montrent comment des blocages qui semblent définitifs (la maîtrise de la langue, l'absence de culture des sciences physiques au Danemark...) se sont révélés des opportunités.

Poursuivons encore quelques années. Voilà Niels Bohr en Grande Bretagne, avec Rutherford, concentrés sur leur étude des électrons... Mais la guerre éclate. Elle aurait pu mettre un terme à l'avancée de notre physicien. Au contraire, les laboratoires se vident des scientifiques anglais, appelés à faire des recherches militaires. Niels Bohr ne peut y participer, puisqu'il est Danois, et il est totalement libre de poursuivre ses expériences.

De retour au Danemark après la première guerre mondiale, l'essor de Niels Bohr aurait pu s'arrêter. Et pourtant. La neutralité du Danemark pendant la guerre en fera justement un espace neutre, où les physiciens de tous pays pourront se rencontrer et échanger... Dans les particules élémentaires, Michel Houellebecq rappelle l'effervescence qui entourait Niels Bohr, et comment il a inspiré et encouragé un grand nombre de scientifiques qui l'ont côtoyé.

Einstein et Bohr

Bohr a également marqué l'histoire de la physique par ses débats avec Einstein, en particulier au cinquième congrès de Solvay, en Belgique. Ces échanges démontrent que l'histoire des idées et des sciences se construit aussi sur des désaccords et des confrontations.

Werner Heisenberg, né en 1901 à Würzburg (Allemagne)

Werner Heisenberg naît à une époque où l'on annonce la fin des grandes découvertes en sciences physiques. Cette discipline ne bénéficie pas encore de l'estime qu'elle rencontre actuellement. Son père; August, enseigne la philologie byzantine. Il fait travailler ses enfants à partir de jeux, et les encourage à apprendre la musique.

Vers 19 ans, Werner entre au Gymnasium. Les études sont essentiellement consacrées aux langues, à l'allemand, et un peu aux mathématiques. Attentif à l'intérêt de son fils pour cette discipline, August lui offre des livres... écrits en latin. Le jeune Werner apprend seul, avec ces livres et des problèmes que lui soumet son père.

En règle générale, je dirais que l'on n'apprend que dans les cours où l'on travaille sur des problèmes. Il est essentiel que les étudiants tentent de résoudre des problèmes [...]. Se borner à écouter ne sert pas à grand-chose." 
Heisenberg, 1963

Rapidement, Werner Heisenberg s'engage socialement et politiquement. Il échappe à la première guerre mondiale. Mais peu après, il s'engage pour défendre la Bavière contre le bolchevisme. Il prend la tête d'un groupe de "Nouveaux explorateurs". Ces jeunes sont déçus par le monde moderne et veulent retrouver des valeurs autour de l'individu et de la nature. Des valeurs proches du romantisme allemand, et souvent opposées à la technique et à la science... Le groupe de Heisenberg se retrouve surtout pour marcher dans la nature, parler musique et poésie.

Heisenberg maintiendra toute sa vie une passion pour la musique, la poésie romantique, la philosophie et la marche. C'est d'ailleurs pour des raisons philosophiques qu'il s'intéressera dans un premier temps à la mécanique quantique et à la théorie de la relativité.

Un talent pour l'auto-apprentisssage

A ce stade, comme ce fut le cas pour Niels Bohr, Werner Heisenberg va rencontrer quelques difficultés qui vont se révéler des chances.

Heisenberg

Avec l'appui de son père, Werner se présente à un examen pour participer à un cours de mathématiques avancé. Mais il y confie son intérêt pour les mathématiques appliquées et... n'est pas admis. Cet échec l'amène à se tourner vers les sciences physiques, considérées comme moins nobles. 

La crise en Allemagne rend impossible le chauffage des salles de cours à l'Université de Munich. Les étudiants sont invités à apprendre chez eux. Une chance pour Heisenberg, qui excelle dans l'auto-apprentissage. Mais s'il approfondit certaines notions, il fait aussi quelques impasses qui lui valent une note éliminatoire au doctorat, en 1923. Il ne doit l'obtention de son diplôme qu'à de longs débats au sein de l'équipe de professeurs.

De façon plus anecdotique, Werner Heisenberg eut une réaction allergique au pollen en 1925, qui l'obligea à interrompre ses travaux et à s'exiler sur l'ile d'Heligoland, en mer du Nord. Il y fait des découvertes audacieuses, ne s'interrompant que pour des ballades en nature et pour la lecture de Goethe !

L'itinéraire intellectuel de Werner Heisenberg présenté ici est incomplet, il est aussi fait de multiples rencontres, avec Planck, Sommerfeld, Born, Pauli, eux-mêmes d'excellents physiciens. Certains de ses étudiants seront aussi des chercheurs reconnus.

Que retirer de ces biographies

Parce qu'il s'agit d'une sélection d'événements, l'exercice relève plus du storytelling que de l'histoire. Ainsi, on a souvent fait d'Albert Einstein un ancien cancre pour donner du courage aux jeunes en froid avec les mathématiques. A tel point que les biographes actuels sont obligés de publier ses bulletins de collégien pour apporter un démenti !

Et en bonus, quelques répliques, pas toujours de bonnes foi, que ces vies peuvent nous inspirer (cliquer pour agrandir l'image).

 

Illustrations : Frédéric Duriez

Ressources :

Jaume Navarro Bohr et le modèle de l'Atome - Collection Grandes idées de la science - 2012 - traduction Isabelle Langlois-Lefebvre

Jesùs Navarro Faus Heisenberg et le principe d'incertitude - Collection Grandes idées  de la science - 2012 - traduction Mariane Millon.

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