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 les deux derniers trous qui devaient être remplis. avant d'avoir une compréhension complète des propriétés thermodynamiques et énergétiques de l'univers, expliquées en termes classiques du mouvement de 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 a fortement croyait que le rôle principal de la physique à cette époque était de mesurer simplement les quantités connues avec un grand degré de précision, à de nombreuses décimales près. précision.
Signification de "nuages"
Les «nuages» auxquels Kelvin faisait référence étaient:
- L'incapacité à détecter l'éther lumineux, en particulier la défaillance du Expérience de Michelson-Morley
- le rayonnement du corps noir effet 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 a donné son Ce faisant, il a dû invoquer le concept de limitation de l'énergie autorisée des émissions lumière. 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 est allé plus loin et a utilisé le concept pour expliquer également effet photoélectrique. Entre ces deux solutions, il est devenu clair que la lumière semblait exister sous forme de petits paquets, ou quanta, d'énergie ...photons, comme ils viendraient plus tard à être appelés.
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'âge 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 ingénieux, basé sur l'idée que la lumière se déplacerait à différentes vitesses dans l'éther selon la façon dont la Terre se déplacerait 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 exposé la prémisse de relativité restreinte, invoquant un postulat que 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 très les physiciens compétents peuvent être surmontés par une confiance excessive dans l'étendue de leur domaine l'applicabilité.
Dans son livre Le problème de la physique, le physicien théoricien Lee Smolin dit ce qui suit au sujet du discours:
William Thomson (Lord Kelvin), un physicien britannique influent, a proclamé que la physique était terminée, à l'exception de deux petits nuages à l'horizon. Ces «nuages» se sont avérés être les indices qui nous ont conduits à la théorie quantique et à la théorie de la relativité.
Le physicien Brian Greene fait également référence au discours de Kelvin dans Le tissu du cosmos:
En 1900, Kelvin lui-même a noté que "deux nuages" planaient à l'horizon, l'un lié aux propriétés du mouvement de la lumière et l'autre à certains aspects des rayonnements émettent lorsqu'ils sont chauffés, mais il y avait un sentiment général qu'il s'agissait de simples détails qui, sans aucun doute, seraient bientôt adressé.
En une décennie, tout a changé. Comme prévu, les deux problèmes soulevés par Kelvin ont été rapidement résolus, mais ils se sont révélés tout sauf mineurs. Chacun a déclenché une révolution, et chacun nécessite une réécriture fondamentale des lois de la nature.