HELMHOLTZ HERMANN LUDWIG FERDINAND VON (1821-1894)

Conservation de l'énergie

La variété des préoccupations de Helmholtz ne doit pas pour autant en masquer l'unité profonde, qui apparaît d'une façon éclatante dans le surprenant ouvrage qu'il lut à la Société berlinoise de physique, le 23 juillet 1847. Son mémoire Sur la conservation de la force fut néanmoins accueilli avec une réticence dont l'auteur s'étonna toujours, et dont le signe le plus manifeste fut le refus, par J. C. Poggendorff, de le publier dans ses Annalen. L'œuvre présentait une audacieuse démonstration de l'application à l'ensemble de l'univers physique d'une loi dont la validité lui paraissait évidente depuis sa jeunesse et qui allait devenir l'un des principes fondamentaux de la thermodynamique. Le mémoire jetait ainsi les bases de cette jeune science dont les recherches de N. L. Sadi Carnot, développées par E. Clapeyron, avaient constitué l'acte de naissance, et à laquelle les expériences de V. Regnault en France, J. P. Joule en Angleterre et les géniales intuitions du médecin J. R. von Mayer en Allemagne promettaient un rapide essor. À tous ces précurseurs connus ou inconnus lors de la rédaction de son mémoire, Helmholtz rendra justice, ne prétendant à aucune priorité sinon celle d'une formulation mathématique rigoureuse et complète. Le principe de la conservation de l'énergie, qu'il appelle « principe de conservation de la force », y apparaît en effet dans sa pureté : la somme des Spannkräfte, que l'on traduira plus tard après W. J. M. Rankine par « énergie potentielle », et des forces vives est toujours constante. Helmholtz montre qu'on peut appliquer le principe mécanique aux phénomènes électriques, électromagnétiques, de même qu'aux chocs de corps inélastiques et au frottement, pour lesquels on se demandait jusqu'alors s'il n'y avait pas perte absolue de force, et dans lesquels intervient la transformation de travail en chaleur. Dans la brève conclusion se trouve posé le problème de l'application de ce principe aux sciences biologiques, qui, en réalité, motivait la carrière de Helmholtz. S'il reconnaît en 1847 l'insuffisance de ses expériences en ce domaine, il demeure néanmoins convaincu de l'universelle validité du postulat philosophique exprimé dans son introduction, et qui l'a fait taxer par Albert Einstein lui-même de mécaniste intransigeant : « [...] Finalement le problème des sciences physiques consiste à ramener tous les phénomènes naturels à des forces invariables, attractives et répulsives, dont l'intensité dépend de la distance des centres d'action. La possibilité de comprendre parfaitement la Nature est subordonnée à la solution de ce problème... » ; cette formule, en voulant exposer le principe de constance de la force, a le désavantage d'en voiler le caractère épistémologique révolutionnaire. Aussi les conflits entre énergétistes et mécanistes dans la seconde moitié du siècle naîtront-ils de ce malentendu.

Sur la fin de sa vie, Helmholtz reconnaîtra l'importance et l'universalité d'un autre principe physique, le principe de moindre action, qu'il appliquera, en particulier, à l'électrodynamique.