Geoffrey Ingram Taylor

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Sir Geoffrey Ingram Taylor (7 mars 1886, St. John's Wood à Londres - 27 juin 1975, Cambridge) était un physicien britannique, spécialiste de la mécanique des fluides et des solides. Il était le petit-fils du mathématicien George Boole par sa mère Margaret.

Biographie[modifier | modifier le code]

Fils du peintre Edward Ingram Taylor et de Margaret Boole, petite-fille du célèbre George Boole, Taylor fut dès l'enfance fasciné par les sciences après avoir assisté aux Royal Institution Christmas Lectures (en) ; il fit de petites expériences avec des rouleaux à peindre et du ruban adhésif.

Son premier article, inspiré par la théorie des quanta, montre que dans l’expérience des Fentes d'Young, il est encore possible d'obtenir des franges avec des sources de lumière assez faibles pour qu'un seul photon soit présent à chaque instant. Son article suivant, consacré aux ondes de choc, lui valut le Prix Smith. En 1910, il fut élu Fellow de Trinity College, et obtint l'année suivante un emploi de météorologue, devenant maître de conférence de « Dynamique atmosphérique ». Ses recherches sur la turbulence des courants atmosphériques sont résumées dans son article Turbulent motion in fluids, qui lui valut cette fois le Prix Adams en 1915.

En 1913 Taylor servit comme ingénieur-météorologiste à bord d'un navire de la Patrouille des glaces, le Scotia ; les observations de cette époque sont à la base de son modèle théorique des échanges turbulents dans l’air. Lorsqu'éclata la Première Guerre mondiale, on l'envoya à la Royal Aircraft Factory de Farnborough comme conseiller technique ; il y améliora en particulier la résistance des arbres d'hélice par la mesure des niveaux de contrainte. Non content de servir d'ingénieur-conseil, il se mit à piloter des aéroplanes et s'essaya même aux premiers sauts en parachute.

Après la guerre, Taylor retrouva son bureau de Trinity College et travailla aux applications de la turbulence à l’océanographie. Il se pencha également sur la résistance des fluides en rotation sur un projectile. L'attribution en 1923 du statut de Yarrow Research Professor par la Royal Society lui permit de se consacrer entièrement à la recherche, sans plus avoir à donner de cours ; l'enseignement, d'ailleurs, lui déplaisait. C'est au cours de cette période qu'il effectua l'essentiel de ses recherches en mécanique des fluides et des solides, dont l'étude fine de la déformation des matériaux cristallins, conséquence de ses travaux à Farnborough. Il apporta à la théorie de la turbulence une contribution majeure avec une nouvelle approche fondée sur l’analyse statistique des fluctuations du champ de vitesse.

En 1934, Taylor, indépendamment de Michael Polanyi et d’Egon Orowan, découvrit que la déformation plastique des solides ductiles peut s’expliquer à partir de la théorie des dislocations développée par Vito Volterra en 1905. Cette intuition s'est avéré décisive pour la naissance de cette nouvelle branche de la mécanique appelée mécanique de la rupture.

Durant la Deuxième Guerre mondiale, Taylor servit une nouvelle fois comme expert auprès des autorités militaires : se penchant sur la propagation des ondes de détonation, tant dans l’air que dans les explosions sous-marines. Ses travaux en ce domaine furent mises à profit à Los Alamos lorsque Taylor fut envoyé aux États-Unis comme membre de la délégation britannique auprès du projet Manhattan, entre 1944 et 1945. En 1944, il fut anobli et récompensé de la Médaille Copley par la Royal Society.

Après la guerre, Taylor poursuivit ses recherches à l’Aeronautical Research Committee, se consacrant au développement des avions supersoniques. Bien qu'officiellement il eût pris sa retraite en 1952, il demeura actif au cours des vingt années qui suivirent, se concentrant simplement sur les problèmes qu'on pouvait aborder avec un matériel modeste. C'est ainsi qu'il imagina une méthode de mesure du second coefficient de viscosité : pour cela, Taylor eut recours à un liquide incompressible séparant les bulles de gaz en suspension. La dissipation du gaz dans le liquide au cours d'une expansion est reliée à la viscosité de cisaillement du liquide, ce qui permet d'en déduire la viscosité de dilatation. Parmi ces ultimes recherches, citons l'étude de la dispersion longitudinale dans les écoulements en conduite, des écoulements à travers les parois poreuses et la dynamique des feuillets de liquides.

Les passe-temps de Taylor refont souvent surface dans ses travaux ; son intérêt pour les tourbillons de fluide (air et eau), et par extension ses recherches sur la locomotion des êtres unicellulaires marins et la météorologie, lui venaient de sa passion pour la voile. Dans les années 1930 il inventa l’ancre CQR, qui est à la fois plus solide et plus maniable que ses prédécesseurs et que l'on utilise pour toutes sortes de petites embarcations, y compris les hydravions[1].

Dans son dernier article, paru en 1969 (il avait alors 83 ans), il renouait avec son intérêt pour les phénomènes électriques à l’œuvre dans les orages, considérés comme des courants de fluides conducteurs mis en mouvement par les variations du champ électrique. Le cône d'où ces courants prennent naissance est appelé « cône de Taylor (en) » en hommage à ses recherches. Cette même année, Taylor fut décoré de l’Ordre du Mérite. Il fut victime d'un AVC en 1972, ce qui mit un terme à sa carrière scientifique, et mourut à Cambridge en 1975.

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Distinctions et honneurs[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Taylor, G. I., The Holding Power of Anchors April 1934
  2. (en) [PDF] List of fellows of the Royal Society, 1600-2007. K-Z, p. 154
  3. London Gazette : n° 44897, p. 7293, 15-07-1969

Bibliographie[modifier | modifier le code]