Gunnar Nordström

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Gunnar Nordström

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Gunnar Nordström à l'âge de 35 ans.

Naissance
Helsingfors (Grand-duché de Finlande)
Décès (à 42 ans)
Helsinki (Finlande)
Renommé pour Trou noir de Reissner-Nordström

Gunnar Nordström, né le à Helsingfors (grand-duché de Finlande) et décédé le à Helsinki) est un physicien théorique finlandais suédophone. Il est surtout connu pour sa théorie de la gravitation concurrente de la relativité générale. Plusieurs auteurs le surnomment « l'Einstein finlandais » à cause de ses recherches innovatrices dans des domaines semblables et à l'aide de méthodes semblables à Albert Einstein[1],[2].

Biographie[modifier | modifier le code]

Une photo prise à Helsingfors en 1900 de trois diplômés de niveau secondaire, Gunnar Nordström est à la gauche.

Nordström est diplômé de niveau secondaire du Brobergska Skolan à Helsingfors en 1899. Par la suite, il étudie le génie mécanique à l'institut polytechnique d'Helsingfors, plus tard renommé « université technologique d'Helsinki et maintenant partie de l'université Aalto. Pendant ses études, il développe un intérêt pour des notions plus théoriques. Après l'obtention de son diplôme, il complète une maîtrise en science naturelle, mathématiques et économie à l'université d'Helsingfors (1903-1907)[3].

Nordström se rend ensuite à Göttingen en Allemagne, où il est recommandé pour étudier la chimie physique. Cependant, il perd rapidement le désir d'étudier dans ce domaine et se réoriente vers l'électrodynamique, un domaine où l'université de Göttingen est réputé à cette époque[1]. Il retourne en Finlande, où il complète sa thèse doctorale à l'université d'Helsinki en 1910 et y devient guide enseignant. Quelque temps plus tard, il est fasciné par le nouveau et très actif domaine de la gravitation et désire se rendre aux Pays-Bas pour travailler en collaboration avec Hendrik Lorentz, Paul Ehrenfest et Willem de Sitter. Nordström se rend à Leyde en 1916, en pleine Première Guerre mondiale, pour travailler avec Paul Ehrenfest grâce à son passeport russe. Il y rencontre une étudiante en physique, la Néerlandaise Cornelia van Leeuwen, avec laquelle il aura plusieurs enfants[3]. Après la guerre, il refuse un poste de professeur à l'université de Berlin (poste qui sera pris par Max Born), dans le but de retourner en Finlande en 1918, devenue indépendante, et d'occuper le premier poste de professeur en physique et plus tard en mécanique de l'université technologique d'Helsinki.

L'une des raisons du succès de Nordström est sa capacité à appliquer les notions de géométrie différentielle à la physique, une approche novatrice qui servira également Albert Einstein alors qu'il développe la relativité générale. Très peu de scientifiques finlandais de cette époque, l'exception notable étant Ernst Lindelöf, sont capables d'appliquer efficacement ce nouvel outil analytique[4].

Nordström est mort en décembre 1923, à l'âge de 42 ans, d'anémie pernicieuse. C'est peut-être la conséquence d'une exposition à des substances radioactives. Il s'y intéressait sur la base de l'hypothèse, invalidée depuis, que ces substances pouvaient avoir des effets bénéfiques sur la santé humaine. Parmi ses publications, l'une de 1913 documente les mesures du « pouvoir radioactif d'émancipation[trad 1] » de différents sours d'eau et d'eaux souterraines en Finlande[1],[2]. Il a aussi procédé à des expériences sur des matériaux radioactifs[1] et pris des bains saunas finlandais qui utilisent des eaux riches de source riches en radium[4].

Contributions théoriques[modifier | modifier le code]

Pendant son passage à Leyde, Nordström résout les équations de champ pour les corps sphériques électriquement chargés de façon symétrique, prolongeant ainsi les résultats de Hans Reissner pour une charge ponctuelle. La métrique pour une masse ponctuelle chargée électriquement et sans rotation est connue aujourd'hui sous le nom de « métrique de Reissner-Nordström ». Nordström a maintenu une correspondance suivie avec les plus grands physiciens de l'époque, dont Niels Bohr et Albert Einstein. Par exemple, les efforts de Bohr ont permis à Nordström de circonvenir la censure russe en Finlande sur les documents émanant de l'Allemagne[2], ce pays étant à l'époque un grand-duché de l'Empire russe.

La théorie pour laquelle Nordström est probablement le mieux connu de son vivant, sa théorie de la gravitation, est pendant plusieurs années considérée comme concurrente de la relativité générale d'Albert Einstein, publiée en 1915, après celle de Nordström. En 1914, Nordström introduit une dimension spatiale supplémentaire à sa théorie, qui permet de la coupler à l'électromagnétisme. C'est la première théorie à introduire une dimension supplémentaire (voir par exemple théorie des cordes). C'est seulement dans les années 1920 que Kaluza et Klein introduisent leur théorie à cinq dimensions. La théorie de Nordström est tombée dans l'oubli pour deux raisons probables : elle a été partiellement publiée en suédois et Einstein a seulement fait référence aux travaux de Kaluza[1]. Au début du XXIe siècle, les théories physiques qui introduisent des dimensions supplémentaires sont explorées et débattues. Des chercheurs tentent de concevoir des expériences pour les valider expérimentalement[5].

La théorie de la gravitation proposée par Nordström sera jugée moins complète que celle d'Einstein car elle ne pouvait prédire la courbure de la trajectoire de la lumière, laquelle sera observée pendant l'éclipse solaire de 1919[2]. Nordström et Einstein sont des rivaux amicaux, collaborant sur différents sujets. Nordström admire publiquement Einstein. Il le démontre à deux reprises en le proposant pour le prix Nobel de physique pour sa théorie de la relativité générale[1]. Einstein n'a jamais reçu de prix Nobel pour cette théorie (il l'a reçu pour ses explications de l'effet photoélectrique qui ont mené à la reconnaissance de la mécanique quantique), puisque les premières preuves expérimentales présentées en 1919 étaient sujettes à caution et la communauté scientifique était encore divisée et ne comprenait pas encore l'essentiel du modèle mathématique complexe qu'Einstein, Nordström et d'autres avaient développé. La théorie scalaire de Nordström est au début du XXIe siècle surtout utilisés pour introduire pédagogiquement la théorie de la relativité générale[6]

Aujourd'hui, les travaux de Nordström sont peu connus, y compris en Finlande[2]. Cependant, après sa mort, un certain nombre de physiciens et de mathématiciens finlandais ont pris du temps pour explorer la relativité générale et la géométrie différentielle, probablement en signe de reconnaissance pour les travaux de Nordström[4].

Publications[modifier | modifier le code]

Nordström a publié 34 articles dans différentes langues, dont l'allemand, l'hollandais, le finlandais et le suédois. Il est probablement le premier Finlandais à avoir écrit sur la relativité en finlandais.

  • (de) Die Energiegleichung für das elektromagnetische Feld bewegter Körper, 1908 (thèse doctorale)
  • (fi) Rum och tid enligt Einstein och Minkowski, 1909. Article publié dans une série de lettres publiées par la Société finlandaise de science et lettres : Öfversigt af Finska Vetenskaps-Societetens Förhandlingar
  • (de) Relativitätsprinzip und Gravitation, Physikalische Zeitschrift, 1912
  • (de) Träge und Schwere Masse in der Relativitätsmechanik, Annalen der Physik, 1913
  • (de) Über die Möglichkeit, das Elektromagnetische Feld und das Gravitationsfeld zu vereiningen, Physikalische Zeitschrift, 1914
  • (fi) Zur Elektrizitäts- und Gravitationstheorie, Öfversigt, 1914
  • (fi) Über eine mögliche Grundlage einer Theorie der Materie, Öfversigt, 1915
  • (de) Een en ander over de energie van het zwaarte krachtsveld volgens de theorie van Einstein, 1918

Notes et références[modifier | modifier le code]

Citations originales[modifier | modifier le code]

  1. (en) « radioactive emancipation power »

Références[modifier | modifier le code]

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Gunnar Nordström » (voir la liste des auteurs)

  1. a, b, c, d, e et f (fi) Eva Isaksson, suomalainen Einstein: painovoiman teoriaa 1910-luvulla
  2. a, b, c, d et e (fi) Raimo Keskinen, Gunnar Nordström 1881-1923, Arkhimedes, 1981, vol. 2, p. 71-84. En finnois, extraits à http://www.tieteessatapahtuu.fi/797/KESKINEN.pdf [PDF]
  3. a et b (fi) http://www.helsinki.fi/keskusarkisto/virkamiehet_2/H-O.pdf List de faculté], université d'Helsinki (archive centrale de l'université). Cette source est probablement la meilleure, mais est en conflit avec d'autres sources, surtout en ce qui concerne les années d'obtention des diplômes universitaires.
  4. a, b et c (fi) Totuuden nimessä: Kaksitoista merkittävää Suomen Tiedeseuran jäsentä, p. 173-176. (Au nom de la vérité : Douze éminents membres de la société finlandaise des sciences)
  5. Finn Ravndal, 2004, « Scalar Gravitation and Extra Dimensions », 6 mai 2004. (donne aussi quelques aperçus des contributions de Nordström à la physique)
  6. (en) John D. Norton, Some Lesser Known Thought Experiments in Gravitation [PDF]

Lien externe[modifier | modifier le code]

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