2-56. WILLIAM THOMSON (LORD KELVIN) William Thomson (1824

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2-56. William Thomson (Lord Kelvin)
William Thomson (1824–1907) est le fils d’un professeur de mathématiques à l’université
de Glasgow, James Thomson. William fait des études avec son frère James à partir de
1834 à l’université de Glasgow. Il devient familier des travaux français de mécanique
analytique (Lagrange, Laplace, Fourier), et continue ses études en 1841 à l’université
de Cambridge, d’où il sort second wrangler en 1845. Pendant un séjour à Paris dans le
laboratoire de Victor Regnault, il fait la connaissance de Liouville, Cauchy, Sturm, Biot,
et Dumas. Il obtient la chaire de philosophie naturelle à l’université de Glasgow en 1846,
où il crée le premier laboratoire d’enseignement de physique en Grande-Bretagne. De
1890 à 1895 il est président de la Royal Society de Londres.
Thomson contribue à la mécanique céleste, l’électricité et le magnétisme, et la thermodynamique. Lorsque Faraday découvre la rotation du plan de polarisation de la lumière
dans les corps transparents par l’action magnétique en 1845, Thomson répond en 1856
avec un modèle d’un éther solide élastique, dans lequel un courant galvanique donne
lieu à une hélice dont l’axe coïncide avec celui du courant. Ce modèle, qui devait expliquer l’ensemble des effets électromagnétiques, sert d’inspiration à J. C. Maxwell dans ses
recherches d’une nouvelle théorie de l’électromagnétisme. Malgré cette influence, Thomson n’est pas convaincu par la théorie de Maxwell, et suite aux recherches de Helmholtz
sur les tourbillons, il conçoit d’un programme de réduction des phénomènes physiques à
l’interaction des atomes-tourbillons dans un fluide universel incompressible. 1
Avec son ami P. G. Tait, Thomson écrit un des traités de physique les plus influents du
XIXe siècle, le Treatise on Natural Philosophy (W. Thomson & P. G. Tait 1867). Il élabore
également des d’appareillages nouveaux, dont un galvanomètre suffisamment sensible
pour détecter les courants électriques transmis par des câbles de grande longueur. Suite
au succès de la pose du câble transatlantique de liaison télégraphique en 1866, Thomson
est anobli ; il devient Lord Kelvin, Baron of Largs.
Pendant le dernier trimestre de 1891, Thomson publie trois articles sur les conditions
de stabilité des mouvements périodiques (W. Thomson 1891c, 1891b, 1891a), et prend
connaissance du mémoire de Poincaré sur le problème des trois corps (Poincaré 1890).
L’année suivante, il revient (§ 2-56-5) sur sa critique (W. Thomson 1867, 381) des travaux de Lagrange et de Laplace à propos de l’analyse des petites oscillations autour d’une
position d’équilibre, critique qu’il adresse également au travail de Poincaré. C’est l’occasion pour ce dernier de préciser son approche des conditions de stabilité des solutions
périodiques au moyen de l’analyse de la nature des exposants caractéristiques (Poincaré
1892, chap. 4).
L’intérêt de Thomson et Poincaré pour les questions de mécanique céleste est également
manifeste dans un échange de 1901 (§ 2-56-16) à propos de l’évaluation de la précession
et de la nutation de l’axe de la terre. Thomson aborde cette question à travers un modèle
du globe terrestre en tant que sphère fluide entourée d’une croûte solide. S’appuyant sur
la thermodynamique, il tente aussi dès 1862 d’évaluer l’âge de la terre. 2
1. Sur la théorie des tourbillons, voir Poincaré (1893, 1899, 348).
2. Smith 1989, chap. 17. Sur la vie de W. Thomson voir la notice de Poincaré (1908), S. P. Thompson
(1910), le DSB, et Smith & Wise (1989).
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Cite this as : Scott A. Walter et al., eds., Henri Poincaré Papers, Doc. 2-56, http://henripoincarepapers.univ- nantes.fr/chp/pdf/thomson.pdf.
Bibliographie
Poincaré, H. Sur le problème des trois corps et les équations de la dynamique. Acta
mathematica 13, 1890, 1–270.
—. Les méthodes nouvelles de la mécanique céleste, Volume 1. Paris : Gauthier-Villars,
1892.
—. Théorie des tourbillons. Paris : Georges Carré, 1893.
—. Cinématique et mécanismes, potentiel et mécanique des fluides. Paris : Carré & Naud,
2e édition, 1899.
—. Lord Kelvin. Lumière électrique 1, 5, 1908, 139–147.
Smith, C. et Wise, M. N. Energy and Empire : A Biographical Study of Lord Kelvin.
Cambridge : Cambridge University Press, 1989.
Thompson, S. P. The Life of William Thomson, Baron Kelvin of Largs. 2 vols. London :
Macmillan, 1910.
Thomson, W. On instability of periodic motion. Proceedings of the Royal Society of
London 50, 1891a, 194–200.
—. On instability of periodic motion, being a continuation of article on periodic motion
of a finite conservative system. Philosophical Magazine 32, 1891b, 555–560.
—. On periodic motion of a finite conservative system. Philosophical Magazine 32,
1891c, 375–383.
Thomson, W. et Tait, P. G. Treatise on Natural Philosophy. Oxford : Clarendon, 1867.