Georg Simon Ohm : Le maître d'école qui a mesuré la résistance

En mars 1828, quelques mois après avoir publié le livre qui allait finir par inscrire son nom sur chaque schéma de circuit dans le monde, Georg Simon Ohm démissionna de son poste au lycée jésuite de Cologne. La raison n'était ni un scandale ni une maladie. C'est que personne là-bas n'avait remarqué. Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet était paru l'année précédente et avait été, selon la formule polie, froidement accueilli. Ohm s'attendait à ce que le livre le sorte de l'enseignement secondaire. Au lieu de cela, il passa les cinq années suivantes sans poste convenable.

Le cursus d'un serrurier

Il est né à Erlangen le 16 mars 1789, dans le margraviat de Brandebourg-Bayreuth. Son père, Johann Wolfgang Ohm, était un serrurier qui s'était instruit à un niveau étonnamment élevé, et sa mère, Maria Elizabeth Beck, était la fille d'un tailleur. Sur les sept enfants du couple, seuls trois survécurent jusqu'à l'âge adulte : Georg Simon, sa sœur Elizabeth Barbara et son frère Martin, qui devint lui-même mathématicien. Leur mère mourut alors que Georg avait dix ans.

L'éducation qui comptait se déroula à la maison. Johann Wolfgang enseigna lui-même les mathématiques, la physique, la chimie et la philosophie à ses deux fils. Georg fréquenta le lycée d'Erlangen à partir de l'âge de onze ans et, selon tous les récits, n'y apprit presque rien : exercices par cœur, science minimale, un système nettement pire que celui que son père dirigeait dans l'atelier. C'est un détail qui mérite d'être retenu, car toute la vie scientifique d'Ohm fut menée par un homme à qui l'on avait appris à s'instruire lui-même.

Trois semestres et un renvoi

Il entra à l'université d'Erlangen en 1805 et découvrit rapidement le côté social de la vie étudiante. Son père, peu impressionné, le força à partir après trois semestres. En septembre 1806, il prit un poste de professeur de mathématiques à Gottstadt bei Nydau en Suisse ; en mars 1809, il s'installa à Neuchâtel comme précepteur privé pendant deux ans. Avant son départ, le professeur d'Erlangen Karl Christian von Langsdorf lui donna le conseil qui allait façonner tout le reste : arrête de chercher un cursus et lis Euler, Laplace et Lacroix par toi-même. Ohm fit exactement cela et retourna à Erlangen en avril 1811 pour passer son doctorat en octobre.

L'enseignant itinérant

Le doctorat ne lui apporta presque rien. Il enseigna brièvement les mathématiques à Erlangen et partit parce que le salaire ne lui permettait pas de vivre. À partir de janvier 1813, il enseigna les mathématiques et la physique à Bamberg, d'abord dans une école pauvre, puis, à partir de 1816, dans une école surpeuplée. Il était, selon l'expression d'un récit biographique, surchargé d'élèves, trouvant peu d'appréciation pour ses efforts consciencieux, et résigné à la probabilité de ne jamais se marier — ce qui explique pourquoi il s'est tourné vers la recherche, en partie pour faire ses preuves et en partie pour construire un dossier en vue d'un emploi dans un lieu plus stimulant. La loi d'Ohm était, à l'origine, une candidature à un poste.

Le laboratoire de Cologne

Sa chance tourna en septembre 1817 lorsqu'il rejoignit le lycée jésuite de Cologne, qui possédait un laboratoire de physique bien équipé. Il travailla sur Lagrange, Legendre, Laplace, Biot, Poisson, Fourier et Fresnel. Lorsque la nouvelle lui parvint de la découverte par Ørsted en 1820 qu'un courant dévie l'aiguille d'une boussole, il avait à la fois l'appareil et les mathématiques pour en faire quelque chose.

Son premier article, en 1825, examinait comment la force électromagnétique produite par un fil diminue à mesure que le fil est allongé. Deux articles supplémentaires en 1826 fournirent le traitement mathématique, et c'est là qu'Ohm fit son geste intellectuel décisif : il modélisa le flux d'électricité à travers un conducteur sur l'analyse de Fourier du flux de chaleur à travers un solide. La chaleur, entre les mains de Fourier, se déplaçait d'une température élevée vers une température basse à un taux déterminé par la conductivité du matériau. Ohm proposa que l'électricité se comportait de la même manière — une différence motrice, un milieu résistant, un flux proportionnel.

Die galvanische Kette

La théorie complète apparut en 1827 sous le titre Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet — le circuit galvanique traité mathématiquement. Son résultat central est aujourd'hui enseigné à chaque écolier : le courant traversant un conducteur est directement proportionnel à la différence de potentiel appliquée à ses bornes, avec la résistance comme constante de proportionnalité. Avant Ohm, l'intensité électrique était une qualité vague ; après lui, c'était une quantité avec une équation.

Le livre échoua. Une partie du problème venait d'Ohm lui-même — introverti, peu lié, sans chaire universitaire. Une partie venait de la méthode : un traitement fortement mathématique d'un problème physique n'était pas à la mode dans la physique allemande de l'époque, où un style plus spéculatif et philosophique prédominait. Et une partie était personnelle, sous la forme de figures influentes hostiles, dont Georg Friedrich Pohl et Johannes Schultz. Ohm démissionna à Cologne en mars 1828 et attendit.

L'oreille, et enfin une chaire

La reconnaissance arriva d'abord de l'étranger. La Royal Society lui décerna la médaille Copley en 1841 et l'élut membre étranger en 1842 ; l'Académie bavaroise le fit membre à part entière en 1845 ; Berlin et Turin l'acceptèrent comme membre correspondant. Il était alors à l'École polytechnique de Nuremberg depuis 1833. En 1849, il devint conservateur du cabinet de physique de l'Académie bavaroise et maître de conférences à Munich, et ce n'est qu'en 1852 — deux ans avant sa mort — qu'il y reçut la chaire de physique.

Ses derniers travaux se tournèrent vers le son. En 1843, il proposa un principe d'acoustique physiologique : l'oreille perçoit un ton musical comme un ensemble de composantes harmoniques pures constituantes. L'idée, connue sous le nom de loi acoustique d'Ohm, fut une contribution réelle et est également, comme l'ont établi des travaux ultérieurs, pas tout à fait vraie. Le physicien August Seebeck exposa des hypothèses injustifiées dans le compte rendu d'Ohm sur les sons combinés, et Ohm concéda le point. Beiträge zur Molecular-Physik suivit en 1849.

Pourquoi Georg est qualifié de génie

La qualité spécifique mise en évidence est le transfert analogique — reconnaître qu'un problème résolu dans un domaine est structurellement le même qu'un problème non résolu dans un autre. Fourier avait déjà résolu la conduction thermique. L'intuition d'Ohm était que l'électricité dans un fil est le même animal mathématique : un flux entraîné par une différence et entravé par une propriété du milieu. Identifier cela exigeait de maintenir deux choses à la fois que ses contemporains séparaient généralement — le travail expérimental délicat de mesure de courants faibles à travers des fils de longueur variable, et les mathématiques analytiques continentales qu'il avait apprises lui-même d'Euler et de Laplace sur les conseils de Langsdorf. La physique allemande des années 1820 ne faisait pas cela. C'est précisément pour cela que le livre est tombé à plat.

Le contre-argument mérite d'être pesé. La loi d'Ohm n'est pas une loi de la nature de la manière de celles de Newton ; c'est une régularité empirique qui est vraie pour une grande et utile classe de matériaux et qui échoue pour beaucoup d'autres, et la formulation propre d'Ohm reposait sur un modèle fluide de l'électricité qui a été dépassé. Il avait tort sur les sons combinés et a dû l'admettre publiquement. Sa carrière fut, selon toute mesure ordinaire, une longue période de travail de maître d'école médiocre interrompue par deux années productives dans un laboratoire de Cologne. Ce qui survit n'est pas un corps de travail mais une seule relation — bien qu'il se trouve que c'est la relation sur laquelle toute l'ingénierie électrique a été construite par la suite, et avoir raison une fois à cette échelle n'est pas une mince affaire.

Héritage

Ohm est mort à Munich le 6 juillet 1854 et a été enterré à l'Alter Südfriedhof. Son nom est devenu une unité : l'ohm, symbole Ω, est la mesure SI de la résistance électrique, et il existe un argument valable selon lequel le nom d'aucun autre physicien n'est invoqué si souvent par tant de gens qui ne pourraient rien dire d'autre à son sujet. Le fils autodidacte d'un serrurier autodidacte a fini comme l'étalon par rapport auquel chaque conducteur sur terre est mesuré.