Jean-Baptiste Biot

Jean-Baptiste Biot

Jean-Baptiste Biot (/ˈbiːoʊ, ˈbjoʊ/ ; en français : [ʒɑ̃ batist bjo] ; 21 avril 1774 – 3 février 1862) est un physicien, astronome et mathématicien français qui a co-découvert la loi de Biot-Savart en magnétostatique avec Félix Savart, établi la réalité des météorites, effectué l'un des premiers vols en ballon et étudié la polarisation de la lumière.

Le biot (une unité CGS de courant électrique), le minéral biotite et le cap Biot, dans l'est du Groenland, ont été nommés en son honneur.

Biographie

Jean-Baptiste Biot est né à Paris le 21 avril 1774, fils de Joseph Biot, fonctionnaire du Trésor.

Il fait ses études au lycée Louis-le-Grand et à l'École polytechnique en 1794. Biot sert dans l'artillerie avant d'être nommé professeur de mathématiques à Beauvais en 1797. Il devient ensuite professeur de physique au Collège de France vers 1800, et est élu trois ans plus tard membre de l'Académie des sciences. En juillet 1804, Biot s'associe à Joseph Louis Gay-Lussac pour effectuer la première ascension scientifique en ballon à air chaud afin de mesurer la variation du champ magnétique terrestre en fonction de l'altitude (NNDB 2009, Reese 2004, O'Connor et Robertson 1997). Ils atteignent une altitude de 4 000 mètres (13 100 pieds) (NNDB 2009, Reese 2004). Plus tard, en septembre 1804, un vol en solitaire mène Gay-Lussac jusqu'à 7 010 mètres (23 000 pieds) (ce qui était assez dangereux sans oxygène supplémentaire (Reese 2004)).

Biot est également membre de la Légion d'honneur ; il est nommé chevalier en 1814 et commandeur en 1849. En 1815, il est élu membre étranger de la Royal Society de Londres, en 1816 membre de l'Académie royale des sciences de Suède, et en 1822 membre honoraire étranger de l'Académie américaine des arts et des sciences. De plus, Biot reçoit la médaille Rumford en 1840, décernée par la Royal Society dans le domaine des propriétés thermiques ou optiques de la matière (O’Connor et Robertson 1997). En 1850, Jean-Baptiste Biot publie dans le Journal des savants un mémoire de 7 pages tiré de ses souvenirs de la fin des années 1790 et du début des années 1800 concernant ses rencontres avec Laplace.

Jean-Baptiste Biot a un fils unique, Édouard Constant Biot, ingénieur et sinologue, né en 1803. Édouard meurt en 1850 et son père déploie des efforts extraordinaires pour préparer à la publication la seconde moitié du dernier livre d'Édouard, une traduction de référence du classique chinois Tcheou-li. L'ouvrage était resté à l'état de manuscrit inachevé. Pour le publier sous une forme correcte, écrit Jean-Baptiste Biot, il doit consulter Stanislas Julien, le célèbre sinologue, mais aussi, en particulier pour la traduction de la partie la plus difficile, le Kaogongji, visiter lui-même de nombreux ateliers et interroger des artisans et ouvriers sur leurs méthodes et leur vocabulaire afin de vérifier le travail de son fils. La traduction de Biot demeure à ce jour la seule traduction en langue occidentale de ce livre.

Il meurt à Paris le 3 février 1862.

Travaux

### Électromagnétisme

Jean-Baptiste Biot apporte de nombreuses contributions à la communauté scientifique au cours de sa vie – notamment en optique, en magnétisme et en astronomie. En 1804, il utilise des lignes d'égale intensité de champ magnétique dans un article rédigé conjointement avec le naturaliste prussien Alexander von Humboldt. La loi de Biot-Savart en magnétisme doit son nom à Biot et à son collègue Félix Savart pour leurs travaux de 1820. Dans leur expérience, ils démontrent un lien entre électricité et magnétisme en « partant d'un long fil vertical et d'une aiguille magnétique placée à une certaine distance horizontale [et en montrant] que le passage d'un courant dans le fil provoque le mouvement de l'aiguille » (Parsley).

### Météorites

En 1803, Biot est envoyé par l'Académie française pour rendre compte de la chute de 3 000 météorites à L'Aigle, en Normandie (voir L'Aigle (météorite)). Il constate que ces météorites, alors appelées « pierres », proviennent de l'espace extra-atmosphérique. Par son rapport, Biot contribue à étayer la thèse du physicien allemand Ernst Chladni, publiée en 1794, selon laquelle les météorites sont des débris venus de l'espace.

Avant l'enquête approfondie menée par Biot sur les météorites tombées près de L'Aigle, en France, en 1803, très peu de gens croyaient réellement que des roches trouvées sur Terre pouvaient avoir des origines extraterrestres. Il existait des récits anecdotiques de roches insolites trouvées au sol après l'apparition de boules de feu dans le ciel, mais ces histoires étaient souvent rejetées comme relevant de la fantaisie. Un débat sérieux concernant ces roches inhabituelles commence en 1794, lorsque Ernst Chladni publie un livre affirmant qu'elles ont une origine extraterrestre (Westrum). Ce n'est qu'après que Biot a pu analyser les roches de L'Aigle qu'il est communément admis que les boules de feu aperçues dans le ciel sont des météorites traversant l'atmosphère. Depuis l'époque de Biot, l'analyse des météorites a permis d'obtenir des mesures précises de la composition chimique du Système solaire. La composition et la position des météores dans le système solaire ont également fourni aux astronomes des indices sur la formation de ce dernier.

### Lumière polarisée

En 1812, Biot se tourne vers l'étude de l'optique, en particulier la polarisation de la lumière. Avant le XIXe siècle, on pensait que la lumière était constituée de paquets discrets appelés corpuscules. Au début du XIXe siècle, de nombreux scientifiques commencent à délaisser la théorie corpusculaire au profit de la théorie ondulatoire de la lumière. Biot entreprend ses travaux sur la polarisation pour démontrer que les résultats qu'il obtient ne peuvent se produire que si la lumière est composée de corpuscules.

En 1815, il démontre que « la lumière polarisée, lorsqu'elle traverse une substance organique, peut subir une rotation vers la droite ou vers la gauche, selon l'axe optique du matériau ». Ses travaux sur la polarisation chromatique et la polarisation rotatoire font considérablement progresser le domaine de l'optique, bien qu'il ait été démontré par la suite que ses observations pouvaient également être obtenues à l'aide de la théorie ondulatoire de la lumière. L'explication par les ondes transversales d'Augustin-Jean Fresnel est beaucoup plus simple et cohérente avec les équations de James Clerk Maxwell.

Les travaux de Biot sur la polarisation de la lumière ont conduit à de nombreuses avancées dans le domaine de l'optique. Les écrans à cristaux liquides (LCD), tels que ceux des téléviseurs et des ordinateurs, utilisent de la lumière polarisée par un filtre à son entrée dans le cristal liquide, ce qui permet à ce dernier de moduler l'intensité de la lumière transmise. Cela se produit à mesure que la polarisation du cristal liquide varie en réponse à un signal de commande électrique appliqué à ses bornes. Les filtres polarisants sont largement utilisés en photographie pour éliminer les reflets indésirables ou pour accentuer les reflets.

### Crème de tartre

Le bitartrate de potassium a été découvert pour la première fois dans un récipient de vin en Iran. L'application moderne de la substance débute en 1768, et en 1832, Jean-Baptiste Biot découvre les propriétés physiques de la crème de tartre. Le produit gagne une grande partie de sa popularité lorsque les Français commencent à l'utiliser fréquemment dans leur cuisine.

### Mesure d'arc

En août 1806, il est chargé par le Bureau des longitudes, aux côtés de François Arago, de poursuivre la mesure d'un arc méridien en France et en Espagne commencée par Delambre et Méchain (l'arc méridien de Delambre et Méchain).

Écrits choisis

- Traité élémentaire d'astronomie physique (Klostermann, 1810–1811)

- Recherches expérimentales et mathématiques sur les mouvements des molécules de la lumière autour de leur centre de gravité (en français). Paris : Firmin Didot, 1814.

- Traité de physique expérimentale et mathématique (Deterville, 1816)

- Précis élémentaire de physique expérimentale (en italien). Vol. 1. Naples : Tipografia del Giornale Enciclopedico, 1818.

- Précis élémentaire de physique expérimentale (en italien). Vol. 2. Naples : Tipografia del Giornale Enciclopedico, 1818.

- Précis élémentaire de physique expérimentale (en italien). Vol. 4. Naples : Tipografia del Giornale Enciclopedico, 1818.

- Précis élémentaire de physique expérimentale (en italien). Vol. 5. Naples : Tipografia del Giornale Enciclopedico, 1818.

- Notions élémentaires de statique (en français). Paris : Charles Louis Étienne Bachelier, 1829.

- Précis de l'histoire de l'astronomie planétaire écrit à l'occasion de la découverte de M. Le Verrier (en italien). Parme : Pietro Fiaccadori, 1854.

- Précis de l'histoire de l'astronomie chinoise (Imprimerie impériale, 1861)

- Études sur l'astronomie indienne et sur l'astronomie chinoise (Lévy frères, 1862)

- Mélanges scientifiques et littéraires (Lévy frères, 1858)

- Recherches sur plusieurs points de l'astronomie égyptienne (Didot, 1823)