Ludwig Boltzmann prouva que l'univers fonctionne sur des probabilités — que la chaleur, l'entropie et la flèche du temps ne sont que des atomes jouant aux dés. Ses contemporains s'en moquèrent, et cela le tua.
Né en 1844 à Vienne, Boltzmann fut l'héritier de la théorie cinétique de Maxwell et son plus grand développeur. Son programme était audacieux : dériver toute la thermodynamique — température, pression, entropie — de la mécanique d'innombrables atomes en collision. Le théorème H de 1872 montra l'entropie croissante comme conséquence statistique du mouvement moléculaire ; la formule de 1877, S = k log W, définit l'entropie comme le logarithme du nombre d'arrangements microscopiques, gravée sur sa tombe. Le désordre n'était pas une substance mais un dénombrement : les systèmes évoluent vers l'état le plus probable, et le second principe n'est pas absolu mais écrasamment vraisemblable.
Les atomistes perdaient la guerre philosophique. Ernst Mach et les énergétistes niaient l'existence même des atomes — fictions métaphysiques inobservables — et Boltzmann les combattit avec un désespoir croissant dans les années 1890, défendant la réalité de l'invisible contre la marée positiviste. Il souffrait de dépression, d'asthme et de ce qui était probablement un trouble bipolaire ; les batailles académiques, sa vue déclinante et le sentiment que la cause de sa vie était enterrée l'usèrent. En 1906, en vacances à Duino, il se pendit pendant que sa femme et sa fille nageaient.
En quelques années, l'article d'Einstein sur le mouvement brownien et les expériences de Perrin prouvèrent la réalité des atomes sans doute possible, et la mécanique statistique de Boltzmann devint le fondement de la physique moderne — thermodynamique, statistique quantique, théorie de l'information en descendent. Il avait eu raison sur tout, et mourut en croyant avoir perdu.
Impact sur la civilisation
Boltzmann fonda la mécanique statistique — le pont entre le monde atomique et la thermodynamique, et la preuve que les lois macroscopiques émergent du hasard microscopique. Sa formule d'entropie S = k log W compte parmi les équations les plus profondes jamais écrites, ancêtre de l'entropie de la théorie de l'information et base statistique de la mécanique quantique. Il fit de la probabilité une loi de la nature — et montra que les régularités les plus profondes de l'univers sont statistiques.
Classé n° 21 des 100 plus grands scientifiques — score scientifique 74.62/100 (percée 8.0 · savoir apporté 6.25 · conséquences 7.6). Ce sont les mathématiques qui décident de l’ordre.
- Carlo Cercignani, Ludwig Boltzmann: The Man Who Trusted Atoms (1998)
- Stephen G. Brush, The Kind of Motion We Call Heat (1976)
- David Lindley, Boltzmann's Atom (2001)