La direction du tourniquet de Feynman trouvée par un physicien malicieux, « à l’aide d’astuces de plomberie »
D’ordinaire, le bruit et la fureur ne caractérisent pas particulièrement l’Institut Courant. De la science la plus théorique aux applications de toutes sortes, notamment l’informatique et la physique, les mathématiques s’y déploient dans un calme qui en fait une sorte d’îlot au sein de la turbulente université de New York. Professeur pendant onze ans, à la fois mathématicien et spécialiste de la mécanique des fluides, Leif Ristroph appréciait ces conditions idéales. « Je n’aurais jamais pensé qu’un jour un de mes articles me vaudrait autant de compliments et surtout autant de commentaires insultants. Ni qu’une vidéo YouTube présentant mon travail serait vue par des centaines de milliers de personnes. Je pensais m’attaquer à un problème ancien et difficile, et non à un matériau inflammable. Après tout, ce n’est qu’une histoire de robinets, que nous avons résolue grâce à des astuces de plomberie. »
Peut-être aurait-il dû se douter qu’en publiant son article en janvier Lettres d’examen physiqueLa revue de physique la plus prestigieuse au monde promettait un peu de visibilité. Résoudre un problème inventé il y a un siècle et demi par un grand nom de la science mondiale, popularisé il y a cinquante ans par une icône de la physique et resté sans réponse pendant des décennies, pouvait faire un peu de bruit. Mais les scientifiques sont parfois bien naïfs. A moins qu’ils ne jouent ce rôle à merveille, on ne sait jamais.
Car ce problème est bien historique. Tous ceux qui s’en sont occupés le font remonter à 1883. Dans son livre Le mécanicientraduit en français en 1904, le physicien et philosophe des sciences allemand Ernst Mach y discute d’une loi fondamentale de la physique : la conservation de la quantité de mouvement, principe qui fait reculer un canon lorsqu’il tire un obus. Pour en démontrer les difficultés et les paradoxes, Mach présente un dispositif simple : un tourniquet à l’intérieur duquel une petite pompe à main permet d’expulser ou d’aspirer de l’air. Un magnifique dessin, que tous les scientifiques s’attaquant au problème reproduiront par la suite, accompagne ses explications. Lorsqu’on appuie sur la pompe, l’appareil tourne dans le sens inverse de la sortie d’air. Logique. Mais si, au contraire, on aspire de l’air avec la pompe, le tourniquet reste immobile, écrit-il. L’une des raisons avancées vient du comportement de l’air : expulsé, le gaz jaillit comme un jet directionnel. En revanche, l’air aspiré est collecté partout autour de l’entrée du tube. « C’est pour ça qu’on peut souffler une bougie, pas l’aspirer. »illustre Kamil Fadel, ancien responsable du département de physique au Palais de la Découverte à Paris, passionné par ce problème entré dans l’histoire sous le nom de « Tourniquet de Feynman « .
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