Hans Christian Oersted a débuté une nouvelle époque scientifique en découvrant que l’électricité et le magnétisme sont liés. Il a montré par expérience qu’un courant électrique circulant dans un fil pouvait déplacer un aimant situé à proximité. La découverte de l’électromagnétisme a préparé le terrain pour le développement ultérieur de notre monde moderne basé sur la technologie. Oersted a également découvert le composé chimique pipérine et réalisé le premier isolement de l’élément aluminium.
Débuts
Hans Christian Oersted (Ørsted en danois) est né dans la petite ville de Rudkøbing sur l’île de Langeland, au Danemark, le 14 août 1777. Son père était Soeren Christian Oersted, un pharmacien, et sa mère était Karen Hermandsen.
Hans et son jeune frère Anders ont été éduqués par une combinaison de cours à domicile et de tuteurs privés – un perruquier allemand a appris aux frères à parler couramment l’allemand. Anders est devenu le premier ministre du Danemark.
- À l’âge de 12 ans, Hans a commencé à aider dans la pharmacie de son père et s’est intéressé à la chimie.
- À 16 ans, il réussit l’examen d’entrée à l’université de Copenhague.
- À 19 ans, en 1796, il obtient un diplôme en pharmacologie.
- À 22 ans, en 1799, il obtient un doctorat.
- Aujourd’hui, la plupart des prix de doctorat (doctorat en philosophie) ne sont pas décernés pour des recherches en philosophie, mais celui de Hans Christian Oersted l’était – la philosophie de la nature d’Emmanuel Kant. Comme nous allons le voir, cela a contribué à façonner sa vision du monde.
La vie d’Oersted en contexte
La vie d’Oersted et celle des scientifiques et mathématiciens apparentés.
La science de Hans Christian Oersted
En 1800, Oersted était gérant d’une pharmacie. Cette année-là, une révolution scientifique a commencé. Alessandro Volta a annoncé les détails de sa batterie, ouvrant un nouveau territoire aux chimistes et aux physiciens : La batterie de Volta leur a permis de produire un flux régulier d’électricité pour la première fois et, heureusement, les matériaux nécessaires pour en construire une étaient faciles à obtenir.
Oersted se plonge dans cette nouvelle science et, en 1801, publie un article scientifique décrivant une nouvelle pile qu’il a inventée. Il a également décrit comment calculer la quantité de courant électrique circulant en mesurant le taux de production de gaz lorsque l’électricité divise l’eau en hydrogène et en oxygène.
Le gouvernement danois a financé Oersted pour qu’il poursuive ses études dans d’autres pays européens – il a passé les années 1801 à 1803 en Allemagne et en France.
En Allemagne, il a été influencé par les idées du philosophe Friedrich Schelling qui croyait que toute la nature était unifiée. De manière assez grandiose, Schelling croyait que les scientifiques devaient s’efforcer de trouver la théorie sous-jacente à toute la nature plutôt que d’utiliser des expériences pour étudier des parties isolées de la nature.
« …tous les phénomènes sont corrélés dans une loi absolue et nécessaire, dont ils peuvent tous être déduits. »
Oersted a absorbé une grande partie de la philosophie des sciences de Schelling, mais n’était pas d’accord avec son dédain pour le travail expérimental – en tant que pharmacien, Oersted avait appris combien l’expérimentation pouvait être un outil puissant. Cependant, il partageait l’enthousiasme de Schelling pour l’unité de la nature.
« Notre physique ne serait donc plus une collection de fragments sur le mouvement, sur la chaleur, sur l’air, sur la lumière, sur l’électricité, sur le magnétisme, et que sais-je encore, mais nous inclurions l’univers entier dans un seul système. »
Dans la ville allemande d’Iéna, Oersted rencontre et se lie d’amitié avec le physicien allemand Johann Wilhelm Ritter. Ils partageaient un intérêt commun pour l’électricité. Ritter était également enthousiasmé par la philosophie de Schelling sur l’harmonie sous-jacente de la nature – en particulier, il était convaincu que l’électricité et le magnétisme étaient étroitement liés.
Professeur Oersted l’éducateur
Après son retour de ses voyages, le gouvernement danois a financé Oersted pour poursuivre ses travaux de recherche. En 1806, à l’âge de 29 ans, il devient professeur de physique à l’université de Copenhague. Il était un excellent conférencier et les étudiants affluaient à ses cours. Parfois, il donne des cours jusqu’à cinq heures par jour, ce qui représente une charge très lourde. En plus de ses cours, il a créé des laboratoires de physique et de chimie pour la recherche et l’enseignement.
Découverte de l’électromagnétisme
La célèbre expérience d’Oersted montrant que l’électricité et le magnétisme sont liés, a eu lieu lors d’une conférence le 21 avril 1820, alors qu’Oersted avait 42 ans.
Dans l’expérience, il a fait passer du courant électrique dans un fil, ce qui a fait bouger l’aiguille d’une boussole magnétique située à proximité.
Oersted tient un fil au-dessus d’une aiguille magnétique soutenue par un pivot. L’aiguille est déviée lorsque le courant électrique circule dans le fil.
Notes originales d’Oersted. Il montre comment un courant électrique circulant dans un fil fait tourner une aiguille de boussole magnétisée à proximité.
Au cours des mois suivants, Oersted réalise d’autres expériences, découvrant que le courant électrique produit un effet magnétique circulaire autour de lui.
Oersted a montré que le courant électrique produit un effet magnétique circulaire autour de lui.
Oersted a annoncé sa découverte le 21 juillet 1820, dans un article composé de quatre pages de latin, qui a rapidement été traduit dans la plupart des principales langues européennes. Le papier anglais d’Oersted avait pour titre Experiments on the Effect of a Current of Electricity on the Magnetic Needle.
En septembre 1820, François Arago démontrait l’effet électromagnétique à l’élite scientifique française à l’Académie française, ce qui a presque immédiatement conduit André-Marie Ampère à franchir les étapes suivantes dans l’histoire de l’électromagnétisme.
Tout comme l’invention de la pile par Volta avait ouvert de nouveaux horizons en physique et en chimie, la découverte par Oersted d’un lien entre l’électricité et le magnétisme a déclenché une révolution en physique nous conduisant dans notre monde numérique actuel.
« Oersted cherchait le lien entre ces deux grandes forces de la nature. Ses écrits antérieurs en témoignent, et moi, qui l’ai côtoyé quotidiennement dans les années 1818 à 1819, je peux affirmer d’après ma propre expérience que la pensée de découvrir cette connexion encore mystérieuse remplissait constamment son esprit. »
Récompenses
La Royal Society britannique a décerné à Oersted la médaille Copley de 1820, le plus grand prix de la science, pour sa découverte de l’électromagnétisme. Parmi les lauréats précédents figuraient Benjamin Franklin et Alessandro Volta. L’Académie française a envoyé à Oersted 3000 francs d’or.
Oersted était-il le premier ?
On prétend parfois que l’électromagnétisme a en fait été découvert par le juriste italien (et passionné de physique) Gian Domenico Romagnosi.
En 1802, deux journaux italiens ont rapporté des témoignages de Romagnosi sur la déviation d’une aiguille magnétique près d’une batterie qu’il avait construite.
Aujourd’hui, en regardant sa méthode, il est clair que l’expérience de Romagnosi n’impliquait pas un circuit électrique complet, donc le courant électrique n’aurait pas pu circuler. Sans courant, il ne peut y avoir eu d’effet électromagnétique.
L’aiguille dans l’expérience de Romagnosi a probablement été déviée par une accumulation de charges électriques statiques sur l’aiguille, qui s’est déplacée en raison de la répulsion mutuelle de charges électriques semblables.
Donc, Oersted était le premier.
La chimie d’Oersted et l’isolement de l’aluminium
Bien que professeur de physique, Oersted, avec sa formation pharmacologique, était attiré par la chimie.
Au début, il rejetait le concept d’Antoine Lavoisier qui utilisait les éléments chimiques comme moyen de rationaliser et de comprendre la chimie. Oersted voulait quelque chose de plus en harmonie avec les idées » tout devrait être régi par une seule loi de la nature » de Friedrich Schelling.
Il cherchait également à ancrer la chimie dans les idées du philosophe Emmanuel Kant, dont il avait étudié les travaux avec enthousiasme pour sa thèse de doctorat. Kant croyait que la matière pouvait être divisée à l’infini (c’est-à-dire qu’il n’y avait pas d’atomes) et que toute la matière était construite à partir de deux forces fondamentales opposées, qui étaient en équilibre l’une avec l’autre.
Pendant un temps, cela a conduit le jeune professeur Oersted à promouvoir les théories fantaisistes du chimiste hongrois Jakob Joseph Winterl, qui croyait que toute la chimie pouvait être comprise par les forces opposées de deux substances – Andronia (le principe d’acidité) et Thelycke (le principe d’alcalinité). Winterl croyait que ces substances étaient plus fondamentales que les éléments.
« Les principes constitutifs de la chaleur qui jouent leur rôle dans les alcalis et les acides, dans l’électricité, et dans la lumière sont aussi les principes du magnétisme, et ainsi nous avons l’unité de toutes les forces… et les anciennes sciences physiques se combinent ainsi en une physique unie. »
Cependant, l’Andronie et la Thelycke se sont avérées ne pas exister.
Après avoir abandonné son adhésion aux idées de Winterl, Oersted a apporté un certain nombre de contributions importantes à la chimie.
En 1819, il a découvert la pipérine, le composé chimique responsable de la saveur forte et aiguë du poivre noir.
Sa contribution la plus significative a été le tout premier isolement de l’élément aluminium. En 1825, il a rapporté :
un morceau de métal qui, par sa couleur et son éclat, ressemble quelque peu à l’étain.
Il a produit de l’aluminium en réduisant le chlorure d’aluminium avec un amalgame potassium-mercure.
Thought Experiments
Aujourd’hui, quand on entend les mots Thought Experiment, on pense souvent aux célèbres expériences de pensée d’Albert Einstein qui l’ont guidé vers ses théories de la relativité.
Une expérience de pensée consiste à se demander « et si… ? » puis à réfléchir logiquement aux conséquences.
Oersted a en fait été la première personne à utiliser le terme allemand rendu célèbre par Einsten : Gedankenexperiment.
L’autre célèbre Hans Christian
Hans Christian Oersted est devenu un grand ami de l’écrivain danois Hans Christian Anderson avant que l’écrivain ne devienne célèbre. Oersted est devenu un champion des contes de fées d’Anderson, aidant à les faire publier en 1835.
Quelques détails personnels et la fin
En 1814, Oersted a épousé Inger Birgitte Ballum, la fille d’un pasteur, et dans les années suivantes, le couple a eu trois fils et quatre filles.
Hans Christian Oersted est mort à l’âge de 73 ans le 9 mars 1851 à Copenhague après une courte maladie.
Il a été enterré dans le cimetière Assistens dans la banlieue de Copenhague, à Noerrebro. C’est également la dernière demeure du physicien Niels Bohr, de l’écrivain Hans Christian Andersen et du philosophe Soeren Kierkegaard.
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Lecture complémentaire
Robert C. Stauffer
Spéculation et expérience dans le contexte de la découverte de l’électromagnétisme par Oersted
Isis Vol. 48 : p33-50, mars, 1957
Andrew Cunningham, Nicholas Jardine
Romantisme et sciences
CUP Archive, 28 juin 1990
Robert D. Purrington
Physique au XIXe siècle
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Sandro Stringari et Robert R. Wilson
Romagnosi et la découverte de l’électromagnétisme
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Roberto de Andrade Martins
Romagnosi et la pile de Volta : Les premières difficultés de l’interprétation de l’électricité voltaïque
Nuova Voltiana : Études sur Volta et son époque, Pavie / Milan, Università degli Studi di Pavia, Vol. 3, p81-102, 2001
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