JMC 2022

Science et culture à Lyon

Comme cela sera amplement illustré lors de la conférence JMC2022, la physique de la matière condensée bénéficie d'une large gamme d'applications, trouvant des interfaces, non seulement avec d'autres domaines de la physique tels que l’optique, la physique statistique ou la physique des hautes énergies, mais aussi avec d'autres disciplines comme la chimie, l'ingénierie, la biologie.
Dans ce contexte, il convient de souligner quelques percées scientifiques et techniques réalisées à Lyon au cours de son histoire, qui, nous l'espérons, stimuleront la curiosité de nombreux participants aux 18èmes Journées de la Matière Condensée. Ces découvertes et inventions montrent que, si les percées dans la recherche fondamentale mènent souvent à des applications utiles, l'inverse est également vrai ; que les développements techniques améliorent très souvent nos connaissances scientifiques, avant que toute compréhension profonde des théories sous-jacentes ait été développée. Le choix proposé qui s'ensuit est arbitraire, mais nous espérons qu'il aidera les participants à passer un séjour à la fois instructif et agréable à Lyon.

Les Musées Gallo-romains

Peu après la fondation de Lugdunum en 43 avant J.-C., les Romains ont commencé à construire un impressionnant réseau d'aqueducs pour alimenter la ville en eau. Le plus long et le plus avancé techniquement était l'aqueduc du Gier avec une longueur de 86 km, amenant l'eau de la source du Gier à Fourvière, la colline surplombant le centre de la ville, appelée à l'époque la colline du dieu Lug. L'aqueduc avait une pente moyenne de 1 mètre par kilomètre, l'eau s'écoulant à une vitesse de l'ordre de 1 mètre par seconde, soit un débit d'environ 15 000 mètres cubes par jour. Les ingénieurs ont dû faire face à de nombreux problèmes posés par les contraintes topographiques et les obstacles le long du tracé. Ils ont construit 11 tunnels, 30 ponts et, en particulier, quatre siphons macroscopiques, ce qui constituait une avancée technologique et scientifique considérable à l'époque. Le système d'approvisionnement en eau de Lugdunum était considéré comme le plus important après Rome elle-même dans l'empire romain. De nos jours, on peut admirer diverses parties bien conservées de l'aqueduc du Gier, notamment à Chaponost et Sainte Foy-Lès-Lyon, et découvrir de nombreux autres éléments de la vie à l'époque romaine au Musée Gallo-romain de Fourvière et le Musée Gallo-romain de Saint Romain en Gal.

Le Musée Ampère

André-Marie Ampère, né à Lyon en 1775, est l'une des grandes figures historiques de la physique. Il est bien sûr connu pour ses remarquables contributions à l'électrodynamique (Maxwell l'appelait le Newton de l'électricité !), mais ses premiers travaux scientifiques ont été consacrés à d'autres sujets. Lorsqu'il était enfant, il a montré une grande passion pour les mathématiques, en écrivant un traité sur les sections coniques. En 1802, il publie un livre, Considérations sur la théorie mathématique du jeu, où il prouve, en utilisant la théorie des probabilités, que le jeu sans arrêt mène toujours à la ruine !
Ampère s'intéresse alors à la théorie des gaz et plus généralement à la chimie. Il partait d'un concept central en physique de la matière condensée : l'existence des atomes. Dans son ouvrage, en 1814, trois ans après Avogadro et de manière indépendante, il a formulé une forme de la loi des gaz idéaux stipulant que différents gaz ayant le même nombre de molécules/atomes devraient occuper le même volume dans les mêmes conditions de pression et de température, souvent appelée loi d'Avogrado-Ampère. L'intérêt d'Ampère pour l'électrodynamique lui vient d'une expérience d'Oersted, réalisée à l'Académie des Sciences en 1820. Cette expérience incite Ampère à réaliser lui-même des nombreuses expériences afin de comprendre la nature des forces entre les courants et les aimants. Il propose que les champs magnétiques proviennent tous de courants microscopiques, ce qui Einstein et de Hass vérifieront un siècle plus tard dans leur fameuse expérience. Il a également montré que des fils parallèles parcourus par un courant s'attirent mutuellement ou inventé le solénoïde. L’importance de son héritage est bien honorée donnant son nom à l’unité de courant électrique ce qui fait d’Ampère sans doute le physicien français le plus nommé dans le monde !
Le musée d'Ampère à Polemieux-aux-Mont-d'Or, à 14 km du centre de Lyon, est installé dans la maison familiale où André-Marie Ampère a passé son enfance et sa jeunesse. Il expose des aspects intéressants de sa vie personnelle et de ses réalisations scientifiques, y compris des machines et des appareils industriels parcourant l’histoire de l’électricité jusqu’à nos jours et la production d’électricité verte.

Lyon et la soie

En 1801, Joseph-Marie Jacquard, également né à Lyon en 1752, construit une ingénieuse machine consacrée au traitement automatisé des tissus imprimés - son célèbre "Métier Jacquard". Ce développement a permis l'impression de toutes sortes de motifs et d'images avec des détails remarquables et des couleurs riches. Il a combiné une technique d'impression introduite en 1725 par un autre inventeur lyonnais, Basile Bouchon, avec un procédé d'automatisation, le "cylindre de Vaucanson".
Cet ingénieux développement technique contenait en son sein les bases de l'informatique scientifique : des cartes perforées permettant de transférer des séquences d'instructions précises à une machine en fonctionnement. Cette technique a été utilisée plus tard dans la conception de la première machine à calculer, conçue au cours du 19e siècle par le mathématicien Charles Babbage, qui s'est également inspiré de la célèbre "Pascaline" créée par Blaise Pascal en 1642. Les participants les plus anciens des JMC18 se souviendront certainement des années 70 où l'informatique consistait à taper des cartes perforées qui encodaient leurs programmes pour les ordinateurs IBM. Aujourd'hui, les cartes ont disparu au profit des appareils électroniques mais pour les nostalgiques, des piles de cartes sont visibles au Musée des Confluences à l'entrée sud de la ville. Le Métier Jacquard peut encore être vu et découvert à la Maison des Canuts.

L’Institut Lumière et le Musée Lumière

Enfin, terminons cette courte présentation par un sujet encore plus artistique, mais qui comporte aussi des aspects techniques plutôt sympathiques. Les frères Lumière, Auguste et Louis, arrivent à Lyon avec leur famille en 1870 alors qu'ils ont respectivement 8 et 6 ans. Leur père, riche industriel, les incite à étudier le kinétoscope, un appareil créé en 1891 par Thomas Edison, qui projette des films dans une petite boîte pouvant être vue par une ou deux personnes au maximum. Les frères Lumière construisent un appareil qui permet à la fois d'enregistrer des séquences de photos et de les projeter sur un grand écran, donnant ainsi l'impression d'un mouvement continu tel qu'observé par nos yeux dans la réalité !
La première projection d'une image animée créée avec leur appareil a eu lieu en 1895 au Salon Indien de Paris, avec un public de 30 personnes. Elle est considérée comme le lancement du cinéma dans son sens moderne, bien que ce fait soit souvent contesté hors de France ! Curieusement, les frères Lumière n'étaient pas très optimistes quant à l'avenir commercial du cinéma, considérant qu'il ne s'agissait que d'une technique artistique. Edison, lui, prévoyait déjà qu'il deviendrait un pilier de la culture humaine ! Au-delà de l'utilité évidente des images animées à des fins scientifiques, les participants aux JMC18 profiteront d'une visite du Musée Lumière et de l'Institut Lumière qui leur donnera un aperçu du monde magique des débuts du cinéma.