Louis de Broglie et la diffusion de la mécanique quantique en

Louis de Broglie et la diffusion de la m´ecanique
quantique en France (1925-1960)
Adrien Vila-Valls
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Adrien Vila-Valls. Louis de Broglie et la diffusion de la m´ecanique quantique en France (1925-
1960). Autre [cond-mat.other]. Universit´e Claude Bernard - Lyon I, 2012. Fran¸cais. <NNT :
2012LYO10218>.<tel-00993036>
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1
Ecole Doctorale E.P.I.C. (Education, Psychologie, Information et Communication)
THESE
Présentée pour obtenir
Le titre de docteur en Epistémologie et Histoire des Sciences et des Techniques
par
Adrien Vila Valls
Louis de Broglie et la diffusion de la mécanique quantique en France
(1925-1960)
Thèse dirigée par Jan Lacki et Hugues Chabot
Soutenue le 14 Novembre 2012 devant le jury composé de :
Olivier Darrigol (Rapporteur) Directeur de recherches – CNRS
Olival Freire Junior (Rapporteur) Professeur – Universidade Federal da Bahia
Philippe Lautesse (Examinateur) Professeur – Université Lyon 1
Jean-Paul Martin (Examinateur) Directeur de recherches – CNRS
Jan Lacki (Directeur de thèse) Directeur de recherches – CNRS
Hugues Chabot (Directeur de thèse) Maitre de conférences – Université Lyon 1

2
Remerciements
Je souhaite tout d’abord exprimer ma gratitude à Hugues Chabot et Jan Lacki qui me
suivent maintenant depuis quelques années.
J’ai pu bénéficier au sein du laboratoire S2HEP à l’Université Lyon 1 de très bonnes
conditions de travail. Je voudrais remercier toute l’équipe et en particulier les deux présidents
successifs Philippe Jaussaud et Philippe Lautesse, ainsi que l’organisateur du séminaire des
doctorants, Jacques Toussaint. J’y inclus Pierre Crespel, non membre mais très proche du
laboratoire, et toujours disponible pour dispenser ses précieux conseils.
Ce travail a bénéficié d’entretiens que m’ont accordés Georges Lochak, Jacques
Friedel, François Lurçat, Jean-Louis Basdevant, André Martin, Maurice Kleman, Maurice
Lévy et Cécile Morette-Dewitt. Eliane Proca et Pierre Petiau m’ont également permis d’avoir
accès à des archives d’Alexandre Proca et de Gérard Petiau. A tous, je veux exprimer ma
reconnaissance.
Je suis reconnaissant envers les personnels des archives nationales et de la
bibliothèque de l’Institut Henri Poincaré, et surtout celui des archives de l’Académie des
Sciences de Paris.
Je tiens également à remercier les membres du jury, notamment Jean-Paul Martin,
Olivier Darrigol et Olival Freire Junior que je n’ai pas encore cités, pour leurs questions,
remarques et commentaires.
Je remercie une seconde fois Olival Freire Junior qui m’a proposé de présenter mon
travail au colloque des jeunes chercheurs en histoire de la physique organisé en juillet 2011
par l’American Institut of Physics (AIP) à College-Park, ainsi que Gregory Good et l’équipe
du Center for History of Physics de l’AIP qui a pris en charge financièrement une partie de
mon voyage.
Je ne voudrais enfin pas oublier les échanges plus ponctuels, mais néanmoins
précieux, que j’ai pu avoir durant ces trois années avec Martha-Cécilia Bustamente, Michel
Paty et Basarab Nicolescu.

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Sommaire
Repères chronologiques ......................................................................................................................7
Introduction générale ..........................................................................................................................9
I- Spécificités de la mécanique quantique .................................................................................. 12
II- Perspectives et limites de l’étude ....................................................................................... 15
III- Présentation des chapitres .................................................................................................. 16
IV- Sources .............................................................................................................................. 17
Chapitre I. Panorama du paysage institutionnel et socioculturel de la physique française des années de
l’entre-deux guerres .......................................................................................................................... 19
I- Une brève histoire des institutions scientifiques françaises jusqu’aux années 1920 ................. 19
1- À l’origine de la science française institutionnalisée ........................................................... 19
2- L’école Polytechnique ....................................................................................................... 20
3- L’École normale supérieure et les Facultés des sciences ..................................................... 20
4- La thèse du déclin .............................................................................................................. 23
II- Spécificités de la physique théorique en France avant l’émergence de la mécanique
quantique ...................................................................................................................................... 24
1- Mathématique et physique théorique .................................................................................. 24
2- Physique théorique et physique expérimentale ................................................................... 27
3- Conclusion en suspens ....................................................................................................... 30
III- La physique française des années 1920 et 1930 : quelques points de repère ........................ 30
1- Démographie des physiciens et laboratoires ....................................................................... 31
2- Les axes de recherches ....................................................................................................... 33
3- L’enseignement ................................................................................................................. 40
Chapitre II - Louis de Broglie : retour sur le parcours d’un physicien ................................................ 47
I- L’entrée dans la carrière scientifique ..................................................................................... 47
1- La formation ...................................................................................................................... 47
2- Les premiers travaux de Louis de Broglie .......................................................................... 49
3- L’hypothèse de la coexistence des ondes et des corpuscules ............................................... 52
II- L’ascension ....................................................................................................................... 61
1- Diffusion et reconnaissance de ses travaux ......................................................................... 61
2- Consécrations institutionnelles ........................................................................................... 63
III- Portait scientifique et philosophique d’un physicien ........................................................... 66
1- La philosophie scientifique de Louis de Broglie ................................................................. 67
2- La physique théorique pratiquée par Louis de Broglie ........................................................ 78
Chapitre III- La réception de la mécanique quantique en France ...................................................... 111
I- Pratique de la mécanique quantique en France (1925-1940) ................................................. 111

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1- Poids et usages de la mécanique quantique en France : études comparatives avec la Grande-
Bretagne.................................................................................................................................. 111
2- Une analyse de la production des principaux théoriciens français (1925-1940) ................. 128
II- Réception philosophique et épistémologique de la mécanique quantique .......................... 164
1- L’indifférence .................................................................................................................. 167
2- La temporisation .............................................................................................................. 172
3- Instrumentalisation .......................................................................................................... 175
4- Consolidation .................................................................................................................. 180
6- À la recherche d’une alternative ....................................................................................... 188
7- Conclusion ...................................................................................................................... 190
III- Quel rôle a joué Louis de Broglie ? ....................................................................................... 192
1- Le rôle scientifique de Louis de Broglie ........................................................................... 192
2- Le rôle institutionnel de Louis de Broglie ........................................................................ 196
3- Louis de Broglie, l’enseignement et la diffusion de la mécanique quantique ..................... 206
Chapitre IV- Les ruptures de l’après-guerre et la marginalisation d’un physicien ............................. 213
I- Nouveau paysage de la physique française ........................................................................... 214
1- Le phénomène international de la big science................................................................... 214
2- Réorganisation des institutions en France ......................................................................... 215
3- Les nouveaux espaces quantiques .................................................................................... 222
II- La production des théoriciens d’après-guerre ................................................................... 233
2- Analyse des travaux quantiques français .......................................................................... 238
III- La marginalisation de Louis de Broglie ............................................................................ 244
1- Hétérodoxies scientifiques ............................................................................................... 244
2- Un nouvel entourage ........................................................................................................ 246
3- Quelques considérations politiques .................................................................................. 249
Conclusion générale ........................................................................................................................ 251
I- L’ère de Broglienne de la mécanique ondulatoire en France ................................................. 251
II- L’ère « moderne » de la physique quantique .................................................................... 253
Annexe 1 : Résultats d’une étude comparative entre le Journal de physique et le Radium et les
Proceedings of the Royal Society .................................................................................................... 255
I- Travaux expérimentaux ....................................................................................................... 255
II- La physique théorique...................................................................................................... 257
Annexe 2 : La mécanique ondulatoire, l’interprétation probabiliste de la fonction d’onde et le
problème de la création et de l’annihilation des particules ............................................................... 259
I- Un procédé heuristique pour établir l’équation de Schrödinger et son application aux
équations d’onde relativiste ..................................................................................................... 259
II- Les équations relativistes et l’interprétation probabiliste de la mécanique ondulatoire ...... 260