Prix Nobel et révolutions scientifiques : ces grandes découvertes nées à Berlin

Berlin a longtemps été la capitale de la science, et non par un simple hasard. C’est au XIXe siècle que la métropole allemande développe un modèle éducatif unique et novateur. Appelé le « modèle humboldtien », ce système fut fondé par Wilhelm von Humboldt en 1810 et mis en place au sein de l’université de Berlin, combinant à la fois la recherche fondamentale et l’enseignement. Déjà très attrayant pour les grands scientifiques, ce modèle a été encore renforcé en 1911 par la Société Kaiser-Wilhelm avec des laboratoires entièrement financés pour les meilleurs chercheurs, sans l'obligation d’enseigner. Cette offre a attiré certains des plus grands esprits scientifiques du monde. Et qui dit grands scientifiques, dit grandes avancées. Voici quelques-unes des plus grandes découvertes qui ont vu le jour à Berlin.

 

Quand Fahrenheit révolutionnait la mesure de la température à Berlin

En 1714, le célèbre physicien Daniel Gabriel Fahrenheit présente son premier thermomètre à mercure fiable et la fixation de sa célèbre échelle de température : l’échelle Fahrenheit. Le scientifique de renom s'est rendu à Berlin pour faire vérifier la précision de son prototype par l'Académie royale des sciences de Prusse, l'une des institutions scientifiques les plus prestigieuses d'Europe. Une validation par cette institution garantissait une reconnaissance internationale. Même si son échelle n’a été publiée qu’en 1724 devant la Royal Society de Londres, ses présentations à Berlin ont ancré sa légitimité.

L'échelle Fahrenheit repose sur trois points de référence : 0 °F correspond à la température de solidification d'une solution d'eau, de glace et de salmiac (le chlorure d'ammonium). Le second point s’élève à 32 °F, soit la température où l’eau pure se met à geler. Enfin, le troisième point de référence est 96 °F, soit la température du corps humain (fixée arbitrairement par Fahrenheit, à trois fois la valeur du point de congélation de l'eau, soit 32X3), d’après l’article de TME (electronic components) sur le scientifique.

Ce système correspond à la première échelle étalonnée (avant, les graduations différaient selon le fabricant), et a servi pour ses thermomètres de haute précision. Pour des résultats rigoureux, le célèbre scientifique utilise la dilatation du mercure, connue pour être linéaire et régulière, ainsi que ses points fixes de référence, soit le 0 °F et le point 96 °F.

 

La découverte bouleversante qui a fondé la biologie expérimentale

En 1744, le naturaliste et zoologiste genevois Abraham Trembley présente la régénération tissulaire chez l'hydre d'eau douce (organisme aquatique). Bien qu’ayant été expérimentée aux Pays-Bas, cette découverte a été reconnue officiellement à l'Académie royale des sciences de Prusse à Berlin.

« Comme il m'a paru, dès que j'ai commencé à observer les Polypes, que la connaissance des propriétés remarquables, qui se trouvent dans ces Animaux, pouvait faire plaisir aux Curieux, & contribuer en quelque chose aux progrès de l'Histoire Naturelle, je me suis fait un devoir de communiquer mes Découvertes, à mesure que je les ai faites » a déclaré Trembley dans ses Mémoires officiels en 1744. Cette découverte met en lumière la capacité de régénération d’une hydre pour devenir un nouvel organisme complet, expliquée aujourd'hui par la présence de cellules souches. Cette reconnaissance a permis plusieurs avancées fondamentales : la remise en question des frontières entre le monde animal et le monde végétal (l'hydre se régénérant comme une plante tout en se déplaçant comme un animal), la compréhension des mécanismes moléculaires de la prolifération cellulaire (comment les cellules se multiplient) et la cicatrisation. Cette découverte lui vaut aujourd'hui d'être considéré comme l'un des pères de la biologie expérimentale.

 

« Toute cellule provient d'une cellule » : quand Virchow réécrivait les lois de la médecine

« Omnis cellula e cellula » (toute cellule provient d'une cellule). Rudolf Virchow, médecin, pathologiste et homme politique allemand, publie son texte Pathologie cellulaire et révolutionne la médecine moderne en 1858.

En 1856, Rudolf Virchow est rappelé à Berlin pour prendre la direction du nouvel Institut de pathologie de La Charité. C’est entre février et avril 1858 qu’il donne devant ses collègues et étudiants une série de 20 conférences fondamentales pour exposer sa théorie.

Ses travaux ont prouvé que les maladies sont dues à un dysfonctionnement au niveau des cellules, et non à un déséquilibre des « humeurs » ou à des altérations des organes comme on le pensait depuis l’Antiquité. Cette découverte a donc transformé la compréhension des maladies, permettant de mieux comprendre la formation des tumeurs et de diagnostiquer les cancers.

 

Robert Koch et le triomphe de la bactériologie

En 1882, le microbiologiste allemand Robert Koch présente la preuve irréfutable qu’une maladie infectieuse redoutable est causée par un micro-organisme spécifique.

Cette avancée décisive se base sur ses travaux autour de la tuberculose. C'est dans la salle de lecture de la Société de physiologie de Berlin, auprès de ses pairs, qu'il donne sa célèbre conférence intitulée « Über Tuberculose ».

Durant cette présentation, il dévoile la bactérie responsable de la maladie, plus connue sous le nom de bacille de Koch. À cette même occasion, il applique la méthode rigoureuse qui donnera naissance aux « postulats de Koch » (publiés en 1890), qui permettent de déterminer le lien de causalité direct entre une bactérie précise et la maladie qui en découle.

Aujourd’hui considéré comme le père de la bactériologie moderne, Robert Koch a vu ses travaux récompensés par le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1905.

 

Le basculement de la physique dans l'ère quantique

C’est au sein de la Société allemande de physique à Berlin que le physicien théoricien Max Planck a présenté l'hypothèse des quanta d'énergie pour expliquer le rayonnement du corps noir. Même si ses travaux avaient débuté plus tôt en 1900, la date du 14 décembre 1900 est considérée comme la naissance officielle de la mécanique quantique.

Dans son hypothèse novatrice, Max Planck présente comment la matière émet ou absorbe le rayonnement, selon l’idée nouvelle que l'énergie ne s'échange pas de manière continue, mais bien sous la forme de petits paquets indivisibles d'énergie appelés quanta. De l’équation E = hν est née la mécanique quantique. Et elle pousse les scientifiques « à remettre en question les principes fondamentaux de la lumière et de la matière » comme le rappelle The European Times.

Cette avancée scientifique a permis l’invention des smartphones, des lasers, de l’IRM (imagerie par résonance magnétique) ainsi que de l’informatique et de la cryptographie quantique. Cette découverte lui vaut le prix Nobel de physique en 1918.

 

Albert Einstein et la présentation de la relativité générale à Berlin

En 1915, le physicien théoricien Albert Einstein présente la théorie de la Relativité générale.

C’est dans sa résidence de Wittelsbacherstraße, à Wilmersdorf, mais aussi au sein de l’Académie royale des sciences de Prusse à Berlin que le célèbre scientifique élabore ses calculs. Il a fini par les présenter le 25 novembre 1915, dans une quatrième et dernière conférence contenant les équations finales du champ gravitationnel. Il officialise ainsi sa découverte dans la capitale allemande.

Ces calculs dépassent la théorie d’Isaac Newton sur la gravitation en tant que force invisible agissant à distance. Albert Einstein démontre alors que la gravité résulte de la déformation de la géométrie de l'espace-temps causée par la masse et l'énergie des objets célestes.

Aujourd'hui, cette théorie fondamentale est indispensable au fonctionnement quotidien de nos systèmes de géolocalisation (comme le GPS). Ces systèmes doivent constamment corriger les décalages du temps causés par les variations de la gravité terrestre sur les horloges atomiques embarquées dans les satellites.

 

L'expérience de pensée du chat de Schrödinger : aux origines d'un paradoxe quantique

Bien que cette métaphore ne soit pas une expérience réelle ou une découverte matérielle en elle-même, elle illustre l’idée fondamentale selon laquelle une particule peut être dans plusieurs états en même temps (superposition d'états) tant qu'on ne l'a pas mesurée ou observée.

Cette expérience de pensée tend aussi à démontrer l'absurdité qu'il y aurait à appliquer directement les lois quantiques aux objets du quotidien, d'où l’image provocatrice d’un chat enfermé dans une boîte, à la fois mort et vivant tant qu’elle reste fermée.

Bien que l’article le formulant ait été publié en 1935 par Schrödinger à Oxford, son élaboration est le résultat de ses débats passionnés avec l’illustre Albert Einstein, alors qu’ils étaient chercheurs à Berlin, à l’Université Friedrich-Wilhelm et à l’Académie des sciences de Prusse, soit entre 1927 et 1933.

 

Briser l'atome : l'épopée scientifique et humaine de la fission nucléaire

À l’Institut Kaiser-Wilhelm de chimie de Berlin, Otto Hahn et Lise Meitner étudient depuis 1934 l’uranium bombardé par des neutrons. Contrainte de fuir l’Allemagne nazie en juillet 1938, Meitner se réfugie en Suède. En décembre 1938, Hahn et Fritz Strassmann détectent du baryum parmi les produits de l’expérience, sans pouvoir l’expliquer.

C’est Meitner qui, à Noël 1938 à Kungälv, en donne l’interprétation avec son neveu Otto Frisch : le noyau d’uranium s’est scindé en deux, libérant une énorme quantité d’énergie. Frisch baptise le phénomène « fission ». En 1939, l’équipe de Joliot-Curie montre que la fission émet aussi des neutrons, ouvrant la voie à la réaction en chaîne et à l’ère atomique.

 

 

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