La première conférence Solvay de 1911 est considérée comme le point de départ de la plus grande révolution de la physique depuis Galilée et Newton. Même après cette édition légendaire, les conférences Solvay ont continué à façonner l'histoire de la physique contemporaine.
Cette photo est sans doute la plus célèbre de l'histoire de la physique. Elle réunit la plupart des érudits du début du XXe siècle qui ont posé les bases de la physique moderne, de la relativité, de la mécanique quantique et de la physique nucléaire.
Elle montre Marie Skłodowska-Curie, Albert Einstein, Max Planck, Henri Poincaré, Hendrik Lorentz, Ernest Rutherford, Jean Perrin et une vingtaine d'autres sommités. Parmi eux, huit lauréats du prix Nobel. Le jeune Albert Einstein (1879-1955) qualifia cette réunion bruxelloise de « sabbat des sorcières ».
Du 30 octobre au 3 novembre 1911, ces scientifiques, théoriciens et expérimentateurs, se réunirent à l'Hôtel Métropole sur invitation d'Ernest Solvay (1838-1922), figure emblématique du capitalisme belge. Cet autodidacte enrichi dans la chimie industrielle était passionné de sciences et animé par l'esprit progressiste de son époque.
Solvay souhaitait initialement présenter ses idées en physique et chimie à un cercle restreint d'éminents savants. Précurseur visionnaire, il préféra les laisser débattre librement. Ainsi naquirent les conférences Solvay, qui propulsèrent la science de son temps.
Il confia la présidence à Hendrik Lorentz (1853-1928), éminent spécialiste de l'électromagnétisme et précurseur de la relativité. Polyglotte et diplomate neutre (néerlandais), il facilita les échanges entre savants allemands, français et britanniques dans un contexte de nationalismes exacerbés.
Choisir Hendrik Lorentz pour présider la première conférence Solvay fut une décision judicieuse. Le Néerlandais sut approcher savants allemands, français et britanniques avec neutralité.
Après consultation de Lorentz, Planck et Nernst, le thème retenu fut « La théorie du rayonnement et les quanta ». Ce fut le théâtre de la révolution quantique, contrôlant le monde microscopique.
À l'époque, seuls quelques savants pressentaient cette révolution. À Bruxelles, Henri Poincaré (1854-1912), grand mathématicien et physicien co-inventeur de la relativité avec Einstein, en saisit l'ampleur et en revint convaincu.
Fin XIXe siècle, des physiciens allemands étudiaient l'émission lumineuse des corps chauffés (du noir au blanc incandescent) pour mesurer à distance la température des métaux en fusion.
La théorie dominante reposait sur James Clerk Maxwell (1831-1879), unificateur de lumière, électricité et magnétisme, et Ludwig Boltzmann (1844-1906), père de la thermodynamique statistique. Avec la mécanique newtonienne, ces piliers semblaient inaltérables.
Malheureusement, ils prédisaient des résultats absurdes : énergie infinie requise pour chauffer un corps, incompatibles avec les expériences.
En décembre 1900, Max Planck (1858-1947) résolut l'impasse en supposant que la lumière s'émet par paquets discrets, les « quanta », d'énergie proportionnelle à la fréquence (constante de Planck).
Cette idée révolutionnaire et contre-intuitive posa les fondements de la quantique. En 1905, Einstein l'étendit à la propagation lumineuse, expliquant l'effet photoélectrique (prix Nobel 1921). En 1907, il appliqua les quanta à l'absorption calorique à basses températures, attirant l'intérêt de Walther Nernst (1864-1941), qui encouragea Solvay.
Lorentz prépara magistralement la conférence : invités triés sur le volet, rapports préalables, débats ouverts, traductions assurées.
Amities durables naquirent ; le roi Albert Ier et la reine Élisabeth reçurent les participants.
Le succès résida dans les échanges d'exception, comme en témoignent les rapports de Maurice de Broglie (1875-1960) et Paul Langevin (1872-1946). Les proceedings (450 pages, en français et allemand) popularisèrent les quanta mondialement.
En 1913, seconde édition sur la structure de la matière (atome, rayons X). Solvay fonda un Institut de Physique dirigé par Lorentz (conférences triennales). Dès 1922, conférences de chimie.
La troisième (1921) fut perturbée par la Grande Guerre : morts précoces, boycotts. Einstein, pacifiste, boycotta les éditions excluant les Allemands (1921, 1924).
La cinquième (1927) fut mythique : retour des Allemands, génération quantique (de Broglie, Schrödinger, Heisenberg, Born, Dirac, Bohr).
Après Planck et Einstein, Niels Bohr (1885-1962) structura la quantique atomique chez Rutherford (1871-1937), qui découvrit le noyau atomique (1909). Bohr postula des orbites stables quantifiées.
Malgré succès, le modèle bohrien était hybride. De 1924-1927, la mécanique quantique moderne émergea.
À Bruxelles, la jeune garde défia Einstein sur l'interprétation copernhaguienne (incertitude de Heisenberg). Einstein : « Dieu ne joue pas aux dés ».
Les inégalités de Bell ont validé Copenhague, mais Einstein clarifia les concepts.
En 1930, débat Bohr-Einstein continua (boîte d'Einstein réfutée par relativité générale).
1933 : physique nucléaire émerge, présence féminine accrue (sans Curie). Einstein exilé.
La conférence de 1933 marque le début de la physique nucléaire, avec accélérateurs et détecteurs de particules.
1948 : particules cosmiques. 1958 : cosmologie (Lemaître). 1961 : physique des particules.
Aujourd'hui, les Solvay restent un sommet pour la physique théorique des forces fondamentales et la cosmologie.
