Wilhelm Eduard Weber ( à Wittemberg - à Göttingen) est un physicien prussien qui a raccordé différentes unités de mesure électriques et magnétiques par des expériences précises, et a joué un rôle décisif dans l'invention du télégraphe électrique. On lui doit une théorie originale de l'interaction électromagnétiqueCf. à ce propos . En début de carrière, il a également publié des travaux en acoustique sur les tuyaux d'orgue à anche.
Biographie Wilhelm Weber était le cinquième enfant d'un théologien de Wittenberg, et le petit-fils d'un agriculteur. Il étudia les sciences à Halle-sur-Saale, soutint sa thèse en 1826 et devint privat-docent puis professeur surnuméraire de cette université.
Jeunesse Wilhelm Eduard Weber est né le à Wittenberg. Son père, Michael Weber, était professeur de théologie à l'Université de Wittenberg. Michael a eu treize enfants, parmi lesquels seuls une fille et quatre fils ont atteint l'âge adulte. Wilhelm est son troisième fils survivant.
Parmi ses frères, l'aîné est devenu pasteur. Le cadet, Ernst-Heinrich, est devenu un anatomiste et physiologiste de premier plan, professeur à l'Université de Leipzig. Le plus jeune frère, Eduard, est également devenu professeur d'anatomie à Leipzig.
En 1814, la Prusse attaque la ville de Wittenberg. Pendant le raid, la maison dans laquelle la famille Weber vivait a été détruite et, alors que l'armée prussienne s'emparait de la ville, l'université, où son père était professeur, a été fermée.
Par conséquent, en 1815, la famille a déménagé à Halle, où Michael Weber est devenu professeur de théologie à l'Université de Halle. Jusqu'à présent, Wilhelm avait ses cours à la maison; habitant à Halle, il étudie à lOrphelinat Asylum and Grammar School.
En 1821, Wilhelm entre à la fondation Francke, se préparant à entrer à l'Université de Halle. À cette époque, il n'a que dix-sept ans mais est suffisamment avancé pour rejoindre son deuxième frère, Ernst Heinrich, dans ses recherches sur l'écoulement des liquides ainsi que sur l'eau et les ondes sonores.
En 1822, il entre à l'Université de Halle, étudiant la philosophie naturelle. Pendant cette période, il est fortement influencé par le physicien et le mathématicien Johann Friedrich Pfaff.
Parallèlement, il continue à collaborer avec son frère Ernst et, en 1825, publie le résultat de leurs expériences sous le nom de «Wellenlehre, auf Experimente gegründet». Cela a fait connaître leurs noms dans le circuit scientifique.
D'ici là, il commence également à travailler sur sa thèse de doctorat sur les tuyaux d'orgue à anche sous la direction du professeur Schweigger. Il soumet sa thèse en 1826, et obtient le diplôme la même année.
Travaux en acoustique à Halle En 1827, Wilhelm Weber rejoint l'Université de Halle en tant que Privatdozent. Il commence dès lors à rédiger sa thèse d'habilitation sur les tuyaux d'orgue en tant qu'oscillateurs couplés avec couplage acoustique de l'anche et de la cavité de l'air, la soumettant la même année.
En 1828, il devient professeur extraordinaire de philosophie naturelle à Halle. Plus tard en septembre, il accompagne Ernst à Berlin, où les frères ont assisté à la 7e réunion de la Gesellschaft Deutscher Naturforscher und Arzte.
Là, Wilhelm Weber expose un article sur les tuyaux d'orgue, qui impressionne des universitaires comme Alexander von Humboldt, organisateur de la rencontre, et Carl Friedrich Gauss, professeur à l'Université de Göttingen, qui était à l'époque intéressé par le géomagnétisme.
Gauss décèle rapidement le potentiel de Weber et réalise que le jeune homme ferait un excellent collègue. Malheureusement, à cette époque, il n'y avait pas de poste disponible pour Weber à Göttingen et il est donc resté à Halle et a publié une série d'articles sur les tuyaux d'orgue à anches.
Le schème de Weber Le schème de Weber est un ensemble des lois simples reliant la fréquence du son produit par un tuyau à anche et la longueur du tuyau résonant. Ces lois ne décrivent qu’un phénomène moyen, qui n’est jamais suivi avec exactitude, mais qui sert à estimer un ordre de grandeur. Le schème de Weber se base sur la fréquence de battement de l’anche sans résonateur et des partiels du tuyau. Le schème de Weber met en évidence un phénomène important en acoustique : en deçà d'une longueur du tuyau, la fréquence du son ne peut pas dépasser une certaine limite, celle du palier de l’anche seule.
L'unification des unités électromagnétiques Wilhelm Weber, par la répétition systématique de toutes les expériences quantitatives d'Œrsted et Faraday, et le raccordement aux mesures magnétiques menées par Gauss, est un pionnier du système international d'unités électriques. Il a développé pour cela de nouveaux instruments de mesure, comme l'électrodynamomètre et le magnétomètre à inducteur terrestre, qui lui ont permis de mener des mesures d'une précision jusque-là inégalée. De même que Newton avait relié accélération, force, masse et attraction gravitationnelle, il a, par ce moyen, raccordé entre elles toutes les grandeurs électromagnétiques connues de son temps : intensité du courant électrique, force électromotrice induite, capacité des condensateurs. Au cours de ce travail d'unification, Weber fit sa propre découverte, à savoir que les deux lois d'attraction de Coulomb : la force électrostatique et l'interaction magnétique dipolaire, qu'Œrsted avait reliées, sont, indépendamment du milieu matériel à travers lequel elles agissent, dans un rapport de vitesse, et que cette vitesse est celle de la lumière. C'était la première fois que cette grandeur, qu'on pensait alors caractéristique de l'éther luminifère, intervenait dans les lois de l'électromagnétisme. Cette découverte fut considérée à l’époque comme une confirmation de l'hypothèse de Faraday, selon laquelle les forces électromagnétiques agissent, comme la lumière, par propagation d'ébranlements d'un même éther. Maxwell put ainsi fonder son électrodynamique comme une mécanique des fluides appliquée à cet éther hypothétique, et le physicien autrichien Hasenöhrl en déduisit que les lignes de champ décrivent la répartition de l'énergie à travers l'éther..
Weber fut aussi le premier à suggérer la propagation de l'électricité par flux de particules élémentaires en s'appuyant sur la seconde loi de l'électrolyse de Faraday et sur les idées de Davy et Berzelius sur l'activité chimique des solutions. Outre une charge électrique, il assigne à ces particules d'électricité une masse (ou inertie) précise, et il explique par ce moyen la conduction électrique dans les métaux, étude qui sera reprise 30 ans plus tard à l'occasion des phénomènes découverts avec les rayons cathodiques. Weber s'en sert également pour interpréter les effets du diamagnétisme.
Collaboration avec Gauss Au début de 1831, à la mort de , un poste vacant fut créé à Göttingen. Gauss le fit recruter à la chaire de Physique de Göttingen, et les deux hommes travaillèrent désormais de concert à l'étude du magnétisme. On s'était déjà aperçu (à l'occasion des découvertes de Weber) que la vitesse de la lumière jouait un rôle en électricité, à savoir qu'elle mesurait la vitesse de propagation des signaux télégraphiques. Ce sont Gauss et Weber qui, en 1833, ont produit le premier télégraphe électromagnétiqueLa télégraphie optique remonte, on le sait, à l'invention des frères Chappe et même à un projet ancien d'Amontons ; mais on sait moins que les premières idées de télégraphie électrique sont à peine moins anciennes : peu après que l'intendant Du Fay eut fait connaître les expériences de propagation électrique de Gray, il y eut des essais d'envoi d'impulsions électriques, et à chaque fois qu'un nouveau phénomène électrique était découvert (comme l'action électrochimique), l'idée d'envoyer des signaux refaisait surface, mais en employant autant de fils qu'il y a de lettres dans l'alphabet, ce qui rendait l'idée inapplicable. qui connut une diffusion rapide, et poussa l'idée de mesurer la vitesse des signaux (avec des miroirs tournants), que l'on reconnut très voisine de la vitesse de la lumière, ouvrant à la physique de nouvelles perspectivesOn doit ces premières expériences au Londonien Ch. Wheatstone (1802-1875), l'inventeur du pont de résistances (dont lui-même attribuait l'invention à un autre). Wheatstone a aussi produit la vérification du principe de la dynamo à induction, avant que Siemens l'exploite à échelle industrielle. Cf. , et .. Gauss et Weber furent certainement les premiers à utiliser un télégraphe électrique bifilaire, en envoyant un télégramme entre l'observatoire et l'Institut de physique de Göttingen, le courant nécessaire étant produit par rotation d'aimants. Peu après (en Bavière), le télégraphe devint le dipôle d'un circuit, avec retour par mise à la terre. Gauss et Weber avaient dédaigné de breveter leur invention ; mais un événement politique allait brutalement mettre un terme à cette fructueuse collaboration.
Parallèlement, Weber excellait dans l'enseignement de la physique à son poste, illustrant ses conférences avec des expériences. Bientôt, il réalise que les étudiants progresseraient davantage s'ils pouvaient effectuer ces expériences eux-mêmes. Par conséquent, il a ouvert son laboratoire à l'usage de ses étudiants.
La crise de 1837 Weber était attaché aux libertés apportées par l'occupation française. Les décrets de Carlsbad (1819) avaient déjà marqué une volonté de contrôle accru des universités. En 1837, lorsque le nouveau roi de Hanovre, Ernest-Auguste Ier, abrogea la constitution libérale de 1833 pour rétablir un régime absolutiste, Weber fut l'un des sept professeurs de l'université de Göttingen à protester publiquement. Un ensemble sculptural de Floriano Bodini (1933-2005) a été élevé pour commémorer la liberté individuelle mise au service de la collectivité et se dresse sur la place dédiée à ces 7 enseignants, avec un portail de six mètres de haut, entrouvert, symbolisant la rupture du dialogue
Refusant de se rétracter, les « Sept de Göttingen » (dont Weber et les frères Grimm) furent officiellement démis de leurs fonctions le 14 décembre 1837. En 1839, Johann Benedict Listing fut nommé professeur associé (Extraordinarius) pour succéder à Weber à la chaire de physique : « Am 14. Dezember 1837 wurden alle sieben ihrer Ämter enthoben », mais ne devint professeur titulaire qu'en 1849.
Weber resta cinq ans sans poste officiel. Une collecte nationale fut organisée pour soutenir les professeurs sanctionnés. Gauss, bien que resté en poste, lui offrit un emploi de préparateur. Leur collaboration au Magnetischer Verein'' (1837-1843), financé par Alexander von Humboldt, permit à Weber de poursuivre ses recherches en électrodynamique.
En 1843, face au boycott de la communauté académique allemande, le roi proposa la réintégration des professeurs révoqués. Seuls Weber et l'orientaliste Heinrich Ewald acceptèrent. Listing, qui avait assuré l'intérim à la chaire de physique, est promu professeur ordinaire en 1849. Il y gagna une position institutionnelle dans un contexte où d'autres y perdirent beaucoup, ce qui explique peut-être pourquoi ses travaux topologiques (comme le ruban de Listing, 1858) furent ultérieurement éclipsés par ceux de Möbius.
Dernières années Rétabli dans son poste de professeur à Göttingen, Weber a publié de 1846 à 1856 d'importantes recherches sur la détermination des forces électrodynamiques. Il devient membre étranger de la Royal Society en 1850, membre de l'Académie de Berlin (1863) et correspondant de l'Institut de France (1865).