Willem Jacob 's Gravesande était un mathématicien et philosophe naturel néerlandais, surtout connu pour avoir développé des démonstrations expérimentales des lois de la mécanique classique. En tant que professeur de mathématiques, d'astronomie et de philosophie à l'Université de Leiden, il a contribué à propager les idées d'Isaac Newton en Europe continentale.
Vie
Né à 's-Hertogenbosch, 's Gravesande a étudié le droit à l'Université de Leiden, où il a soutenu une thèse sur le suicide et obtenu un doctorat en 1707. Il a ensuite exercé la profession d'avocat à La Haye tout en participant à des discussions intellectuelles et en cultivant son intérêt pour les sciences mathématiques. Son Essai de perspective, publié en 1711, a été loué par l'influent mathématicien suisse Johann Bernoulli. À La Haye, 's Gravesande a également contribué à établir le Journal littéraire, une revue savante d'abord publiée en 1713.
En 1715, 's Gravesande a visité Londres en tant que membre d'une délégation néerlandaise envoyée pour accueillir la succession hanovrienne en Grande-Bretagne. À Londres, 's Gravesande a rencontré à la fois le roi George I et Isaac Newton, et a été élu Fellow de la Royal Society. En 1717, il devient professeur de mathématiques et d'astronomie à Leiden. De ce poste, il a joué un rôle déterminant dans l'introduction des travaux de Newton aux Pays-Bas. Il a également obtenu les chaires d'architecture civile et militaire en 1730 et de philosophie en 1734. En tant que philosophe, il s'est opposé aux fatalistes comme Hobbes et Spinoza.
's Gravesande s'est marié à Anna Sacrelaire en 1720. Ils ont eu deux fils, qui sont tous deux décédés à l'adolescence. En 1724, Pierre le Grand a offert à 's Gravesande un poste à la nouvelle Académie impériale des sciences de Saint-Pétersbourg. En 1737, il a reçu une offre de Frédéric le Grand pour rejoindre l'Académie prussienne des sciences à Berlin. Il a décliné les deux offres, choisissant de rester à Leiden.
Mécanique
Le principal travail scientifique de Gravesande est Physices elementa mathematica, experimentis confirmata, sive introductio ad philosophiam Newtonianam "Éléments mathématiques de philosophie naturelle, confirmés par des expériences; ou, une introduction à la philosophie newtonienne", publié à Leiden en 1720. Dans cet ouvrage, il a jeté les bases de l'enseignement de la mécanique newtonienne par des démonstrations expérimentales. Il a présenté ses travaux devant des audiences qui comprenaient Voltaire et Albrecht von Haller, ainsi qu'Émilie du Châtelet, la traductrice du Principia de Newton, qui a corrigé pour incorporer la découverte de 's Gravesande sur l'énergie cinétique. Le livre de 's Gravesande a rapidement été traduit en anglais par John Theophilus Desaguliers, conservateur des expériences de la Royal Society.
En 1721, 's Gravesande s'est impliqué dans une controverse publique sur la question de savoir si l'inventeur allemand Johann Bessler, connu sous le nom de Conseiller Orffyreus, avait créé un véritable moteur à mouvement perpétuel. 's Gravesande a d'abord plaidé en faveur de la faisabilité du mouvement perpétuel en se basant sur la conservation de la quantité scalaire mv, la masse multipliée par la vitesse, qu'il croyait à tort être impliquée par la mécanique newtonienne. Cependant, en 1722, il a publié les résultats d'une série d'expériences au cours desquelles des boules de laiton ont été lâchées de hauteurs variées sur une surface d'argile molle. Il a découvert qu'une boule ayant deux fois la vitesse d'une autre laisserait une indentation quatre fois plus profonde, d'où il a conclu que l'expression correcte de la « force vive » d'un corps en mouvement — ce qu'on appelle modernement son « énergie cinétique » — est proportionnelle à mv2.
Bien que ces résultats aient invalidé son argument initial en faveur de la faisabilité du mouvement perpétuel, 's Gravesande a continué à défendre les travaux de Bessler, affirmant que Bessler avait peut-être découvert un nouveau « principe actif » de la nature qui permettait à ses roues de continuer à tourner. Des points de vue similaires ont été défendus à l'époque par Gottfried Wilhelm Leibniz, Johann Bernoulli et d'autres, mais le consensus moderne est que Bessler commettait une fraude délibérée. Le Tsar de Russie Pierre le Grand s'intéressait à la roue de Bessler et a cherché les conseils de 's Gravesande sur le sujet.
's Gravesande a communiqué ses résultats sur l'impact des poids tombants à Émilie du Châtelet. Des observations similaires ont été publiées indépendamment par Giovanni Poleni. L'interprétation des résultats de 's Gravesande et de Poleni a conduit à une controverse avec Samuel Clarke et d'autres newtoniens qui est devenue une partie de la soi-disant « controverse de la vis viva » dans l'histoire de la mécanique classique.
L'anneau de 's Gravesande
's Gravesande est également connu pour son invention d'une expérience simple démontrant la dilatation thermique, qui a été utilisée dans l'enseignement de la physique depuis. Ceci est connu aujourd'hui sous le nom d'« expérience de 's Gravesande » ou d'« anneau de 's Gravesande ». L'appareil se compose d'une petite boule métallique sur une chaîne ou un manche, et d'un anneau métallique sur un support. L'anneau est juste assez grand pour que, lorsque l'anneau et la boule sont à la même température, la boule passe à travers l'anneau. Cependant, si la boule est chauffée en la plongeant dans de l'eau bouillante ou en passant la flamme d'une lampe à alcool dessus, le métal se dilatera, et la boule ne passera plus à travers l'anneau. Lorsque la boule a refroidi, elle passera à nouveau à travers l'anneau.
Œuvres
- Essai de perspective, 1711
- Philosophiae Newtonianae Institutiones, in usus academicos, 1723
- An essay on perspective, 1724
- Physices elementa mathematica, experimentis confirmata, sive introductio ad philosophiam Newtonianam, 1720–1721
- Introductio ad Philosophiam, Metaphysicam et Logicam, 1736
- Mathematical Elements of Natural Philosophy, Confirm'd by Experiments: or, An introduction to Sir Isaac Newton's philosophy Volume I, 1747
- Mathematical Elements of Natural Philosophy, Confirm'd by Experiments: or, An introduction to Sir Isaac Newton's philosophy Volume II, 1747
- Oeuvres Philosophiques et Mathématiques de Mr. G. J. 'sGravesande, ed. with memoir by J. Allamand, 1774
