Biographie
La famille de Christian Doppler était une famille de tailleurs de pierre qui avait une entreprise prospère à Salzbourg, en Autriche, à partir de 1674. L’entreprise prospère a conduit à la construction d’une belle maison sur la Hannibal Platz à Salzbourg, près de la rivière. Christian Doppler est né dans cette maison familiale et, bien sûr, la tradition familiale l’aurait fait grandir pour reprendre l’entreprise du tailleur de pierre. Cependant sa santé n’était jamais très bonne et il était assez fragile, il ne pouvait donc pas suivre la tradition familiale.
Doppler a fréquenté l’école primaire à Salzbourg, puis l’école secondaire à Linz. Ses parents n’étaient pas sûrs de son potentiel académique et ont consulté le professeur de mathématiques au Lycée de Salzbourg qui a recommandé que Doppler étudie les mathématiques à l’Institut polytechnique de Vienne. L’Institut polytechnique n’avait été fondé qu’en 1815, c’était donc encore un nouvel établissement lorsque Doppler y a commencé ses études en 1822. Il excelle dans ses études mathématiques et autres et obtient son diplôme en 1825. Après cela, il est retourné à Salzbourg, a assisté à des conférences de philosophie au Lycée de Salzbourg, puis est allé à l’Université de Vienne où il a étudié les mathématiques supérieures, la mécanique et l’astronomie.
À la fin de ses études à l’Université de Vienne en 1829, Doppler est nommé assistant du professeur de mathématiques supérieures et de mécanique de l’Université, le professeur A Burg. Il a publié quatre articles de mathématiques au cours de ses quatre années en tant qu’assistant de Burg, sa première contribution à la théorie des parallèles. Ce poste d’assistant n’était qu’un poste temporaire et Doppler, un peu plus âgé que la plupart des autres, a commencé à chercher un poste permanent à l’âge de 30 ans. Dans Seidlerova explique comment les candidatures fonctionnaient à cette époque en Autriche: –
À partir de 1825, tous les postes de professeur vacants dans les universités et les écoles polytechniques autrichiennes étaient pourvus par concours public. Cela signifiait en fait un examen d’admission, où les questions étaient déterminées… Les candidats des différentes écoles de la monarchie devaient y répondre par écrit, ce qui pouvait prendre jusqu’à douze heures. Une partie de l’examen consistait également en une courte conférence probatoire sur un sujet arbitraire devant la commission désignée. Les réponses scellées, ainsi qu’une évaluation de la conférence, ont ensuite été envoyées à l’école où le concours avait été annoncé.
Les décisions finales ont été prises par la commission à Vienne, mais les candidats n’ont été sélectionnés que sur leur capacité d’enseignement, tout signe de niveaux de connaissances plus élevés serait considéré comme révélateur contre le candidat. Doppler s’est soumis à un certain nombre de ces concours, à la fois pour des places scolaires et universitaires. Il a postulé à des écoles à Linz, Salzbourg, Gorizia et Ljubljana et pour la chaire de mathématiques supérieures à l’École polytechnique de Vienne et le 23 mars 1833 pour la chaire d’arithmétique, d’algèbre, de géométrie théorique et de comptabilité à l’École secondaire technique de Prague.
Pendant que cela se passait, Doppler devait gagner sa vie et il a passé 18 mois comme comptable dans une usine de filature de coton. Ce fut une période de tristesse et de grande difficulté pour Doppler et il n’est pas surprenant qu’il ait décidé d’abandonner la lutte inégale et d’émigrer en Amérique. Il a commencé à vendre ses biens et a rendu visite au consul américain à Munich pour prendre les dispositions nécessaires. Cependant, alors qu’il était sur le point de prendre la décision finale, il a reçu une offre de poste à l’École secondaire technique de Prague. Il avait fallu beaucoup de temps pour que le processus de nomination aboutisse et Doppler prit ses fonctions en mars 1835, presque exactement deux ans après son entrée au concours.
Doppler était ambitieux et l’enseignement des mathématiques élémentaires à l’École technique n’était pas très à son goût. Il a essayé pour un poste de professeur de mathématiques supérieures à l’École polytechnique de Prague mais sans succès. Cependant, au cours de 1836-38, il a pu enseigner les mathématiques supérieures pendant quatre heures par semaine à l’École polytechnique. Cela lui apporta de l’argent supplémentaire dont il avait certainement besoin depuis son mariage en 1836.
Doppler a cependant eu une autre chance d’obtenir un poste à l’École polytechnique et, à la fin de 1837, la chaire de professeur de géométrie pratique et de mathématiques élémentaires est devenue vacante. Doppler a assumé les fonctions du poste, mais les choses n’étaient pas si simples. Malgré le fait qu’il exerçait ses fonctions, un concours pour le poste a eu lieu le 3 octobre 1839. Doppler n’a pas eu à participer à la compétition mais a été blessé par le fait qu’elle ait eu lieu du tout. Il est officiellement nommé à ce poste en mars 1841.
Doppler n’a pas eu de temps facile à enseigner à l’École polytechnique. Seidlerova écrit dans: –
Les examens ont été très stressants. Les conditions des examens oraux et écrits devaient être communiquées à l’avance au Comité foncier qui désignait également le commissaire aux examens. Par exemple, en janvier et février 1843, Doppler a dû examiner 256 étudiants en 17 jours, à la fois par écrit et oralement, en arithmétique et en algèbre. Les examens prenaient au moins six heures par jour. Le même nombre d’étudiants se sont présentés à l’examen de « géométrie théorique » en juin et juillet de la même année dans un examen de douze jours. De plus, en juillet et août, il a été nécessaire d’examiner 145 étudiants en géodésie en huit jours. … En juillet 1847, Doppler a examiné oralement 526 étudiants en mathématiques et 289 en géodésie.
En 1844, la santé de Doppler, toujours moins bonne, échoua sous la pression. Il a dû abandonner l’enseignement et a demandé un congé de maladie. Il a eu le soutien de Bolzano qui a écrit: –
Il est difficile de croire à quel point l’Autriche a un génie fécond en cet homme. J’ai écrit à… beaucoup de gens qui peuvent sauver Doppler pour la science et ne pas le laisser mourir sous le joug. Malheureusement, je crains le pire.
La situation a été aggravée par les étudiants de Doppler se plaignant qu’il était trop sévère dans son examen. Doppler a fait l’objet d’une enquête et d’une réprimande pendant que les étudiants étaient autorisés à repasser leurs examens. Doppler se considérait totalement innocent et exigea que la réprimande soit retirée. Finalement, la réprimande fut retirée à contrecœur à la fin de 1844, mais Doppler n’était pas assez bien pour reprendre ses fonctions avant 1846.
Avec une période si difficile à Prague, il n’est pas surprenant que Doppler ait voulu déménager et qu’on lui ait offert le poste de professeur de mathématiques, de physique et de mécanique à l’Académie des Mines et des Forêts de Banska Stiavnica. Stoll écrit: –
Quand Doppler a quitté Prague pour Banska Stiavnica, il ne se doutait pas que son séjour dans cette ville serait si court. L’année orageuse de 1848 a secoué toutes les parties de la monarchie et la révolution a éclaté à Prague, Vienne et Budapest. En raison des troubles politiques, la situation à Banska Stiavnica s’est compliquée et Doppler a de nouveau cherché refuge.
Il était maintenant une figure d’une certaine importance, de sorte qu’un mouvement pouvait maintenant être effectué avec moins de difficulté. Il est nommé à l’École polytechnique de Vienne, puis le 17 janvier 1850, il est nommé premier directeur du nouvel Institut de physique de l’Université de Vienne. Doppler avait atteint le sommet de sa carrière.
Quelles qualités avaient porté Doppler à travers les luttes de ses premières expériences à ce poste important? Ce n’était pas, semble-t-il, ses grandes capacités mathématiques, car malgré sa carrière de mathématicien, il était toujours à court du plus haut niveau en matière de recherche mathématique. En fait, sa compréhension des mathématiques peut avoir été encore moins bonne que cela car il a écrit un texte élémentaire Arithmétique et algèbre publié à Prague en 1843. Seidlerova, décrivant ce travail dans écrit:-
Les explications de Doppler ont été menées de manière très malheureuse et ont démontré que dans les questions de base des mathématiques, il tâtonnait plus que ses éminents contemporains.
Cependant, malgré ce Doppler, il avait du génie en lui. C’était un génie que Bolzano a vu dès le début. Bolzano a examiné le premier article que Doppler a soumis à la Société royale des Sciences de Bohême en 1837. Après avoir recommandé l’article de Doppler sur l’analyse appliquée pour publication, Bolzano a commenté Doppler lui-même. Daté de Prague le 25 septembre 1839, le rapport se lit comme suit :-
M. Doppler a déjà démontré ses capacités très prometteuses à la communauté scientifique à travers ses nombreux travaux publiés en mathématiques et en physique. Les attentes suscitées par ses œuvres jusque-là publiées se multiplieraient lorsque l’on entrerait en connaissance personnelle avec lui. Vous êtes non seulement frappé par le nombre d’idées très intéressantes et fructueuses, dans de nombreux domaines de la connaissance, qu’un si jeune scientifique est capable de produire, mais vous vous convainquez également avec le plus grand plaisir que cette puissance spirituelle exceptionnelle se combine avec un caractère aimable, une détermination authentique et intacte et avec ce pur amour de la science et de la vérité…
Ainsi, Bolzano, lui-même un grand innovateur mathématique, pouvait voir le génie du Doppler. Tout le monde ne pouvait cependant pas le voir. Kulik, qui était professeur de mathématiques à l’Université Charles de Prague pendant que Doppler travaillait à l’École polytechnique,: –
… n’avait pas beaucoup de compréhension de l’originalité de Doppler ou de ses façons intuitives de penser.
Bolzano s’installe à Prague en 1842 et devient secrétaire de la section mathématique de la Société Royale des Sciences de Bohême. Il était alors en contact plus étroit avec Doppler et Bolzano écrivait en 1844 : –
Le professeur Doppler m’a enthousiasmé pendant plusieurs semaines avec ses idées, les unes plus brillantes les autres. Je dois y penser jour et nuit.
Cependant, deux ans avant l’écriture de Bolzano, Doppler avait présenté sa plus célèbre idée brillante à la Société royale de Bohême. Le 25 mai 1842, Doppler présente l’article Sur la lumière colorée des étoiles doubles et de certaines autres étoiles du ciel. Le procès-verbal de la réunion rendait compte de la conférence de Doppler: –
M. Doppler a parlé d’un phénomène merveilleux de la lumière colorée des étoiles doubles et de quelques autres étoiles dans les cieux. Il a cherché l’explication de ce phénomène frappant en formulant une nouvelle théorie générale, qui comprenait en elle-même comme partie intégrante la théorie de Bradley.
L’article présente pour la première fois le principe Doppler qui relie la fréquence d’une source à sa vitesse par rapport à un observateur. Doppler a dérivé le principe en quelques lignes traitant à la fois la lumière et le son comme des ondes longitudinales dans l’éther et la matière, respectivement. Le Doppler était incorrect quant à la lumière étant une onde longitudinale. En fait, Fresnel avait déjà publié sa théorie selon laquelle la lumière était une onde transversale mais, bien que Doppler ait lu le travail de Fresnel, il ne l’acceptait pas. Cependant, l’erreur n’affecte pas vraiment le résultat du principe de Doppler. Doppler a également eu tort lorsqu’il a essayé d’illustrer sa théorie avec une application aux couleurs des étoiles doubles. Bien que Doppler ait eu raison de dire que son principe changerait les couleurs des étoiles doubles, en fonction de l’étoile qui s’approchait ou s’éloignait de la Terre, l’effet est trop faible pour être significatif.
Doppler fait cependant une prédiction remarquable dans son article: –
Il est presque à admettre avec certitude que cela offrira dans un avenir pas trop lointain aux astronomes un moyen bienvenu de déterminer les mouvements et les distances de telles étoiles qui, en raison de leurs distances incommensurables par rapport à nous et de la petitesse conséquente des angles parallactiques, ne présentaient jusqu’à présent guère d’espoir de telles mesures et déterminations.
Si les changements de couleurs étaient impossibles à observer avec les instruments de l’époque, la situation du son était plutôt différente. Dès 1845, des expériences ont été menées avec des musiciens sur des trains de chemin de fer jouant des instruments et d’autres musiciens formés écrivant la note apparente lorsque le train s’approchait d’eux et s’éloignait d’eux. En 1846, Doppler publie une meilleure version de son principe où il considère à la fois le mouvement de la source et le mouvement de l’observateur.
Bien sûr, tout le monde n’a pas été immédiatement convaincu par la théorie de Doppler. Son adversaire le plus vigoureux était Petzval, alors professeur de mathématiques à l’Université de Vienne. Leur différend était basé sur un malentendu, dans un certain sens, les deux étaient corrects, mais ils ne pouvaient pas voir qu’ils se disputaient sur des choses différentes.
Aucun autre travail de Doppler ne correspondait de près à l’importance de ses publications sur le principe Doppler. Il a publié sur l’électricité et le magnétisme, la variation de la déclinaison magnétique avec le temps ainsi que plusieurs publications sur l’optique et des sujets astronomiques. Son esprit ne cessait de trouver de nouvelles idées et il fut donc amené à inventer de nombreux instruments, en particulier des instruments d’optique, et à améliorer ceux qui existaient déjà. La plupart de ses idées sont assez révolutionnaires, il était certainement un penseur très original, mais d’un autre côté, la plupart ne fonctionneraient tout simplement pas dans la pratique. Cependant, on peut souvent y voir le germe d’une découverte future importante, même si l’idée telle que présentée par Doppler est fondamentalement incorrecte.
Doppler eut quelques difficultés à devenir membre de la Société Royale de Bohême malgré le très fort soutien de Bolzano et ses bonnes relations avec la Société. En 1837, lorsqu’il a examiné le premier article que Doppler a soumis à la Société, Bolzano a demandé dans son rapport que Doppler soit élu à la Société. Cela n’a pas été acté mais, l’année suivante, Doppler a été proposé à nouveau et n’a pas été élu lors d’un scrutin.
Le 28 juin 1840, Doppler est élu membre associé de la Société Royale de Bohême après un scrutin serré de 7 pour et 5 contre. Il semble qu’après son journal de 1842, il ait obtenu plus de faveurs car il a été élu membre ordinaire de la Société le 5 novembre 1843 avec 9 voix en sa faveur et une seule contre. En 1847, il fut élu secrétaire adjoint de la Société et devint l’un des dirigeants de la Société qui montra, selon les mots de Bolzano: –
… l’amour pur de la science et de la vérité qui s’élève au-dessus de l’esprit de parti étroit et de l’inflexibilité vaniteuse.
D’autres distinctions qui lui sont parvenues en 1848 sont l’élection à l’Académie impériale des Sciences de Vienne et un doctorat honorifique de l’Université de Prague.
Le temps de Doppler en tant que premier directeur de l’Institut de physique de l’Université de Vienne fut court. Il est nommé par décret impérial le 17 janvier 1850. Sa santé continua de se détériorer avec de graves problèmes de poitrine et, en novembre 1852, il se rendit à Venise dans l’espoir que le climat plus chaud apporterait une certaine amélioration. Ce ne devait pas être le cas, cependant, et en mars 1853, il était clair qu’il coulait rapidement. La femme de Doppler, qui lui avait apporté un soutien indéfectible tout au long de leur mariage, était restée à Vienne avec leurs trois fils et deux filles en attendant son retour, mais, réalisant que sa fin était proche, elle fit le voyage à Venise et était avec Doppler quand il mourut.