La physique du potentiel. Une lignée de Lagrange à Duhem

La notion de potentiel est l’une des rares en physique qui ne tire son origine, ni de l’expérience, ni même de l’intuition, mais seulement de considérations théoriques. La fonction inventée par Lagrange pour résoudre le problème à N corps ne se déduit de rien, au contraire, c’est à partir d’elle qu’on peut déduire l’expression de la force de gravitation et tout ce qui s’ensuit.

Un pareil objet théorique ne devait pas tarder à prendre une place de choix dans la physique en tant qu’organisation déductive. Et cela ne concerne pas seulement la théorie de la gravitation mais aussi celle de l’électromagnétisme. En outre, le cheminement de la fonction potentielle traverse les domaines conceptuels pour permettre l’émergence de grandeurs nouvelles et tout aussi fondatrices : l’énergie potentielle et les potentiels thermodynamiques.

C’est donc le récit de cette aventure intellectuelle qui est retracé ici. On peut voir comment la notion de potentiel est la marque flagrante de l’émergence d’une physique mathématique, où le terme de mathématique n’est pas à entendre comme un support utile à la pensée du physicien, mais bien comme la matrice idéelle. Au cœur de la physique du xix^e où les physiciens sont avant tout des « géomètres » (c’est-à-dire, en réalité, des virtuoses de l’analyse), la notion de potentiel vient réordonner, tant d’un point de vue déductif qu’ontologique, l’ancienne physique mathématique encore balbutiante. Il s’agit alors de montrer comment ces objets physiques se constituent en refuge pour la métaphysique.