L’empire des sciences : Joseph Fourier

Publié le 21 novembre 201317 janvier 2020 par Herve Kabla

Poursuivons notre lecture de l’Empire des sciences, avec le chapitre consacré à Joseph Fourier. Immense Fourier, non par la quantité de ses écrits, mais par l’impact incroyable de ses travaux deux siècles après, pour tout ce qui concerne l’industrie du numérique. La théorie qu’il invente sera en effet suivie d’applications pour les procédés de transformation d’un signal analogique en signal numérique, qui font appel à la transformation de Fourier. Sans elle, nous n’aurions ni mp3, ni DVD, ni photographie numérique, ni scanner. A ce titre, Fourier mériterait une célébrité aussi grande que celle d’Isaac Newton pour ses travaux sur la force de gravité.

Fourier est né en 1768 à Auxerre. Orphelin de mère et abandonné par son père, il est admis dans les ordres et aurait embrassé une carrière ecclésiastique doublée de celle d’un enseignant scientifique, si la Révolution n’était pas passée par là. Son engagement reste modeste, mais le propulse à Paris d’abord pour suivre les cours de l’Ecole Normale, puis pour devenir examinateur et enseignant au sein de ce qui deviendra l’Ecole Polytechnique.

Excellent orateur et pédagogue, il est alors embarqué par Berthollet pour suivre Bonaparte en Egypte. Là encore, Fourier se distingue par ses talents de négociateur et d’administrateur. Bonaparte le remarque, et en 1802, le nomme préfet de l’Isère, poste qu’il assurera jusqu’au retour de l’empereur. Fourier assume son rôle avec efficacité : il fonde la faculté de médecine de Grenoble, ouvre un lycée dont il sélectionne les enseignants et suit certains élèves (parmi lesquels un certain Champollion…).

Loin de Paris et de son bouillonnement scientifique, Fourier s’ennuie et ne doit compter que sur ses propres ressources et son esprit d’analyse pour poursuivre ses travaux scientifiques. L’un de ses sujets d’intérêt, c’est la propagation de la chaleur. Il remarque que lorsqu’une source émet de la chaleur, l’intensité rayonnée dans une direction donnée varie avec le sinus de l’angle formé par le plan tangent à la surface émettrice et la direction considérée (on retrouve cette même loi pour la réflexion de la lumière). Il en déduit une technique mathématique originale, qui consiste à décomposer une fonction en une somme de fonctions sinusoïdales.

Cette technique, décriée par les adeptes de méthodes plus conventionnelles à ses débuts, permettra, près de deux siècles après son énoncé, de grands développements dans les procédés de transmission du signal: des séries de Fourier, on passe à la transformation de Fourier puis à la transformation de Fourier discrète. Ce n’est certes pas Joseph Fourier qui a conçu tout ce qui porte son nom, mais c’est bien ses travaux qui ont ouvert la voie par laquelle sont passés, depuis, de nombreux savants.