Elle discutait avec Einstein à Princeton, la mathématicienne Yvonne Choquet-Bruhat a 100 ans !

On fête en ce moment le centenaire d'Yvonne Suzanne Marie-Louise Bruhat née le 29 décembre 1923 à Lille dans le département du Nord et que les spécialistes en physique mathématique connaissent mieux sous le nom d'Yvonne Choquet-Bruhat. Le 14 mai 1979, elle était la première femme élue à l’Académie des sciences (depuis sa création en 1666).

C'est une sommité de l'étude mathématique de la physique dans le cadre de la relativité générale et, ce qui est sans doute inconnu du grand public, même cultivé, c'est qu'elle a été la première au tout début des années 1950 à démontrer mathématiquement que les équations d'EinsteinEinstein de la relativité générale conduisent bien à des phénomènes de propagation des déformations de l'espace-temps, des ondes gravitationnellesondes gravitationnelles donc.

En effet, bien que l'idée et les premiers calculs avec la théorie de la relativité générale aient été avancés par Einstein peu de temps après la formulation complète de sa théorie fin 1915 (Poincaré avait exploré l'idée des ondes gravitationnelles dès la découverte par Einstein de la théorie de la relativité restreinte), dans les décennies qui allaient suivre, des doutes s'étaient élevés entre physiciensphysiciens et mathématiciensmathématiciens sur la réalité de ces ondes.

Curieusement, bien que la démonstration d'Yvonne Choquet-Bruhat ait été publiée dans sa thèse en 1951, ce n'est qu'à la fin des années 1950, notamment avec des arguments de Richard Feynman mais pas que de lui seul, que le débat prend fin.

La fille de l'un des Trois Physiciens

Comme elle l'a raconté par la suite dans la vidéo ci-dessous ainsi que dans un texte en anglais pour la fameuse revue Classical and Quantum Gravity, elle était partie après sa thèse à Princeton où elle a rencontré Einstein avec qui elle a interagi à plusieurs reprises.

À ce moment-là, Einstein travaillait encore sur une nouvelle version de théorie unifiée du champ de gravitation et du champ électromagnétique, espérant même en tirer l'existence de la matière et potentiellement aussi une théorie quantique plus satisfaisante à ces yeuxyeux. Il était assisté, et pour plusieurs années, par une jeune mathématicienne et physicienne dont le nom est injustement peu connu alors qu'elle a travaillé non seulement avec Einstein mais aussi avec von Neumann. Il s'agissait de Bruria Kaufman (1918-2010), née à New York dans une famille juive d'origine ukrainienne.

Yvonne Choquet-Bruhat était quant à elle la fille de Georges Bruhat (1887-1944), professeur de physique à la faculté des sciences de Paris, mort en déportation au camp de concentration Oranienburg-Sachsenhausen. Son père était l'auteur d'une série d'ouvrages donnant un cours complet sur la physique classique avant les grandes révolutions quantiques et relativistes, bien que celles-ci y soient mentionnées, qui des années 1930 aux années 1970 étaient des références pour les étudiants de licence de physique en France. Son traité d'optique a d'ailleurs été réédité plusieurs fois et complété après-guerre notamment sur le sujet des laserslasers par le prix Nobel de physique Alfred Kastler.

Des ondes gravitationnelles aux trous noirs en passant par la MHD et les champs de Yang-Mills

Yvonne Choquet-Bruhat avait passé sa thèse sous la direction d'André Lichnerowicz, (1915-1998) à Paris, un mathématicien français d'origine polonaise qui a formé plusieurs des physiciens mathématiciens français ayant travaillé sur la relativité générale. L'auteur de cet article a d'ailleurs eu deux professeurs ayant aussi passé leur thèse sous la direction de Lichnerowicz, et il a lui-même appris les bases du calcul tensoriel utilisé par la théorie de la relativité générale d'Einstein en se servant du remarquable petit ouvrage écrit par Lichné (comme il était appelé), Éléments de calcul tensoriel (Éditions Jacques Gabay, 1987) en conjonctionconjonction avec le traité de Lev Landau sur la théorie de la relativité.

Yvonne Choquet-Bruhat est elle-même l'auteur de plusieurs ouvrages de physique mathématique dont un très célèbre en deux tomes qu'elle a rédigé avec une autre Française venue aussi à Princeton après-guerre aux sources de la physique moderne, et pas n'importe laquelle,  Cécile DeWitt-Morette.

Il s'agit de Analysis, manifolds, and physics.

Les accomplissements d’Yvonne Choquet-Bruhat en physique mathématique sont considérables mais fort techniques. On peut s'en rendre compte avec l'exposé savant mais dense de Thibault Damour, à l'occasion de la célébration du centenaire d'YCB il y a quelques semaines à l'IHÉS, dans la vidéo ci-dessous. Il y est question aussi bien des gazgaz et des plasmas en espace-temps courbes mais aussi de la généralisation de la théorie de la gravitationgravitation d'Einstein qu'est la supergravité et aussi du comportement des champs de Yang-Millschamps de Yang-Mills, comme ceux au coeur du modèle standardmodèle standard de la physique des hautes énergiesénergies, là aussi en espace-temps courbes.

Plus accessible, il existe également l’autobiographie d’YCB.