Pierre Duhem (1861 – 1916) and the theory of magnetism based on thermodynamics

L’objet de ce travail est l’analyse des travaux théoriques de Pierre Duhem dans le domaine du magnétisme et de l’électromagnétisme, très peu étudiés jusqu’ici et souvent éclipsés par ses contributions à la philosophie et à l’histoire des sciences. Ces travaux correspondent toutefois à une production scientifique abondante (plus de 3500 pages), s’étalant sur toute sa carrière. Mon travail permet de mettre en évidence la richesse de son œuvre en sciences physiques, ainsi que les tâtonnements accompagnant l’élaboration de sa thermodynamique générale, un programme ambitieux et original dans le contexte scientifique de l’époque. De sa thèse sur la théorie de l’aimantation par influence fondée sur la thermodynamique (1888) à son article Sur le diamagnétisme (1913), en passant par ses Leçons sur l’électricité et le magnétisme (1892), ses idées théoriques sont en constante évolution. Concernant le problème du diamagnétisme, mon travail permet de mettre en évidence plusieurs facteurs décisifs dans le processus de construction de sa théorie (un article de Parker sur le principe de Carnot (1889), une lettre envoyée par Curie (1902) ou encore les réflexions de Duhem sur la stabilité de l’équilibre électrique menées à partir de 1896). La thèse aborde également l’approche originale de Duhem dans l’étude des systèmes renfermant des courants électriques, étude qui le conduit à considérer l’électromagnétisme comme une branche se détachant très tôt du tronc commun formé par l’essentiel de l’énergétique, tout en prolongeant la théorie de Helmholtz. Duhem échouera dans sa tentative de convaincre ses contemporains de la supériorité de cette théorie logique par rapport à celle de Maxwell.The object of this work is the analysis of Pierre Duhem's theoretical works in the field of magnetism and electromagnetism, very little studied up to now and often overshadowed by his contributions to philosophy and history of science. These works, however, correspond to an abundant scientific production (over 3500 pages), spread out over his whole career. My work allows to highlight the richness of his work in physics, as well as the trial-and-error process accompanying the development of his general thermodynamics, an ambitious and original program in the scientific context of time. From his thesis on the theory of magnetization by induction based on thermodynamics (1888) through his Lessons on electricity and magnetism (1892) to his article On diamagnetism (1913), his theoretical ideas are in constant evolution. Concerning the problem of diamagnetism, my work can highlight several decisive factors in the process of elaborating his theory (an article by Parker on the principle of Carnot (1889), a letter sent by Curie (1902) or Duhem’s thoughts on the stability of electrical equilibrium (1896, 1903)). The thesis also discusses Duhem's original approach to the study of systems containing electric currents, study that led to consider electromagnetism as a branch breaking away very early from the common core formed by the bulk of his energetics, while extending the theory of Helmholtz. Duhem will fail in his attempt to convince his contemporaries of the superiority of this logical theory compared to that of Maxwell