Bibliophilie et Sciences: théories sur la lumière… matière, onde ou corpuscule?

Amis Bibliophiles bonsoir,
Bernard a entrepris la tâche ardue d’éveiller nos consciences aux beautés méconnues des sciences physiques par le biais insidieux de la bibliophilie… et nous nous laissons faire avec joie. Je lui cède donc la parole…
Au cours du dernier repas des bibliophiles, dans le brouhaha des conversations, une interrogation « vitale » entre deux convives (et entre deux gorgées de Brouilly) a porté sur la nature des êtres qui constituent notre univers …. Pendant que d’autres parlaient Savoie, Humanisme, Reliures, Nouvelle Revue … D’abord quelques mots sur la lumière, « vue » par trois maîtres : Descartes, Newton et Huygens et cela, bien sur, à partir de leurs ouvrages.
Descartes imagine l’espace rempli d’une matière subtile formée de particules sphériques et contiguës. Ces particules transmettent instantanément les vibrations des corps lumineux à notre œil. En 1637 il publie ses idées à la suite son fameux Discours de la Méthode. Le titre complet est : Discours de la méthode pour bien conduire sa raison, et chercher la vérité dans les sciences. Plus la Dioptrique, les Météores, et la Géométrie. Qui sont des essais de cette Méthode.

La Dioptrique, premier appendice au Discours, traite de la lumière, de l’œil, de la vision et des moyens de perfectionner cette vision, mais surtout il énonce à la fin du discours premier, deux lois physiques fondamentales : la loi de la réflexion et la loi de la réfraction, développée dans le discours second. C’est ce que l’on appelle depuis « les lois de Descartes », capitales dans le domaine de l’optique géométrique.L’édition originale étant inaccessible, je me contente de l’édition de 1668 dans laquelle la Mécanique apparaît pour la première fois.
Discours de la Méthode pour bien conduire sa raison, & chercher la vérité dans les Sciences. Plus La Dioptrique, les Météores, la Méchanique, et la Musique, Qui sont des essais de cette Méthode. Paris, Angot. 1668. 3ème édition. 1 volume in-4 ; 303, (23), 127, (1) pp.Pour Newton l’espace est vide. La lumière émise par le soleil est composée de particules de masses différentes qui provoquent sur notre rétine des sensations distinctes appelées couleurs. La propagation rectiligne de la lumière et la réflexion s’interprètent facilement ce qui n’est pas le cas de la réfraction. En 1672, la théorie des couleurs est lue à la Royal Society. Les critiques incitent Newton à retarder la publication.

Ce n’est qu’en 1704 que Newton publie Opticks, ouvrage qui explique en détail ses théories. La seconde édition anglaise parait en 1717. Newton y ajoute des compléments sur la pesanteur. Pierre Coste (1668-1747), réfugié en Angleterre à la suite de la révocation de l’édit de Nantes et ami de Newton fait la première traduction française de cette édition. Les dernières pages donnent le catalogue des livres imprimés chez Pierre Humbert, libraire à Amsterdam. L’autorité de Newton imposera cette conception jusqu’au début du XIXème.
Traité d’optique sur les réflexions, réfractions, inflexions et couleurs de la lumière. Amsterdam, Pierre Humbert. 1720. 1ère édition française. 2 volumes in-8 ; XV, (1), 328 pp, 9 pl. – (2) pp, pp 331 à 583, (17) pp, 3 pl.Une seconde édition française de la traduction de Coste, « beaucoup plus correcte que la première », parait en 1722.Paris, Montalant. 1722. 1 volume in-4 ; (20), 495 (mal chiffrée 595)*, (1) pp, 12 pl.Christian Huygens, imagine la lumière comme une onde se transmettant de proche en proche dans l’espace. Il suppose que la lumière se propage sous la forme d’ondes sphériques et que chaque point atteint par l’onde devenait une nouvelle source. Il publie ses idées en 1690 dans son Traité de la lumière. Traité de la Lumière. Où sont expliquées les Causes de ce qui luy arrive dans la Réflexion, et dans la Réfraction. Et particulièrement dans l’étrange Réfraction du Cristal d’Islande. Avec un Discours de la Cause de la Pesanteur.Leide, P. van der Aa. 1690. 1 volume in-4 ; (8), 124, (2) pp, pp 125 à 128, (2) pp, pp 129 à 180.Cette théorie, opposée à celle de Newton, rencontre peu de crédit à l’époque. Newton triomphe jusqu’au début du XIXème, époque à laquelle Fresnel revient à la théorie ondulatoire. Cette théorie l’emportera jusqu’au début du XXème.

En fait, les deux théories sont complémentaires : dans certains cas la lumière agit comme un ensemble de particules appelés photons et dans d’autres comme une onde : c’est la dualité onde-corpuscule.
Cette dualité a été généralisée à tous les constituants intimes de la matière par Louis de Broglie en1923. Il publie trois notes dans les « Comptes rendus de l’Académie des sciences », trois notes qui constituent le point de départ de la mécanique ondulatoire. De Broglie associe une onde à toute particule. En particulier il établit la relation fondamentale entre le mouvement d’un corpuscule libre et la propagation de l’onde qu’il propose de lui associer : λ = h/p. Cette relation est à placer au même niveau que la relation d’Einstein E = mc2.La mécanique ondulatoire, est l’un des plus grands événements scientifiques depuis Galilée. De Broglie a été élu à l’Académie des sciences en 1933 et à l’Académie française en 1943. Il a reçu le prix Nobel de physique en 1929.
Paris, Gauthier-Villars. 3 brochures in-4 ; 10 septembre 1923 – 24 septembre 1923 – 8 octobre 1923.Pour conclure, la matière se présente à nos yeux comme formée de particules. Une division ultime montre que ses composants ont une double nature. Les expériences le confirment chaque jour. Dès la TS on montre qu’en ajoutant de la lumière à de la lumière on peut, dans certains cas, obtenir de l’obscurité, de la même manière qu’en ajoutant deux sons on peut obtenir du silence ! A un certain niveau la physique rejoint la philosophie (métaphysique ?).
Merci Bernard,
H

À lire ensuite

Bibliophilie et Sciences: la vie et l’oeuvre du chimiste Chaptal

Amis Bibliophiles bonjour, 
Jean-Antoine Chaptal, comte de Chanteloup (1756-1832), fait des études de médecine à Montpellier jusqu’en 1777 avant de monter à Paris pour étudier la chimie. Il revient à Montpellier en 1780 pour y occuper la chaire de chimie universitaire. Il donne son nom à la chaptalisation, méthode intervenant dans la production des vins et ayant pour but d’en augmenter la teneur en alcool. En 1796, Chaptal est chargé de diriger les ateliers de Grenelle en vue de la fabrication de la poudre. Élu en 1796 associé, puis en 1798, membre de l’Institut, il est désigné pour remplacer Berthollet comme professeur de chimie à l’École Polytechnique. Nommé ministre de l’Intérieur le 21 janvier 1801 par Bonaparte, il est à l’origine d’une réorganisation complète de l’instruction publique. Il démissionne en 1804, lorsque Bonaparte se fait proclamer empereur, afin de se consacrer à ses travaux scientifiques. Sénateur et Comte d’Empire, il ne fut pas chassé par la Restauration, qui le fit pair de France en 1819. Ruiné par les dettes de son fils, il dut vendre son domaine en 1823 et meurt dans la pauvreté en 1832.Je vous présente les deux ouvrages les plus importants de Chaptal.

D’abord ses éléments  de chimie rédigés pour le cours donné à Montpellier à partir de 1780.

ÉLÉMENS DE CHIMIE…Paris, Deterville. An IV-An V. 3ème édition.3 volumes in-8 ; (1), (4), XCII, 362 pp. – (4), 458 (mal chiffrée 448) pp. – (4), 496 pp.
La troisième édition, revue et augmentée de faits nouveaux en particulier des informations sur le nitrate de potassium (salpètre), la fabrication du savon et le tannage du cuir, a été publiée à la demande du gouvernement révolutionnaire.Cet exemplaire, Prix de l’École Vétérinaire donné le 10 germinal An 10, possède un feuillet comportant la signature de Chaptal, alors ministre de l’intérieur. Le prix est attribué à Henry Bouley qui deviendra, à son tour, professeur à l’École Vétérinaire.


La première édition date de 1790, [Montpellier, Picot, CX, (2), 259, (1) – 443, (1) – 460 pp]. La seconde édition date de l’an III –1794, [ Paris, Deterville, (4), CIV, 270pp – (4), 445pp – (4), 436pp]. Une quatrième édition a paru en 1803.
Le second ouvrage est un cours de chimie appliquée.

CHIMIE APPLIQUÉE AUX ARTS…Paris, Imprimerie Crapelet. 1807. EO.4 volumes in-8 ; LXXIX, (1 bl.), 302 pp, 10 pl. – VIII, 542, (2) pp, 1 pl. – (4), VIII, 534 pp, 1 pl. –(4), VIII, 554 pp.

Édition originale de cet ouvrage majeur dont l’ambition fut de concourir au développement des fabriques et de nouvelles branches de l’industrie. Jean-Antoine Chaptal est un novateur, le premier à avoir associé chimie et industrie, théorie et pratique. C’est le dernier ouvrage publié par ce grand chimiste, ouvrage dans lequel il conseille aux industriels de ne pas négliger les résultats de la recherche scientifique. Dans ce traité qui sera réimprimé et deviendra un des classiques de l’agronomie, il applique pour la première fois les nombreuses découvertes chimiques à l’agriculture scientifique et technique, mais aussi pratique. Importantes considérations sur la composition des sols, de l’air, de la chaleur, le rôle de l’eau, l’influence de l’électricité sur la végétation, le rôle de la lumière et de la température, etc.
Bernard