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23 novembre 2013 6 23 /11 /novembre /2013 10:40

Vingt siècles nous séparent de Thalès, le premier à avoir cité les propriétés attractive de l’ambre et de l’aimant naturel.

 

La science grecque qui s’était réfugiée dans l’Egypte d’Alexandrie a trouvé ses héritiers chez les lettrés arabes. L’Europe s’éveille du " moyen âge ", cette longue succession de siècles traditionnellement, et souvent injustement, décrits comme ceux du plus profond obscurantisme.


Il n’était pas sans danger, au cœur du 13ème siècle, de s’intéresser de trop près aux propriétés attractives de l’ambre ou de l’aimant. Le Franciscain Roger Bacon (1214-1294), considéré comme l’un des premiers expérimentateurs médiévaux, en a fait la douloureuse expérience. Ses pratiques ayant été dénoncées et condamnées, il connut de longues années d’emprisonnement. Certains de ses confrères n’ont pas eu la même chance, leur carrière et leurs écrits ont fini sur les bûchers de l’Inquisition.

 

Nous sommes donc parvenus au cœur de la " Renaissance ". Une nouvelle liberté règne dans les arts et les lettres. On peut à nouveau s’intéresser aux phénomènes attractifs sans être soupçonné de commerce avec le diable. William Gilbert (1544-1603), médecin de la reine Elisabeth d’Angleterre, a décidé de s’y employer. Sous le titre " De Magnete " (au sujet de l’aimant), il publie les résultats de l’étude approfondie du magnétisme à laquelle il s’est consacré. Il y traite également de l’attraction de l’ambre jaune frotté. A cette occasion il forge le mot " électrique ".

 

 

Buste de William Gilbert dans la bibliothèque du Trinity College à Dublin.

 

Comment aurait-il pu imaginer que la rigueur de sa conduite expérimentale et la clairvoyance de ses conclusions allaient, non seulement, ouvrir une voie royale à une nouvelle branche du savoir, mais aussi, révolutionner la civilisation humaine dans son ensemble.

 

Gilbert a suivi, à Cambridge, les études classiques d’un étudiant en médecine. Mathématiques et astronomie, dialectique, philosophie, physique aristotélicienne, métaphysique et éthique occupent ses quatre premières années. Les études médicales par elles-mêmes consistent pour l’essentiel en lectures de Galien et de ses commentateurs. Le médecin grec qui avait structuré, à Rome, au deuxième siècle de notre ère, la théorie des quatre "humeurs" (sang, phlegme, bile jaune et bile noire) et des quatre "tempéraments" (sanguin, phlegmatique, colérique et mélancolique), est encore la seule autorité reconnue par le Collège Royal des Médecins. Tout se passe comme si aucune observation, aucune technique nouvelle, n’était venue enrichir l’art de guérir depuis plus de dix siècles. Gilbert refuse un savoir ainsi figé. Il complète donc ses études de façon autodidacte. Avant même d’obtenir son doctorat, en 1569, il a commencé à étudier les propriétés de l’aimant.

 

Le nouveau médecin crée un cabinet à Londres au milieu de l’année 1570. Il se fait rapidement une clientèle dans l’aristocratie et les milieux intellectuels de la capitale et devient un membre influent du collège des médecins. En parallèle, il poursuit ses études particulières avec beaucoup « de peine, de veilles et de dépenses ». Deux livres sont issus de ce travail. Le plus remarquable, « De Magnete », paraît en 1600. Année heureuse pour son auteur ! Il est, au même moment, choisi comme médecin attitré de la reine et promu à la présidence du Collège Royal de Médecine.

 

Naissance de l’électricité :

 

Comme son titre l’indique, De Magnete, est essentiellement consacré à l’aimant, c’est à dire au minerai que nous désignons aujourd’hui par le terme d’oxyde magnétique et qui est aimanté de façon naturelle. L’ouvrage est une bonne synthèse des connaissances du moment. Il accrédite l’idée que la terre est, elle-même, un énorme aimant. Nous en reparlerons.

 

Pour le moment, l’aspect de l’ouvrage qui mérite notre intérêt immédiat réside ailleurs. Il est contenu dans le long chapitre consacré à l’ambre. Ce faisant, Gilbert vise un objectif : il souhaite établir, de façon sûre et définitive, la différence entre l’attraction de l’ambre et celle de l’aimant.

 

Ce travail était de la première urgence. La tradition confondait régulièrement ces deux types d’action. Thalès, le premier, avait été cité comme « communiquant la vie aux choses inanimées » en utilisant aussi bien l’ambre que l’aimant. Pourtant les différences ne pouvaient que s’imposer à qui décidait de se fier à l’observation plutôt qu’aux seuls textes hérités des anciens.

 

Gilbert n’était pas le premier à avoir insisté sur ces différences. Au milieu du 16ème siècle l’Italien Girolamo Cardano, que nous désignons en France sous le nom de Jérôme Cardan, en avait déjà établi une première liste. Cardano était lui-même médecin, la poudre d’aimant naturel, comme celle d’ambre, faisait vraisemblablement partie des remèdes qu’il proposait à ses patients.

 

Cardano trouvait cinq comportements différents à l’ambre et l’aimant. Nous en retiendrons trois :

 

1) L’ambre attire toutes sortes de corps. L’aimant n’attire que le fer.
 

2) L’action de l’ambre est provoquée par la chaleur et le frottement, celle de l’aimant est permanente.
 

3) L’aimant n’attire que vers ses pôles. L’ambre vers n’importe quelle partie frottée.

 

Gilbert reprend ces propositions à son compte. Il y ajoute deux observations :

 

1) Une surface mouillée ou une atmosphère humide supprime l’effet de l’ambre. Ce qui n’est pas le cas pour l’aimant.
 

2) la propriété attractive de l’ambre, contrairement à celle de l’aimant, appartient à une grande variété de substances.

 

Au regard de l’histoire de l’électricité, c’est naturellement cette dernière observation qui est la plus remarquable.

 

L’électricité est une propriété générale de la matière.

 

Gilbert savait déjà, après avoir lu les auteurs grecs, que l’ambre n’était pas le seul corps présentant des propriétés attractives. Le diamant, autre parure des hommes et des dieux, en était lui-même pourvu. La question se pose donc tout naturellement : peut-on élargir encore la liste des corps présentant la propriété qu’il désigne par le terme " électrique " ? Ce mot, forgé par Gilbert en référence à l’ambre, aura, comme nous le savons, une belle carrière.

 

Guidé par une intuition encore influencée par la tradition, Gilbert commence donc ses investigations par les gemmes et les pierres précieuses.

 

Pour s’aider dans sa recherche il utilise un instrument inspiré de son étude du magnétisme : une aiguille métallique d’une dizaine de centimètres montée sur un pivot. N’importe quel métal convient. Le cuivre, par exemple, ou encore l’argent. Le fer conviendrait également, mais mieux vaut l’écarter si on souhaite éviter toute confusion avec le magnétisme : un aimant n’a aucune action sur une aiguille de cuivre ou d’argent. Ce " versorium ", comme Gilbert le nomme, est un détecteur très sensible. Il permet de mettre en évidence des attractions qui resteraient cachées si on ne cherchait à attirer que des bouts de ficelle ou de papier posés sur une table. Gilbert établit ainsi une liste d’au moins 23 corps " électriques ".

 

Les plus humbles se révèlent, souvent, être les plus actifs. Deux en particulier se distinguent : le soufre et le verre. Quoi de plus banal que ces deux matériaux ? Pourtant ils se montrent bien plus efficaces qu’une boule d’ambre de belle taille. Ils le sont à tel point qu’on s’étonne de constater qu’il aura fallu vingt siècles avant qu’on en prenne conscience.

 

On mesure l’obstacle dressé, sur le chemin de la connaissance par la valorisation mythique de l’ambre. Comme si l’idée même de chercher dans des matières ordinaires la propriété attractive avait pu paraître sacrilège. Après Gilbert, le verre, le soufre deviendront les matériaux expérimentaux de choix.

 

Mais n’oublions pas que l’objectif était de mettre en évidence les natures différentes de l’attraction magnétique et de l’attraction électrique. Il était donc atteint au-delà de toute espérance. D’un côté il existe bien une propriété qu’on ne rencontre que dans la "pierre d’aimant" ou, de façon temporaire, dans l’acier mis au contact d’un aimant. De l’autre il est déjà possible de dresser une liste de plus de vingt corps qui, frottés, peuvent manifester la propriété attractive de l’ambre.

 

Avec le recul, cette distinction pourrait apparaître comme un obstacle sur la route qui, deux siècles plus tard, mènera à la fusion des deux disciplines et à la naissance de l’électromagnétisme. En fait, cette séparation temporaire doit être considérée comme une première étape essentielle. En laissant les deux savoirs se développer de façon parallèle on a permis leur épanouissement. C’est le lent cheminement qui a mené de l’ambre à la " bouteille de Leyde " puis à la " pile de Volta " qui a permis de produire les courants électriques qui alimenteront bientôt les électroaimants.

 

Si on doit reconnaître à Gilbert le mérite d’avoir étayé la distinction entre "électrique" et "magnétique", nous lui devons par dessus tout d’avoir su " banaliser " la propriété attractive de l’ambre et d’en avoir gommé le caractère " magique ". D’avoir, à la fois, ouvert la voie d’une nouvelle discipline et de l’avoir baptisée.

 

Gilbert meurt trois ans après la publication de son ouvrage sur le magnétisme. Il n’aura pas eu le temps d’écrire celui qui serait venu le compléter et qui aurait pu s’intituler : "Au sujet des corps électriques".


 

On peut trouver un développement de cet article dans ouvrage

paru en septembre 2009 chez Vuibert : "Une histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron"

 

JPEGVoici un ouvrage à mettre entre toutes les mains, celles de nos élèves dès les classes de premières S et STI de nos lycées, et entre les mains de tous les futurs enseignants de sciences physiques et de physique appliquée (tant qu’il en reste encore !).

 

L’auteur est un collègue professeur de sciences physiques, formé à l’histoire des sciences, et formateur des enseignants en sciences dans l’académie de rennes. Bref quelqu’un qui a réfléchi tant à l’histoire de sa discipline qu’à son enseignement et sa didactique, et cela se sent. Le style est fluide et imagé, bref, plaisant au possible...

 

...voici donc un bon ouvrage permettant de se construire une culture scientifique sans l’âpreté des équations de la physique.

 

extrait du commentaire paru dans le Bulletin de l’Union des Physiciens.

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