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15 janvier 2014 3 15 /01 /janvier /2014 08:30

En l’année 1746, tout semble avoir été dit sur le sujet de l’électricité et l’intérêt des "Philosophes de la Nature" se porte vers d’autres curiosités. C’est alors que M. de Réaumur, membre de l’Académie des Sciences, reçoit de son correspondant hollandais Pierre Van Musschenbroek, une lettre qui met à nouveau l’Europe scientifique en ébullition.

 


 

 

En quelques décennies, une nouvelle science est née :

l’électricité.

 

 

Ce sont succédés son baptême par Gilbert, sa mise en scène par Otto de Guericke et Hauksbee, son entrée dans le monde académique avec Gray et Dufay.

 

Un homme, dans cette nouvelle période, se hisse au rang du premier des "électrisants". C’est un habile expérimentateur : l’abbé Nollet.

 

L'abbé Nollet

 

Alors que ses prédécesseurs frottaient encore de simples tubes de verre ou des bâtons de soufre ou de résine, il fait construire d’impressionnantes machines à volant d’inertie et à entraînement démultiplié. Dans des ouvrages nombreux et abondamment illustrés, il fait connaître ses expériences, il décrit ses appareils. Le nombre des rééditions témoigne de l’intérêt suscité. A Paris, en province, à l’étranger on s’applique à mettre en oeuvre des montages nouveaux en suivant ses directives ou à renouveler des expériences déjà plus anciennes.

 

En cette année 1746, cependant, tout semble avoir été dit sur le sujet et l’intérêt des "Philosophes de la Nature" se porte vers d’autres curiosités. C’est alors que M. de Réaumur, membre de l’Académie des Sciences, reçoit de son correspondant hollandais Pierre Van Musschenbroek, une lettre qui met à nouveau l’Europe scientifique en ébullition.

 

De terribles nouvelles venues de Leyde.

 

Pierre Van Musschenbroek (1692-1761) est professeur de physique à Leyde et auteur d’ouvrages largement traduits. Un jour de 1746, l’un de ses collaborateurs, M. Cunéus, est occupé à "électriser" l’eau contenue dans une bouteille. Il tient celle-ci d’une main, un conducteur relié à une machine électrique y est plongé. La méthode, nous le verrons, est peu usuelle.

 

Musschenbroek

 

 

C’est au moment où il juge la bouteille suffisamment chargée, qu’il a une douloureuse surprise. Il approche sa main libre du conducteur plongé dans le flacon. A l’instant même sa main est frappée d’une bruyante étincelle, son corps se tord dans un spasme d’une violence extraordinaire. Une douleur insoutenable le terrasse. Pierre Van Musschenbroek et son collègue Allamand, informés du prodige, vérifient le phénomène à leurs dépens. C’est Musschenbroeck qui en informe les cercles savants de toutes les capitales d’Europe.

 


L’expérience de la Bouteille de Leyde (Les Merveilles de la science)


 

Sa lettre sera lue le 20 avril à Paris lors d’une séance de l’Académie des Sciences et commentée par l’abbé Nollet :

 

" Je veux vous communiquer une expérience nouvelle mais terrible que je vous conseille de ne pas tenter vous-même... J’avais suspendu à deux fils de soie un canon de fer, AB, qui recevait par communication l’électricité du globe de verre, que l’on faisait tourner rapidement sur son axe, pendant qu’on le frottait en y appliquant les mains ; à l’autre extrémité B pendait librement un fil de laiton, dont le bout était plongé dans un vase de verre D rond, en partie plein d’eau que je tenais dans ma main droite F, et avec l’autre main E, j’essayais de tirer des étincelles du canon électrisé : tout à coup ma main droite F fut frappée avec tant de violence, que j’eus le corps ébranlé comme d’un coup de foudre ; le vaisseau, quoique fait d’un verre mince, ne casse point ordinairement, et la main n’est point déplacée par cette commotion, mais le bras et tout le corps sont affectés d’une manière terrible que je ne puis exprimer : en un mot, je croyais que c’était fait de moi".

 

Une autre lettre, venue de Leyde, confirme ce témoignage. Elle est de M. Allamand.

 

"Vous avez du apprendre une nouvelle expérience que nous avons faite ici (suit la description de l’expérience)... Vous ressentirez un coup prodigieux qui frappera tout votre bras, et même tout votre corps, c’est un coup de foudre ; la première fois que j’en fis l’épreuve, j’en fus étourdi au point que j’en perdis pour quelques moments la respiration : deux jours après, M. Musschenbroek l’ayant tentée avec une boule creuse de verre, il en fut si vivement affecté, que quelques heures après, étant venu chez moi, il en était encore ému, et me dit que rien au monde ne serait capable de lui faire essayer la chose de nouveau".

 

L’abbé Nollet, qui connaît le sérieux de ses interlocuteurs, aborde cette nouvelle expérience avec une crainte certaine. Le résultat confirme son appréhension.

 

"Je ressentis jusque dans la poitrine et dans les entrailles, une commotion qui me fit involontairement plier le corps et ouvrir la bouche".

 

Terrifiant ! Tel est le phénomène. Progressivement cependant on le domestique et la terreur primitive s’estompe. L’électricité descend alors dans la rue, ou plutôt dans les jardins et les parcs, où, comme le note l’abbé Nollet, elle se "donne en spectacle au peuple".

 

On n’a pas été sans remarquer que deux personnes se tenant par la main reçoivent simultanément la décharge électrique quand, l’une portant le flacon, la seconde touche le conducteur relié à la machine. Deux personnes, puis trois... la chaîne s’allonge.

 

L’abbé Nollet n’est pas le dernier à se livrer à ces démonstrations "médiatiques". Il imagine de décharger une bouteille de Leyde à travers la chaîne formée par trois cents soldats des gardes françaises se tenant par la main. Le peuple ne devait pas être indifférent au spectacle de ces "gardiens de l’ordre" secoués par la commotion électrique. Mieux : des moines formant une chaîne conductrice autour de leur abbaye prouveront, en sautant en l’air tous ensemble sous l’effet de la décharge électrique, que celle-ci se propage à une vitesse extraordinaire. C'est du moins ainsi que la rumeur a traduit une expérience plus sage réalisée par Lemonnier dans le couvent des Chartreux.

 

Chacun s’efforce de proposer une mise en scène différente : tel médecin utilise le bassin des Tuileries pour transmettre l’électricité. Tel prince, à l’issue d’un spectacle d’opéra, applaudit à une démonstration de choc électrique présenté sur scène par les acteurs.

 

On échange également des recettes. L’Abbé Nollet en propose plusieurs :

 

"Essayer l’expérience de Leyde avec une tasse à café de porcelaine, avec un flacon de cristal-de-roche, si vous pouvez vous le procurer, ou avec un de ces petits pots bruns dans lesquels on envoie à Paris le beurre de Bretagne et celui de Normandie ; et elle vous réussira".

 

La bouteille de Leyde est donc le premier "condensateur électrique". Il peut paraître étonnant qu’une observation aussi spectaculaire n’ait été faite que si tardivement.

 

La faute en incombe peut-être à Dufay. Ayant été l’un des premiers à électriser le liquide contenu dans un flacon, il avait inauguré une méthode stricte, souvent désignée comme "règle de Dufay". Il ne fallait pas que le fluide électrique puisse s’échapper du flacon. Pour cela, le vase contenant le liquide devait être d’un verre épais et, surtout, placé sur un support parfaitement isolant ! Jamais un électricien académique n’aurait dérogé à la règle. Il fallait donc un expérimentateur mal informé pour rompre avec cette tradition. Ce piètre manipulateur allait pourtant provoquer, sans l’avoir cherché, une révolution.

 

Cette bouteille, comment fonctionne-t-elle ?

 

Musschenbroek, le premier, avoue son ignorance : il ne comprend plus rien, dit-il, et ne peut plus rien expliquer des phénomènes électriques. Une bouteille tenue à la main n’aurait jamais dû pouvoir être chargée, surtout si elle était constituée d’un verre peu épais. Le fluide électrique devait nécessairement traverser la mince épaisseur de verre pour s’écouler sans difficulté vers la terre à travers le corps de l’opérateur. Pourtant c’est ce montage dérisoire, cette manipulation menée hors de toutes les règles, qui avait provoqué les phénomènes les plus violents jamais observés.

 

Mieux ! Plus le verre est mince et plus violente est la secousse. Plus le contact avec le sol est assuré, par exemple en recouvrant la partie externe de la bouteille d’une feuille métallique, et plus grande sera l’efficacité. Tout semble marcher à l’inverse de ce qui est attendu. Ceux qui tentent une explication abandonnent vite : la bouteille de Leyde reste une exception. On l’utilisera mais on renoncera pour le moment à en savoir plus. Il faudra, une nouvelle fois, un observateur libre de tout bagage académique pour franchir l’obstacle. Ce sera, à nouveau, Franklin.

 

Franklin

 

Faut-il rappeler que Franklin imagine un fluide électrique unique qui imprègne tous les corps et qui peut simplement être accumulé ou raréfié par le moyen de dispositifs jouant le rôle de "pompes". C’est encore ce modèle qui lui permet d’interpréter le fonctionnement de la bouteille de Leyde d’une façon réellement convaincante. Le fil relié à la machine et plongeant dans le liquide de la bouteille refoule, dit-il, un excès de fluide électrique dans celle-ci. Dans le même temps, une même quantité de ce fluide est repoussée à travers le verre et chassée, de l’armature métallique externe puis de la main de l’observateur qui la porte, vers la terre.

 

En réalité, nous dit Franklin, la bouteille n’est pas réellement "chargée" d’électricité car, "quelle que soit la quantité de feu électrique qui passe par le haut, il en sort par le fond une égale quantité". Le phénomène s’arrête quand il n’est plus possible de faire entrer davantage d’électricité dans la bouteille c’est à dire au moment où "il ne peut plus en être extrait de la partie inférieure". Quand ce moment arrive, une forte charge positive a été accumulée dans la bouteille tandis qu’un manque équivalent a été créé dans l’armature externe.

 

Dès lors le "choc électrique" s’explique aisément. En reliant par un corps conducteur les parties internes et externes de la bouteille on rétablit brutalement l’équilibre. Si ce conducteur est un fil métallique de faible diamètre il pourra devenir incandescent ou même fondre. Si c’est une personne, elle en subira un choc qu’elle n’oubliera pas de si tôt. Si c’est un petit animal, il pourra en perdre la vie.

 

L’interprétation de Franklin provoquera l’enthousiasme de nombreux partisans parmi ceux que le mystère de la bouteille de Leyde avait laissés sur leur soif. Elle en irritera aussi plusieurs. L’abbé Nollet, par exemple, ne peut renoncer à perdre ainsi sa position de chef d’une "école". Une controverse s’engage entre lui et Franklin sur la question de savoir dans quelle partie de la bouteille s’accumule l’électricité.

 

Nollet estime que c’est l’eau de la bouteille qui concentre l’électricité et il le prouve : une bouteille pleine d’eau étant chargée d’électricité, versez cette eau dans une autre bouteille placée à côté sur un guéridon. Vous constaterez que cette deuxième bouteille est tout à fait apte à vous donner le choc électrique. L’électricité s’est donc transmise avec l’eau de la bouteille.

 

Franklin affirme, au contraire, que c’est dans le verre que se situe cette accumulation et il le prouve également : une bouteille pleine d’eau étant chargée d’électricité, versez cette eau dans une autre bouteille placée à côté sur un guéridon, comme vous le recommande l’abbé Nollet. Vous constaterez que cette deuxième bouteille est totalement incapable de donner le moindre choc électrique. Par contre la première bouteille, bien que vide, a gardé tout son pouvoir. On peut aisément le constater en la remplissant à nouveau d’une eau non chargée. La charge électrique s’était donc bien conservée dans le verre.

 

Deux observations opposées pour deux expériences absolument identiques ? Une précision cependant : le guéridon sur lequel l’Abbé Nollet pose sa deuxième bouteille est d’un métal conducteur, contrairement à la règle éditée par Dufay. Celui de Franklin est recouvert d’une plaque de verre bien sèche, ce qui ne correspond pas aux normes de l’expérience de Leyde !

 

Nous laissons au lecteur averti le soin d’arbitrer entre ces deux physiciens. Nous nous contenterons d’observer que Franklin, considérant que l’eau ne joue aucun rôle dans cette affaire, n’a pas besoin d’un récipient pour la contenir. Il utilisera donc, au lieu de bouteilles, des carreaux de verre placés entre deux lames de plomb de dimension légèrement inférieures. Une disposition proche de celle de nos actuels condensateurs. Nollet, quant à lui, popularisera la traditionnelle bouteille, facile à confectionner et d’usage simple. Il remplacera toutefois l’eau par de la grenaille de plomb, de la limaille de fer ou mieux, des feuilles d’or froissées. Sous cette forme, les bouteilles de Leyde, souvent associées en batteries, se répandront dans les lieux les plus inattendus. Par exemple dans le cabinet du médecin.

Une bouteille miracle.

 

Très tôt est envisagé l’effet thérapeutique de cette bouteille miracle. A peine avait-on eu le temps de s’assurer de quelques-unes des propriétés de l’électricité que déjà tout un monde de guérisseurs en mal de respectabilité ou de médecins en attente de clientèle s’en était emparé. Déjà l’ambre jaune, désigné alors sous le nom de succin, était un élément traditionnel de la pharmacopée, il était donc logique que l’on cherche à utiliser son "principe" essentiel, le fluide électrique, ce fluide vital qui permettait déjà à Thalès de "donner la vie aux êtres inanimés".

 

Donner la vie ou la prendre : Bose tuait des mouches en les foudroyant de l’étincelle jaillissant de son doigt tendu. Nollet tue des moineaux par la décharge d’une bouteille de Leyde. Franklin tue un dindon en déchargeant à travers le pauvre animal la totalité d’une "batterie" de bouteilles bien chargées.

 

Prendre la vie ou la rendre : un moineau préalablement noyé est soudainement ramené à la vie par la décharge d’une bouteille. Une poule est ressuscitée par le même moyen. La bouteille de Leyde fait réellement des miracles.

 

On imagine sans peine le parti que pouvaient tirer d’habiles manipulateurs de ces machines capables d’extraire des "feux" et autres "effluves" de tel ou tel organe malade de leur patient. Recueillir l’ensemble du "bêtisier" médical de ce 18ème siècle demanderait plusieurs volumes. M. l’abbé Berthollon, célèbre vulgarisateur souvent traduit, voit dans l’électricité une véritable panacée : elle fait maigrir, elle fait même repousser les cheveux ! Il est possible de donner de la vigueur aux natures indolentes en leur administrant de l’électricité positive et naturellement de calmer les nerveux par de l’électricité négative. L’électricité favorise les écoulements : l’électrisation du patient pendant une saignée donne un jet de sang "vif, dilaté et s’étendant au loin". M. Jallabert, professeur de "Philosophie expérimentale" est catégorique, nul ne peut mettre en cause les résultats obtenus sur ses patients "et si quelques physiciens ont vu des exemples contraires, je soupçonne que la peur ou quelqu’autre obstacle particulier, aura influencé sur l’expérience".

 

Une peur certainement justifiée et qui ne pouvait aller qu’en grandissant à partir du moment où la bouteille de Leyde venait renforcer l’arsenal du guérisseur. L’abbé Nollet, le premier, tente d’appliquer des décharges électriques à un paralytique. Démarche judicieuse quand on constate les contractions involontaires ainsi provoquées. Les débuts semblent encourageants : sous l’effet de la secousse le malade voit se contracter des muscles depuis longtemps inertes. Mais la motricité autonome ne revient pas et il faut renoncer. Cependant certains cas de guérisons sont annoncés, de nombreux paralytiques s’exposent volontairement au choc électrique. On augmente la capacité des bouteilles de Leyde, on les associe en batteries et, bientôt, on est très près de tuer son patient car ce ne sont plus d’aimables étincelles qui sortent de ces appareils.

 

M. Jallabert, par exemple, veut renforcer l’effet de la commotion par l’utilisation d’eau chaude. Un jour il utilise de l’eau bouillante :

 

"Je substituai à l’eau chaude de l’eau bouillante. Des éclats très vifs parurent d’eux-mêmes avant qu’on approchât la main du vase : ils devinrent encore plus vifs et plus nombreux quand on y appliqua la main. Et au moment que la personne, qui le touchait d’une main, de l’autre tira une étincelle de la barre, le feu dont le vase se remplit parut tout-à-coup d’une vivacité inexprimable. La secousse fut prodigieuse ; et au même instant un morceau orbiculaire du vase de 2 lignes 1/2 de diamètre fut lancé contre le mur qui en était à cinq pieds de distance...
L’étonnante vivacité d’un feu que l’on ne peut mieux comparer qu’à celui de la foudre ; ce phénomène inouï d’un vase percé par l’action de l’électricité, la terrible commotion qu’avait ressentie la personne qui tira l’étincelle : tout cela avait imprimé dans les spectateurs une terreur qui ne nous permit ni à eux ni à moi-même d’en exposer aucun à une seconde épreuve
".

 

... un feu que l’on ne peut mieux comparer qu’à celui de la foudre...

 

Déjà, dans sa première lettre l’image avait été employée par Musschenbroek : " j’eus tout le corps ébranlé comme d’un coup de foudre...". Est-ce seulement une image ou y a-t-il réellement identité entre la foudre et la décharge électrique ? L’idée est dans l’air depuis plusieurs années. L’abbé Nollet l’avait déjà suggérée. Il est étonnant de constater, cependant, que les années passent sans qu’aucun scientifique européen ne cherche vraiment à approfondir cette analogie. Il faudra un "amateur" américain, Franklin, encore lui, pour secouer la vieille Europe et relancer l’intérêt pour la science électrique.


 

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Voir aussi sur la sire Ampère-CNRS : L'énigme de la bouteille de Leyde.

 

Voir encore : Sébastien Le Braz. Souvenirs électriques du collège de Quimper. (fiction)

 

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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"

 

JPEG

 

 

Voici 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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