Qui mieux que les scientifiques elles mêmes et eux mêmes peuvent nous décrire leurs découvertes, leur histoire, leur actualité et leur devenir supposé. Leurs discours à l'occasion de la remise de leurs prix Nobel sont, sur ce point, essentiels.
On peut concevoir encore que dans des mains criminelles le radium puisse devenir très dangereux, et ici on peut se demander si l'humanité a avantage à connaître les secrets de la nature, si elle est mûre pour en profiter ou si cette connaissance ne lui sera pas nuisible. L'exemple des découvertes de Nobel est caractéristique, les explosifs puissants ont permis aux hommes de faire des travaux admirables. Ils sont aussi un moyen terrible de destruction entre les mains des grands criminels qui entraînent les peuples vers la guerre. Je suis de ceux qui pensent, avec Nobel, que l'humanité tirera plus de bien que de mal des découvertes nouvelles.
Introduction de son discours au banquet suivant la remise du prix :
Je remercie l’Académie des Sciences du très grand honneur qu’elle m’a fait. Je crois que cet honneur ne s’adresse point uniquement à moi. Pendant de longues années, Pierre Curie et moi avons consacré toutes nos journées aux travaux concernant nos découvertes communes du radium et du polonium. Je crois donc interpréter dans son vrai sens la pensée de l’Académie, en disant que ce prix Nobel qu’on vient de me décerner est aussi un hommage rendu au nom de Pierre Curie.
Qu’on me permette en outre d’exprimer la joie que je ressens en pensant à la radio-activité. La découverte des phénomènes radio-actifs ne date que de quinze ans. La radio-activité est donc une science très jeune. C’est un enfant que j’ai vu naître et que j’ai contribué, de toutes mes forces, à élever. L’enfant a grandi, il est devenu beau.
La radio-activité est une science nouvelle qui a des rapports très étroits avec la physique et la chimie mais qui n’en est pas moins absolument distincte. Nous avons aujourd’hui des institutions et des laboratoires pour la radio-activité; de nombreux savants se consacrent à l’étude des phénomènes radio-actifs. Le développement en a été admirable; mais l’on n’aurait pu espérer non plus de plus bel encouragement que celui dont la jeune science a été l’objet de la part de l’Académie des Sciences de Suède qui a décerné trois prix Nobel, un de physique, deux de chimie, aux quatre chercheurs Henri Becquerel, Pierre Curie, Marie Curie et E. Rutherford.
Si, tourné vers le passé, nous jetons un regard sur les progrès accomplis par la science à une allure toujours croissante, nous sommes en droit de penser que les chercheurs construisant ou brisant les éléments à volonté sauront réaliser des transmutations à caractère explosif, véritables réactions chimique à chaînes.
Si de telles transmutations arrivent à se propager dans la matière, on peut concevoir l’énorme libération d'énergie utilisable qui aura lieu. Mais hélas, si la contagion a lieu pour tous les éléments de notre planète, nous devons prévoir avec appréhension les conséquences du déclenchement d'un pareil cataclysme. Les astronomes observent parfois qu'une étoile d'éclat médiocre augmente brusquement de grandeur, une étoile invisible à l’œil nu peut devenir très brillante et visible sans instrument, c'est l’apparition d'une Novae. Ce brusque embrasement de l’étoile est peut-être provoqué par ces transmutations à caractère explosif, processus que les chercheurs s'efforceront sans doute de réaliser, en prenant, nous l’espérons, les précautions nécessaires.
Notre remarque : la fission de l'uranium et la réaction en chaîne ne seront découvertes qu'en 1939, 5 ans après de décès de Marie Curie. Seules les retombées positives de sa découverte lui sont connues : applications médicales, bonds dans la connaissance de la structure de l'atome. L'enfant que Marie Curie "avait vu naître" n'avait encore rien perdu de sa "beauté". Par contre Joliot imagine déjà le pire, 10 ans avant Hiroshima et Nagasaki.
L'alchimie apparaît d'abord comme une pratique centrée sur les métaux. Les premières traces de cette "alchimie métallurgique" sont relevées dans la Chine des premiers siècles de notre ère. On peut d'ailleurs supposer que son origine est encore plus lointaine et doit remonter aux premières confréries de forgerons qui, dans de nombreuses civilisations, étaient supposées détenir leur savoir et pouvoir de sources divines.
Cette puissance ancienne des forgerons, l'alchimiste Glauber semble la regretter quand il rappelle que "quoique la façon d'extraire les métaux des mines soit à présent si basse et si méprisée par le long usage, qu'elle ne passe plus pour un art, mais pour un métier qui s'exerce en tous lieux ; toutefois au commencement, avant qu'elle fut si connue, elle passait pour un art merveilleux, et même encore on doit en faire beaucoup d'état, quoiqu'elle soit devenue commune" (Deuxième partie de l'œuvre minérale, Paris, 1659). Sans doute craint-il, d'une façon visionnaire, que la chymie, cet "art divin", ne soit bientôt plus, elle-même, "qu'un métier".
Qui pense "alchimie", pense inévitablement "Or". Très tôt, en Chine, ce métal symbole de l'immortalité, est la matière première de la recherche d'élixirs de longue vie. Des pratiques similaires naissent chez les prêtres de l'Égypte des pharaons. Elles apparaissent dans des textes rédigés en grec, dans le courant du IIIe siècle de notre ère et nous font connaître le nom de Hermès "Trimégiste" (trois fois grand), version grecque du dieu Thot égyptien. Celui de Marie la Juive ou de Zosisme. C'est à ce dernier, né à Panapolis, au sud de l'Égypte au IIIe siècle, qu'on attribue la popularisation de "l'Ouroboros", le serpent qui se mord la queue, symbole, pour les alchimistes, de l'unité de la matière et que l'on retrouve très tôt, avec des sens multiples, dans de nombreuses civilisations.
L'ouroboros.
Marcellin Berthelot, les origines de l'alchimie, Paris 1885
Des grecs aux lettrés arabes, puis des arabes à l'Europe médiévale, la doctrine alchimique se concentre donc autour de la formation des métaux. Ils ne sont d'abord que sept.
Sept métaux, sept planètes, sept notes de musique, sept couleurs... Dans plusieurs cultures le nombre 7 est reconnu comme magique. Ces sept métaux sont donc : le fer associé à Mars , le cuivre à Vénus, l'étain à Jupiter, le plomb à Saturne, le "vif-argent" à Mercure, l'argent à la Lune, l'or au Soleil. Considérés comme des êtres animés, ils sont supposés germer et se développer à partir d'une semence astrale et murir lentement au sein de la terre jusqu'à devenir le métal à la pureté éternelle : l'or.
L'observation pouvait conforter cette conception. Certains filons ont bien l'allure arborescente de certains végétaux. D'autre part, certains minerais renferment plusieurs métaux, ce qui suppose une transformation de l'un en l'autre. Le cas de l'argent contenu dans le "plomb argentifère" est exemplaire. L'art du chymiste consistera donc à accélérer, dans son laboratoire, le processus naturel, à "transmuter" les métaux. A transformer, en particulier, le plomb en or. Encore doit-il connaître les principes entrant en jeu dans cette opération.
Deux "principes", le mercure et le soufre, s'imposent à partir de textes divers attribués à l'alchimiste arabe Jabir ibn-Hayyan qui aurait vécu à la charnière des 8ème et 9ème siècles. Textes diffusés en Europe médiévale sous le nom latinisé de Geber. Paracelse (1593-1541), l'un des plus célèbres alchimistes d'expression allemande, y ajoutera le sel.
Le mercure illustre la capacité d'un métal à être fondu et à présenter l'éclat métallique, le soufre lui donne sa combustibilité, le sel sa texture. Noter ici que le mercure des "philosophes" n'est pas celui des artisans. Il est décrit comme le "principe mercure", froid, humide, féminin, qui devra s'associer, sous l'action du "sel philosophique", au "principe soufre", sec, chaud, masculin, pour aboutir à la "pierre philosophale" capable de transformer le plomb ou l'argent en or et dont la dissolution produira le médicament universel, "l'élixir de longue vie".
Autant dire que le soufre et le mercure des alchimistes n'ont pas plus de réalité que les polyèdres des philosophes grecs. Pourtant le "principe soufre", le "principe mercure", auxquels il faut ajouter le "sel philosophique" constituent une trilogie qui aura une vie longue, même après que l'alchimie sera devenue chimie.
Afin de comprendre la fascination des alchimistes pour ces trois "principes" il peut être utile de jeter un bref regard de chimiste du 21ème siècle sur ces trois éléments.
Le soufre.
On trouve le soufre à l'état natif auprès des volcans. On a su également, très tôt, l'extraire commodément de certains de ses composés.
Son comportement vis à vis de la chaleur est particulier. Il fond à température relativement basse, 120°C, et donne alors un liquide jaune clair très fluide. Si on continue à chauffer, il prend une coloration brun-rouge et sa viscosité augmente. On peut alors retourner le récipient qui le contient sans risque de le voir s'écouler. Après 200°C la masse redevient fluide et entre en ébullition à partir de 444°C. Il peut alors être distillé et se condense sur une parois froide sous forme de "fleur de soufre" pulvérulente.
Quand on approche une flamme du soufre fondu il s'allume facilement et produit une flamme bleuâtre qui exhale une vapeur acide suffocante.
Par ailleurs, il se consume entièrement en brûlant sans laisser de cendre. Nous reparlerons de cette propriété qui sera à l'origine de nombreuses hypothèses.
Le mercure
Seul métal liquide à la température ambiante il présente des réactions qu'on ne pourrait observer dans aucun autre métal. C'est un "solvant" de la plupart des métaux. Seuls le fer et le platine font exception. Le terme "amalgame" qui désigne cette solution est réputé provenir de la traduction latine d'une expression arabe signifiant "union charnelle". On connaît l'amalgame de mercure et d'argent utilisé par les dentistes, le mercure est aussi largement utilisé pour extraire l'or contenu dans les sables alluviaux. L'amalgame obtenu pouvant se décomposer par simple chauffage, cette distillation libère le métal du mercure qui l'avait dissout. C'est aussi une activité dont on sait aujourd'hui qu'elle est gravement polluante.
Le mercure a un étrange comportement sur lequel nous devons nous arrêter car il inspirera aussi bien les alchimistes que les chimistes académiques de la fin du 18ème siècle.
Si on le chauffe dans un récipient ouvert, d'un feu doux pour éviter qu'il ne s'évapore, et ceci pendant parfois plusieurs mois, ou même une année entière comme le propose le chimiste Macquer, il se transforme en une masse solide rougeâtre désignée comme "mercure précipité per se" (précipité en soi) par les alchimistes.
Ce composé rouge étant ensuite chauffé d'un feu vif, il se "sublime", passant directement du solide au gazeux, et se condense en gouttelettes de mercure pur sur les parois plus froides du récipient.
Nous reviendrons sur cette expérience fondamentale qui sera l'une de celles qui mettront Lavoisier sur la piste de l'oxygène. Elle pourrait être l'une des origines du mythe alchimique du Phénix, cet oiseau mythologique qui brûle puis renaît de ses cendres.
Phénix renaissant de ses cendres
La facile combinaison du soufre et du mercure est une autre source possible de la réflexion alchimique.
Soufre, Mercure et "Œuvre au rouge"
Le soufre et le mercure présentent une facilité naturelle à se combiner en même temps qu'une facilité remarquable à dissocier leurs composés.
Ils sont combinés dans le minerai le plus courant du mercure, le cinabre (sulfure de mercure HgS, Hg comme hydrargium, le nom du mercure dans la nomenclature internationale). Sa couleur rouge peut aller du safran jusqu'à l'écarlate. En poudre il a servi, très tôt, pour la couleur vermeil. C'est un composé instable : il suffit de le porter à haute température pour qu'il se décompose en soufre (14%) et mercure (86%).
Inversement, en chauffant modérément un mélange de soufre et de mercure, dans les proportions du cinabre, on obtient un solide, le vermillon, colorant rouge, version "artificielle" du cinabre. Connu en Chine depuis la plus haute antiquité, le cinabre se répand en Europe à partir de l'époque médiévale. Il y rougit les joues et les lèvres des élégantes. Malgré sa toxicité, il entre aussi dans de nombreux remèdes.
Est-ce un hasard si le rouge est une des couleur du "grand-œuvre" alchimique. "L'œuvre au rouge" est, après l'œuvre "au noir" et l'œuvre "au blanc", la dernière étape qui mènerait à la pierre "philosophale", l'Azoth, souvent décrite comme une pierre lourde et rouge.
Nous ne ferons pas ici une analyse détaillée des principes de l'alchimie dans sa quête de la Pierre Philosophale. Nous voulons simplement relever, comme le fera le "chymiste" allemand Johann Joachim Becher (1635-1682), que les réactions du soufre et du mercure, dans leur version non plus philosophique mais matérielle, devaient aussi, par leur côté spectaculaire, être une source d'inspiration pour les alchimistes, comme elles le seront plus tard pour les chimistes, leurs successeurs.
Le sel.
Le sel alchimique est à l'image du sel commun, le sel marin, le sel des lacs salés, mais aussi le salpêtre (le sel de la pierre) ou encore le natron des lacs égyptiens. Le sel naturel conserve les aliments ou, comme le natron, il préserve de la putréfaction le corps des défunts. Le principe alchimique du sel, donc, empêche la décomposition des corps et est nécessaire à l'union du mercure, reine froide et humide, avec le soufre, royal, sec et chaud.
L'alchimiste Glauber a illustré l'importance pratique de "l'esprit de sel" (notre acide chlorhydrique). Le terme de "sel" s'est maintenu dans le vocabulaire chimique. Il désigne actuellement une classe de corps. "Une partie des expressions dont on se sert en chimie y a été introduite par les alchimistes" reconnaît Lavoisier dans son introduction à la nomenclature chimique. Le mot "sel" fait partie de cet héritage.
Que retenir encore de l'alchimie, sinon la place qu'y tient de symbolisme.
Les symboles.
L'alchimie est le domaine des symboles. Elle les a reçus d'antiques traditions issues de la Mésopotamie, de l'Assyrie, de la Perse, de l'Egypte et même la Chine ou l'Inde.
Nous avons retenu sa représentation des quatre éléments par une série de triangles : le Feu , l’Air , l’Eau , la Terre .
Nous pouvons y ajouter les trois principes métalliques :
le soufre
le mercure
le sel
Et les métaux eux-mêmes, représentés par les signes représentant les Planètes auxquelles ils sont liés :
Quant aux différentes opérations de l'alchimie, elles sont représentées par les signes du zodiaque.
Il est certain que l'un des objectifs de ce symbolisme est de rebuter le profane. Glauber, proposant de donner la recette de "La teinture de l'or ou véritable or potable" l'annonce d'emblée :
"La connaissance et la préparation de cette médecine m'étant donnée du très-haut, je prétends, à cause que l'homme n'est pas né pour lui seul, de donner brièvement sa préparation et son usage, mais je ne veux pas jeter les perles devant les pourceaux, j'en veux seulement montrer le chemin aux étudieux, et qui cherchent le travail de Dieu et Nature ; et sans doute ils entendront mes écrits, mais non point un ignorant et qui n'est point expert" (Glauber Jean-Rudolphe, La teinture de l'or ou véritable or potable, Paris 1659)
Il est pourtant certain que ce ne sont pas les symboles qui sont les plus hermétiques dans les textes alchimiques. Ils peuvent même donner une allure de rationalité à un texte qui devient de plus en plus ténébreux au fil des pages. Rien d'étonnant donc à ce qu'ils survivent à l'alchimie et qu'on les retrouve même chez Macquer, son pourfendeur.
Pierre-Joseph Macquer, Eléments de Chimie théorique, Paris 1749.
Il figureront également sur une planche de l'Encyclopédie de Diderot et d'Alembert.
Constatant que ces symboles continuent à être utilisés par les chimistes académiques, Jean-Henry Hassenfratz (1755-1827) et Pierre Auguste Adet (1763-1834), en marge de la Méthode de Nomenclature Chimiste de Guyton de Morveau, Lavoisier, Berthollet et Fourcroy, proposent eux-mêmes un nouveau symbolisme qui conviendrait à la nouvelle façon de nommer et de penser.
Ce faisant ils réinterprètent le symbolisme alchimique à la lumière d'une rationalité qui n'était probablement pas celle des premiers chymistes :
"Il paraît qu'on ignore dans quels temps les chimistes ont commencé à se servir de caractères. Les recherches que nous avons entreprises sur cet objet se sont réduites à nous faire connaître d'après quelles vues les anciens avaient ordonné les signes des substances métalliques, dans la persuasion où ils étaient que les corps célestes avaient une influence sensible sur tous les corps animés et inanimés du globe terrestre ; ils avaient distingué les métaux, en métaux solaires ou colorés, en métaux lunaires ou blancs.
Les métaux de ces deux classes se subdivisaient ensuite en métaux parfaits, demi-parfaits et imparfaits ; la perfection étant exprimée par un cercle ; la demi-perfection, si nous pouvons nous servir de ce terme, par un demi-cercle ; et l'imperfection par une croix ou un dard.
Ainsi l'or, qui était le métal solaire par excellence, était représenté par un cercle seul, cette figure était commune aux métaux de la même classe tels que le cuivre, le fer, l'antimoine : mais elle se trouvait combinée avec le signe de l'imperfection.
L'argent qu'ils regardaient comme un métal lunaire demi-parfait était indiqué par un demi-cercle, l'étain, le plomb avaient aussi le demi-cercle pour signe, comme appartenant à la même classe, mais ils étaient distingués de l'argent par la croix ou par le dard.
Enfin le mercure qui était un métal imparfait, tout à la fois solaire et lunaire, portait les marques distinctives de ces deux classes, et était désigné par un cercle surmonté d'un demi-cercle auxquels on ajoutait une croix."
Ce texte est révélateur de la puissance onirique de l'alchimie. Le scientifique "académique" réussira même à trouver un sens rationnel à des signes issus d'une antiquité dominée par la magie du verbe et du signe. Quoi qu'il en soit, cette rationalité imaginée leur servira de guide pour proposer un symbolisme "moderne". Il conserveront le cercle pour les substances "métalliques" comme le mercure, le demi-cercle pour représenter les substances 'inflammables" comme le soufre, le triangle dont la pointe est en haut pour représenter les substances "alcalines" et le triangle dont la pointe est en bas pour les substances "terreuses".
Signe de cette forte imprégnation alchimique : l'or ! Chaque métal est représenté par son initiale latine inscrite dans un cercle mais, précisent les auteurs, en "ayant soin cependant de représenter l'or par un cercle au milieu duquel se trouve un point, afin de conserver l'ancien caractère". On ne se débarrasse pas aussi facilement de la vieille alchimie !
Le chimiste anglais John Dalton ( 1766-1784), considéré comme l'un des pères de la théorie atomique, représentera lui-même les atomes par des symboles proches de la représentation alchimique.
Eléments chimiques, Dalton 1808
Au moment de quitter l'alchimie.
Qu'allons nous retenir de l'alchimie pour la suite cette histoire ? Que la chimie n'a finalement pas réellement à rougir de cette mère qui lui a transmis ses laboratoires, ses réactifs et l'usage d'un symbolisme lié à une pratique. Qu'elle a focalisé l'attention sur des corps et des classes de corps qui seront au centre des recherches ultérieures : le soufre, le mercure, les métaux, les acides, les sels. Quant au modèle issus des philosophes grecs, les alchimistes ont à ce point trituré la "terre" qu'elle ne peut plus se réclamer du titre d'élément.
L'air, l'eau le feu seront les nouvelles citadelles à conquérir.
"Le sujet de cette conférence est quelque peu abstrait, et je m'en excuse, mais son choix a été dicté par le désir de vous communiquer quelques réflexions personnelles et de provoquer des observations sur l'enseignement des sciences {en particulier des sciences expérimentales qui sont spécialement de mon domaine), sur le rôle que peut et doit y jouer le point de vue historique et de son importance dans la préparation de ceux qui sont appelés à enseigner les sciences.
Il faut reconnaître tout d'abord que, dans cet enseignement, on néglige à peu près entièrement le point de vue historique, alors qu'il en est tenu grand compte dans d'autres branches comme la littérature et la philosophie. L'enseignement de la musique lui-même vient de voir son programme augmenté, dans les établissements secondaires, d'un aperçu des « grandes étapes » et des « grandes figures » de l'histoire de cet art. Or, dans l'enseignement des sciences, on ne saurait que gagner à introduire de même le point de vue historique."
Extrait : "Ce que nous proposerons ici sera de mettre en évidence tout ce que l'enseignement scientifique perd à être uniquement dogmatique, à négliger le point de vue historique.
En premier lieu il perd de l'intérêt. L'enseignement dogmatique est froid, statique, et aboutit à cette impression absolument fausse que la science est une chose morte et définitive. Personnellement, si j'en étais resté aux impressions éprouvées à la suite des premières leçons de sciences de mes professeurs - à qui je garde cependant le souvenir le plus reconnaissant - si je n'avais pris un contact ultérieur ou différent avec la réalité, j'aurais pu penser que la science était faite, qu'il ne restait plus rien à découvrir, alors que nous en sommes à peine aux premiers balbutiements dans la connaissance du monde extérieur. Croire qu'il n'y a plus que des conséquences à tirer de principes définitivement acquis est une idée absolument erronée et qui risque de faire perdre toute valeur éducative à l'Enseignement scientifique.
Ce défaut, général dans tous les pays, est encore plus sensible en France où, par une coquetterie déplacée, on hésite à introduire dans l'enseignement les notions nouvelles qui, à un degré plus ou moins grand, sont encore en état de développement. Seules les théories ayant fait, au moins en apparence, leurs preuves ont droit de cité dans nos livres classiques ; il en résulte qu'en réalité celles qui sont déjà périmées sont presque les seules qu'on puisse y rencontrer, tant est rapide encore le changement continuel de nos idées les plus fondamentales.
Or pour contribuer à la culture générale et tirer de l'enseignement des sciences tout ce qu'il peut donner pour la formation de l'esprit, rien ne saurait remplacer l'histoire des efforts passés, rendue vivante par le contact avec la vie des grands savants et la lente évolution des idées. Par ce moyen seulement on peut préparer ceux qui continueront "
Ce texte, constamment rappelé, reste une référence qu'il est intéressant de suivre dans le siècle qui a suivi.
Extrait : "Une discussion présidée par René Lucas, président de l'association, révéla le plein accord des nombreux spécialistes et enseignants en faveur de l'introduction de l'histoire des sciences dans l'enseignement secondaire et aussi, sous une forme anecdotique, dans l'enseignement primaire. Des professeurs d'histoire et de philosophie sont intervenus pour montrer combien leur enseignement gagnerait en intérêt et en profondeur si, en enseignant les sciences, on montrait non seulement l'évolution interne des idées, mais aussi l'influence des techniques et conditions historiques sur l'évolution de la pensée scientifique"
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1989...1994. Les journées Langevin à Brest.
De 1989 à 1994 sont organisées à la faculté des sciences à Brest, à l'initiative de Jean Rosmorduc professeur d'histoire des sciences à l'Université, des "Journées Langevin" consacrées à l'enseignement de l'histoire des sciences. Lors des deuxièmes journées Langevin en 1990, Gérard Borvon, enseignant au lycée de l'Elorn à Landerneau, expose des "Exercices historiques en classe de sciences".
" rien ne vaut d'aller aux sources, de se mettre en contact aussi fréquent et complet que possible avec ceux qui ont fait la science et qui en ont le mieux représenté l'aspect vivant " écrivait Langevin.
Gérard Borvon montre que ces sources sont souvent facilement accessibles (ce qui est encore plus vrai avec le développement d'internet) et propose de les utiliser en classe (voir ci dessous).
L’histoire des sciences ne doit pas être un simple ornement. Utilisée comme un outil pour faire progresser le cours elle évite le piège du dogmatisme qui est à l’opposé de la démarche scientifique dans le même temps qu’elle inscrit les sciences comme une part entière de la culture humaine.
Le texte, extrêmement riche, s'appuie sur la conférence de Paul Langevin "L'esprit de l'enseignement scientifique" de 1904. Il se conclut par une citation de Langevin extraite de sa conférence sur "La pensée et l'action" datée de 1946.
Parmi les multiples qualificatifs qu'on puisse attribuer à Jules Verne on ne relève pas assez souvent celui, pourtant essentiel, de vulgarisateur scientifique. Dans des romans comme "vingt mille lieues sous les mers" ou dans "Robur le Conquérant", il serait fastidieux de relever la longue liste des pages dans lesquelles il décrit les découvertes techniques de son temps en n'oubliant pas de citer leurs auteurs. Ses contemporains, lecteurs des revues scientifiques à grand succès, la Nature, l'Année Scientifique..., ou encore des "Merveilles de la Science" de Louis Figuier, ne pouvaient manquer d'y retrouver un clin d’œil à leur actualité sous la forme d'un habillage narratif. Celui-ci permettant par ailleurs une ouverture à un public plus habitué à la lecture de "Causeries littéraires" qu'à celle des "Causeries Scientifiques". Ce public n'était certainement pas à l'époque celui de la jeunesse dans lequel on a voulu le cantonner par la suite.
Jules Verne ne fait pas d'anticipation dans le sens que nous donnons à ce mot aujourd'hui, il nous décrit la naissance des techniques de son temps, dont nous sommes les héritiers, et imagine leur développement. Relire Jules Verne c'est y trouver les descriptions des objets techniques utilisés, par exemple, dans le Nautilus du capitaine Nemo ou "l'Albatros" de l'ingénieur Robur. Loin d'alourdir le récit elles lui ajoute une saveur "belle époque" et nous invitent à un voyage dans le passé sans la froideur d'un discours historique académique.
A l'amateur, ou même au chercheur, attiré par l'histoire des sciences et des techniques, Jules Verne propose des pistes de recherche. Un exemple dans ce texte extrait de "Robur le Conquérant".
L'Albatros de Robur
" Ce n’est ni à la vapeur d’eau ou autres liquides, ni à l’air comprimé ou autres gaz élastiques, ni aux mélanges explosifs susceptibles de produire une action mécanique, que Robur a demandé la puissance nécessaire à soutenir et à mouvoir son appareil. C’est à l’électricité, cet agent qui sera, un jour, l’âme du monde industriel. D’ailleurs, nulle machine électromotrice pour le produire. Rien que des piles et des accumulateurs. Seulement, quels sont les éléments qui entrent dans la composition de ces piles, quels acides les mettent en activité ? C’est le secret de Robur. De même pour les accumulateurs. De quelle nature sont leurs lames positives et négatives ? On ne sait. L’ingénieur s’était bien gardé – et pour cause – de prendre un brevet d’invention. En somme, résultat non contestable : des piles d’un rendement extraordinaire, des acides dune résistance presque absolue à l’évaporation ou à la congélation, des accumulateurs qui laissent très loin les Faure-Sellon-Volckmar, enfin des courants dont les ampères se chiffrent en nombres inconnus jusqu’alors. De là, une puissance en chevaux électriques pour ainsi dire infinie…
Mais, il faut le répéter, cela appartient en propre à l’ingénieur Robur. Là-dessus il a gardé un secret absolu"
Jules Verne n'est ni le premier, ni le seul, à prédire que l'électricité "sera, un jour, l’âme du monde industriel" et il est vrai que notre 21ème siècle cherche à trouver le secret de Robur, celui des piles et accumulateurs électriques qui pourraient peut-être un jour faire voler les "plus lourd que l'air". Le curieux pourra s'arrêter sur la mention des accumulateurs "Faure-Sellon-Volckmar". C'est toute l'histoire des premiers accumulateurs depuis ceux de Gaston Planté qu'il pourra parcourir. Par exemple dans "La Physique Moderne" de Édouard Hospitalier ou encore dans la revue La Nature dans l'article : Nouveaux perfectionnements apportés aux accumulateurs électriques. L'article faisant mention de l'accumulateur "Faure-Sellon-Volckmar" date de 1882 et fait mention de l'exposition internationale d'électricité de paris en 1881. Noter que la première publication de Robur, sous forme de feuilleton, date de 1886.
La lecture de l'article permettra de constater que nos actuels accumulateurs au plomb sont les héritiers directs de ces premiers accumulateurs et qu'il serait peut-être utile d'y réfléchir avant de les mettre au rebus.
"Il y a quelques années, après avoir écrit les dernières lignes d’un long ouvrage, la Nouvelle Géographie universelle, j’exprimais le vœu de pouvoir un jour étudier l’Homme dans la succession des âges comme je l’avais observé dans les diverses contrées du globe et d’établir les conclusions sociologiques auxquelles j’avais été conduit. Je dressai le plan d’un nouveau livre où seraient exposées les conditions du sol, du climat, de toute l’ambiance dans lesquelles les événements de l’histoire se sont accomplis, où se montrerait l’accord des Hommes et de la Terre, où les agissements des peuples s’expliqueraient, de cause à effet, par leur harmonie avec l’évolution de la planète.
Ce livre est celui que je présente actuellement au lecteur."
"accord des Hommes et de la Terre... harmonie avec l'évolution de la Planète...". On peut comprendre que la mouvance écologiste considère, à juste titre, Élisée Reclus comme l'un des premiers d'entre eux.
Elisée Reclus prononcerait-il encore la phrase aujourd'hui ? La place de l'homme dans la nature est-elle si positive ?
Au moment où apparaît la notion d'Anthropocène, liée à la responsabilité de l'espèce humaine dans le dérèglement climatique et l'effondrement de la biodiversité, comment encore retenir l'idée, que l'espèce "Homo Sapiens" serait l'unique détentrice d'une "conscience" qui serait celle de la Nature dans son ensemble ? Élisée Reclus prononcerait-il cette même phrase s'il pouvait constater, comme nous le faisons à présent, le rôle destructeur de l'activité humaine.
De Engels à Reclus.
Déjà avant Reclus, l'anarchiste, la même phrase avait été écrite, presque mot pour mot, par Friedrich Engels, le communiste, en introduction de sa "Dialectique de la Nature" rédigée vers 1875 (mais publiée après sa mort en 1925).
Citant la publication de Copernic comme "l'acte révolutionnaire" par lequel la science de la Nature proclamait son indépendance vis à vis des religions, il constatait que le développement des sciences avait avancé dès lors à "pas de géant". Et il ajoutait : "Il fallait, semble-t-il, démontrer au monde que, désormais, le produit le plus élevé de la matière organique, l'esprit humain, obéissait à une loi du mouvement inverse de celle de la matière organique".
Et pour être plus précis :
"A partir des premiers animaux se sont développés essentiellement par différenciation continue, les innombrables classes, ordres, familles, genres et espèce d'animaux, pour aboutir à la forme où le système nerveux atteint son développement le plus complet, celle des vertébrés, et à son tour, en fin de compte, au vertébré dans lequel la nature arrive à la conscience d'elle même : l'homme".
De tels propos, aujourd'hui, vaudraient à son auteur d'être taxé d'adepte de la théorie du "dessein intelligent" diffusée par les cercles conservateurs chrétiens américains. Surtout quand Engels va jusqu'à affirmer l'immortalité de la conscience humaine. Après avoir évoqué l'inévitable fin du Soleil et de la Terre, si la Nature, écrivait-il"doit sur terre exterminer un jour, avec une nécessité d'airain, sa floraison suprême, l'esprit pensant, il faut avec la même nécessité que quelque part ailleurs et à une autre heure elle le reproduise". Sacraliser ainsi "l'esprit" humain est plutôt déroutant chez un théoricien du matérialisme dialectique.
Revenons à Élisée reclus : "L’Homme vraiment civilisé aide la terre au lieu de s’acharner brutalement contre elle ; il apprend aussi comme artiste, à donner aux paysages qui l’entourent plus de grâce, de charme ou de majesté. Devenu la conscience de la terre, l’homme digne de sa mission assume par cela même une part de responsabilité dans l’harmonie et la beauté de la nature environnante."
"L'Homme, conscience de la Terre et acteur de son harmonie et de sa beauté"? On ne peut que la souhaiter cette humanité devenue "civilisée" que le courant écologiste s'emploie à faire naître. Élisée Reclus, qui a ouvert la voie, voudrait-il, cependant, encore honorer "L'Homme" du titre de "conscience de la Nature" devant l'étendue des dégâts que "l'inconscience" de humains des pays industrialisés provoque dans l'ensemble du monde vivant depuis le début du 19ème siècle?
Voir encore sur "La terre au carré"
Penseur engagé, il prit part à tous les débats politiques et scientifiques du XIXe siècle, se liant aussi bien à Bakounine et Louise Michel qu’à Darwin. Il apporta aux luttes sociales de son temps une touche originale : la prise en compte de notre environnement naturel commun.
Une proposition de lecture : de l'homme et du microbe.
Quelle est la place de l'humain dans la Nature ? Marc André-Sélosse nous répond : il n'y est jamais seul.
"Au fil d’un récit foisonnant d’exemples et plein d’esprit, Marc-André Selosse nous conte cette véritable révolution scientifique. Détaillant d’abord de nombreuses symbioses qui associent microbes et plantes, il explore les propriétés nouvelles qui en émergent et modifient le fonctionnement de chaque partenaire. Il décrypte ensuite les extraordinaires adaptations symbiotiques des animaux, qu’ils soient terrestres ou sous-marins. Il décrit nos propres compagnons microbiens – le microbiote humain – et leurs contributions, omniprésentes et parfois inattendues.
Enfin, il démontre le rôle des symbioses microbiennes au niveau des écosystèmes, de l’évolution de la vie, et des pratiques culturelles et alimentaires qui ont forgé les civilisations."
"Nous avons cru que nous étions différents des autres, nous avons cru que nos divinités étaient plus fortes, nos bras plus solides, nos esprits imbattables.
Nous avons cru, péché mortel, que nous étions l'espèce élue. Pas le peuple élu, pas la race élue, non, bien mieux que ça : l'espèce élue !
C'est l'homme qui créa dieu à son image, et non l'inverse. C'est un homme qui créa l'arche où il amena tous les animaux pour les sauver du déluge. Plus fort que les lions,plus malin que les renards, plus organisé que les fourmis, plus bâtisseur que les castors, il était, tout au bout de la chaîne du vivant, l'objectif ultime de l'évolution. Juste avant l'ange. Il avait ainsi fini par oublier qu'il était mortel, en tant qu'individu, et en tant que civilisation.
Darwin n'a pas suffi. Même assis au bord du cimetière, nous croyons toujours en l'exception humaine. Comprendre d'une part que les espèces sont d'une façon ou d'une autre interreliées et que d'autre part l'homme n'est pas la finalité de la vie sur Terre, est un immense cheminement de la conscience qu'il est difficile, même aux plus éclairés, d'entreprendre."
Et en épilogue, après cette phrase d'Edgard Morin : "Le probable est la désintégration, l'improbable mais possible est la métamorphose...", ce dialogue entre Claude Lorius et Laurent Carpentier :
- J'ai monté du whisky. Pur malt. Pas le meilleur mais il me reste encore dans ma carrée des glaçons du glacier, spécial 100 000 ans d'âge...
- Mieux vaut en profiter tant qu'il en reste !
- A quoi buvons-nous ?
- A la santé du vieux monde. Qu'il en naisse un meilleur... Parce que si j'accepte d'être une virgule sur le fil du temps, crois bien que je refuse d'en être le point final."
L’Enseignement Mutuel a été la grande affaire du début du 19ème siècle. Sous le titre "Pages de la vie d’enfance. L’Ecole de Monsieur Toupinel", l'écrivain landernéen Max Radiguet nous fait vivre de l’intérieur l’enseignement dans l’une des premières créées en Bretagne : celle dont il a suivi l’enseignement dans sa ville natale, Landerneau. Il nous décrit par la même occasion un Landerneau bourgeois de la fin du 19ème siècle.
Introduction.
L’an dernier, parcourant une ville de Bretagne avec quelques amis, nos regards rencontrèrent au dessus d’une porte ces mots : Ecole primaire tenue par monsieur X***. En ce moment même la porte s’ouvrit, éparpillant sur la rue le tourbillon joyeux et tapageur des écoliers. - Ce spectacle causa parmi nous des impressions bien différentes. A l’heure où s’agitent les questions d’enseignement, il devait se trouver là un défenseur des doctrines du progrès. Son discours amena des répliques ; une discussion s’engagea et les théories sociales de se faire jour. – Un officier de marine, notre aîné, jusqu’alors indifférent au débat, intervint tout à coup :
"Vous allez bien loin, ce me semble, chercher les conséquences d’une petite scène que nous offre le hasard ; pour moi j’y trouve simplement un souvenir des premières années de la vie. Ce souvenir n’a la prétention de se rattacher à aucun système, il n’a qu’un mérite, celui d’un charme lointain."
Nous racontant alors quelques épisodes de son enfance, il nous fit sourire et nous émut. Plus d’une fois nous eûmes l’occasion de le ramener à ce sujet qu’il traitait sans une nuance de scepticisme et avec la plus confiante sincérité. Il est des choses d’ailleurs qu’on n’invente pas. Ses paroles nous semblèrent contenir une monographie presque complète de l’école mutuelle. Nous avons essayé de les reproduire sans y ajouter une réflexion pour ne pas amoindrir leur saveur d’intime vérité. A ce titre surtout elles intéresseront peut-être ceux qui partagent le sentiment exprimé par un aimable et doux philosophe : - On ne recommence plus, mais se souvenir c’est presque recommencer.
Avec un clin d'œil nostalgique à cette école de Monsieur Toupinel devenue le centre de documentation du lycée de l'Elorn où j'ai eu la chance d'enseigner.
"C'est un fait connu, & sans doute depuis longtemps, qu'une chambre, qu'un carrosse, une couche, sont plus fortement chauffés par le soleil, lorsque ses rayons passent au travers de verre ou de châssis fermés, que quand ces mêmes rayons entrent dans les mêmes lieux ouverts & dénués de vitrage. On sait même que la chaleur est plus grande dans les chambres ou les fenêtres ont un double châssis."
C'est ainsi que Horace Bénédict de Saussure débutait une lettre, datée du 17 avril 1784, adressée, depuis Genève, au "Journal de Paris". Géologue et naturaliste né à Conches près de Genève, en 1740, Saussure est surtout connu pour ses excursions dans les Alpes et en particulier pour avoir été l'un des premiers à atteindre le sommet du Mont Blanc où il avait pu constater que la température d'ébullition de l'eau n'était plus que de 86° de notre échelle Celsius.
La chaleur est également l'un de ses premiers centres d'intérêt. C'est pourquoi ce phénomène d'élévation de la température derrière une vitre ne pouvait pas manquer d'attirer son attention.
"Lorsque je réfléchis pour la première fois à ces faits si connus, je fus bien étonné qu'aucun Physicien n'eût cherché à voir jusqu'où pouvait aller cette augmentation ou cette concentration de la chaleur", écrit-il.
Horace Bénédict de Saussure, l'héliothermomètre et l'effet de serre.
Il se propose donc de rendre compte d'une série de mesures qu'il a commencées dès 1767. Son dispositif expérimental, auquel il donne le nom d'Héliothermomète, est une "caisse en sapin d'un pied de longueur sur 9 pouces de largeur et de profondeur". Des études antérieures lui ont montré qu'un corps sombre absorbe mieux la chaleur, il choisit donc de tapisser l'intérieur de la boite "d'un liège noir épais d'un pouce" qui constitue par ailleurs un bon isolant thermique. Son couvercle est constitué de trois glaces "placées à un pouce et demi de distance l'une de l'autre". l'expérience demande de suivre la course du soleil de telle sorte que ses rayons entrent toujours dans la boite perpendiculairement à la vitre. Utilisant cette méthode, la plus grande température qui est atteinte est de 87,7°, "c'est à dire de plus de 8 degrés au dessus de la chaleur de l'eau bouillante". L'échelle utilisée est ici celle de Réaumur qui fixe à 80 degrés la température d'ébullition de l'eau. Prenant des mesures pour mieux isoler la boite, il obtiendra même des températures atteignant 128°R soit 160°C.
Voilà pour l'observation.
"Quant à la théorie, écrit-il, elle me paraît sisimple, que je ne crois pas qu'elle ajoute beaucoup à la gloire de celui qui la développera". Il se souvient que "l'immortel Newton" a prouvé que les corps sont réchauffés par la lumière qu'ils absorbent. L'explication lui paraît donc évidente :
"Sans décider si les rayons du soleil sont eux-mêmes du feu, ou s'ils ne font qu'imprimer au feu contenu dans les corps un degré de mouvement qui produit la chaleur, c'est un fait qu'ils les réchauffent. C'est un fait tout aussi certain, que quand le corps sur lesquels ils agissent est exposé en plein air, la chaleur dont ils le pénètrent lui est en partie dérobée par les courants qui règnent dans l'air, & par ceux que cette chaleur produit elle même, Mais si ce corps est situé de manière à recevoir ses rayons sans être accessible à l'air, il conserve une plus grande proportion de la chaleur qui lui est imprimée".
La météorologie mesure aujourd'hui l'importance des phénomènes de convection pour les échanges de chaleur dans les fluides, en particulier dans l'atmosphère ou dans les océans. Saussure les avait déjà bien analysés en constatant que dans une boite vitrée, fermée et isolée, l'air conservait sa chaleur car il ne pouvait y avoir d'échange avec l'air extérieur plus froid. Bien imaginées aussi les applications possibles de son montage expérimental.
"Quant aux applications, je m'en suis aussi occupé", écrit-il, Comme je ne me flattais pas de fondre des métaux, je ne pensais qu'à faire servir cette invention à des usages qui ne demandent qu'une chaleur peu supérieure à celle de l'eau bouillante. Je voulais aussi éviter l'assujettissement et la perte du temps qu'entraîne la nécessité de présenter toujours la caisse au soleil à mesure que sa position change. Dans cette intention j'ai essayé d'employer des calottes de verre hémisphériques qui s'emboîtent les unes dans les autres".
L'idée se justifiait, la démarche témoignait d'un réel comportement scientifique. Hélas, le résultat escompté ne fut pas au rendez-vous et l'expérimentateur constate "qu'on ne pourrait pas même se flatter de faire cuire sa soupe dans cet appareil". Il préfère donc s'en tenir à sa caisse initiale qui en plus de pouvoir servir de "thermomètre solaire" serait apte, dit-il, à pratiquer des distillations ou toute autre opération qui ne demanderait pas "un degré de chaleur fort supérieur à celui de l'eau bouillante". Pourrait-il imaginer que deux siècles et demi plus tard de telles boites, d'une plus grande surface, au fond noirci traversé par des serpentins parcourus par un liquide caloporteur, seraient disposées sur les toits des maisons pour fournir à ses occupants l'eau chaude nécessaire à leur usage domestique. Son dispositif, qui avait mis en évidence ce que nous désignons aujourd'hui comme "effet de serre", est en effet devenu, par l'usage des panneaux solaires thermiques, une utilisation économe, intelligente et non-polluante du rayonnement solaire.
Jean Baptiste Joseph Fourier. De l'héliothermomètre à la température du globe terrestre.
Fourier (1768-1830) est d'abord connu comme mathématicien pour ses "séries", outil mathématique qu'il a d'abord appliqué à l'étude de la diffusion de la chaleur. En 1827 est publié dans les Mémoires de l'Académie des Sciences de l'Institut de France son "MÉMOIRE sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires". S'interrogeant sur l'influence de l'atmosphère sur la température du globe il fait une référence appuyée aux travaux de Saussure. On doit, dit-il au célèbre voyageur, une expérience qui apparaît très propre à éclairer la question". Il décrit avec précision l'instrument mis au point par Saussure. Celui-ci l'intéresse particulièrement par le fait qu'il a permis à son constructeur de "comparer l'effet solaire sur une montagne très élevée à celui qui avait lieu dans une plaine inférieure", montrant ainsi le rôle de l'épaisseur de l'atmosphère dans le phénomène.
"La théorie de cet instrument est facile à concevoir", dit-il. Comme Saussure il considère "que la chaleur acquise se concentre parce qu'elle n'est point dissipée immédiatement par le renouvellement de l'air". Il y ajoute une seconde raison qui nous rapproche d'une vision contemporaine largement vulgarisée :
"la chaleur émanée du soleil a des propriétés différentes de la chaleur obscure. Les rayons de cet astre se transmettent en assez grande partie au-delà des verres dans toutes les capacités et jusqu'au fond de la boite. Ils échauffent l'air et les parois qui le contiennent : alors la chaleur ainsi communiquée cesse d'être lumineuse; elle ne conserve que les propriétés communes de la chaleur rayonnante obscure. Dans cet état, elle ne peut traverser librement les plans de verre qui couvrent le vase ; elle s'accumule de plus en plus dans une capacité enveloppée d'une matière très-peu conductrice, et la température s'élève jusqu'à ce que la chaleur affluente soit exactement compensée par celle qui se dissipe".
Une dizaine d'années sépare ce texte de la présentation par Fresnel de sa théorie ondulatoire de la lumière. Cette "chaleur rayonnante obscure" attendra encore quelques années avant d'être qualifiée de "rayonnement infrarouge".
L'analogie avec l'atmosphère s'impose alors à Fourier. Le même phénomène expliquerait la température plus élevée dans les basses couches de l'atmosphère. Si les différentes couches de l'atmosphère restaient immobiles, elles se comporteraient comme des vitres. "la chaleur arrivant à l'état de lumière jusqu'à la terre solide perdrait tout-à-coup et presque entièrement la faculté qu'elle avait de traverser les solides diaphanes ; elle s'accumulerait dans les couches inférieures de l'atmosphère, qui acquerraient ainsi des températures élevées". Fourier n'ignore pourtant pas que l'air chaud s'élève et se mélange à l'air froid des altitudes mais il estime que ce phénomène ne doit pas altérer totalement l'effet de la lumière obscure "parce que la chaleur trouve moins d'obstacles pour pénétrer l'air, étant à l'état de lumière, qu'elle n'en trouve pour repasser dans l'air lorsqu'elle est convertie en chaleur obscure".
Depuis Lavoisier on sait que l'air est un mélange de gaz, que signifie alors la perméabilité de l'air au rayonnement solaire ou à la "chaleur rayonnante obscure" ? Les différents gaz qui le composent ont-ils tous le même comportement ? C'est la question que se pose John Tyndall.
John Tyndall (1820-1893), le découvreur des gaz à "effet de serre".
John Tyndal est né en Irlande et y a vécu sa jeunesse. Autodidacte, comme Faraday dont il a été l'élève, ses travaux scientifiques lui valent une solide renommée, tant en Europe que dans les États d'Amérique. Excellent vulgarisateur, il donne, en 1864 à Cambridge, une conférence, sous le titre "La radiation", dans laquelle il expose ses travaux sur l'absorption des rayons lumineux par différents gaz. Sa traduction par l'Abbé Moigno est publiée en France dès l'année suivante. Son traducteur est enthousiaste : "Le motif de sa dissertation lui était imposé par l'immense retentissement de ses admirables découvertes dans le domaine des radiations lumineuses et caloriques. Il l'a traité avec une lucidité, une sobriété, une élégance, une aisance magistrales ; et nous ne nous souvenons pas d'avoir lu avec plus de plaisir d'autres dissertations scientifiques".
Le texte est court (64 pages) et l'éloge justifié. Il mérite d'être lu dans sa totalité. Qui le lirait y trouverait l'essentiel de ce que nous enseignent les climatologues aujourd'hui. Son exposé s'attache d'abord à établir l'existence de lumières invisibles à l’œil. Il est acquis, depuis Fresnel, que la lumière solaire est composée de multiples radiations. En particulier il s'intéresse à celle qu'il désigne sous le terme "d'ultra-rouge" et que nous désignons aujourd'hui comme "infra-rouge". Il expose comment son existence a été révélée par l'astronome britannique William Herschel. L'expérience est belle, elle mérite d'être rappelée.
"Forçant un rayon solaire à passer à travers un prisme, il le résolut dans ses éléments constituants, et le transforma en ce qu'on appelle techniquement le spectre solaire(souligné par lui). Introduisant alors un thermomètre au sein des couleurs successives, il détermina leur pouvoir calorifique, et trouva qu'il augmentait du violet, ou du rayon le plus réfracté, au rouge ou rayon le moins réfracté du spectre. Mais il ne s'arrêta pas là. Plongeant le thermomètre dans l'espace obscur au delà du rouge, il vit que, quoique la lumière eût entièrement disparu, la chaleur rayonnante qui tombait sur l'instrument était plus intense que celle que l'on avait mise en évidence à tous les points du spectre visible."
Mentionnant les travaux de Ritter et Stokes sur les "ultraviolets" Tyndall pouvait alors présenter le rayonnement solaire comme composé de "trois séries différentes".
des rayons ultra-rouges d'une très grande puissance calorique, mais impuissants à exciter la vision.
Des rayons lumineux qui déploient la succession suivante de couleurs : rouge, orangé, jaune, vert, bleu, indigo, violet
des rayons ultra-violets, impropres à la vision comme les rayons rouges, dont le pouvoir calorifique est très faible, mais qui en raison de leur énergie chimique, jouent un rôle très important dans le monde organique.
Suit un exposé sur la nature des radiations. Quel est le lien entre la chaleur dégagée dans un fil de platine chauffé au rouge ou au blanc par un courant électrique le traversant et la perception de cette lumière par l’œil ? Son compatriote Maxwell a émis récemment l'hypothèse selon laquelle la lumière serait une onde électromagnétique se déplaçant dans un hypothétique éther. Sa réponse est conforme au modèle. Il existe dit-il un "éther lumineux" qui comme l'air transmet les sons, est "apte à transmettre les vibrations de la lumière et de la chaleur". Ainsi "chacun des chocs de chacun des atomes de notre fil excite en cet éther une onde qui se propage dans son sein avec la vitesse de 300 000 kilomètres par seconde". C'est cette onde, reçue par la rétine, qui provoque chez nous la sensation de lumière.
Le chapitre qui suit a pour titre "Absorption de la chaleur rayonnante par les gaz". Son objet concerne particulièrement notre sujet, à savoir ce que nous désignons par "effet de serre".
"Limitant tout d'abord nos recherches au phénomène de l'absorption, nous avons à nous figurer une succession d'ondes issues d'une source de rayonnement et passant à travers un gaz. Quelques-unes de ces ondes viennent se heurter contre des molécules gazeuses et leur cèdent leur mouvement ; d'autres glissent autour des molécules, ou passent à travers leurs espaces intermoléculaires, sans obstacle sensible. Le problème consiste à déterminer si de semblables molécules libres ont à un degré quelconque le pouvoir d'arrêter les ondes de la chaleur, et si les différentes molécules possèdent ce pouvoir à différents degrés".
Le montage expérimental consiste en un plaque de cuivre chauffée jusqu'à incandescence. La lumière produite est transmise à un tube fermé par deux plaques de sel gemme "seule substance solide qui offre un obstacle presque insensible au passage des ondes calorifiques". Le tube peut être rempli de gaz divers sous la même pression de 1/30 d'atmosphère. La température y est mesurée par une "pile thermo-électrique", instrument d'une invention récente.
Les résultats sont publiés dans un tableau qui exprime les quantités de radiations absorbées respectivement par les différents gaz, "en prenant pour unité la quantité absorbée par l'air atmosphérique".
On y retrouve la plupart des gaz dont la nuisance nous préoccupe aujourd'hui. En particulier le dioxyde de carbone (acide carbonique), le protoxyde d'azote, l'acide nitreux.
Un dernier résultat "incroyable" !
Une dernière partie vient compléter ce tableau. Elle concerne l'étude "des vapeurs aqueuses de l'atmosphère dans leurs rapports avec les températures terrestres". L'importance des résultats mérite une mise en scène. Après les premières mesures effectuées sur différents gaz, "nous voici préparés à accepter un résultat qui sans ces préliminaires serait apparu complètement incroyable", annonce le conférencier.
Le nouveau gaz étudié n'est autre que la vapeur d'eau. C'est "un gaz parfaitement impalpable, diffusé dans toute l'atmosphère même les jours les plus clairs". La quantité de cette vapeur est infinitésimale comparée à la composition de l'air en oxygène et azote. Pourtant les mesures effectuées montrent que son effet est 200 fois supérieur à celui de l'air qui la contient. Ce fait, note-t-il, "entraîne les conséquences les plus graves relativement à la vie sur notre planète".
Conséquences les plus graves ? C'est exactement ce que seraient tentés de dire la plupart de nos contemporains mais John Tyndall y voit en réalité une chance. La chaleur du sol échauffé par les rayons du soleil se communiquent à l'atmosphère sous formes de ces ondes de lumière "ultra-rouges" de grande puissance calorique. L'air seul serait insuffisant pour les retenir. Heureusement, constate Tyndall "les vapeur aqueuses enlèvent leur mouvement aux ondes éthérées, s'échauffent et entourent ainsi la terre comme d'un manteau qui la protège contre le froid mortel qu'elle aurait sans cela à supporter".
Plus tard, dans sa conclusion, le constat prend des proportions lyriques. "La toile d'araignée tendue sur une fleur suffit à la défendre de la gelée des nuits ; de même la vapeur aqueuse de notre air, tout atténuée qu'elle soit, arrête le flux de la chaleur rayonnée par la terre, et protège la surface de notre planète contre le refroidissement qu'elle subirait infailliblement, si aucune substance n'était interposée entre elle et le vide des espaces célestes". Il en veut pour preuve que partout où l'air est sec (déserts, sommets des hautes montagnes) cela entraîne des températures diurnes extrêmes. Inversement "pendant la nuit, la terre rayonne sans aucun obstacle la chaleur vers ses espaces célestes et il en résulte un minimum de température très-basse".
La découverte est d'importance et il la revendique. S'il reconnaît à ses prédécesseurs, de Saussure, Fourier, Pouillet, Hopkins, d'avoir "enrichi la littérature scientifique" sur ce sujet, il fait le constat que ce n'est pas, à présent, à l'air, comme ils l'ont fait, qu'il faut s'intéresser mais à la vapeur d'eau qu'il contient.
Notons ici que, s'il cite Saussure, l'effet qu'il décrit n'a plus rien à voir avec celui d'une serre dans laquelle l'air chauffé par le soleil serait confiné. C'est donc de façon erronée que l'expression "effet de serre" continue à alimenter nos débats contemporains. D'où vient l'expression ? on la trouve utilisée par Arrhenius, dont nous verrons bientôt la contribution. "Fourier, écrit-il, le grand physicien français, admettait déjà (vers 1800) que notre atmosphère exerce un puissant effet protecteur contre la perte de chaleur par rayonnement. Ses idées furent plus tard développées par Pouillet et Tyndall. Leur théorie porte le nom de la théorie de la serre chaude (souligné par nous), parce que ces physiciens admirent que notre atmosphère joue le même rôle que le vitrage d'une serre". Si le terme retenu par le milieu scientifique est "forçage radiatif", l'image torride d'une serre est tellement plus parlante que son succès est assuré pour longtemps encore.
Ainsi donc la terre est protégée par la vapeur d'eau ? Nous sommes dans la première période du développement industriel de l'Europe, comment Tyndall pourrait-il imaginer que cet équilibre qui dure depuis des milliers d'années sera rompu dans le siècle à venir. Non pas essentiellement par la vapeur d'eau mais par le CO2. Que dit-il de ce gaz ? Il a déjà mesuré que son pouvoir d'absorption des rayons lumineux est près de 1000 fois supérieur à celui de l'air. Il constate également qu'il existe un nombre de rayons "pour lesquels l'acide carbonique est impénétrable". Il en fait même un moyen de mesure du taux de CO2 dans l'air expiré par les poumons. Mais il ne percevra pas son rôle prépondérant dans le réchauffement de l'atmosphère. Ce sera la contribution de Svante Arrhenius.
Svante Arrhenius.
Svante Arrhenius est né à Vik en Suède en 1859. Chimiste, Prix Nobel, les apprentis chimistes le connaissent par la loi concernant les vitesses des réactions chimiques à laquelle on a donné son nom. Les météorologues se souviennent d'abord de ses études sur l'absorption de la lumière infrarouge par la vapeur d'eau et le CO2. Son article "De l'influence de l'acide carbonique dans l'air sur la température au sol", publié en 1896, a été longtemps une référence. Même si ses calculs ont ensuite été contestés, son analyse a amené certains commentateurs à faire de Arrhenius "le père du changement climatique".
Utilisant des mesures faites par Frank Washington Very et Samuel Pierpont Langley sur le rayonnement lunaire, il déduit le pourcentage d'absorption du CO2 par notre atmosphère. Il prend alors conscience du fait que l'augmentation rapide de la consommation de charbon peut contribuer à augmenter cette quantité. "L'acide carbonique, écrit-il, forme une fraction si peu importante de l'atmosphère que même la consommation industrielle de charbon semble pouvoir y influer. La consommation annuelle de houille a atteint en 1907 1200 millions de tonnes et elle augmente rapidement". Il note que sa progression est régulière : 510 millions de tonnes en 1890, 550 millions de tonnes en 1894, 690 en 1899, 890 en 1904 et il estime donc que "la quantité répandue dans l'atmosphère puisse être modifiée, dans le cours des siècles, par la production industrielle" .
La combustion de ce charbon faisant augmenter le taux de CO2 dans l'atmosphère, il estime que si ce taux doublait, la température terrestre pourrait augmenter de l'ordre de 4°C.
Ce taux était alors de l'ordre de 300ppm (300 parties par million) et il n'imaginait pas ce doublement avant 3000 ans, c'est à dire le temps qu'il estimait nécessaire avant d'épuiser l'essentiel des ressources du sous-sol en charbon. Un siècle plus tard, ce taux a déjà dépassé 400ppm. Sans être trop pessimistes les scientifiques du Giec estiment que cette augmentation de température de 4°C pourrait être atteinte à la fin de ce siècle et nous alertent sur tous les bouleversements qui nous attendent !
Arrhenius, quant à lui, n'est pas inquiet. S'il pense aux générations futures c'est en considérant que cette augmentation de la température pourrait avoir pour elles un aspect bénéfique. Il l'affirme sans hésiter dans un ouvrage publié en 1907 dans lequel il présente sa vision de l'apparition et de l'évolution de la vie sur terre sous le titre "Worlds in the making; the evolution of the universe", traduit en France sous le titre "L'évolution des mondes" .
"Nous entendons souvent, écrit-il, des lamentations sur le fait que le charbon stocké dans la terre est gaspillé par la génération présente sans aucune pensée pour la future… Nous pouvons trouver une sorte de consolation dans la considération que ici, comme souvent, il y a un bénéfice d'un côté pour un dommage de l'autre. Par l'influence de l'accroissement du pourcentage de l'acide carbonique dans l'atmosphère, nous pouvons espérer profiter dans le futur d'un climat meilleur et plus équitable, spécialement en ce qui regarde les régions les plus froides de la terre. Dans le futur la terre produira des cultures beaucoup plus abondantes qu'actuellement, au profit de l'accroissement rapide de l'humanité."
Il a fallu moins d'un siècle pour que ce rêve d'un avenir radieux, du moins pour les habitants de l'hémisphère nord, se transforme en cauchemar pour l'ensemble de la planète Terre.
Il manquait une femme dans cette liste, un article du journal Reporterre vient combler ce vide.
Eunice Foote, pionnière oubliée des sciences climatiques
Des années avant que les travaux sur le changement climatique accèdent à une reconnaissance internationale, Eunice Foote découvrait les prémices de l’effet de serre avec ses expériences maison.
L'article de Svante Arrhenius a eu de l'audience dans les milieux scientifiques mais l'époque n'était pas encore à une large médiation hors de ceux-ci. Ses prédictions d'augmentation de la température ont rapidement été oubliées, Ceci d'autant plus qu'elles annonçait une ère de prospérité. Plus de 3/4 de siècle plus tard, il a fallu des pionniers comme Claude Lorius pour que le sujet revienne à l'ordre du jour.
« CO2 - Élixir de vie et tueur du climat » est le titre d’une exposition présentée au musée Naturama de Aarau en Suisse à la charnière des années 2012 et 2013.
Élixir… le mot est fort. Il a été emprunté à l’arabe médiéval « al iksīr » désignant la liqueur d’immortalité des alchimistes ou la pierre philosophale supposée transformer le plomb en or.
Dans une première partie nous choisirons ce côté lumineux de l’histoire.
Nous découvrirons la suite de tâtonnements, de réussites et aussi parfois d’échecs, qui a fait prendre conscience de l’existence et du rôle de cet « élixir », le dioxyde de carbone et de ce joyau minéral, le carbone.
Tueur de climat. Qui peut encore le nier ? Et qui peut refuser de voir que la dangereuse augmentation du CO2 dans l’atmosphère, loin d’être une malédiction portée par ce gaz, est le résultat de l’emballement d’un monde industriel développé qui gaspille les ressources fossiles accumulées sur la planète au cours de millions d’années et les disperse sous forme d’objets inutiles et de polluants multiples.
Élixir ou poison, amour ou désamour… Le carbone et le dioxyde de carbone sont symboliques de cette chimie aux deux visages qui sont aussi ceux de la science en général.
"It is a well-known fact, and undoubtedly has been for a long time, that a room, a carriage, a bed, are heated more strongly by the sun when its rays pass through glass or closed frames than when these same rays enter the same places open and without glazing. It is even known that the heat is greater in rooms where the windows have double frames."
This is how Horace Bénédict de Saussure began a letter, dated April 17, 1784, addressed from Geneva to the "Journal de Paris". A geologist and naturalist born in Conches near Geneva in 1740, Saussure is best known for his excursions in the Alps and in particular for being one of the first to reach the summit of Mont Blanc where he was able to observe that the boiling point of water was only 86° on our Celsius scale.
Heat is also one of his primary interests. That's why this phenomenon of rising temperature behind a window could not fail to attract his attention.
"When I first reflected on these well-known facts, I was very surprised that no physicist had sought to see how far this increase or concentration of heat could go," he wrote.
Horace Bénédict de Saussure, the heliothermometer and the greenhouse effect.
He therefore set out to report on a series of measurements he had begun in 1767. His experimental device, which he named the Heliothermometer, was a "fir box one foot long by 9 inches wide and deep." Previous studies had shown him that a dark body absorbs heat better, so he chose to line the inside of the box "with a layer of black cork one inch thick," which also provided good thermal insulation. Its lid consisted of three panes of glass "placed one and a half inches apart." The experiment required tracking the sun's path so that its rays always entered the box perpendicularly to the glass. Using this method, the highest temperature reached was 87.7°, "that is to say, more than 8 degrees above the temperature of boiling water." The scale used here is Réaumur's, which sets the boiling point of water at 80 degrees. By taking measures to better insulate the box, he even obtained temperatures reaching 128°R, or 160°C.
That's all for the observation.
"As for the theory," he wrote, "it seems so simple to me that I don't believe it will add much to the glory of whoever develops it." He recalled that "the immortal Newton" had proven that bodies are heated by the light they absorb. The explanation therefore seemed obvious to him:
"Without deciding whether the sun's rays are themselves fire, or whether they only impart to the fire contained in bodies a degree of movement which produces heat, it is a fact that they warm them. It is an equally certain fact that when the body on which they act is exposed to the open air, the heat with which they penetrate it is partly stolen from it by the currents that reign in the air, and by those that this heat itself produces. But if this body is situated so as to receive its rays without being accessible to the air, it retains a greater proportion of the heat that is imparted to it."
Meteorology today measures the importance of convection phenomena for heat exchange in fluids, particularly in the atmosphere and oceans. Saussure had already analyzed them effectively, observing that in a closed, insulated glass box, the air retained its heat because there could be no exchange with the colder outside air. The potential applications of his experimental setup were also well conceived.
"As for applications, I also considered them," he wrote. "Since I did not flatter myself that I could melt metals, I only thought of using this invention for purposes requiring only a little more heat than boiling water. I also wanted to avoid the constraints and wasted time involved in constantly exposing the container to the sun as its position changed. With this in mind, I tried using hemispherical glass caps that fit one inside the other."
The idea was justified, the approach demonstrated genuine scientific rigor. Alas, the expected result was not achieved, and the experimenter observed that "one could not even boast of cooking soup in this device." He therefore preferred to stick with his original box, which, in addition to serving as a "solar thermometer," would be suitable, he said, for distillations or any other operation that did not require "a degree of heat much higher than that of boiling water." Could he have imagined that two and a half centuries later, such boxes, with a larger surface area and a blackened base pierced by coils carrying a heat transfer fluid, would be placed on the roofs of houses to provide their occupants with the hot water necessary for their domestic use? His device, which had highlighted what we now call the "greenhouse effect," has indeed become, through the use of solar thermal panels, an economical, intelligent, and non-polluting use of solar radiation.
Jean Baptiste Joseph Fourier. From the heliothermometer to the temperature of the Earth.
Fourier (1768-1830) is primarily known as a mathematician for his "series," a mathematical tool he initially applied to the study of heat diffusion. In 1827, his "Memoir on the Temperatures of the Earth and Planetary Spaces" was published in the Mémoires de l'Académie des Sciences de l'Institut de France. Inquiring into the influence of the atmosphere on the Earth's temperature, he makes a strong reference to the work of Saussure. "We owe," he says, "to the famous traveler an experiment that appears very well suited to clarifying the question." He precisely describes the instrument developed by Saussure. He was particularly interested in it because it allowed its inventor to "compare the solar effect on a very high mountain to that occurring on a lower plain," thus demonstrating the role of atmospheric thickness in the phenomenon.
"The theory behind this instrument is easy to grasp," he said. Like Saussure, he believed "that the heat acquired is concentrated because it is not immediately dissipated by the renewal of the air." He added a second reason that brings us closer to a widely held contemporary view:
"The heat emanating from the sun has different properties from dark heat. The rays of this star are transmitted to a fairly large extent beyond the glass in all the containers and to the bottom of the box. They heat the air and the walls that contain it: then the heat thus communicated ceases to be luminous; it retains only the common properties of dark radiant heat. In this state, it cannot freely pass through the glass plates that cover the vessel; it accumulates more and more in a container enveloped in a very poor conductive material, and the temperature rises until the incoming heat is exactly compensated by that which dissipates."
About ten years separate this text from Fresnel's presentation of his wave theory of light. This "dark radiant heat" would have to wait a few more years before being termed "infrared radiation".
The analogy with the atmosphere then became obvious to Fourier. The same phenomenon would explain the higher temperature in the lower layers of the atmosphere. If the different layers of the atmosphere remained motionless, they would behave like panes of glass. "Heat arriving in the form of light at the solid earth would suddenly and almost entirely lose its ability to pass through transparent solids; it would accumulate in the lower layers of the atmosphere, which would thus acquire high temperatures." Fourier was not unaware, however, that hot air rises and mixes with the cold air at higher altitudes, but he believed that this phenomenon should not completely alter the effect of dark light "because heat encounters fewer obstacles to penetrating the air, being in the form of light, than it encounters to pass back into the air when it is converted into dark heat."
Since Lavoisier we have known that air is a mixture of gases, so what does the permeability of air to solar radiation or to "dark radiant heat" mean? Do the different gases that compose it all have the same behavior? This is the question that John Tyndall asks.
John Tyndall (1820-1893), the discoverer of "greenhouse" gases.
John Tyndall was born and raised in Ireland. A self-taught man, like Faraday, whose student he was, his scientific work earned him a solid reputation, both in Europe and in the United States. An excellent popularizer, he gave a lecture in Cambridge in 1864 entitled "Radiation," in which he presented his work on the absorption of light rays by various gases. His translation by Abbé Moigno was published in France the following year. His translator was enthusiastic: "The subject of his dissertation was dictated by the immense impact of his remarkable discoveries in the field of light and heat radiation. He treated it with masterful clarity, conciseness, elegance, and ease; and we cannot recall having read any other scientific dissertation with greater pleasure."
The text is short (64 pages) and the praise is justified. It deserves to be read in its entirety. Anyone who reads it will find the essence of what climatologists teach us today. His exposition focuses first on establishing the existence of light invisible to the naked eye. It has been accepted since Fresnel that sunlight is composed of multiple radiations. In particular, he is interested in what he calls "ultra-red," which we now refer to as "infrared." He explains how its existence was revealed by the British astronomer William Herschel. The experiment is remarkable and deserves to be remembered.
It deserves to be read in its entirety. Anyone who reads it will find the essence of what climatologists teach us today. His exposition focuses first on establishing the existence of light invisible to the naked eye. It has been accepted since Fresnel that sunlight is composed of multiple radiations. In particular, he is interested in what he calls "ultra-red," which we now refer to as "infrared." He explains how its existence was revealed by the British astronomer William Herschel. The experiment is remarkable and deserves to be remembered.
Referring to the work of Ritter and Stokes on "ultraviolet", Tyndall was then able to present solar radiation as composed of "three different series".
-Ultra-red rays possess a very high heat output, but are incapable of stimulating vision.
-Light rays that display the following sequence of colors: red, orange, yellow, green, blue, indigo, violet.
-Ultraviolet rays, like red rays, are unsuitable for vision. Their heat output is very low, but due to their chemical energy, they play a crucial role in the organic world.
This is followed by a discussion on the nature of radiation. What is the link between the heat released in a platinum wire heated to red or white by an electric current passing through it and the perception of this light by the eye? His compatriot Maxwell recently hypothesized that light is an electromagnetic wave traveling through a hypothetical ether. His answer is consistent with the model. He says there exists a "luminous ether" which, like air transmitting sound, is "capable of transmitting the vibrations of light and heat." Thus, "each collision of each atom in our wire excites a wave in this ether which propagates within it at a speed of 300,000 kilometers per second." It is this wave, received by the retina, that causes our sensation of light.
The following chapter is entitled "Absorption of radiant heat by gases". Its subject matter is particularly relevant to our topic, namely what we refer to as the "greenhouse effect".
"First limiting our research to the phenomenon of absorption, we must imagine a succession of waves originating from a source of radiation and passing through a gas. Some of these waves collide with gas molecules and impart their motion to them; others glide around the molecules, or pass through their intermolecular spaces, without any perceptible obstacle. The problem consists of determining whether such free molecules have, to any degree, the power to stop the heat waves, and whether the different molecules possess this power to different degrees."
The experimental setup consists of a copper plate heated until incandescent. The light produced is transmitted to a tube sealed by two rock salt plates, "the only solid substance that offers an almost imperceptible obstacle to the passage of heat waves." The tube can be filled with various gases under the same pressure of 1/30 of an atmosphere. The temperature inside is measured by a thermoelectric pile, a recently invented instrument.
The results are published in a table which expresses the quantities of radiation absorbed respectively by the different gases, "taking as the unit the quantity absorbed by the atmospheric air".
It contains most of the gases whose harmful effects concern us today. In particular, carbon dioxide (carbonic acid), nitrous oxide, and nitrous acid.
One last, "incredible" result!
A final section completes this picture. It concerns the study of "aqueous vapors in the atmosphere in their relationship to terrestrial temperatures." The significance of the results warrants a more detailed presentation. After the initial measurements carried out on various gases, "we are now prepared to accept a result that, without these preliminary steps, would have seemed completely unbelievable," the speaker announced.
The new gas being studied is none other than water vapor. It is "a perfectly impalpable gas, diffused throughout the atmosphere even on the clearest days." The quantity of this vapor is infinitesimal compared to the oxygen and nitrogen composition of the air. Yet measurements show that its effect is 200 times greater than that of the air containing it. This fact, he notes, "has the most serious consequences for life on our planet."
The most serious consequences? That's exactly what most of our contemporaries would be tempted to say, but John Tyndall actually saw it as an opportunity. The heat from the ground, warmed by the sun's rays, is transmitted to the atmosphere in the form of these "ultra-red" light waves of great calorific power. Air alone would be insufficient to retain them. Fortunately, Tyndall observes, "the water vapors slow the movement of the ethereal waves, heat up, and thus surround the earth like a mantle, protecting it from the deadly cold it would otherwise have to endure."
Later, in his conclusion, the observation takes on lyrical proportions. "A spider's web stretched over a flower is enough to protect it from the night frost; similarly, the water vapor in our air, however attenuated, stops the flow of heat radiated by the earth and protects the surface of our planet from the cooling it would inevitably undergo if no substance were interposed between it and the void of celestial space." He offers as proof that wherever the air is dry (deserts, high mountain peaks), this results in extreme daytime temperatures. Conversely, "during the night, the earth radiates heat unimpeded towards its celestial realms, resulting in a very low minimum temperature."
The discovery is significant, and he claims it as his own. While acknowledging that his predecessors—de Saussure, Fourier, Pouillet, and Hopkins—had "enriched the scientific literature" on this subject, he observes that it is not air itself, as they did, that should be the focus of study, but rather the water vapor it contains..
It should be noted here that, although he cites Saussure, the effect he describes has nothing to do with that of a greenhouse in which air heated by the sun is confined. It is therefore erroneously that the expression "greenhouse effect" continues to fuel our contemporary debates. Where does the expression come from? It is found used by Arrhenius, whose contribution we will see shortly. "Fourier," he writes, "the great French physicist, already admitted (around 1800) that our atmosphere exerts a powerful protective effect against heat loss by radiation. His ideas were later developed by Pouillet and Tyndall. Their theory is called the 'hot greenhouse theory' (emphasis added), because these physicists observed that our atmosphere plays the same role as the glazing of a greenhouse." Although the term used by the scientific community is "radiative forcing", the scorching image of a greenhouse is so much more evocative that its success is assured for a long time to come.
So, the Earth is protected by water vapor? We are in the early stages of Europe's industrial development; how could Tyndall have imagined that this balance, which had lasted for thousands of years, would be disrupted in the coming century? Not primarily by water vapor, but by CO2. What does he say about this gas? He has already measured that its absorption of light rays is nearly 1,000 times greater than that of air. He also observes that there are a number of rays "for which carbonic acid is impenetrable." He even uses it as a means of measuring the CO2 level in exhaled air. But he will not perceive its crucial role in the warming of the atmosphere. That will be the contribution of Svante Arrhenius.
Svante Arrhenius.
Svante Arrhenius was born in Vik, Sweden, in 1859. A chemist and Nobel laureate, he is known to aspiring chemists for the law concerning the rates of chemical reactions that bears his name. Meteorologists primarily remember his studies on the absorption of infrared light by water vapor and CO2. His article "On the Influence of Carbonic Acid in the Air on the Temperature at Ground Level," published in 1896, was a standard reference for many years. Although his calculations were later challenged, his analysis led some commentators to call Arrhenius "the father of climate change."
Using measurements of lunar radiation made by Frank Washington Very and Samuel Pierpont Langley, he deduced the percentage of CO2 absorbed by our atmosphere. He then realized that the rapid increase in coal consumption could contribute to increasing this amount. "Carbonic acid," he wrote, "forms such a small fraction of the atmosphere that even industrial coal consumption seems to have an effect on it. Annual coal consumption reached 1,200 million tons in 1907 and is increasing rapidly." He noted that its increase was steady: 510 million tons in 1890, 550 million tons in 1894, 690 million in 1899, and 890 million in 1904, and he therefore concluded that "the amount released into the atmosphere can be modified, over the course of centuries, by industrial production."
The combustion of this coal increases the CO2 level in the atmosphere, and he estimated that if this level were to double, the Earth's temperature could rise by around 4°C.
This level was then around 300 ppm (300 parts per million), and he did not foresee this doubling for another 3,000 years, which was the time he estimated would be needed to exhaust most of the subsoil's coal resources. A century later, this level has already exceeded 400 ppm. Without being overly pessimistic, the IPCC scientists estimate that this 4°C temperature increase could be reached by the end of this century and warn us of all the upheavals that await us!
Arrhenius, for his part, is not worried. If he thinks about future generations, it is by considering that this temperature increase could have a beneficial aspect for them. He states this without hesitation in a work published in 1907 in which he presents his vision of the appearance and evolution of life on Earth under the title "Worlds in the Making; the Evolution of the Universe," translated in France as "L'évolution des mondes" (The Evolution of Worlds).
"We often hear," he writes, "lamentations about the fact that the coal stored in the earth is wasted by the present generation without any thought for the future… We can find some consolation in the consideration that here, as often, there is a benefit on one side for a harm on the other. Through the influence of the increasing percentage of carbonic acid in the atmosphere, we can hope to enjoy a better and more equitable climate in the future, especially with regard to the colder regions of the earth. In the future, the earth will produce far more abundant crops than at present, to the benefit of the rapid growth of humanity."
It took less than a century for this dream of a bright future, at least for the inhabitants of the northern hemisphere, to turn into a nightmare for the entire planet Earth.
Dans les dernières années de cette fin de 20ème siècle déjà lointain, j'accompagnais de façon régulière mes élèves du lycée de l'Elorn à Landerneau au centre des archives municipales voisin de l'établissement. Là, dans le reste de verdure d'un ancien parc, un manoir bourgeois, portant les marques de ses multiples remaniements, conservait les collections de revues de vulgarisation scientifique qui garnissaient l'ancienne bibliothèque. Elles avaient fait le bonheur des notables et lettrés landernéens de ce 19ème siècle où la ville était un prospère centre industriel. Elles allaient reprendre du service cent ans plus tard.
Le manoir de Keranden à Landerneau, ancien centre des archives municipales.
L'une de ces revues avait particulièrement du succès par ses articles écrits dans un style vivant et surtout pour ses nombreuses illustrations : La Nature. Revue des sciences et de leurs applications aux arts et à l'industrie. Le thème de nos recherches tournait généralement autour de : " Les Sciences, il y a 100 ans". Ainsi, année après année, ces lycéennes et lycéens ont découvert les premiers pas de leur actuelle "modernité". Les débuts, par exemple, des dessins animés puis du cinéma avec le "phénakistiscope".
Nous avons découvert le "phénakistiscope (alors orthographié "phénakisticope" ) dans un numéro de la Nature de 1880. On y parlait alors du "phénakisticope de Joseph Plateau".
Plus tard, dans la même revue datée de 1882 un article sur "l'enseignement par les jeux" décrivait l'appareil sous le terme de "zootrope".
L'idée nous vint alors d'apprendre en nous amusant, comme nous invitait à le faire l'auteur de l'article, et d'illustrer la notion de persistance rétinienne par la construction de phénakistiscopes.
Nous retrouvions Muybridge dans un article daté de 1882 où était décrite sa méthode : 24 appareils disposés le long d'une piste où l'animal photographié coupait des fils déclenchant la prise de vue.
Patrice Gélinet a consacré son émission de mercredi 9 décembre 2009 à l’histoire de l’électricité.
Invité : Gérard Borvon pour son livre publié chez Vuibert, "Histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron"
« Il est un agent puissant, obéissant, qui se plie à tous les usages : il m’éclaire, il m’échauffe, il est l’âme de mes appareils mécaniques. Cet agent, c’est l’électricité. »
Jules Verne Vingt Mille Lieues sous les mers
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Pendant des milliers d’années, l’humanité s’est contentée d’observer sans les comprendre les manifestations de ce qui allait devenir sa première source d’énergie. Emerveillés par les aurores boréales, ou terrorisés par la foudre, qui n’était croyaient-ils que l’expression de la colère des dieux, les hommes ont mis des siècles à comprendre et à domestiquer l’électricité pour qu’elle les éclaire, les réchauffe, leur permette de se déplacer, de communiquer, et pour faire tourner leurs machines. En 1780, un savant italien, Luigi Galvani, avait même réussi à faire bouger des cadavres de grenouille en y faisant passer de l’électricité. C’était l’époque où elle n’était encore qu’un objet de curiosité dans les salons du XVIII° siècle.
De Thalès, fasciné par l'ambre et sa force d'attraction, à l'électricité de demain, l'énergie électrique a toujours été au coeur des préoccupations humaines. Aujourd'hui, loin des craintes premières des hommes face à la foudre et aux éclairs, c'est l'avenir de la planète, et la position de l'homme dans cet environnement en souffrance, qui font progresser la place et l'image de l'électricité dans la vie de chacun. De nouvelles voies ont été explorées, des énergies renouvelables proposées. De l'hydroélectricité à l'électricité verte obtenue à partir de déchets industriels et agricoles, en passant par les panneaux photovoltaïques, les éoliennes, la géothermie, le solaire hydraulique et les énergies marines, ces filières d'énergie « propre » commencent à se faire une place au côté de l'électricité traditionnelle, sans toutefois la détrôner.
De l'ambre à l'électron, cette histoire de l'électricité mérite que l'on s'y attarde, car si l'électricité est devenue pour tous un droit inaliénable, et s'affiche comme l'énergie de demain, elle le doit à des hommes, amateurs ou scientifiques reconnus, à des expériences heureuses ou hasardeuses, et à des erreurs aussi, sans parler du hasard omniprésent dans l'histoire des sciences.
Un parcours que nous vous proposons de retracer, aujourd'hui, en direct du studio 167 de France Culture, en compagnie de Gérard Borvon, ancien professeur de physique, formateur en Histoire des sciences techniques dans les IUFM (institut universitaire de formation des maîtres), et auteur du livre « Histoire de l'électricité, de l'ambre à l'électron », paru chez Vuibert à l'automne 2009. Et avec lui, Patrice Carré, qui a signé en 1991, avec Alain Beltran, un livre intitulé « La fée et la servante », paru chez Belin. Il est spécialiste de l'histoire culturelle et sociale des réseaux.
Gérard Borvon a publiéHistoire de l'électricité, de l'ambre à l'électronaux éditions Vuibert. Il y fait le récit de l'évolution de l'électricité, curiosité de la Grèce antique devenue une ressource essentielle à notre civilisation.
Semences de Curieux est une émission animée par Jacques Olivier sur la radio belge RTBF.
Par définition, les sciences sont toujours en mouvement. Semences de Curieux se propose d’en suivre la marche en les mettant en perspective, entre les acquis du passé et les questions en suspens avec leur enjeu pour demain.
"Il y aurait bien des façons de raconter l’histoire de l’humanité ; mais il est certain que depuis le jour où l’un de nos ancêtres inconnu s’est emparé d’une flamme, l’histoire de l’humanité se confond avec celle de la domestication des énergies. Et parmi celles-ci, l’énergie électrique tient une place de premier plan.L’Histoire de l’électricité, c’est une histoire vieille comme le monde - ou presque : tout a commencé au sixième siècle avant Jésus-Christ, lorsque Thalès de Milet a découvert qu’en frottant un morceau d’ambre sur une peau de mouton, l’ambre se chargeait d’électricité statique... L’ambre : elektron en grec - l’électricité était née."
Une recherche documentaire intéressante. Des images animées attractives.
Parfois, hélas, quelques raccourcis hasardeux (Thalès n’a pas nommé l’électricité Elektron, mot qui est simplement le nom grec de l’ambre - Nollet ne distinguait pas deux sortes d’électricité, la découverte est de Dufay).
Cet ouvrage est un exemple de ce que devrait être la vulgarisation de la science au sens noble de vulgarisation: action de rendre accessible aux non spécialistes la quête inlassable et collective du génie humain pour arracher à une nature terriblement complexe ses secrets
J'ai commandé ce livre car je suis professeur des écoles et je dois réaliser une séquence sur l'électricité.
Ce livre est très intéressant et très bien fourni. Enfin un moyen de connaitre véritablement l'histoire de l'électricité !
De plus, le livre est arrivé en très bon état et très rapidement.
Ce livre permet d'appréhender clairement les différents concepts historiques qui ont permis d'élaborer la théorie actuelle de l’électricité.
Je le recommande particulièrement à tous ceux qui ont été rebutés au cours de leur scolarité par l'enseignement de cette matière.Vous comprendrez par exemple pourquoi la charge de l'électron est négative et non positive, d’où vient les signes + et -...et beaucoup de chose qui ne sont malheureusement pas enseignées au collège ou au lycée.
Merci à l'auteur.
L'histoire de l'électricité est très bien racontée par Gérard Borvon. Ce livre n'est pas du tout rigide et formel, il se lit très bien et c'est ce qui fait qu'on retient plus de choses ! Les anecdotes y sont très bien rapportées et on s'amuse à les lire. Ce livre casse la malheureuse idée rigide et complexe que l'on peut avoir des sciences, on apprend en s'amusant et ça réconcilie les gens avec la physique.
4. Histoire de l’électricité : de l’ambre à l’électron (Gérard Borvon)
À propos de l’auteur
Gérard Borvon est un historien passionné de sciences. Avec une carrière dédiée à l’enseignement et à la recherche, il combine rigueur académique et talent de conteur pour rendre l’histoire des sciences accessible et passionnante.
Ce livre propose un voyage fascinant à travers l’histoire de l’électricité, depuis les premières découvertes jusqu’aux avancées modernes. C’est une lecture captivante pour quiconque souhaite comprendre l’évolution des connaissances électriques et l’impact de ces découvertes sur notre monde.
Quand on écrit un livre, il faut forcément être passionné par le sujet.
Je pense cela, car ce qui anime en partie les articles que je rédige dans ce blog, c’est la passion que j’ai pour mon métier et pour l’électricité en général.
Et après la lecture d’un livre comme celui ci, je peux vous certifier que l’auteur, Gérard Borvon, doit être un passionné.
Cette passion pour l’électricité, il l’a transmise dans ce livre mais aussi dans sa carrière: Enseignant en physique Chimie, formateur en histoire des sciences à l’IUFM et auteur de plusieurs livres dont celui que je vous propose dans cet article.
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Comme l'art ou la littérature,les sciences sont un élément à part entière de la culture humaine. Leur histoire nous éclaire sur le monde contemporain à un moment où les techniques qui en sont issues semblent échapper à la maîtrise humaine.
La connaissance de son histoire est aussi la meilleure des façons d'inviter une nouvelle génération à s'engager dans l'aventure de la recherche scientifique.
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