Le blog d'histoire des sciences

Théâtre rock, con­cert de mots, Prométhée poème élec­trique est un dia­logue ryth­mique où la voix du Titan se mêle au son des gui­tares, touchant au cœur nos fail­lites con­tem­po­raines, alors que jamais l’homme n’a autant con­fondu la lumière et le feu.

S’appuyant sur le mythe fon­da­teur, tra­vail­lant la fig­ure d’un Prométhée con­tem­po­rain revenu nous deman­der ce que nous avons fait de son feu, le texte inter­roge notre époque, à tra­vers les thèmes de la con­nais­sance et le pou­voir, du pro­grès, de l’inhumanité et de la répar­ti­tion des richesses.

Dans les pul­sa­tions d’une poésie élec­trique et mal élevée, la voix se tresse dans les cordes d’une gui­tare aux mille sonorités, for­mant en elle un dit poé­tique et com­bustible, une pul­sa­tion ver­bale et mélodique.

Prométhée : — Tôt ou tard vous brûlerez. Vous appuierez sur le bou­ton rouge des atomes et vous brûlerez. Vous ferez de la terre une ordure et dans l’incendie de vos pour­ri­t­ures, vous brûlerez. Vous lais­serez la machine penser à votre place et vous brûlerez. Vous vous clonerez en drag­ons, et vous brûlerez, vous brûlerez, vous brûlerez !

 

Le sys­tème : — Elle est belle ta chan­son, mais l’avenir ne dure longtemps que pour les étoiles, et toute la bricole mythologique. Nous sommes d’une autre race, notre exis­tence est celle des bâtis­seurs, nous con­juguons l’avoir plutôt que l’être ; c’est bien assez pour oublier qui nous sommes en face de l’éternité.

 

Prométhée : — Salauds ! Vous avez rem­placé l’espérance par le cynisme, plas­ti­fié la lumière : l’homme ago­nise entre vos certitudes.

 

Le sys­tème : — Mais Prométhée, par nous les hommes ne désirent plus l’éternité : juste une place devant la télé, une bonne bière et de la tran­quil­lité… Dis-moi, es-tu prêt à nou­veau à souf­frir pour cha­cun des hommes ?

 

Prométhée : — Parce qu’il n’y a pas d’issue, je trou­verai l’issue… J’attendrai l’aube, et le matin. Que le soleil sorte des eaux noires, que la lumière reprenne sa res­pi­ra­tion… Casse-toi, rapace, ta voix est tran­chante comme ta fig­ure ; mon ven­tre s’est ouvert, je saigne encore, putain, je saigne encore…

 

Le sys­tème : — Vous gueulez, oui, petits rebelles, et nous aimons bien enten­dre vos gémisse­ments, nous sommes tolérants, allez-y, gueulez, nous vous local­isons plus facile­ment, tout est sous con­trôle. Regarde, Prométhée, le chaos danse avec nous, il danse avec nous !

 

Prométhée : — Vous con­naîtrez l’humiliation, et peut-être l’humilité. Pour chaque sys­tème existe un grain de sable…

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Le texte du spectacle

En cette année 2014 du centenaire du début de le première guerre mondiale chacun, de part et d'autre du Rhin, se plait à dénoncer le massacre de millions d'hommes et de femmes.

C'est seulement un an avant le début de cette guerre, le 1^er avril 2013, que paraissait le premier numéro d'une revue promise à un long succès : "La Science et la Vie", devenu "Science et Vie".

Côté "Vie", on pouvait y lire un article sur "Les grands chirurgiens français d'aujourd'hui" ou encore, et déjà, un article sur "La répression des fraudes alimentaire". Mais, dès les premières pages de la revue le lecteur était invité à suivre "La naissance, la vie et la mort d'un canon". La couverture de la revue représentait d'ailleurs l'usinage de ce fameux canon, avec, au premier plan, un officier, sabre au côté, surveillant l'opération.

Poursuivant leur lecture jusqu'aux dernières pages, un lecteur ou une lectrice, pouvaient y lire un article de Gabriel Lippmann, prix Nobel de Physique en 1908. Celui-ci, sous le titre "La science et la vie", entendait montrer comment "la science joue dans notre vie un rôle immense" et à quel point "elle fait essentiellement partie de notre avenir comme de notre passé".

L'invention de la roue, du bateau, de l'imprimerie, ont, écrivait-il, "créé l'époque moderne". Mais il y ajoutait la poudre :

"Car il n'est pas jusqu'à l'artillerie qui ne soit un instrument de progrès, j'allais dire de paix et de progrès, à condition qu'elle soit de plus en plus savante".

Gabriel Lippmann

Le discours était dans l'esprit du temps : la science devait être au service de la guerre et la guerre au service de l'industrie, du commerce… et de la science ! La démonstration qu'en faisait Lippmann mérite qu'on y jette un coup d'œil.

"Le boulet rond et le canon de bois, écrivait-il, ont suffit pour détruire le morcellement féodal et donner l'essor aux grandes nations. Aujourd'hui nous sommes plus avancés : nous avons une technique si perfectionnée que pour en tirer parti et surtout pour les perfectionner davantage, ce qui devient pour chacun une nécessité, il faut à chaque pays une foule de soldats suffisamment intelligents, d'officiers instruits, et par conséquent de corps savants et des écoles de haut enseignement bien organisées.

De plus, tout cela coûte horriblement cher, même en temps de paix. Aussi faut-il, pour porter le fardeau croissant des milliards, des revenus considérables ; c'est-à-dire une forte industrie ; c'est-à-dire un grand nombre d'industriels éclairés, de commerçants qui comprennent leur siècle ; il faut, en un mot, une classe bourgeoise cultivée".

Une science au service de la guerre

 A ce texte effarant d'un "savant", mettant la science au service du massacre qui allait, dans peu de temps, engloutir des millions d'hommes, il faut opposer le "discours à la jeunesse" de Jaurès, lu le 10 juillet 1903 devant les élèves du lycée d'Albi et la célèbre phrase :

"L’humanité est maudite, si pour faire preuve de courage elle est condamnée à tuer éternellement".

Jean Jaurès

Un texte dont l'actualité ne peut nous échapper :

"Quoi donc ? La paix nous fuira-t-elle toujours ? [.] J’ose dire, avec des millions d’hommes, que maintenant la grande paix humaine est possible, et si nous le voulons, elle est prochaine. Des forces neuves y travaillent : la démocratie, la science méthodique, l’universel prolétariat solidaire.

La guerre devient plus difficile, parce qu’avec les gouvernements libres des démocraties modernes, elle devient à la fois le péril de tous par le service universel, le crime de tous par le suffrage universel.

La guerre devient plus difficile parce que la science enveloppe tous les peuples dans un réseau multiplié, dans un tissu plus serré tous les jours de relations, d’échanges, de conventions ; et si le premier effet des découvertes qui abolissent les distances est parfois d’aggraver les froissements, elles créent à la longue une solidarité, une familiarité humaine qui font de la guerre un attentat monstrueux et une sorte de suicide collectif".

Dans le siècle qui allait suivre c'est, hélas, le sombre tableau dressé par Lippmann,  d'une science au service de la guerre, qui allait s'imposer.

En 1731, paraît dans les "Philosophical Transactions", la publication de la "Royal Society", un texte qui allait faire accomplir un premier pas de géant à la toute jeune science électrique. Son auteur, Stephen Gray, n’est pourtant pas un personnage en vue. Considéré comme un "amateur", il a dû subir le mépris des scientifiques  en place. Il se hissera, cependant, au niveau de son compatriote Gilbert dans l’estime des "électriciens" européens.

Stephen Gray (1670-1736).

Stephen Gray est fils d’un teinturier de Canterbury et teinturier lui-même. Il fait de sérieuses études qui l’amènent à s’intéresser plus particulièrement à l’astronomie. Il est, à ce titre, invité à participer aux travaux de l’astronome royal John Flamsteed à Greenwich, l'auteur du premier catalogue moderne du monde céleste donnant la position exacte de près de 3000 étoiles. En 1707, il est à nouveau appelé à Cambridge, également pour des travaux d’astronomie.

Cette expérience est décevante. Ses relations avec le milieu des savants académiques sont difficiles. Il constate avec amertume que ses communications sont refusées pour la publication, ce qui n’empêche pas qu’elles soient régulièrement pillées. Il regagne donc son commerce de Canterbury en 1708. Trop fatigué pour poursuivre son activité, il demande à être admis dans une maison de retraite connue sous le nom de Charterhouse. Cette institution, installée dans un ancien couvent de Chartreux, avait été créée pour être, à la fois, une école de jour pour des enfants pauvres et une pension pour personnes âgées. Ses pensionnaires étaient généralement des hommes distingués bénéficiant de sérieuses références. Gray dut attendre huit ans avant d’y être admis, en 1719, sur recommandation du Prince de Galles.

Libéré de ses soucis financiers, il entendait bien occuper cette retraite à cultiver son intérêt pour les diverses branches des sciences. Il s’était, en particulier, muni de divers tubes de verre et du petit matériel utile à des démonstrations électriques.

Déjà en, 1708, il avait adressé un mémoire à la Royal Society concernant de "nouvelles expériences sur la lumière et l’électricité". Il avait été étonné par la facilité avec laquelle il pouvait reproduire les expériences de Guericke en utilisant un simple tube de verre. La vertu "expulsive", en particulier se manifestait de façon spectaculaire. Une plume approchée du tube était d’abord attirée pour être ensuite repoussée. Elle pouvait rester longtemps à "planer" au-dessus du tube et même monter et descendre au rythme du frottement.

Il lui apparaissait cependant que la vertu "expulsive", loin d’être une propriété nouvelle du soufre ou de la terre, comme l’avait estimé Guericke, était, plus simplement, au même titre que l’attraction, une propriété de la vertu électrique.

Une autre observation méritait l’attention : si la plume, une fois repoussée, parvenait à proximité d’un corps extérieur au tube, elle en était attirée. Elle retombait ensuite sur le tube pour être à nouveau repoussée. Le manège pouvait ainsi durer de 10 à 15 allers et retours avant de s’arrêter. Ces observations amenaient Gray à supposer que la plume, placée à proximité du tube frotté, devait, elle-même, acquérir une vertu électrique.

De tels faits auraient dû attirer l’attention de ses contemporains, mais Hauksbee, à qui il adresse son mémoire, ne juge pas utile de le publier. Fort heureusement, ils continueront à obséder Gray et lui permettront une éclatante revanche.

Tardives et fabuleuses découvertes.

En février 1729, étant déjà depuis 10 ans à Charterhouse, il entreprend d’expérimenter sur l’électrisation des métaux. Ayant constaté qu’il lui était impossible de les électriser par frottement, il se propose d’y parvenir en les plaçant, comme il l’a déjà fait avec une plume, dans les "effluves" électriques entourant un tube de verre frotté.

Avant de commencer, il décide de tester son tube. Celui-ci, qu’il décrit avec précision, est un tube de verre au plomb de trois pieds cinq pouces (1 mètre) de long et de un pouce et 1/5 (3 centimètres) de diamètre. Ce tube est fermé, à chaque extrémité, par un bouchon de liège, afin que la poussière n’y entre pas. Gray a, en effet, remarqué que celle-ci nuit à l’efficacité du tube.

Les bouchons sont habituellement enlevés quand le tube est utilisé. Pourtant, cette fois, Gray veut tester l’efficacité du tube bouché. Il frotte donc l’extrémité d’un tube muni de ses bouchons et constate qu’il fonctionne tout aussi bien.

Soudain, le hasard lui offre un fabuleux cadeau.

Gray raconte :

« comme je tenais une plume de duvet vis-à-vis de l’extrémité supérieure du tube, j’aperçus qu’elle voulait aller vers le liège, et qu’elle était attirée et repoussée par lui, tout comme par le tube, lorsqu’il avait été excité par le frottement ; je tins donc le duvet vis-à-vis de la surface plate du liège, laquelle l’attira et le repoussa plusieurs fois de suite, à ma grande surprise, d’où je conclus que le tube excité avait certainement communiqué au liège une vertu attractive. »

La suite des expériences a un côté "surréaliste" :

« Ayant sur moi une boule d’ivoire, d’environ un pouce et 3/10 de diamètre, percée de part en part, je l’assujettis sur un morceau de bois de sapin, long d’environ quatre pouces, et je fis entrer l’autre bout du morceau de bois dans un des bouchons de liège, et frottant le tube, je vis que la boule attirait et repoussait la plume avec plus de force que le liège n’avait fait ; les attractions et répulsions se répétant un très grand nombre de fois tout de suite. »

Des tiges de bois de 8, puis 24 pouces, enfoncées dans le bouchon, sont essayées avec le même succès. Quelle distance peut-on ainsi atteindre ? Après plusieurs essais, Gray réalise un assemblage de roseaux et de baguettes de sapin totalisant plus de 18 pieds de long, ce qui correspond à la longueur de sa chambre. Le résultat est probant, l’attraction est aussi forte que celle obtenue à l’extrémité de tiges plus courtes.

Puis vient le tour d’une ficelle de chanvre de trois pieds de longueur. Attachée au tube, elle est lestée par la boule d’ivoire qui attire les feuilles de cuivre avec tout autant de facilité.

Une ficelle est un moyen de fixation commode. Elle sera bientôt lestée par une boule de plomb, une pièce d’or, un morceau d’étain, une pelle à feu, un vase d’argent, une bouilloire de cuivre tantôt vide et tantôt pleine d’eau, chaude ou froide. Tous ces corps métalliques attirent les feuilles de cuivre à la hauteur de plusieurs pouces quand le tube de verre est frotté. Les métaux, qui ne peuvent acquérir la "vertu" électrique par le simple frottement, peuvent donc la recevoir d’un tube de verre frotté auquel on les fait communiquer. De même des cailloux, des briques, un aimant, des tuiles, de la craie, des végétaux.

Gray sait qu’une voie royale vient de s’ouvrir devant lui, il s’y engage avec enthousiasme. Une question lui vient naturellement à l’esprit : jusqu’à quelle distance pourra-t-il ainsi transmettre la vertu électrique.

Une première réponse lui est donnée au mois de mai 1729 chez son ami John Godfrey dans sa propriété de Norton-Court dans le Kent. Une tige de 32 pieds de long est réalisée à partir de cannes creuses et de tiges de sapin, le tout terminé par l’habituelle boule d’ivoire : la vertu électrique est transmise à cette distance. Une ficelle de 26 pieds de long, pendue dans le vide, à partir d’un balcon fonctionne également. De même une corde de 34 pieds suspendue à une tige de 18 pieds, soit un parcours total de 52 pieds.

Les succès sont spectaculaires, mais survient le premier échec !

Voulant transmettre la vertu électrique horizontalement au moyen d’une ficelle, Gray soutient celle-ci par des cordes fixées aux poutres de la pièce où se pratique l’expérience. Le résultat est négatif.

Découverte de la conduction électrique par Gray

(Louis Figuier, Les Merveilles de la Science)

Gray n’en est pas particulièrement étonné. Les cordes de fixation, pense-t-il, transmettent une part essentielle de la vertu électrique aux poutres et il n’en reste plus qu’une infime partie qui puisse arriver jusqu’à la boule. Il lui faudra donc imaginer un autre dispositif.

L’occasion lui en est donnée le 2 juillet 1729. Il est alors chez son ami Granvil Wheler. Afin de tendre la ficelle, des fils de soie sont fixés entre les murs latéraux d’une longue galerie. Pourquoi de la soie ? C’est le fil qui allie la meilleure résistance à la plus grande finesse. Or Gray, alerté par son premier échec, est persuadé « qu'un pareil fil, attendu son peu de grosseur, pourrait faire réussir l’expérience, puisqu’il détournerait moins la vertu électrique de la ligne de communication » constituée par la ficelle.

L’hypothèse se vérifie. La vertu électrique peut, ainsi, être portée jusqu’à une distance de 147 pieds. La galerie devenant trop courte, on passe dans une grange où la distance de 293 pieds (près de 100 mètres) est facilement atteinte. A ce moment, un incident vient perturber cette course au record et faire prendre un nouveau cours aux observations.

On imagine facilement l’agitation qui pouvait accompagner une telle expérimentation. L’une des traverses de soie n’y résiste pas. Fort opportunément, Gray s’est muni d’un fil de laiton (alliage de cuivre et de zinc) présentant la finesse requise tout en étant plus solide. Il remplace donc la traverse de soie défectueuse par ce fil de laiton. Mais, avec ce dispositif, Gray doit constater son échec : « avec quelque vivacité qu’on frottât le cylindre, la boule ne produisit aucun mouvement, et n’excita pas la moindre attraction ».

Une évidence s’impose alors aux deux observateurs :

« nous fumes convaincus que nous devions la réussite de nos expériences précédentes aux traverses de soie, non pas à cause qu’elles étaient menues, comme je l’avais d’abord imaginé, mais parce qu’elles étaient de soie »

Ainsi la ficelle et le laiton ont un comportement différent de la soie. Forts de cette nouvelle donnée, Gray et Wheler reprennent leurs expériences. Ils savent à présent que des fils de soie, même d’un diamètre respectable, isoleront parfaitement la ficelle qu’ils supporteront. Après être passés de la galerie à la grange, les expérimentateurs passent au jardin et atteignent une distance de 650 pieds, plus de 200 mètres.

Engagé dans cette course au record, Gray découvre un nouvel effet de la "vertu électrique" : elle peut se transmettre sans contact ! Méticuleux, il note que cette révélation lui a été faite le 5 août 1729. Ce jour là il avait suspendu un poids de plomb de 14 livres à une corde de Crin. Sous la masse de plomb, des feuilles de cuivre ont été disposées. Il approche le tube de verre et, soudain :

« le tuyau ayant été frotté et tenu près de la corde, mais sans la toucher, le poids attira et repoussa les feuilles plusieurs fois de suite jusqu’à la hauteur, tout au moins, de trois pouces, si ce n’est quatre . »

Dès lors les expériences prennent un nouveau cours. On pourra transmettre la vertu électrique sans avoir à s’encombrer d’un bouchon, d’une baguette ou d’une ficelle. La simple approche du tube frotté suffira. La place est laissée libre à l’imagination. Gray n’en manque pas. Sa démonstration la plus spectaculaire inspirera des générations d’électriciens. Laissons-lui la parole :

« Le 8 avril 1730 je fis l’expérience suivante sur un garçon de 8 à 9 ans, qui pesait tout habillé 47 livres 10 onces. Je le suspendis horizontalement sur deux cordes de crin, (semblables à celles sur lesquelles on fait sécher le linge) longues de 13 pieds »

Ces cordes suspendues au plafond, chacune par deux crochets, se présentent comme deux boucles proches l’une de l’autre.

L'expérience de l'enfant suspendu

(Louis Figuier, Les Merveilles de la Science)

« On coucha sur ces deux cordes l’enfant la face en bas, une des cordes lui passant sous la poitrine, l’autre sous les cuisses. Les feuilles de cuivre furent posées sur un petit guéridon, rond, d’un pied de diamètre, recouvert de papier blanc, et soutenu par une tige haute d’un pied.

Aussitôt que l’on eut frotté le tube, et qu’on l’eut présenté vis-à-vis des pieds du petit garçon, mais sans les toucher, son visage attira les feuilles de cuivre avec beaucoup de force, jusqu’à les faire monter à la hauteur de 8 et quelquefois de 10 pouces. »

Un humain peut donc, sans dommage, recevoir et transmettre la vertu électrique !

Sans qu’il le sache, Gray vient d’inaugurer la mise en scène expérimentale la plus souvent répétée dans les "salons de physique" européens. Si l’on ne devait garder qu’une image des ouvrages d’électricité du 18^ème siècle, ce serait celle d’une demoiselle richement vêtue et couchée sur un plateau retenu au plafond par des cordons de soie. Un jeune abbé approche de ses pieds un tube de verre frotté pendant que de jeunes gens lui présentent, sur un plateau d'argent, des feuilles d’or qu'elle attire à distance.

Ce n’est pas sans appréhension qu’on confie, aujourd’hui, sa précieuse personne aux démonstrateurs de musées qui, comme au Palais de la Découverte à Paris, proposent de vous faire dresser les cheveux sur la tête par la vertu de l'électricité. On imagine sans peine la hardiesse de ces premiers volontaires.

Gray n’est pas à court d’imagination. Il réussit même à électriser les bulles de savon produites au moyen d’une pipe.

Une dernière expérience « pour voir à quelle distance la vertu électrique pourrait être portée en ligne droite, sans que le tube touchât la ficelle » et le record est atteint. Il est de 886 pieds, près de 300m !

Dufay : premier classement.

Gray est enthousiaste mais brouillon. Le compte-rendu qu’il donne de ses expériences retient cependant l’attention de Charles-François de Cisternay Dufay (1698-1739), un jeune physicien français qui, à 35 ans, est déjà, depuis dix ans, membre de l’Académie des Sciences de Paris. Nous reparlerons plus longuement de Dufay.

Usant de méthode, il reprend d'abord le problème de l'électrisation des corps : la faculté d'attraction à distance existe-t-elle dans tous les corps ?

La question n'est pas nouvelle. Gilbert, le premier, l’avait abordée. Dufay, naturellement, reprend la liste impressionnante des corps déjà testés par Gray et ses prédécesseurs : l’ambre, les résines, les pierres précieuses, les verres de toutes natures, le soufre, la laine, la soie, les plumes, les cheveux. Il y ajoute des corps aussi divers que le marbre, le granit, le grès, l’ardoise, l’ivoire, l’os, l’écaille, les poils d'animaux.

Ces corps ne réagissent pas toujours à un simple frottement. Certains doivent être chauffés, parfois, même, jusqu’à s’y brûler les doigts. Tous, cependant, si on use de méthode et en particulier si on les a parfaitement séchés, peuvent être électrisés par frottement.

Tous ? Pas exactement. Il reste une catégorie qui résiste : celle des métaux : « quelque peine que je me sois donnée », dit-il, « et de quelque manière que je m’y soit pris, je n’ai pu parvenir, non plus que M. Gray, à les rendre électriques ; je les ai chauffés, frottés, limés, battus, sans y remarquer d’électricité sensible »

Il résulte de ces observations une première conclusion :

« à l’exception des métaux et des corps que leur fluidité ou leur mollesse met hors d’état d’être frottés, tous les autres qui sont dans la nature sont doués d’une propriété qu’on a cru longtemps particulière à l’ambre et qui, jusqu’à présent, n’avait été reconnue que dans un petit nombre de matières .»

Gilbert l'avait déjà signalé, l'électricité est donc bien autre chose qu’une vertu magique confinée dans l’ambre et les pierres précieuses. C’est une propriété générale de la matière digne d'une étude systématique.

Cependant, il existe deux classes de corps : Dufay propose de désigner sous le nom de "corps électriques", ceux qui, comme le verre, peuvent être électrisés par frottement. Ceux qui, tels les métaux, ne peuvent l'être, constitueront la classe des corps "non électriques".

Corps "électriques" et "non-électriques", quelles différences ?

D'abord le problème de l'attraction. Ces deux types de corps, les "électriques" et les "non-électriques", se différencient-ils par la façon dont ils sont attirés ?

Dufay approche son tube de verre frotté de râpures d'ambre, de gomme laque, de verre pilé, de sciure de bois dur et pesant, de brique pilée, ces corps étant "le plus qu'il est possible, de même volume et de même pesanteur comparés les uns aux autres". Il constate que les corps "qui ne sont pas électriques par eux-mêmes", comme les métaux, le bois ou même la brique sont plus fortement attirés que ceux qui le sont, comme l'ambre, le verre, la cire.

Dans nos expériences courantes, des fragments de coton ou des morceaux de papier conviendront dans la mesure où ils sont légers et "conducteurs" (comme nous qualifions aujourd'hui les corps "non-électriques"). Le corps idéal des expérimentateurs du 18^ème pour montrer attractions et répulsions sera la feuille d'or à la fois très conductrice, très légère et offrant une large surface à l'influence électrique.

Deuxième problème : celui de la conduction. Il s'agit de déterminer "quels sont les corps qui peuvent arrêter ou faciliter la transmission" de la "vertu" électrique.

Tout naturellement Dufay reprend les expériences de Gray sur la conduction horizontale. Il se fait aider de l'abbé Nollet, son assistant, pour tendre des supports de soie entre les arbres de l'allée du jardin de sa propriété de Tremblay, à proximité de Paris.

Expérience de Dufay au Tremblay

La corde, préalablement mouillée, qui repose sur ces traverses transmet l'attraction électrique jusqu'à 1256 pieds, plus de quatre cents mètres, le record de Gray est largement battu ! Est-il nécessaire de poursuivre plus loin l'expérience ? Dufay n'en voit pas l'utilité :

"Ayant reconnu que l'électricité pouvait être portée à une si grande distance, il m'a paru inutile de prendre beaucoup de peine pour la faire aller plus loin, et si, après avoir fait un chemin de 1256 pieds, son effet est encore très sensible, il ne sera point étonnant qu'elle puisse encore agir fort au-delà."

Avant d'arriver à ce résultat spectaculaire il avait d'abord soigneusement multiplié les essais en utilisant des cordons et des tiges de différentes natures. "Je me suis servi" nous dit-il "de tuyaux de verre, de baguettes, de roseaux, de fil de fer et de cuivre, j'ai fait un grand nombre de combinaisons de cordons et autres corps continus". Il constate que les tuyaux de verre, les cordons de soie ne communiquent presque aucune "vertu". Par contre "la corde la plus commune et les cordons de fil, de la grosseur d'un tuyau de plume ou même plus gros, était ce qui se faisait de mieux.". Surtout si on avait pris la précaution de les humidifier.

Naturellement un fil métallique convient encore mieux mais il est plus facile, en 1733, de trouver 800m de ficelle de chanvre qu'un fil de cuivre de la même longueur.

Une nouvelle loi découlera de ces observations :

"Qu'il nous suffise, quant à présent, d'avoir reconnu et établi pour principe que les corps les moins propres à devenir électriques par eux-mêmes, sont ceux qui sont le plus facilement attirés, et qui transmettent le plus loin, et le plus abondamment la matière de l'électricité ; au lieu que ceux qui ont le plus de disposition à devenir électriques par eux-mêmes, sont les moins propres de tous à acquérir une électricité étrangère, et à la transmettre à un éloignement considérable."

En langage plus moderne, et pour simplifier, nous dirions qu'un corps non-électrique (comme un métal) sera facilement attiré par un corps électrisé et sera le plus efficace des conducteurs. Le verre (corps électrique) que le frottement rend si facilement attractif sera, au contraire, le meilleur des isolants.

Dufay ne cache pas sa satisfaction. C'est, dit-il "toujours beaucoup que de découvrir quelques vérités sur une matière aussi obscure, et aussi difficile par elle-même."

Franklin : le vocabulaire.

Avant de suivre Dufay sur la voie de nouvelles découvertes, arrêtons-nous un moment sur le concept de conducteur et d'isolant. S'il est clairement analysé par Dufay, il faut attendre Franklin (1706-1790) pour que le vocabulaire s'accorde avec l'idée.

Nous détaillerons par la suite les apports de Franklin à la science électrique. Qu'il nous suffise pour le moment de savoir que, dès son contact avec l'électricité, en 1747, il crée une véritable rupture.

L'électricité, dit-il, n'est pas créée par le frottement sur les "corps électriques". Ce n'est pas, non plus, une "vertu" propre à ces seuls corps. C'est un fluide qui imprègne tous les corps et qui est capable de passer d'un corps à l'autre.

Cette intuition l'amène tout naturellement à habiller d'un vocabulaire nouveau les anciennes catégories :

" En quoi consiste la différence entre un corps électrique et un corps non électrique ? Les termes électrique par soi-même et non-électrique furent d'abord employés pour distinguer les corps, dans la fausse supposition que les seuls corps appelés électriques par eux-mêmes contenaient dans leur substance la matière électrique qui pouvait être excitée par le mouvement, qu'elle en provenait et en était tirée, et communiquée à ceux qu'on appelait non-électriques, que l'on supposait dépourvus de cette matière... Je soupçonne à présent qu'elle (la matière électrique) est répandue assez également dans toute la matière du globe terrestre.

Cela étant ainsi, on pourrait abandonner comme impropres les termes "électrique par soi même" et "non-électrique" ; et puisque toute la différence est que quelques corps conduisent la matière électrique et que les autres ne la conduisent pas, on pourrait leur substituer les termes de "conducteur" et "non-conducteur".

On ne peut perfectionner la science sans perfectionner le langage, devait, plus tard, affirmer Lavoisier en introduction à son traité élémentaire de chimie (1789). "Quelque certains que fussent les faits, quelque justes que fussent les idées qu'ils auraient fait naître, ils ne transmettraient encore que des impressions fausses, si nous n'avions pas des expressions exactes pour les rendre.", ajoutait-il.

Franklin, qui fréquentera régulièrement son laboratoire lors de son séjour parisien, l'aura devancé dans cette voie. Les faits ont fait naître, dans son esprit, l'idée que l'électricité est un "fluide " qui imprègne tous les corps. Les faits, l'idée, exigent un vocabulaire précis : les corps ne se partagent pas en "électriques" ou "non-électriques", mais en "conducteurs" et "non-conducteurs" (nous disons aujourd'hui isolants).

Arrêtons-nous ici sur ce qui pourrait sembler un paradoxe : le premier conducteur connu, une ficelle de chanvre, est plutôt considéré, aujourd'hui, comme un isolant. Pour le comprendre, il faut se souvenir que, si les quantités d'électricité mises en œuvre dans les phénomènes électrostatiques sont infimes, les tensions qui leur correspondent sont, elles, de plusieurs milliers ou dizaines de milliers de volts. Sous l'effet de telles tensions même le chanvre devient conducteur. C'est pourquoi il est recommandé de ne pas jouer avec un cerf volant près d'une ligne à haute tension, ou encore d'écarter un câble tombé à terre au moyen d'une tige de bois. Car dans ce cas les fortes tensions s'accompagneraient de courants de forte intensité et l'électrocution serait au rendez-vous.

Les concepts de fluide électrique, de conducteur et d'isolant sont donc nés. L'idée, certes, avait également déjà germé chez plusieurs auteurs anglais, mais Franklin est celui qui aura franchi le pas avec le plus de hardiesse. Ceux qui, sur le vieux continent, sauront adopter ses vues n'auront qu'à s'en féliciter.

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Quelques liens :

Lettres de Gray à Mortimer

Les mémoires de Dufay à l'académie des sciences.

Oeuvres de Franklin.

 

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On peut trouver un développement de cet article dans ouvrage paru chez Vuibert : "Une histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron

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

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

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

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

De Dufay à Ampère, des deux espèces d'électricité aux deux sens du courant électrique.

Un premier cours d'électricité est l'occasion d'une mise en scène classique dans la tradition expérimentale des professeurs de physique : Une tige d'ébonite est frottée, une boule de sureau suspendue à son fil de soie ou de nylon est attirée puis vivement repoussée. Commence alors une série de manipulations à base de chiffon de laine, de peau de chat, de tige de verre ou de règle de matière synthétique, supposée faire découvrir une propriété fondamentale de la matière : l'existence de deux espèces d'électricité.

Progressant dans le cours on arrive rapidement à la notion de courant électrique. C'est là qu'apparaît "le" problème. A peine a-t-on défini son sens conventionnel de circulation, du pôle positif du générateur vers son pôle négatif dans le circuit extérieur, qu'il faut ajouter que le fluide électrique est, en réalité, constitué d'électrons négatifs se déplaçant en sens inverse !

Une explication s'impose. Le professeur pressé évoquera une erreur ancienne. Peut-être même imaginera-t-il un hasardeux pile ou face. Il suffirait cependant d'un rapide retour sur l'histoire de l'électricité pour révéler, au lieu de décisions hâtives, la recherche obstinée d'une réalité physique. Dufay est l'un des premiers maillons de cette chaîne.

Dufay (1698-1739) et la répulsion électrique :

Charles-François de Cisternay Dufay est d’une famille de haute noblesse militaire. Lui même entre au régiment de Picardie, à l’âge de quatorze ans, comme lieutenant. Il participe à la courte guerre d’Espagne et conserve sa charge militaire jusqu’à 1723, année où il rejoint l’Académie des Sciences comme adjoint chimiste.

Comment un jeune homme de 25 ans peut-il sauter de la condition de soldat à celle de membre d’une prestigieuse académie scientifique ? Il faut, pour le comprendre, dire quelques mots de Dufay, le père.

Ce militaire avait été instruit par les jésuites à Louis-le-Grand. Il en conserve une culture qu’il continue à enrichir pendant ses campagnes militaires. « Les muses », disait-il, « guérissent des blessures de Mars ». Le propos se vérifie quand, en 1695, la perte d’une jambe met fin à sa carrière militaire. Il revient à Paris où il se consacre à l’éducation de ses enfants et à l’enrichissement d’une fabuleuse bibliothèque. Charles-François pourra y cultiver son goût pour les sciences dans le temps même où son père lui enseigne le métier des armes.

Chez les Dufay on rencontre de puissants personnages. Tel le Cardinal de Rohan qui soutient le jeune Charles-François quand celui-ci postule au poste d’adjoint chimiste à l’Académie, en 1723. Réaumur retient cette candidature.

Dufay mettra un point d’honneur à mériter cette distinction. Ses premiers travaux sont marqués par une curiosité débridée. Il passe de l’étude de la phosphorescence à celle de la chaleur libérée par "l’extinction" de la chaux "vive". De la solubilité du verre à la géométrie. De l’optique au magnétisme. Son énergie lui vaut d’être nommé Intendant du Jardin du Roi en 1732. C’est peu de temps après cette promotion qu’il entend parler des travaux de Gray. Il tient enfin "son" sujet. L’électricité lui donnera l’occasion de mettre en œuvre une méthode dont la rigueur n’aura pour équivalent que celle de Lavoisier, dans le domaine de la chimie, un demi-siècle plus tard.

De magnifiques découvertes seront au rendez-vous. Elles feront l’objet d’une série de mémoires publiés dans l’Histoire de l’Académie des sciences à partir d’avril 1733.

Le premier de ces mémoires se présente comme une "Histoire de l’Electricité". Ce texte reste, même lu avec le recul de près de trois siècles, un honnête document. Avant de faire état de son apport personnel, Dufay choisit de « mettre sous les yeux du lecteur, l’état où est actuellement cette partie de la physique ». Il souhaite, dit-il, rendre à chacun son mérite et ne conserver, pour lui, que celui de ses propres découvertes. Il veut surtout se libérer de l'obligation d'avoir à citer, à chaque moment, le nom de tel ou tel de ses prédécesseurs. Son projet, en effet, est ambitieux : il se propose de poser les premières pierres d'une véritable théorie de l'électricité. La plupart des auteurs qui l'ont précédé ont, dit-il, "rapporté leurs expériences suivant l'ordre dans lequel elles ont été faites". Son plan est différent: il veut classer leurs expériences et les siennes "afin de démêler, s'il est possible, quelques-unes des lois et des causes de l'électricité".

Un discours de la méthode :

Le second mémoire annonce sa méthode sous forme de six questions.

Il s’agit de savoir :

1. Quels sont les corps qui peuvent devenir électriques par frottement et si l’électricité est une qualité commune à l’ensemble de la matière.

2. Si tous les corps peuvent recevoir la vertu électrique par contact ou par approche d’un corps électrisé.

3. Quels sont les corps qui peuvent arrêter ou faciliter la transmission de cette vertu et quels sont ceux qui sont le plus vivement attirés par les corps électrisés.

4. Quelle est la relation entre vertu attractive et vertu répulsive et si ces deux vertus sont liées l’une à l’autre ou indépendantes.

5. Si la "force" de l’électricité peut être modifiée par le vide, la pression, la température…

6. Quelle est la relation entre vertu électrique et faculté de produire la lumière, propriétés qui sont communes à tous les corps électriques.

Un beau programme qui sera mené avec une remarquable rigueur.

Les trois premières questions cernent le problème de l'électrisation des corps et de la conduction électrique. Dufay s'intercale entre Gray et Franklin pour en établir les premières lois. La quatrième question pose, pour la première fois, le problème de la répulsion.

La répulsion rejoint l'attraction.

Depuis William Gilbert, et même depuis l'antiquité, électricité est synonyme d'attraction. Dufay n'échappe pas à la règle et, dans l'introduction à son premier mémoire il définit l'électricité comme "une propriété commune à plusieurs matières et qui consiste à attirer les corps légers de toute espèce placés à une certaine distance du corps électrisé par le frottement d'un linge, d'une feuille de papier, d'un morceau de drap ou simplement de la main".

Cependant, il a été troublé par l'une des observations faites par Otto de Guericke : celle du globe de soufre qui repousse le duvet qu'il a d'abord attiré. Il avoue n'être jamais parvenu à la reproduire. Par contre il rencontre le succès avec une expérience similaire proposée par Hauksbee. Il s'agit de frotter un tube de verre tenu horizontalement et de laisser tomber sur sa surface une parcelle de feuille d'or. Le résultat est spectaculaire :

"Sitôt qu'elle a touché le tube, elle est repoussée en haut perpendiculairement à la distance de huit à dix pouces, elle demeure presque immobile à cet endroit, et, si on approche le tube en l'élevant, elle s'élève aussi, en sorte qu'elle s'en tient toujours dans le même éloignement et qu'il est impossible de l'y faire toucher : on peut la conduire où l'on veut de la sorte, parce qu'elle évitera toujours le tube".

Même si les prouesses réalisées par la "fée électricité" ont apaisé depuis longtemps notre soif de merveilleux, l'expérience, aujourd'hui encore, mérite d'être tentée. Il importe pour cela de se munir du tube de verre adéquat. Celui de Dufay est du type de celui utilisé par Gray et qui est devenu un standard. Il a une longueur proche de un mètre et un diamètre de trois centimètres. Il est réalisé dans un verre au plomb. Gray et Dufay ne disent rien de la façon dont il était frotté, peut-être tout simplement par la main bien sèche de l'expérimentateur comme le recommandent plusieurs auteurs.

Pour avoir tenté l'expérience, je peux témoigner de l'importance du choix du tube de verre. Un simple tube à essai ne conviendra pas et encore moins la tige de verre d'un agitateur (bien que ce soit de cette façon que, depuis le 19^ème siècle, l'expérience est décrite dans les manuels de physique). Leurs diamètres sont insuffisants. Il faut au minimum celui d'une solide éprouvette à gaz. J'ai personnellement rencontré le succès avec le col, long de 50cm, d'un ballon de verre pyrex extrait d'un matériel de chimie. Bien séché et frotté en utilisant le premier sac de "plastique" récupéré, il donne des résultats spectaculaires. Trouver une feuille d'or n'est pas trop difficile si on connaît un marbrier ou un relieur. On peut plus simplement utiliser un duvet ou quelques fibres de coton. Je conseillerais pour ma part les plumets d'un chardon cueillis secs à la fin de l'été.

Bien réalisée, cette expérience montre que la répulsion électrique est beaucoup plus spectaculaire que l'attraction. La parcelle de feuille d'or, le duvet ou le plumet de chardon, que vous aurez lâché, va se précipiter sur le tube frotté pour en être violemment repoussé jusqu'à trente, quarante, cinquante centimètres, voire plus. Personne ne peut être insensible à l'étrangeté d'une telle "lévitation".

Dufay donne de ces faits une interprétation immédiate : "lorsqu'on laisse tomber la feuille sur le tube, il attire vivement cette feuille qui n'est nullement électrique, mais dès qu'elle a touché le tube, ou qu'elle l'a seulement approché, elle est rendue électrique elle même et, par conséquent elle en est repoussée, et s'en tient toujours éloignée".

Mais approchons le doigt ou un autre objet conducteur de la feuille : elle vient s'y coller pour retomber à nouveau sur le tube et à nouveau s'élever.

Explication simple encore, nous dit Dufay : "Sitôt que la feuille a touché ce corps, elle lui transmet toute son électricité, et par conséquent, s'en trouvant dénuée, elle tombe sur le tube par lequel elle est attirée, de même qu'elle l'était avant que de l'avoir touché ; elle y acquiert un nouveau tourbillon électrique" et est donc repoussée. Ainsi se trouve expliqué l'étrange comportement, parfois observé, de feuilles d'or dansant une sarabande entre le tube de verre et un objet proche.

Une simple remarque : Dufay parle de "tourbillon" électrique. La théorie des "tourbillons" est ici empruntée à Descartes. Pour celui-ci chaque corps céleste est entouré d'un tourbillon d'une matière subtile. Ces tourbillons en se touchant maintiennent les astres à distance l'un de l'autre et entraînent l'ensemble dans le mouvement d'horlogerie que chacun peut observer même si les rouages restent invisibles. De la même façon, les tourbillons "électriques" entourant deux corps électrisés les écarteront l'un de l'autre.

La loi de Dufay :

Fort de cette interprétation, Dufay passe alors en revue les observations antérieures et en particulier celles de Hauksbee concernant des fils de coton attachés à l'intérieur d'un globe de verre frotté et qui " s'étendent en soleil du centre à la circonférence". Tous ces faits le conduisent à une première loi de la répulsion :

"Il demeure pour constant, que les corps devenus électriques par communication, sont chassés par ceux qui les ont rendu électriques".

Par ce mécanisme de "l'attraction – contact – répulsion", (A.C.R), Dufay explique avec élégance une foule d'observations. Le phénomène doit cependant être approfondi. Il faut, en particulier, répondre à la question suivante :

Deux corps chargés d'électricité à deux sources différentes vont-ils également se repousser ?

En cherchant à le vérifier Dufay fait accomplir à l'électricité un nouveau bond en avant : "cet examen", dit-il, " m'a conduit à une autre vérité que je n'aurais jamais soupçonnée, et dont je crois personne n'a encore eu la moindre idée".

Le moment est suffisamment important pour que nous lui laissions la parole :

" Ayant élevé en l'air une feuille d'or par le moyen du tube (de verre), j'en approchais un morceau de gomme copal (résine d'arbre exotique de la famille des légumineuses) frottée et rendue électrique, la feuille fut s'y appliquer sur le champ, et y demeura, j'avoue que je m'attendais à un effet tout contraire, parce que selon mon raisonnement, le copal qui était électrique devait repousser la feuille qui l'était aussi ; je répétais l'expérience un grand nombre de fois, croyant que je ne présentais pas à la feuille l'endroit qui avait été frotté, et qu'ainsi elle ne s'y portait que comme elle aurait fait à mon doigt, ou à tout autre corps, mais ayant pris sur cela mes mesures, de façon à ne me laisser aucun doute, je fus convaincu que la copal attirait la feuille d'or, quoiqu'elle fût repoussée par le tube : la même chose arrivait en approchant de la feuille d'or un morceau d'ambre ou de cire d'Espagne (cire végétale extraite de certaines espèces de palmiers) frotté.

Après plusieurs autres tentatives qui ne me satisfaisaient aucunement, j'approchai de la feuille d'or chassée par le tube, une boule de cristal de roche, frottée et rendue électrique, elle repoussa cette feuille de même, afin que je ne pus pas douter que le verre et le cristal de roche, ne fissent précisément le contraire de la gomme copal, de l'ambre et de la cire d'Espagne, en sorte que la feuille repoussée par les uns, à cause de l'électricité qu'elle avait contractée, était attirée par les autres : cela me fit penser qu'il y avait peut-être deux genres d'électricité différents."

Une hypothèse aussi hardie effraie d'abord son auteur. Si deux électricités existent réellement, comment ne les a-t-on pas encore signalées ! De nombreuses vérifications s'imposent. Dufay frotte toutes les matières dont il dispose : il faut bien se rendre à l'évidence, le phénomène est général.

" Voilà donc constamment deux électricités d'une nature différente, savoir celle des corps transparents et solides comme le verre, le cristal, etc. et celle des corps bitumineux ou résineux, comme l'ambre, la gomme copal, la cire d'Espagne, etc.

Les uns et les autres repoussent les corps qui ont contracté une électricité de même nature que la leur, et ils attirent, au contraire, ceux dont l'électricité est de nature différente de la leur."

Que dire de plus ? La loi d'attraction et de répulsion électrique est toute entière dans ces deux phrases. Si nous cherchons son énoncé dans un manuel contemporain nous l'y retrouvons pratiquement au mot près. Reste à nommer ces deux électricités différentes :

" Voilà donc deux électricités bien démontrées, et je ne puis me dispenser de leur donner des noms différents pour éviter la confusion des termes, ou l'embarras de définir à chaque instant celle dont je voudrais parler : j'appellerai donc l'une l'électricité vitrée, et l'autre l'électricité résineuse, non que je pense qu'il n'y a que les corps de la nature du verre qui soient doués de l'une, et les matières résineuses de l'autre, car j'ai déjà de fortes preuves du contraire, mais c'est parce que le verre et la copal sont les deux matières qui m'ont donné lieu de découvrir ces deux espèces d'électricités."

Electricité vitrée, électricité résineuse... ces deux termes ont au moins le mérite de proposer des étalons commodes. La fin du mémoire constitue d'ailleurs un début de classement. Au registre des corps qui présentent de l'électricité résineuse nous trouvons l'ambre, la cire d'Espagne, la gomme copal, la soie, le papier. L'électricité vitrée apparaît sur le verre et aussi le cristal, la laine, la plume... mais laissons à Dufay le soin de présenter son plus bel exemple:

"Rien ne fait un effet plus sensible que le poil du dos d'un chat vivant. On sait qu'il devient fort électrique en passant la main dessus ; si on approche alors un morceau d'ambre frotté, il en est vivement attiré, et on le voit s'élever vers l'ambre en très grande quantité ; si, au contraire, on en

approche le tube, il est repoussé et couché sur le corps de l'animal".

Ainsi débute la longue tradition des peaux de chat dans les laboratoires de nos lycées.

Après les découvertes fondamentales que sont la conduction et l'électrisation par influence, la découverte des deux espèces d'électricité ouvre des voies prometteuses. La conclusion du mémoire manifeste l'espoir de progrès rapides.

"Que ne devons nous point attendre d'un champ aussi vaste qui s'ouvre à la physique ? Et combien ne nous peut-il point fournir d'expériences singulières qui nous découvriront peut-être de nouvelles propriétés de la matière ? "

Quand il écrit ces lignes, Dufay a trente cinq ans. Sa mort prématurée cinq ans plus tard lui laissera peu de temps pour tracer plus loin son sillon. Il lui aura surtout manqué le temps de défendre une théorie trop hardie pour la plupart de ses contemporains. Son disciple direct, l'Abbé Nollet, à peine plus jeune que lui, est le premier à la rejeter.

Abbé Nollet

Dans son "Essai sur l'électricité des corps", il se livre à une vigoureuse critique de la théorie des deux électricités :

" Question : Y a-t-il dans la nature deux sortes d'électricité essentiellement différentes l'une de l'autre ?

Réponse : Feu M. Dufay séduit par de fortes apparences et embarrassé par des faits qu'il n'était guère possible de rapporter au même principe il y a trente ans, c'est à dire dans un temps où l'on ignorait encore bien des choses qui se sont manifestées depuis, M. Dufay dis-je, a conclu par l'affirmation sur la question dont il s'agit. Maintenant bien des raisons tirées de l'expérience, me font pencher fortement pour l'opinion contraire ; et je suis pas le seul de ceux qui ont examiné et suivi les phénomènes électriques, qui abandonne la distinction des deux électricités résineuse et vitrée".

Il propose pour sa part la théorie d'une matière électrique unique qui quitterait et rejoindrait les corps électrisés dans un double mouvement simultané.

" La matière électrique s'élance du corps électrisé en forme de rayons qui sont divergents entre eux et c'est là ce que j'appelle matière effluente ; une pareille matière vient, selon moi, de toutes parts au corps électrisé, soit de l'air atmosphérique soit des autres corps environnants et voilà ce que je nomme matière affluente ; ces deux courants qui ont des mouvements opposés, ont lieu tous deux ensemble. ".

Théorie confuse et sans réelle portée explicative mais l'Abbé Nollet est devenu le "Physicien électriseur" le plus célèbre des cours d'Europe et ses avis ont force de loi. Pendant de longues années il sera un obstacle, hélas efficace, à la diffusion de la théorie des deux électricités.

Nous ne quitterons pas Dufay sans un regret. Des découvertes de portée équivalente ne restent généralement pas anonymes. Coulomb, Volta, Galvani, Ampère, Laplace...vivent toujours dans le vocabulaire électrique à travers une loi, parfois une unité. Qui connaît encore Dufay ?

Déjà en 1893, Henri Becquerel, qui avait choisi d'en faire l'éloge à l'occasion du centenaire du Muséum d'Histoire Naturelle, devait constater cet oubli :

"Parmi les statues et les bustes qui ornent nos galeries, parmi les noms gravés sur nos monuments, j'ai cherché en vain la figure ou même le nom seulement d'un des hommes qui firent le plus de bien et le plus d'honneur au vieux Jardin des Plantes, le nom du prédécesseur de Buffon. Que dis-je, j'ai cherché jusqu'à son souvenir, et ni dans tout le muséum, ni dans Paris même, je n'ai pu trouver un portrait de Charles-François de Cisternay du Fay, intendant du Jardin Royal des Plantes".

Nous pourrions prolonger la longue période oratoire de Becquerel : "J'ai vainement cherché son souvenir dans les livres de physique, dans le nom des lois et des unités électriques...".

Est-il vraiment trop tard pour perpétuer le souvenir de ce physicien talentueux ? Rien ne nous empêche de signaler dans nos cours et dans nos manuels que la loi d'attraction et de répulsion électrique est la "loi de Dufay".

Dufay oublié, il faudra une longue suite d'observations et d'interprétations contradictoires pour que la théorie des "deux électricités" nous revienne. Le second maillon de cette chaîne est, à nouveau, Benjamin Franklin.

Benjamin Franklin (1706-1790) : un vocabulaire neuf pour un fluide unique.

Contrairement à son prédécesseur, la renommée n'a pas oublié Franklin, "l'inventeur" du paratonnerre.

Benjamin Franklin

Dans le domaine de la physique il se décrit lui-même comme un amateur. Né à Boston en 1706, il est autodidacte. Son père est un modeste fabricant de chandelles et c'est chez son frère imprimeur qu'il peut assouvir sa passion pour la lecture. Il rencontre l'électricité par hasard vers l'âge de quarante ans. Il est alors à Philadelphie où il participe aux activités des cercles cultivés de la ville. Ceux-ci ont reçu d'Angleterre un "coffret électrique contenant "un tube de verre avec une note explicative sur l'emploi qu'on en peut faire" pour réaliser "certaines expériences électriques". L'auteur de cet envoi est Peter Collinson, membre de la Royal Society, l'académie des sciences anglaise. C'est un marchand Quaker de Londres entretenant des relations commerciales avec les colonies d'Amérique et qui ambitionne d'encourager les américains dans l'étude des sujets scientifiques. Il n'a pas manqué de joindre à son envoi une notice explicative : une relation des expériences spectaculaires menées en Allemagne par Bose et ses successeurs. Une "bouteille de Leyde" (nous reparlerons de ce premier condensateur électrique) est jointe au colis, elle procurera de vigoureuses secousses au "Tout-Philadelphie" pendant plusieurs mois.

Franklin fait de ce matériel un usage plus scientifique dont il rend compte, à partir de mars 1747, sous forme de plusieurs lettres à son correspondant anglais M. Collinson, membre de la Royal Society.

Nous avons déjà évoqué la proposition qui servira de socle à toutes ses interprétation ultérieures : l'électricité est un fluide qui imprègne tous les corps. Le frottement a pour effet d'en faire passer une certaine quantité d'un corps à l'autre.

Cette nouvelle façon de percevoir l'électricité est parfaitement illustrée par la deuxième lettre qu'il adresse à Pierre Collinson. Trois personnages y sont mis en scène : A, B et C.

A est isolé sur un gâteau de cire, il frotte un tube de verre qu'il tend à B lui-même isolé. B approche la main du tube et en reçoit une étincelle. A ce moment le personnage C resté au sol, en contact avec la terre, tend les doigts vers A et B et reçoit de chacun une décharge électrique. Franklin propose une interprétation séduisante :

"Nous supposons que le feu électrique est un élément commun, dont chacune des trois personnes susdites a une portion égale avant le commencement de l'opération avec le tube : la personne A qui est sur un gâteau de cire, et qui frotte le tube, rassemble le feu électrique de son corps dans le verre, et sa communication avec le magasin commun (la terre) étant interceptée par la cire, son corps ne recouvre pas d'abord ce qui lui manque ; B, qui est pareillement sur la cire, étendant la jointure de son doigt près du tube, reçoit le feu que le verre avait ramassé de A ; et sa communication avec le magasin commun étant aussi interceptée, il conserve de surplus la quantité qui lui a été communiquée. A et B paraissent électrisés à C, qui est sur le plancher ; car celui-ci ayant seulement la moyenne quantité de feu électrique, reçoit une étincelle de B, qui en a de plus, et il en donne à A qui en a de moins...

De là quelques nouveaux termes se sont introduits parmi nous. Nous disons que B (ou tout autre corps dans les mêmes circonstances) est électrisé positivement et A négativement ; ou plutôt B est électrisé plus et A l'est moins, et tous les jours dans nos expériences nous électrisons les corps en plus ou en moins suivant que nous le jugeons à propos.".

Pour la première fois, est donc exprimée la notion de charges positives et négatives. Cependant, nous l'avons compris, Franklin ignore l'interprétation de Dufay en termes de deux espèces d'électricité. Pour lui, le fluide électrique est unique, un corps chargé positivement en porte une quantité supplémentaire, un corps chargé négativement en a perdu. "Plus " et "moins" ne sont donc pas une nouvelle convention pour désigner deux électricités différentes mais ont le sens réel de gain et de perte.

Ce modèle, opposé à celui de Dufay, peut facilement convaincre. Il présente cependant de sérieuses lacunes. Comment peut-on affirmer, comme une évidence, que l'homme qui frotte le tube de verre fait passer l'électricité de son corps vers le tube ? Etait-il plus difficile d'imaginer que ce même homme arrache de l'électricité au tube frotté ? Franklin propose une étrange hypothèse : il imagine que la "chose frottante" perd une partie de son fluide au profit de la "chose frottée". Mais qui frotte et qui est frotté dans cette opération ?

Regrettons, au passage, que Franklin n'ait pas d'abord frotté du soufre. Il lui aurait, pour la même raison, attribué une charge positive ce qui, nous le verrons par la suite, aurait simplifié la tâche des professeurs des siècles suivants.

La publication de ces premières lettres lui vaut à ce sujet un courrier critique. Un de ses correspondants lui signale le comportement différent du soufre et du verre et suggère l'existence de deux électricités. Franklin maintient son interprétation initiale. Tout au plus doit-il admettre qu'un corps peut non seulement gagner de l'électricité quand on le frotte, mais aussi en perdre. Persévérant dans son intuition première il décrète cependant que c'est bien le verre qui se charge "en plus" tandis que le soufre se charge "en moins".

Une seconde mise en garde est plus sévère. On n'étonnera personne en disant que le sujet favori de Franklin aura été le tonnerre. Il en imagine le processus de la façon suivante : la terre est la réserve, le "magasin" de l'électricité. En s'évaporant pour former les nuages, l'eau arrache au globe terrestre une certaine quantité de fluide qui lui est ensuite restituée sous forme d'éclairs. Or, après la découverte du paratonnerre, Franklin est en mesure de prélever et d'analyser l'électricité portée par les nuages. Il constate alors qu'ils sont généralement chargés "en moins". Il faudrait donc que l'eau ait abandonné de l'électricité au sol et que, dans le phénomène du tonnerre, ce soit "la terre qui frappe les nuages et non pas les nuages qui frappent la terre". Cette constatation, contraire au sens commun, chagrine son auteur et, finalement, le doute s'installe :

"Les amateurs de cette branche de la physique ne trouveront pas mauvais que je leur recommande de répéter avec soin et en observateurs exacts, les expériences que j'ai rapportées dans cet écrit et dans les précédents sur l'électricité positive et négative, et toutes celles du même genre qu'ils imagineront, afin de s'assurer si l'électricité communiquée par le globe de verre est réellement positive..."

Il faudra presque un siècle et demi pour apporter une réponse à cette question. Cette réponse, hélas, sera négative.

Cela n'empêche pas la théorie du fluide unique de s'imposer. Elle possède, en effet, un pouvoir déductif très développé et sera la source d'un progrès rapide dans l'expérimentation. Aujourd'hui encore, le schéma proposé par Franklin reste à la base de la plupart de nos raisonnements.

Entre Dufay et Franklin : les bas de soie de Robert Symmer.

Robert Symmer (1707 - 1763) est écossais. Après une carrière dans la finance il se consacre aux sciences. En 1759 il publie dans les Philosophical Transactions de la Royal Society de Londres, le compte rendu d'expériences qui, malgré leur caractère étrange, lui vaudront une durable renommée.

Cela commence par une observation banale : des étincelles éclatent le soir quand il retire ses bas. Beaucoup de ses amis lui disent avoir fait la même observation mais, dit-il, "il n'a jamais entendu parler de quelqu'un qui ait considéré le phénomène de façon philosophique". C'est en effet une idée qui ne vient pas spontanément à l'esprit et c'est pourtant ce qu'il se propose de faire. Il décide donc de porter chaque jour deux paires de bas superposées, l'une de soie vierge l'autre de laine peignée. Heureuse initiative car alors le phénomène se renforce et surtout les deux paires de bas, quand on les sépare, manifestent une furieuse tendance à s'attirer. On peut même mesurer cette attraction en lestant l'une des paires au moyen de masses marquées de poids non négligeable.

Arrive un jour où un décès dans sa famille l'amène à porter le deuil. Il ne renonce pas pour autant à son expérience et enfile une paire de bas de soie noire sur ses habituels bas de soie naturelle. Ce soir là, au moment du déshabillage, l'effet est extraordinaire ! Jamais bas ne se sont attirés avec tant de fougue !

Quand la période de deuil touche à sa fin, et que des bas plus classiques reprennent leur place en position externe sur la jambe de Symmer, les phénomènes retrouvent leur cours plus modéré. Voici donc deux matériaux de choix pour une expérimentation sur les attractions électriques : la soie naturelle et la soie noire à laquelle le colorant a apporté de nouvelles propriétés. Pour décrire ces observations Symmer utilise d'abord le vocabulaire de Franklin mais, dans l'incapacité de décider lequel des deux bas perd ou gagne de l'électricité, il refuse un choix arbitraire et s'oriente, après avoir lu Dufay, vers l'idée de deux fluides électriques différents :

" C'est mon opinion, qu'il y a deux fluides électriques (ou des émanations de deux pouvoirs électriques distincts) essentiellement différents l'un de l'autre ; que l'électricité ne consiste pas en l'effluence et l'affluence de ces fluides, mais dans l'accumulation de l'un ou l'autre dans les corps électrisés ; ou, en d'autres termes elle consiste dans la possession d'une grande quantité de l'un ou l'autre pouvoir. Ainsi il est possible de garder un équilibre dans un corps, par contre si l'un ou l'autre pouvoir domine, le corps est électrisé de l'une ou l'autre manière".

Pour désigner ces électricités Symmer conserve les termes "positive" et "négative" qui associent une neutralité mathématique à la neutralité électrique de la matière. Tout en la sachant arbitraire il conservera également la convention de Franklin et appellera positive l'électricité qui apparaît en excès sur le verre frotté et négative celle qui s'accumule sur le soufre. C'est donc la théorie de Dufay habillée du vocabulaire de Franklin. C'est encore le modèle de nos "modernes" manuels.

Plusieurs auteurs souhaiteraient un armistice dans la querelle. C'est le cas du suédois T. Bergman qui propose en 1765, peu après la mort de Symmer, un "fluide neutre composé". Constitué de quantités égales de fluide négatif et de fluide positif, il ne se manifeste pas dans l'état normal d'équilibre. Certaines opérations, comme le frottement, le décomposent en deux fluides opposés. Cette théorie fera des adeptes après la découverte de la pile électrique.

Dufay, malgré la rigueur de sa méthode, a été rapidement oublié. Par contre, on trouve encore le nom de Symmer dans les manuels du début du XX^ème siècle.

Le XIX^ème siècle voit donc cohabiter deux modèles différents, celui du fluide unique plutôt enseigné en Angleterre et celui des deux fluides surtout utilisé en Europe continentale. Les raisons de choisir l'un ou l'autre sont souvent plus d'ordre philosophique que d'ordre pratique. Une attitude qu'illustre assez bien Charles-Augustin Coulomb (1736-1806), alors qu'il vient, en 1788, d'établir la loi mathématique de l'attraction et de la répulsion à distance.

Pour comprendre cette difficulté à choisir, il faut admettre que, certes, le modèle du fluide unique offre de sérieux avantages mais qu'il soulève également plusieurs difficultés qu'il serait trop commode de passer sous silence. Parmi elles, celle de la répulsion entre deux corps chargés négativement.

La répulsion entre deux corps portant "plus" d'électricité ne pose pas de problème à Franklin et à ses disciples : cette électricité supplémentaire forme, pensent-ils, une "atmosphère" qui entoure chaque corps chargé. Ces atmosphères, par leur simple action mécanique élastique, expliquent de façon simple la répulsion entre deux corps chargés positivement.

Le problème est différent avec deux corps ayant "perdu" de l'électricité. Aucune atmosphère ne les entoure. D'où alors provient la répulsion ? Ce phénomène qu'ils n'arrivent pas à expliquer de façon satisfaisante, sera la source d'un tourment permanent pour Franklin et ses partisans.

L'un d'entre eux, Franz Aepinus (1724-1802), professeur à Berlin puis à Saint-Pétersbourg, abandonne l'hypothèse des "atmosphères" électriques et adopte une vision "newtonienne" de l'action électrique. Celle-ci se ferait à distance, sans aucun support mécanique.

La matière "ordinaire" aurait le pouvoir d'attirer le fluide électrique jusqu'à s'en "gorger" comme une éponge et acquérir ainsi un état de neutralité électrique. Par contre, les particules de matière électrique, c'est admis, se repoussent entre elles. Deux corps chargés d'un surplus d'électricité doivent donc se repousser.

Mais pourquoi deux corps ayant perdu de l'électricité se repousseraient-ils ? Tout simplement parce que la matière ordinaire, privée d'électricité, a elle-même la propriété de répulsion à distance. Ainsi la répulsion se manifesterait entre deux corps chargés de trop d'électricité mais également entre deux corps ayant perdu du fluide électrique.

Cette "matière ordinaire", caractérisée par son volume, sa masse, son inertie, serait donc capable, à la fois, d'exercer sur elle-même des forces d'attraction à distance de nature gravitationnelle comme l'a proposé Newton et des forces de répulsion de nature électrique. Ce système assez compliqué ne pouvait convenir qu'à des franklinistes déjà convaincus. Ce n'est pas le cas de Coulomb :

" M. Aepinius a supposé dans la théorie de l'électricité, qu'il n'y avait qu'un seul fluide électrique dont les parties se repoussaient mutuellement et étaient attirées par les parties des corps avec la même force qu'elles se repoussaient... Il est facile de sentir que la supposition de M. Aepinius donne, quant aux calculs, les mêmes résultats que celle des deux fluides... Je préfère celle des deux fluides qui a déjà été proposée par plusieurs physiciens, parce qu'il me paraît contradictoire d'admettre en même temps dans les parties des corps une force attractive en raison inverse du carré des distances démontrée par la pesanteur universelle et une force répulsive dans le même rapport inverse du carré des distances". (Des deux natures d'électricité – Histoire de l'Académie Royale des Sciences – année 1788, page 671).

Charles-Augustin Coulomb.

Il reste vrai, cependant, que le choix ne s'impose pas quand on étudie l'électricité à l'état statique. Le problème se pose-t-il différemment quand on considère la circulation de ce, ou de ces, fluide(s), c'est à dire quand on s'intéresse au "courant" électrique ?

La question sera très vite posée et nous allons nous autoriser à parcourir le temps qui nous mènera de Dufay à J.J. Thomson, en passant par Ampère et Maxwell, pour découvrir les différentes réponses qui lui seront apportées.

Des charges jusqu'aux courants électriques.

Le concept de courant électrique est déjà en germe dans les lettres de Franklin à ses correspondants. En définissant l'électricité comme un fluide qui peut s'accumuler sur un corps ou en être extrait, en désignant par le terme de "conducteur" les corps susceptibles de transmettre ce fluide, on introduit nécessairement l'idée d'un écoulement. Le mot "courant" est d'ailleurs utilisé par Franklin pour décrire les "effluves" qui s'échappent des conducteurs et M.E. Kinnersley, l'un de ses correspondants, qui a déjà eu l'occasion de lui signaler les effets différents du verre et du soufre, lui propose un premier montage propre à faire circuler ce fluide :

" Si un globe de verre est placé à l'un des bouts du conducteur, et un globe de soufre à l'autre, les deux globes étant également en bon état, et dans un mouvement égal, on ne pourra tirer aucune étincelle du conducteur, parce que l'un des globes attire (le fluide électrique) du conducteur aussi vite que l'autre y fournit ! ".

Le même Kinnersley observe l'effet calorifique du courant électrique. Il relie par un fil d'archal (autre nom du laiton, alliage de zinc et de cuivre), les deux armatures d'une batterie de bouteilles de Leyde (nous parlerons bientôt de ces premiers condensateurs électriques) : "le fil d'archal fut chauffé jusqu'au rouge". L'interprétation du phénomène est très "moderne" :

" On peut inférer de là que, quoique le feu électrique n'ait aucune chaleur sensible lorsqu'il est dans un état de repos, il peut par son mouvement violent et par la résistance qu'il éprouve, produire de la chaleur dans d'autres corps, en y passant pourvu qu'ils soient assez petits. Une grande quantité passerait au travers du gros fil d'archal sans y produire de chaleur sensible, tandis que la même quantité passant au travers d'un petit, étant restreinte à un passage plus étroit, et ses particules plus serrées les unes sur les autres, et éprouvant une plus grande résistance, elle échauffera ce petit fil d'archal jusqu'à le faire rougir et même jusqu'à le faire fondre".

Quant à s'interroger sur le sens de circulation de ce courant de fluide électrique, la question n'est jamais posée par les partisans du fluide unique tant la réponse est évidente : il circule nécessairement à travers le conducteur du corps qui en porte "en plus" vers celui qui en porte "en moins".

Le même point de vue est exprimé par le français Jean-Baptiste Le Roy (1720 - 1800) qui préfère pour sa part parler d'électricité "par condensation" et d'électricité "par raréfaction". Il décrit sa machine électrique comme une "pompe à électricité" qui refoule celle-ci de son pôle positif (le plateau de verre frotté) et l'attire à son pôle négatif (les coussins de cuir responsables du frottement). La circulation du fluide est clairement décrite:

"Si le fluide est raréfié d'un côté et condensé de l'autre, il doit se former un courant tendant du corps où il est condensé vers celui où il est raréfié".

Pour les tenants de la théorie du fluide unique, la définition du sens de circulation du courant électrique ne doit donc rien ni au hasard ni à une quelconque convention. Il est imposé par le modèle choisi : c'est du "plus" vers le "moins".

Les machines de Jean-Baptiste Le Roy sont une tentative sur la voie des générateurs électriques, il faudra cependant attendre le début du XIX^ème siècle et la construction de la première pile électrique par Volta pour que l'étude des courants électriques et de leurs effets prenne le pas sur celle des phénomènes statiques. Pour suivre cette histoire jusqu'à sa conclusion provisoire, commençons notre excursion vers des périodes plus proches de notre présent.

De la pile Volta au Bonhomme d'Ampère.

Nous ne détaillerons pas ici l'observation publiée en 1791 par Luigi Galvani et qui devait amener Volta à la découverte de la pile électrique (voir). Disons simplement, pour le moment, qu'en assemblant des rondelles de cuivre et de zinc alternées et séparées par des rondelles de carton imprégnées d'une solution acide, Volta réalise une générateur capable de faire circuler un courant électrique dans un conducteur extérieur (fil métallique ou solution conductrice).

Ce courant est, pour Volta, constitué d'un fluide unique tel que celui décrit par Franklin. Un fluide qui circule, à l'extérieur de la "pile", de son pôle positif vers son pôle négatif. Mais les tenants des deux fluides ne désarment pas : la pile produit du fluide positif à l'un de ses pôles et du fluide négatif à l'autre, disent-ils. Deux courants en sens inverse, l'un de fluide positif, l'autre de fluide négatif, circulent donc dans le conducteur qui relie les deux pôles.

Ce sont d'abord les chimistes qui s'emparent avec bonheur de la pile voltaïque et ils ne tranchent pas la querelle. Des phénomènes extraordinaires se font jour au niveau des électrodes reliées aux pôles de la pile et plongées dans les multiples solutions conductrices testées. La nature et le sens de circulation du fluide électrique ne sont pas leur préoccupation première. Ils sont déjà suffisamment occupés par l'étude des propriétés de la multitude de nouveaux corps que l'électrolyse vient de leur faire découvrir.

Il faut attendre 1820 pour que Oersted ramène l'intérêt des physiciens sur les courants traversant les conducteurs métalliques en mettant en lumière leurs effets magnétiques et mécaniques.

Oersted : la pile et la boussole

Malgré l'opposition établie par Gilbert, l'hypothèse de la nature commune de l'électricité et du magnétisme n'a pas été totalement abandonnée. L'aimantation de tiges de fer sous l'action de la foudre est déjà signalée dans les oeuvres de Franklin de même que le mouvement d'une aiguille aimantée à l'occasion de la décharge d'une bouteille de Leyde. Malheureusement ces recherches étaient vouées à l'échec tant que leurs auteurs ne disposaient pas d'une source continue d'électricité.

Hans Christian Oersted (1777-1851), professeur de physique à l'Université de Copenhague est celui à qui la chance sourira. Occupé pendant l'hiver 1819, à montrer à ses élèves l'effet calorifique de la pile Volta, il observe le mouvement d'une aiguille aimantée située à proximité du conducteur traversé par le courant électrique. Une étude attentive lui montre que l'effet est maximal quand le fil conducteur est placé parallèlement à l'aiguille aimantée. Celle-ci tend alors vers une position d'équilibre perpendiculaire au fil. Le sens de ce mouvement dépend de l'ordre dans lequel les pôles de la pile ont été reliés au conducteur.

Interprétant cette expérience nous dirions, aujourd'hui, que le sens de la déviation de l'aiguille dépend du sens du courant électrique. Oersted, lui, est adepte du modèle des deux fluides. Les courants de fluide positif et de fluide négatif, pense-t-il, se déplacent en sens inverse le long du conducteur. Héritier des théories cartésiennes, il les décrit sous la forme de deux "tourbillons" : La " matière électrique négative décrit une spirale à droite et agit sur le pôle nord" tandis que " la matière électrique positive possède un mouvement en sens contraire et a la propriété d'agir sur le pôle Sud ". Quand nous inversons les pôles de la pile auxquels est relié le fil conducteur, nous inversons le sens de chacun des courants et donc de leur effet sur la boussole.

Oersted réussit sans peine à faire entrer son interprétation dans le cadre théorique qui est le sien. La théorie des deux fluides résiste !

Ampère : le sens conventionnel.

André-Marie Ampère

On sait que dès l'annonce, en France, des observations faites par Oersted, Ampère (1775-1836) commençait la série d'expériences qui allaient l'amener à la mise au point de la théorie de "l'électromagnétisme". Chacun connaît le fameux "bonhomme" placé sur le fil conducteur de telle sorte que le courant électrique lui entre par les pieds. On pourrait penser qu'avec Ampère le courant unique a fini par l'emporter. Erreur ! Ampère est un ferme partisan des deux fluides. Il le rappelle dans son "Exposé des Nouvelles Découvertes sur l'Electricité et le Magnétisme" publié à Paris en 1822 :

"Nous admettons, conformément à la doctrine adoptée en France et par beaucoup de physiciens étrangers, l'existence de deux fluides électriques, susceptibles de se neutraliser l'un l'autre, et dont la combinaison, en proportions déterminées, constitue l'état naturel des corps. Cette théorie fournit une explication simple de tous les faits et, soumise à l'épreuve décisive du calcul, elle donne des résultats qui s'accordent avec l'expérience".

Par contre il rejette les termes d'électricité vitrée et résineuse, il leur préfère ceux de positive et négative à condition que ces termes ne conservent que le sens d'une convention :

"Lorsqu'on admit l'existence des deux fluides, on aurait dû dire : ils présentent l'un à l'égard de l'autre les propriétés opposées des grandeurs positives et négatives de la géométrie ; le choix est arbitraire, comme on choisit arbitrairement le côté de l'axe d'une courbe où ses abscisses sont positives ; mais alors celles de l'autre côté doivent être nécessairement considérées comme négatives ; et le choix une fois fait, comme il l'a été à l'égard des deux électricités, on ne doit plus le changer".

En toute logique, la pile produit ces deux types d'électricité :

" Dans la pile isolée, chaque électricité se manifeste à l'une des extrémités de l'appareil, l'électricité positive à l'extrémité zinc, et l'électricité négative à l'extrémité cuivre". (Ampère respecte ici les polarités proposées par Volta et dont nous verrons qu'elles étaient erronées).

La conclusion est naturelle :

"Deux courants s'établissent toujours, lorsque l'on fait communiquer les deux extrémités de la pile."

Le courant d'électricité positive part de la lame positive et celui d'électricité négative de la lame négative. Comme les phénomènes magnétiques s'inversent quand on change le sens de ces deux courants il est nécessaire, cependant, de bien repérer ces sens. C'est l'occasion pour Ampère de proposer une convention commode :

"Il suffit de désigner la direction du transport de l'un des principes électriques, pour indiquer, en même temps, le sens du transport de l'autre ; c'est pourquoi, en employant dorénavant l'expression de courant électrique pour désigner le sens dans lequel se meuvent les deux électricités, nous appliquerons cette expression à l'électricité positive, en sous-entendant que l'électricité négative se meut en sens contraire".

Voici donc enfin ce fameux "sens conventionnel". En réalité, ce qu'il décrit n'est pas le sens du courant mais celui des courants. En choisissant d'appeler "sens du courant" celui de la circulation du fluide positif, Ampère a eu l'habileté de trouver un vocabulaire commun aux hypothèses "anglaise" et "française". Dès lors, le fameux "bonhomme d'Ampère" peut servir d'outil aux deux modèles:

"Pour ... définir la direction du courant relativement à l'aiguille concevons un observateur placé dans le courant de manière que la direction de ses pieds à sa tête soit celle du courant, et que sa face soit tournée vers l'aiguille ; on voit alors que dans toutes les expériences rapportées ci-dessus le pôle austral de l'aiguille aimantée est porté à la gauche de l'observateur ainsi placé".

L'observateur d'Ampère reçoit bien le fluide positif par les pieds mais reçoit également le fluide négatif par la tête.

"Bonhomme d'Ampère" nageant dans le courant

(Louis Figuier, Les Merveilles de la Science)

Avec Ampère, c'est la théorie des deux courants qui s'impose en France et dans la plupart des Pays d'Europe, elle est encore classique dans les manuels du début du XX^ème siècle et exige des enseignants de véritables prouesses pédagogiques. Il n'est en effet pas commode d'exposer la façon dont les deux fluides peuvent se croiser sans se neutraliser.

Le retour de Franklin.

L'Angleterre est en général restée fidèle à Franklin et au fluide unique. Maxwell (1831-1879), par exemple, souhaite une grande prudence vis-à-vis de la notion même de fluide électrique:

James Clerk Maxwell

"Tant que nous ignorons si l'électricité positive ou négative, ou si l'électricité même est une substance, tant que nous ne saurons pas si la vitesse du courant électrique est de plusieurs millions de lieues par seconde ou d'un centième de pouce à l'heure, ou même si le courant électrique marche du positif au négatif ou dans la direction opposée nous devrons éviter de parler de fluide électrique". (Maxwell, traité élémentaire d'électricité - Paris - Gautier Villars - 1884).

Malgré cette prudence il faut bien choisir l'un des modèles pour interpréter les phénomènes électromagnétiques, c'est alors le fluide unique et le modèle de Franklin qui auront sa préférence :

"S'il existe une substance pénétrant tous les corps, dont le mouvement constitue le courant électrique, l'excès de cette substance dans un corps, au delà d'une certaine proportion normale, constitue la charge observée de ce corps".

Aucune ambiguïté avec le modèle de la "vis" (ou du "tire-bouchon", comme le préfèrent les français) proposé par Maxwell pour décrire l'expérience d'Oersted : elle avance, le long du fil, dans le sens du courant :

"Supposons qu'une vis droite s'avance dans la direction du courant, en tournant, en même temps, comme au travers d'un corps solide, c'est à dire dans le sens des aiguilles d'une montre, le pôle Nord de l'aimant tendra toujours à tourner autour du courant dans le sens de rotation de la vis, et le pôle sud dans le sens opposé".

voir aussi : Quelques bonshommes... par des potaches du XX^e siècle

Nous pourrons terminer cette brève histoire avec J.-J. Thomson (1856-1940). En 1897, il reconnaît, lui aussi, que rien, jusqu'à présent, n'a pu départager la "théorie dualiste" de l'électricité de la "théorie unitaire" :

Joseph John Thomson

"Les fluides étaient des fictions mathématiques, destinées seulement à fournir un support spatial aux attractions et répulsions qui se manifestent entre corps électrisés... Aussi longtemps que nous nous bornons à des questions qui impliquent seulement la loi des forces se manifestant entre des corps électrisés et la production simultanée de quantités égales d'électricité positive et négative, les deux théories doivent donner le même résultat, et il n'y a rien qui puisse nous permettre de choisir entre les deux... Ce n'est que lorsque nous portons nos investigations sur des phénomènes impliquant les propriétés physiques du fluide, qu'il nous est permis d'espérer pouvoir faire un choix entre les deux théories rivales".( J-J.Thomson. Electricité et Matière. Paris : Gautier Villars - traduction-1922)

Thomson, à cette période de sa vie, étudie le "rayonnement" qui traverse un tube vidé de son air et dont les tubes "cathodiques" de nos écrans de récepteurs de télévision et d'ordinateurs sont encore, pour quelques années, les descendants.

Au moment où, dans ce rayonnement, il découvre le "corpuscule d'électricité" que l'on appellera plus tard "électron", il pense faire, d'une certaine façon triompher ses couleurs nationales. Constatant que les rayons cathodiques sont constitués de "grains" d'électricité négative de masse plus de mille fois inférieure à celle du plus petit des atomes, celui d'hydrogène, il ne peut douter d'avoir assuré la victoire de son camp. Se souvenant que Franklin considérait que "La matière électrique est composée de particules extrêmement subtiles", il écrit :

"Ces résultats nous conduisent à une conception sur l'électricité qui a une ressemblance frappante avec la "théorie unitaire" de Franklin".

Le triomphe cependant n'est pas total :

" Au lieu de considérer, comme le faisait cet auteur, le fluide électrique comme étant de l'électricité positive, nous le considérons comme de l'électricité négative... Un corps chargé positivement est un corps qui a perdu une partie de ses corpuscules".

Il reste, en effet, ce mauvais choix initial : le verre frotté ne se charge pas d'électricité, il en perd !

Situation bloquée.

Nous voici au moment où la situation se fige. Depuis un siècle et demi les conventions de Franklin ont imprégné la science électrique, Ampère a incrusté cette empreinte en fixant un sens conventionnel de circulation du courant. La découverte des électrons, puis des protons, impose une nouvelle interprétation de la conduction électrique. Les charges positives et négatives existent bien toutes les deux et il est vrai que, dans l'électrolyse, deux courants de charges opposées se croisent dans la solution d'électrolyte.

Dans les conducteurs métalliques, par contre, seules les charges négatives sont mobiles. Le fluide positif reste immobilisé dans les noyaux fixes des atomes. Le courant électrique doit à présent être considéré, dans un circuit métallique, comme un courant d'électrons se déplaçant du pôle négatif du générateur vers son pôle positif.

Cette découverte est-elle un évènement suffisant pour provoquer une révolution dans les conventions électriques ? Il faut constater qu'on s'accommodera de ces électrons qui se déplacent dans le sens inverse du sens "conventionnel". Ce déplacement n'est d'ailleurs pas spectaculaire. Nous pouvons à présent répondre à l'interrogation de Maxwell. La vitesse du courant d'électrons dans un courant continu n'est pas de plusieurs millions de lieues à la seconde et si elle est quand même supérieure à un centième de pouce à l'heure, elle ne dépasse pas quelques centimètres à l'heure. Ce résultat parle peu à l'imagination. Ce lent courant d'électrons s'accorde mal avec la puissance observée des phénomènes électriques. C'est peut-être pourquoi on préfère continuer à raisonner sur le courant mythique des premiers temps de l'électricité qui se précipitait du pôle positif où il était concentré vers le pôle négatif où il avait été raréfié.

Il reste un certain étonnement et parfois de l'irritation quand on présente au débutant cette contradiction dans la science électrique. Quoi ? Plus d'un siècle s'est écoulé et l'erreur n'est toujours pas réparée ?

D'une certaine façon cette "erreur" est bénéfique : elle casse le discours linéaire, elle force à l'interrogation et oblige à un retour sur l'histoire des sciences.

Au moins les apprentis électriciens retiendront-ils que l'activité scientifique est une activité humaine, une activité vivante, et qu'on y rencontre parfois les cicatrices des erreurs passées.

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Pour aller plus loin : un ouvrage paru chez Vuibert en juin 2009.

Au fil d’un récit imagé – celui d’une succession de phénomènes généralement discrets qui, sous le regard d’observateurs avertis, débouchèrent sur des applications spectaculaires – nous croiserons des dizaines de savants, d’inventeurs et de chercheurs dont les noms nous sont déjà familiers : d’Ampère à Watt et de Thalès de Milet à Pierre et Marie Curie, ce sont aussi Volta et Hertz, Ohm et Joule, Franklin et Bell, Galvani et Siemens ou Edison et Marconi qui, entre autres, viennent peupler cette aventure.

On y verra l’ambre conduire au paratonnerre, les contractions d’une cuisse de grenouille déboucher sur la pile électrique, l’action d’un courant sur une boussole annoncer : le téléphone, les ondes hertziennes et les moteurs électriques, ou encore la lumière emplissant un tube à vide produire le rayonnement cathodique. Bien entendu, les rayons X et la radioactivité sont aussi de la partie.

De découvertes heureuses en expériences dramatiques, l’électricité reste une force naturelle qui n’a pas fini de susciter des recherches et de soulever des passions.

Lavoisier, la chimie et les langues.

 Nous avons déjà évoqué le 17 avril 1787, date à laquelle Lavoisier lit son "Mémoire sur la nécessité de réformer et de perfectionner la nomenclature de la chimie" à la séance publique de l'Académie Royale des Sciences. Les Académiciens attendent-ils un discours sur la chimie ? C'est de langues qu'il va leur parler :

"Nous parviendrons difficilement à intéresser l'assemblée qui nous écoute, si nous entreprenions d'énoncer & de discuter les mots techniques que nous avons adoptés : ces détails feront l'objet d'un second mémoire, que M. de Morveau s'est chargé de rédiger"

Éliminer le phlogistique, introniser l'oxygène, des détails ? Sans doute, pour les brillants mécaniciens et mathématiciens à qui il s'adresse et pour lesquels la Chimie fait encore figure de "parvenue" dans la société académique. Il leur exposera donc "l'espèce de métaphysique" qui a inspiré les nomenclateurs et qui consiste en une réflexion sur les langues avec pour modèles les mathématiques et l'algèbre :

" L'algèbre est la méthode analytique par excellence : elle a été imaginée pour faciliter les opérations de l'esprit, pour abréger la marche du raisonnement, pour resserrer, dans un petit nombre de lignes, ce qui aurait exigé un grand nombre de pages de discussion".

L'algèbre est une véritable langue, ajoute-t-il, "comme toutes les langues, elle a ses signes représentatifs, sa méthode, sa grammaire, s'il est permis de se servir de cette expression : ainsi une méthode analytique est une langue ; une langue est une méthode analytique, & ces deux expressions sont, dans un certain sens, synonymes."

Après la caution des mathématiques, Lavoisier appelle celle de la philosophie. Son modèle ? La "Logique" de l'abbé de Condillac "ouvrage que les jeunes gens qui se destinent aux sciences ne sauraient trop lire, & dont nous ne pouvons nous dispenser d'emprunter quelques idées".

Une brève dissertation l'amène alors à énoncer les "trois choses à distinguer" dans toute science physique :

- La série des faits qui constitue la science ;

- les idées qui rappellent les faits ;

- les mots qui les expriment.

Le mot, début et achèvement de toute science.

"Le mot doit faire naître l'idée ; l'idée doit peindre le fait : ce sont trois empreintes d'un même cachet, & comme ce sont les mots qui conservent les idées & qui les transmettent, il en résulte qu'il serait impossible de perfectionner la science, si on n'en perfectionnait le langage, & que quelques vrais que fussent les faits, quelques justes que fussent les idées qu'ils auraient fait naître, ils ne transmettraient encore que des impressions fausses, si on n'avait pas des expressions exactes pour les rendre".

Ces mots qui trompent, Lavoisier les rencontre d'abord chez les alchimistes dont l'objectif premier était de ne surtout pas être compris du "vulgaire" et qui, dit-il, auraient eu bien des difficultés à trouver les mots pour transmettre à leurs lecteurs ce qu'ils ne comprenaient pas eux-mêmes.

Mais cette critique vise surtout ses contemporains, ces "chimistes systématiques" qui "ont rayé du nombre des faits ce qui ne cadrait pas avers leurs idées" et qui ont "dénaturé ceux qu'ils ont bien voulu conserver". Nul doute que les phlogisticiens n'allaient pas manquer de se sentir visés.

Restait maintenant à convaincre les chimistes européens de l'affirmation selon laquelle les mots proposés dans la nouvelle nomenclature étaient réellement les fidèles interprètes des faits.

Une réception "nuancée" de la part des académiciens français.

Baumé, Cadet, Darcet, et Sage, sont les quatre académiciens auxquels revient la charge de présenter un "Rapport sur la Nouvelle Nomenclature" présentée par Morveau, Lavoisier, Berthollet et Fourcroy. Le moins qu'on puisse dire est qu'ils ne sont pas réellement enthousiastes et qu'en ces années qui précèdent une tempête politique, ils sont loin de souhaiter le "matin du grand soir" d'une révolution chimique :

"Ce n'est pas encore en un jour qu'on réforme, qu'on anéantit presque une langue déjà entendue, déjà répandue, familière même dans toute l'Europe, & qu'on lui en substitue une nouvelle d'après des étymologies, ou étrangères à son génie, ou prises souvent dans une langue ancienne, déjà presque ignorée des savants, & dans laquelle il ne peut y avoir ni trace, ni notion quelconque des choses, ni des idées qu'on doit leur signifier".

Pourquoi choisir l'aventure, estiment-ils, quand l'ancien système s'avère encore utile ?

"La théorie ancienne qu'on attaque aujourd'hui est incomplète sans doute ; mais celle qu'on lui substitue n'a-t-elle pas ses embarras, ses difficultés ? Dans l'ancienne, nombre de phénomènes s'expliquent comme on peut, à l'aide du phlogistique… Dans la nouvelle c'est l'oxygène réuni aux bases acidifiables, qui forme ces mêmes acides ; mais qui nous dira ce qu'est l'oxygène ? Ce qu'est ce radical acide ? "

Qui nous dira ce qu'est l'oxygène ? Manifestement les Académiciens ne semblent pas avoir trouvé la réponse dans les mémoires des nomenclateurs. S'ils trouvent quand même quelques avantages à la nouvelle théorie, c'est ceux qu'elle doit à la précision et au calcul "auxquels la perfection de nos appareils a fourni l'analyse".

Ils choisissent donc de ne pas choisir :

"Nous dirons seulement que lorsque nous nous sommes permis ces réflexions, nous n'avons pas plus prétendu combattre la théorie nouvelle que défendre l'ancienne…

Nous pensons donc qu'il faut soumettre cette théorie nouvelle, ainsi que sa nomenclature, à l'épreuve du temps, au choc des expériences, au balancement des opinions qui en est la suite ; enfin au jugement du public, comme au seul tribunal d'où elles doivent & puisse ressortir.

Alors ce ne sera plus une théorie, cela deviendra un enchaînement de vérités, ou une erreur. Dans le premier cas, elle donnera une base solide de plus aux connaissances humaines ; dans le second elle rentrera dans l'oubli avec toutes les théories & les systèmes de physique qui l'auront précédée".

La faire rentrer dans l'oubli, tel est l'objectif des phlogisticiens qui ne ménagent pas leurs critiques.

Des mots durs, barbares, qui choquent l'oreille.

Le "Journal d’observations sur la Physique, l’Histoire naturelle et sur les Arts et Métiers", dit plus simplement "Journal de Physique de l'abbé Rozier" est "la revue" scientifique européenne du moment. Guyton de Morveau, Lavoisier, Fourcroy y publient régulièrement. En septembre 1787 elle rend compte, d'une façon relativement neutre, de la nouvelle Nomenclature qui vient d'être publiée à Paris. Dans cette première présentation, le seul commentaire retenu est celui des commissaires de l'Académie. Mais l'attaque ne tardera pas.

Jean-Claude de la Métherie, directeur de la revue et l'un de ses principaux rédacteurs, ne perd pas de temps. Dès le mois d'octobre, il publie un "Essai sur la nomenclature chimique". La critique, radicale, s'y énonce en cinq points.

1°) Les changement de nom doivent se faire peu à peu, avec sagesse et circonspection alors que cette nomenclature propose de changer tout de suite la plupart des mots et "cela ne s'est jamais fait, ni ne peut se faire dans aucune partie de la langue".

2°) On doit s'éloigner le moins possible des mots anciens, ce qui n'est manifestement pas le cas, les auteurs de la nomenclature revendiquant le droit de changer "la langue que nos maîtres ont parlée" en ne faisant grâce à aucune dénomination qui leur semblerait impropre.

3°) On "consultera autant qu'on pourra l'analogie". Or comment imaginer du charbon dans le gaz incolore appelé "carbonique" ou dans la craie la plus blanche ?

4°) "On ne doit point négliger l'harmonie des mots, & on ne peut absolument s'écarter du génie de la langue. Un mot nouveau ne doit être ni dur, ni barbare, surtout dans un moment où on adoucit tous les mots, & sans doute trop. Les oreilles sont si délicates qu'on ne dit plus paille, cheval, &c. On prononce pâie, zeval, zeveux, &c."

Or, ajoute De la Métherie, la nomenclature emploie ces mots " durs, barbares qui choquent l'oreille, & ne sont nullement dans le génie de la langue française, tels que carbonate, nitrate, sulfate, &c… aussi la plus grande partie des savants français, & nos plus grands écrivains, tel que M. de Buffon, les ont blâmés dès l'instant qu'on les a proposés".

Faut-il croire que "phlogistique" ne heurte pas les oreilles "si délicates" des savants et écrivains français ? Se pourrait-il que "phlozistique" soit devenu la nouvelle prononciation à la mode dans les salons parisiens ?

Plus sérieux : c'est l'honneur même de la France qui est en jeu : "les étrangers font un reproche grave à la nation de ces nouveautés"

5°) Cinquième point : une nomenclature ne doit pas reposer sur des idées systématiques "car autrement chaque école ayant un système différent, aura une nomenclature différente". Or, ses auteurs l'affirment eux-mêmes, le propre de leur nomenclature est qu'elle repose sur un ensemble d'idées philosophiques. Élément supplémentaire à charge : celles-ci sont "regardées comme fausses par le plus grand nombre des savants, qui par conséquent ne peuvent se servir de ces mots ".

La critique n'épargne aucune proposition. Pourquoi azote et non pas ammoniacogène dans la mesure où cet élément est également présent dans l'ammoniac. Pourquoi hydrogène et pas éléogène car le "gaz inflammable" est également présent dans les huiles. Quel intérêt à remplacer charbon par carbone ?

Ce premier article libère la parole des lecteurs de la revue. Chacun en rajoute en témoignage d'indignation.

La guerre contre l'oxygène est déclarée.

Dans le numéro de décembre 1787 du journal de physique, le premier à intervenir souhaite rester anonyme. "La chimie est maintenant à la mode", dit-il, "Nos belles dames, longtemps avant que le lycée leur en offrît des leçons, avaient paru sur les bancs des diverses écoles". C'est pourquoi la nouvelle Nomenclature "était attendue avec impatience". D'où sa déception et le sentiment d'avoir été victime d'une publicité mensongère : "plus les noms placés à la tête de cet ouvrage sont propres à exciter l'intérêt du lecteur, moins ils sollicitent leur indulgence".

Et d'indulgence, il n'en a pas ! Il reproche, en particulier, à ces illustres scientifiques, leur mauvais usage du grec. Comment oser mutiler "les beautés" de cette langue en fabriquant des mots dont la moitié est empruntée au latin, l'autre au grec. Et surtout, observe-t-il, quand on maîtrise si mal la langue. Oxygène et hydrogène, écrit-il, "signifient précisément le contraire de ce qu'ont voulu les Auteurs de la Nomenclature. La traduction du premier mot est engendré par l'acide & non générateur de l'acide ; celle du second engendré par l'eau et non générateur d'eau". Chez les Grecs, ajoute-t-il, "Diogène voulait dire fils de Jupiter" et dans le vocabulaire usuel homogène signifie "généré de façon identique" et non pas "générateur des mêmes choses".

Quant à quelques mots "un peu ridicules", ajoute-t-il, "tels que calorique, carbone, carbonique, carbonate, &c. je n'en parlerai point ; c'est les premiers, c'est peut-être les seuls dont le public fera justice".

Notre auteur anonyme n'avait manifestement rien d'un Nostradamus. Qui peut imaginer qu'il fut un temps où "carbone" ne faisait pas partie du langage commun et qu'il n'a été imposé, il y a seulement un peu plus de deux siècles, que par un quarteron de chimistes français.

Pourtant "Carbone" a été une des cibles principales des adversaires de la nomenclature.

Oubliez ces carbonates, ces carbures…

Étienne-Claude de Marivetz, qui signe en faisant état de son titre de baron, vient tresser des couronnes au directeur du Journal de Physique, le "véritable journal des Savants", pour son combat contre la Nomenclature. Il fallait, dit-il, "que les Étrangers apprissent que cette innovation n'avait été reçue que dans peu de laboratoires ; il fallait que les générations futures, en lisant avec étonnement ce dictionnaire, apprissent comment furent accueillis ces muriates, ces carbonates, ces carbures, ces sulfates, ces sulfites, ces sulfures, ces phosphates, ces phosphures, ces oxydes, &c. &c. &c. Il fallait que l'on sût que ces mots bizarres ne furent reçus que dans le jargon des adeptes qui les avaient imaginés".

Bien vite, conclut-il, "les carbonates et les carbures auront été oubliés" et on ne lira plus cette nomenclature "que comme on lit encore l'Histoire de Pantalon-Phoebus".

L'éloge historique de Pantalon-Phoebus est un texte extrait du "Dictionnaire néologique à l'usage des beaux-esprits du siècle" publié en 1726 par l'abbé Desfontaines sous couvert d'un "avocat de Province". Il s'agit d'un dictionnaire destiné à répandre dans la Province le beau parlé parisien et dans lequel un cabaretier devenait un "marchand d'ivresse" et une soupe un "phénomène potager". Le dictionnaire en question ne pouvait évidemment que provoquer l'ironie des lecteurs de la fin du siècle.

Oublié, est donc Pantalon-Phoebus, mais le baron de Marivetz lui-même n'attirerait plus l'attention s'il n'avait été l'un des pourfendeurs des carbonates et carbures.

Christophe Opoix, Maître en Pharmacie à Provins, a été, en cette année 1787, reçu à l'Académie d'Arras, alors sous la présidence de Maximilien de Robespierre. Il constate d'abord que les chimistes des générations antérieures ont su trouver les mots aptes à attirer un public nombreux. La chimie "a fait partie de la bonne éducation, & les femmes mêmes ont fréquenté assidument les amphithéâtres sans s'y trouver étrangères ou déplacées".

Il s'en prend, ensuite, ouvertement à Lavoisier, le "brillant orateur de la nouvelle doctrine" :

"Je le sais, un nombreux auditoire applaudit encore à ces Messieurs, et semblent leur répondre d'un grand succès ; mais quand la mode, la nouveauté & l'enthousiasme seront passées, quand on ne frappera plus les yeux à grands frais par des appareils nouveaux et imposants ; quand le brillant orateur de la nouvelle doctrine cessera de la soutenir de son éloquence facile et séduisante, quand la science dépouillée de ces secours étrangers, n'offrira plus qu'un squelette hideux, qu'un travestissement bizarre, qu'un extérieur repoussant, comptera-t-on le même nombre d'auditeurs ? "

Et naturellement, il ne donne pas, lui non plus, beaucoup de chances de survie à la nomenclature :

"Voulez vous savoir ce que je prévois avec regret ? Dans peu d'années les amphithéâtres seront déserts, & la science entièrement négligée. Les gens du monde pourront-ils accommoder leurs oreilles à l'étrange dissonance & à la barbarie des termes ? Auront-ils le courage de surmonter cette barrière qui va séparer la science de la Chimie de toutes les autres ? Les personnes studieuses qui, par goût, se destinent aux sciences, mais qui ne sont encore déterminées par aucune, préfèreront-elles une science qui n'aurait plus de rapport avec aucune autre, & que quelques personnes réunies peuvent au premier instant changer à ne la rendre plus reconnaissable ? "

Après de telles charges, qui oserait encore défendre la réforme proposée ?

La Nomenclature se défend.

C'est d'Espagne que vient l'un des premiers plaidoyers. Pourtant, là aussi, elle connaît des résistances.

Un professeur de Chimie de Madrid témoigne : "La nouvelle Nomenclature choque trop les oreilles espagnoles pour qu'elles puissent s'y accommoder. La langue espagnole ne se prête pas à de pareilles innovations. Aussi un apothicaire de Madrid qui voulut employer le mot carbonate, a été surnommé docteur Carbonato…"

Le contrepied est pris par Juan Manuel de Aréjula (1755-1830), chirurgien-major des Armées Navales d'Espagne et ancien élève de Fourcroy à Paris :

"Lorsque je fus instruit avec le Public que MM. De Morveau, Lavoisier, Berthollet et De Fourcroy travaillaient à former une nouvelle Nomenclature chimique, personne n'attendit avec plus d'impatience que moi le résultat de ce grand travail. Elève de ce dernier Chimiste, pénétré de ses principes, & ayant appris de lui à connaître toute l'étendue des talents de ses illustres collaborateurs, que ne devais-je pas attendre, en effet, du concours des lumières de quatre savants dont chacun était déjà connu en Europe pour ses découvertes. Mon attente ne fut pas trompée ; et du moment que je pus lire la nouvelle Nomenclature, je résolus de la faire passer dans notre langue".

Mais qui aime bien châtie bien. Aréjula n'hésite pas à utiliser la méthode des réformateurs pour "adapter" un certain nombre des noms choisis. En premier lieu il choisit de s'interroger sur celui qui est le socle même de la nomenclature : l'oxygène.

Supposons, dit-il, "un homme commençant l'étude de la Science ; dès lors qu'il sait qu'oxygène signifie engendrant, formant des acides, n'est-il pas vrai que de la seule signification de ce mot il doit tirer comme autant de conséquences infaillibles,

1°) que tous les acides contiennent de l'oxygène.

2°) que tout corps combiné avec la portion d'oxygène à laquelle il est susceptible de s'unir, devient acide,

3°) que l'acidité et toutes ses propriétés seront d'autant plus sensibles, toutes choses d'ailleurs égales, que l'oxygène sera en plus grande quantité dans un corps,

4°) que le corps qui sera le plus susceptible d'absorber le plus d'oxygène, sera l'acide le plus puissant de la nature"

Or chacune de ces propositions est fausse. Il existe des acides sans oxygène, des oxydes qui n'ont pas de caractère acide. Quant à l'acidité d'un composé, elle n'est pas proportionnelle à la proportion d'oxygène qu'il contient.

Déjà Guyton de Morveau, dans son introduction à la Nomenclature, ne semblait pas très assuré de la justesse du mot. Nous avons adopté l'expression d'oxygène, dit-il, "à cause de la propriété bien constante de ce principe, base de l'air vital, de porter un grand nombre de substances avec lesquelles il s'unit à l'état acide, ou plutôt parce qu'il paraît être un principe nécessaire à l'acidité". Provoquer l'acidité d'un grand nombre de substances ou être un principe nécessaire à l'acidité… Ne faudrait-il pas choisir ?

Fourcroy est plus clair en expliquant le nom de l'oxygène par le fait que "le caractère ou la propriété la plus saillante" de ce corps "étant de former les acides, nous a engagés à tirer son nom de cette propriété remarquable".

Lavoisier lui-même est, à présent, bien loin de sa certitude initiale. Lui qui, dans son mémoire de 1777, déclarait que "l’air le plus pur, l’air éminemment respirable, est le principe constitutif de l’acidité : que ce principe est commun à tous les acides" déclare, à présent, dans son Traité élémentaire de chimie publié en 1789, avoir choisit le terme d'oxygène "parce qu'une des propriétés les plus générales de cette base est de former des acides".

Conclusion ? Ce mot qui fonde la nomenclature est mal choisi et n'est pas propre, constate Aréjula, "à remplir ni les intentions ni les principes" des réformateurs eux-mêmes. Il propose donc d'abandonner oxygène et, dans le même mouvement, d'oublier oxyde, oxydation, oxygénation, oxygéné.

Pour les remplacer par quoi ? Les candidats sont nombreux et Aréjula se souvient de l'air du feu (feuerluft) de Scheele qui lui semble représenter au mieux la propriété de ce gaz. Il propose donc de remplacer principe acidifiant par principe brûlant. Mais pour "se conformer à l'usage qui fait tirer du grec la plupart des noms techniques dans les sciences" il fait naître "arke-kayon" du grec arke, (principe) et kayon (brûlant).

Sans doute convient-il que "ce mot ne sonne pas aussi bien à l'oreille qu'oxygène", mais il fait remarquer que, prononcé en espagnol, on aurait arki-kayo, qui serait "bien loin d'être dur". Un oxyde deviendrait un arke-kaye qui pourrait s'abréger en kaye. Nous aurions ainsi des kayes d'argent, kayes de fer, &c. Ce qui signifierait littéralement brûlure d'argent, de fer…

Qu'est-il advenu de cette proposition ? Un coup d'œil sur un lexique français-espagnol contemporain nous indique que oxygène se traduit par oxigeno et oxyde par óxido. Le principe brûlant n'a pas remplacé le principe acidifiant. La Nomenclature des réformateurs français, même émaillée de termes impropres, l'a donc emporté, en Espagne comme ailleurs.

La victoire de l'oxygène.

Le réseau européen des phlogisticiens réuni autour du français De La Métherie, du Britannique Priestley, du Suisse Senebier était loin d'imaginer que, bientôt, seul serait utilisé le vocabulaire des réformateurs français. Le dynamisme des jeunes collaborateurs de Lavoisier, en particulier de Hassenfratz, allié à la notoriété internationale de Guyton De Morveau et de Berthollet, portent rapidement leurs fruits. Van Marum et la Hollande sont rapidement convertis. Watt et Blagden, en Angleterre, suivent le mouvement. Des supporters se découvrent également en Allemagne comme en Italie ou en Russie.

Plus que la Nomenclature, c'est le "Traité élémentaire de Chimie", publié en 1789 par Lavoisier qui achève la conquête. Ce premier cours de chimie, utilisant les nouveaux principes et les nouveaux termes, est rapidement traduit et adapté aux langues européennes.

Les Britanniques se contentent d'angliciser les termes (oxygen, hydrogen) tout en les corrigeant parfois (azote devient nitrogen). En Allemagne le grec redevient germanique. Oxygène devient Sauerstoff (de sauer, acide et Stoff , matière). Hydrogène se transforme en Wasserstoff (de Wasser, eau) et Azote en Stickstoff (de ersticken, étouffer).

La victoire tient d'abord à la caractérisation de nouveaux éléments et parmi ceux-ci des quatre particulièrement importants : l'oxygène, l'hydrogène, l'azote, le carbone. Peu importe, finalement, leur nom, c'est leur usage qui structure les nouveaux progrès en chimie. Ce sont eux que l'on retrouve dans les décompositions et synthèses qui sont les nouveaux outils de la chimie.

La rapidité de la victoire est d'autant plus inattendue que l'obstacle à franchir semblait particulièrement redoutable. Témoin de la réussite de cette "guerre éclair", l'amertume de ce professeur de Pise, l'un des défenseurs du dernier carré des phlogisticiens, dans une lettre publiée, de façon anonyme, par le Journal de Physique pour l'année 1789 :

"Je me souviens d'avoir entendu dire par un des Messieurs les réformateurs : "Messieurs, dans deux ans d'ici, il n'y aura plus de phlogistique en France". Ces Messieurs ont tenu parole. Voilà la France, quant à eux, bien déphlogistiquée. C'est là une dragonnade académique ; mais le pauvre phlogistique ainsi banni, poursuivi, chassé, où se réfugiera-t-il ? Nous le garderons en dépit de l'air vital, persuadés qu'il vaut mieux appliquer utilement son temps à de bonnes observations, que de s'occuper à faire des noms… "

Cette "dragonnade académique" annonçait-elle la tempête révolutionnaire à venir ? Ironie de l'histoire, parmi ses compagnons, Lavoisier en sera la seule victime. Ses collègues réformateurs se mettront au service de la Révolution et de la Nation en armes. L'hydrogène sera produit en quantité, selon la méthode mise au point par Meusnier et Lavoisier, pour gonfler les ballons d'observation dont le premier sera vu dans le ciel de Fleurus. La chimie sera mise à contribution pour produire et purifier le salpêtre de la poudre à canon ou encore pour tanner le cuir des souliers des soldats de la république.

Quand la situation politique se stabilisera et que les grandes écoles républicaines se mettront en marche, la chimie qui y sera enseignée sera celle des "chimistes français" et les cours qui seront dispensés s'inspireront largement du "Traité élémentaire de Chimie" publié en 1789 par Lavoiser.  

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On peut lire aussi :

Suivre le parcours de l’oxygène depuis les grimoires des alchimistes jusqu’aux laboratoires des chimistes, avant qu’il n’investisse notre environnement quotidien.

Aujourd’hui, les formules chimiques O2, H2O, CO2,… se sont échappées des traités de chimie et des livres scolaires pour se mêler au vocabulaire de notre quotidien. Parmi eux, l’oxygène, à la fois symbole de vie et nouvel élixir de jouvence, a résolument quitté les laboratoires des chimistes pour devenir source d’inspiration poétique, picturale, musicale et objet de nouveaux mythes.

À travers cette histoire de l’oxygène, foisonnante de récits qui se côtoient, s’opposent et se mêlent, l’auteur présente une chimie avant les formules et les équations, et montre qu’elle n’est pas seulement affaire de laboratoires et d’industrie, mais élément à part entière de la culture humaine.

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voir aussi :

Un livre chez Vuibert.

Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…, coupable : le dioxyde de carbone. Pourtant sans ce gaz il n’y aurait aucune trace de vie sur Terre.

L’auteur nous fait suivre la longue quête qui, depuis les philosophes de la Grèce antique jusqu’aux chimistes et biologistes du XVIIIe siècle, nous a appris l’importance du carbone
et celle du CO2.

L’ouvrage décrit ensuite la naissance d’une
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Entre pénurie et pollutions, le « carbone fossile » se retrouve aujourd’hui au centre de nos préoccupations. De nombreux scientifiques tentent maintenant d’alerter l’opinion publique.
 

Seront-ils entendus ?

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