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

Amis Bibliophiles bonsoir,

Bernard a entrepris la tâche ardue d'éveiller nos consciences aux beautés méconnues des sciences physiques par le biais insidieux de la bibliophilie... et nous nous laissons faire avec joie. Je lui cède donc la parole...

Au cours du dernier repas des bibliophiles, dans le brouhaha des conversations, une interrogation « vitale » entre deux convives (et entre deux gorgées de Brouilly) a porté sur la nature des êtres qui constituent notre univers …. Pendant que d’autres parlaient Savoie, Humanisme, Reliures, Nouvelle Revue … D’abord quelques mots sur la lumière, « vue » par trois maîtres : Descartes, Newton et Huygens et cela, bien sur, à partir de leurs ouvrages.

Descartes imagine l’espace rempli d’une matière subtile formée de particules sphériques et contiguës. Ces particules transmettent instantanément les vibrations des corps lumineux à notre œil. En 1637 il publie ses idées à la suite son fameux Discours de la Méthode. Le titre complet est : Discours de la méthode pour bien conduire sa raison, et chercher la vérité dans les sciences. Plus la Dioptrique, les Météores, et la Géométrie. Qui sont des essais de cette Méthode.

La Dioptrique, premier appendice au Discours, traite de la lumière, de l’œil, de la vision et des moyens de perfectionner cette vision, mais surtout il énonce à la fin du discours premier, deux lois physiques fondamentales : la loi de la réflexion et la loi de la réfraction, développée dans le discours second. C'est ce que l'on appelle depuis « les lois de Descartes », capitales dans le domaine de l'optique géométrique.

L’édition originale étant inaccessible, je me contente de l’édition de 1668 dans laquelle la Mécanique apparaît pour la première fois.

Discours de la Méthode pour bien conduire sa raison, & chercher la vérité dans les Sciences. Plus La Dioptrique, les Météores, la Méchanique, et la Musique, Qui sont des essais de cette Méthode. Paris, Angot. 1668. 3ème édition. 1 volume in-4 ; 303, (23), 127, (1) pp.

Pour Newton l’espace est vide. La lumière émise par le soleil est composée de particules de masses différentes qui provoquent sur notre rétine des sensations distinctes appelées couleurs. La propagation rectiligne de la lumière et la réflexion s’interprètent facilement ce qui n’est pas le cas de la réfraction. En 1672, la théorie des couleurs est lue à la Royal Society. Les critiques incitent Newton à retarder la publication.

Ce n’est qu’en 1704 que Newton publie Opticks, ouvrage qui explique en détail ses théories. La seconde édition anglaise parait en 1717. Newton y ajoute des compléments sur la pesanteur. Pierre Coste (1668-1747), réfugié en Angleterre à la suite de la révocation de l’édit de Nantes et ami de Newton fait la première traduction française de cette édition. Les dernières pages donnent le catalogue des livres imprimés chez Pierre Humbert, libraire à Amsterdam.

L’autorité de Newton imposera cette conception jusqu’au début du XIXème.

Traité d’optique sur les réflexions, réfractions, inflexions et couleurs de la lumière.

Amsterdam, Pierre Humbert. 1720. 1ère édition française. 2 volumes in-8 ; XV, (1), 328 pp, 9 pl. - (2) pp, pp 331 à 583, (17) pp, 3 pl.

Une seconde édition française de la traduction de Coste, « beaucoup plus correcte que la première », parait en 1722.

Paris, Montalant. 1722. 1 volume in-4 ; (20), 495 (mal chiffrée 595)*, (1) pp, 12 pl.

Christian Huygens, imagine la lumière comme une onde se transmettant de proche en proche dans l’espace. Il suppose que la lumière se propage sous la forme d'ondes sphériques et que chaque point atteint par l'onde devenait une nouvelle source. Il publie ses idées en 1690 dans son Traité de la lumière. Traité de la Lumière. Où sont expliquées les Causes de ce qui luy arrive dans la Réflexion, et dans la Réfraction. Et particulièrement dans l’étrange Réfraction du Cristal d’Islande. Avec un Discours de la Cause de la Pesanteur.

Leide, P. van der Aa. 1690. 1 volume in-4 ; (8), 124, (2) pp, pp 125 à 128, (2) pp, pp 129 à 180.

Cette théorie, opposée à celle de Newton, rencontre peu de crédit à l’époque. Newton triomphe jusqu’au début du XIXème, époque à laquelle Fresnel revient à la théorie ondulatoire. Cette théorie l’emportera jusqu’au début du XXème.

En fait, les deux théories sont complémentaires : dans certains cas la lumière agit comme un ensemble de particules appelés photons et dans d’autres comme une onde : c’est la dualité onde-corpuscule.

Cette dualité a été généralisée à tous les constituants intimes de la matière par Louis de Broglie en1923. Il publie trois notes dans les « Comptes rendus de l'Académie des sciences », trois notes qui constituent le point de départ de la mécanique ondulatoire. De Broglie associe une onde à toute particule. En particulier il établit la relation fondamentale entre le mouvement d'un corpuscule libre et la propagation de l'onde qu'il propose de lui associer :

λ = h/p. Cette relation est à placer au même niveau que la relation d’Einstein E = mc2.

La mécanique ondulatoire, est l'un des plus grands événements scientifiques depuis Galilée. De Broglie a été élu à l'Académie des sciences en 1933 et à l'Académie française en 1943. Il a reçu le prix Nobel de physique en 1929.

Paris, Gauthier-Villars. 3 brochures in-4 ; 10 septembre 1923 - 24 septembre 1923 - 8 octobre 1923.

Pour conclure, la matière se présente à nos yeux comme formée de particules. Une division ultime montre que ses composants ont une double nature. Les expériences le confirment chaque jour. Dès la TS on montre qu’en ajoutant de la lumière à de la lumière on peut, dans certains cas, obtenir de l’obscurité, de la même manière qu’en ajoutant deux sons on peut obtenir du silence ! A un certain niveau la physique rejoint la philosophie (métaphysique ?).

Merci Bernard,

H