Les objets scientifiques des temps modernes – Boussole, astrolabe, gouvernail …

 

Les objets scientifiques des temps modernes

Boussole, astrolabe, gouvernail …


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Définitions des instruments scientifiques

Etymologiquement, “instrument” vient du latin “instruere” : “disposer, équiper”, qui a donné “instruire”. “Instrumentum”, c’est le matériel, l’outillage. Quant à “outil”, son sens étymologique est proche puisqu’il vient d'”ustensilis”: ” nécessaire à nos besoins”.

    L’instrument scientifique peut avoir plusieurs fonctions :

  • mesurer, introduire une grandeur définie, répétitive, identique à elle-même, que l’on peut manipuler, comparer, compter
  • accroître la puissance de nos forces (vis, levier, poulie, treuil), augmenter le champ de nos sens (lunettes, télescope, microscope) nous faisant découvrir des phénomènes indécelables autrement
  • permettre l’expérimentation. Pour vérifier une hypothèse ou démontrer une théorie, acquisition de connaissances ou transmission de savoir : il est bien difficile de dire quel type d’expérience a précédé l’autre

Les appareils construits par les mécaniciens grecs, tel l’éolipile d’Héron d’Alexandrie (Ier siècle après J.C.), avaient à côté de leur aspect ludique un rôle de démonstration, de confirmation sensible du réel relayant l’exposé logique. L’astrolabe, mis au point par les Grecs à la fin de l’Antiquité (décrit dans l’Almagesto de Toloméo en 150), permet à la fois de mesurer la distance angulaire des corps célestes et d’expliquer un certain nombre de problèmes mathématiques.

La fabrication de ces instruments correspondrait à une tendance innée de l’homme à modéliser ses idées, ses hypothèses, à “jouer” avec les instruments pour mieux expliciter sa compréhension du monde réel : tel était, par exemple, le but principal des sphères armillaires ou des globes terrestres.

Nous avons évoqué plus haut sa définition d’un instrument scientifique au XIXe siècle “une idée faite en laiton”. Ceci l’amène à distinguer trois groupes d’instruments en fonction de leur utilisation : utilitaires, didactiques ou spécialisés.


De la Renaissance aux Lumières

Le XVIe verra effectivement, avec des esprits rigoureux comme Tycho Brahé (1546-1601) ou Francis Bacon (1551-1626), l’émergence de l’esprit scientifique moderne tel que nous le connaissons et le pratiquons. Le perfectionnement des instruments (astrolabe, cadrans astronomiques, instruments de dessin) permettra des calculs beaucoup plus précis, ouvrant la porte aux théories de Kepler sur le mouvement des planètes.

Ce qui change avec la révolution scientifique, c’est l’attitude face à l’instrument et à l’expérience, qu’il s’agisse d’observer, de mesurer ou de vérifier des théories. Francis Bacon écrira en 1620 dans le Novum Organum qu’un principe non vérifiable dans la nature est inutile, parce que non basé sur le monde réel.

Parallèlement, et déjà depuis le XVe siècle, les instruments scientifiques commencent à figurer en bonne place dans les grandes collections des mécènes du temps. Jean de Berry, duc de Bourgogne (1340-1416), célèbre pour son goût des horloges, fut un précurseur. A partir de 1500, le landgrave de Hesse (1532-1592), l’empereur Rudolf II à Prague (1552-1612) constituèrent des collections restées célèbres. A Florence, les Médicis, depuis Cosimo 1er, établirent une tradition de protection, de patronage des artistes et des scientifiques. La fondation en 1657 par le cardinal Léopold de Médicis de l’Academia del Cimento, la création de la Royal Society à Londres et de l’Académie des sciences à Paris (1663) suscitèrent la fabrication d’un grand nombre d’instruments scientifiques, chaque institution désirant disposer d’une collection complète.

Le XVIIe siècle, siècle inventif par excellence, verra une étape capitale dans l’évolution de l’instrument scientifique. L’apparition du télescope, d’origine italienne et hollandaise, et celle du microscope, probablement hollandais, dans les toutes premières années du siècle, vont permettre au savant d’accroître ses capacités d’observation, donc de découvrir des domaines nouveaux : l’infiniment petit comme l’infiniment grand. La machine à calculer de Pascal (1623- 1662) annonce le fabuleux accroissement de la puissance de calcul du monde contemporain. L’instrument devient, selon l’expression d’Enrico Bellone, une machine à penser…

Le nombre et l’importance des découvertes du XVIIe siècle vont modifier les conditions de fabrication des instruments scientifiques. Au Moyen Age et au début de la Renaissance, la construction des instruments était assurée, soit par les savants eux-même, soit par d’habiles artisans sous leur contrôle direct. Du fait de l’accroissement de la demande et de la complexité grandissante des problèmes techniques posés (pour les lentilles par exemple), on va voir se constituer de petits ateliers issus de différentes corporations : horlogers, fondeurs, verriers, couteliers, tourneurs.

Des contraintes techniques vont apparaître : la nature des matières premières disponibles ou les possibilités des outillages existants ne permettent pas toujours les réalisations entrevues par les savants.

Maurice Daumas, dans l’introduction de son livre célèbre sur les instruments scientifiques, fait remarquer qu’après les découvertes astronomiques de Galilée en 1610, les lunettes sont restées pendant un demi-siècle des auxiliaires fort médiocres pour les astronomes. La méconnaissance absolue des procédés pour fabriquer un verre optiquement convenable autant que des procédés pour les tailler et les polir ont été des obstacles beaucoup plus difficiles à tourner que l’ignorance des lois de l’optique.

Une période d’induction semblable s’observe pour le microscope (entre 1610 et 1660) et pour toutes les inventions du XVIIe (baromètre, thermomètre, hygromètre, pompe pneumatique, machine électrique,…) étendue souvent sur une plus longue durée : il faudra un siècle pour que le télescope à réflexion (dit de Newton) devienne un instrument utilisable par les astronomes.

Le XVIIIe siècle, qualifié par Turner de période de dissémination, voit effectivement la multiplication des instruments scientifiques, même en dehors du cercle des utilisateurs, par la vogue des cabinets de physique, vogue portée par la boulimie de connaissances nouvelles qui caractérise la période des Lumières.

Aucun domaine de la science d’alors n’échappe à la curiosité du public et à l’habileté des démonstrateurs, français comme l’abbé Nollet ou Sigaud de Lafond, anglais comme John Keil à Oxford ou Desaguliers à Londres, hollandais comme s’Gravesande et Van Musschenbroek à Leyde.

Mécanique, poids et mesures, arpentage, hydraulique, optique, astronomie et surtout électricité, entraînent la fabrication d’innombrables instruments et appareils dont beaucoup ont heureusement survécu. Ces objets sont souvent un merveilleux mélange de beauté et d’intelligence. Ils sont faits avec beaucoup de soin, par les meilleurs artisans, et en excellents matériaux : ébène, ivoire, laiton, argent. Leur prix est élevé mais ils s’adressent à une élite d’amateurs fortunés.

Les constructeurs d’instruments scientifiques, surtout anglais, sont maintenant des maisons ayant pignon sur rue et le développement des sciences dans tous les domaines d’activité leur apporte une prospérité certaine. La marine en particulier est le premier client des fabricants ” d’instruments de mathématiques “, comme l’on disait : compas, règles, trousses à dessin, sextants, octants, boussoles.

Les instruments gagnent en précision et en fiabilité. On commence à envisager la fabrication en petite série et la révolution industrielle s’annonce avec la machine automatique à diviser les cercles de Ramsden (Angleterre) en 1773. Enfin, grande révolution dans la Révolution, mais commencée avant elle par la mesure du méridien terrestre (dernier quart du XVIIIe siècle), l’institution du système métrique va internationaliser la fabrication des instruments et ouvrir la porte au XIXe siècle et à l’époque moderne.


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  • Mise en ligne le 13 févr. 2011
     
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  • Ajoutée le 26 oct. 2012
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    Au milieu du XVe siècle, Gutenberg en réunissant, améliorant et coordonnant des techniques éparses utilisées à d’autres fins, inventa la presse à imprimer, une innovation d’une grande importance qui permit la diffusion de nombreux exemplaires de la Bible et favorisa par la reproduction d’ouvrages les idées de la Réforme.
    Extrait de Gutenberg, série « Le temps d’un portrait »
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