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L’École normale de l’an III. Vol. 3, Leçons de physique, de chimie, d’histoire naturelle

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Étienne Guyon

Leçons de physique d'Haüy

Programme

1er pluviôse/20 janvier

Texte intégral

1La physique a pour objet la connaissance des phénomènes de la nature et des lois dont ils dépendent. Elle diffère de l’histoire naturelle, dont le but est de décrire les êtres et d’indiquer les caractères qui peuvent servir à les reconnaître et à les distinguer les uns des autres. Le naturaliste cherche dans l’aspect des individus des points de comparaison propres à établir leur classification ; le physicien, par le rapprochement des faits observés, parvient à les lier ensemble dans une même théorie.

2L’enseignement de la physique, circonscrit dans ses justes bornes, relativement aux écoles primaires, se réduit à une exposition simple et élémentaire des principaux phénomènes de la nature. L’art de l’instituteur consistera à profiter, et de l’attrait qu’a par lui-même tout ce qui tient à la contemplation de la nature, et de l’avantage qui résulte des notions que la plupart des hommes ont acquises par l’observation journalière des phénomènes. Le livre de la nature est sans cesse ouvert sous leurs yeux : ils y ont lu et compris ce qui n’excède par leurs facultés ; et cette espèce d’instruction ébauchée, qui ne leur a rien coûté, fournit une facilité de plus pour les conduire à la connaissance de ce que ce livre peut encore leur offrir d’intelligible. L’instituteur, pour rendre ses explications palpables aux élèves, usera de comparaisons tirées d’objets familiers : souvent il leur montrera à travers un fait très ordinaire, la cause d’un phénomène qui leur semblait un paradoxe, et fera succéder à la surprise qu’il excitait en eux, celle de voir combien l’explication en est simple et facile à saisir. Ces connaissances auxquelles l’intelligence des élèves s’ouvrira comme d’elle-même, lorsqu’elles lui seront présentées sous une forme populaire, se changeront ainsi en un puissant instrument, pour cultiver leur raison, pour former et développer leur jugement, et par-là même les mettre à portée de servir plus utilement la patrie. Elles deviendront pour eux un double bienfait digne à la fois de toute la reconnaissance de l’homme et du citoyen.

3Mais l’enseignement versé avec mesure dans l’intelligence de l’élève doit partir d’une source riche et abondante. Il faut que l’instituteur plane au-dessus de son instruction, et qu’il se soit élevé assez haut pour distinguer, parmi toutes les routes qui peuvent conduire au but, celle qui est à la fois la plus directe et la plus facile. C’est d’après cette considération que nous nous occuperons de donner le développement convenable aux théories relatives à notre sujet.

4Voici l’ordre dans lequel nous avons cru devoir le distribuer, en mettant à part ce qui entre plus spécialement dans le domaine de la chimie, et dans celui des sciences physicomathématiques.

  • 1 Haüy, dont les recherches contribuent à fonder une nouvelle science – la cristallographie – accord (...)
  • 2 En d’autres termes, pourquoi les cristaux présentent-ils des faces naturelles ? Pourquoi ces faces (...)
  • 3 L’abbé Haüy cherchera toute sa vie à exprimer la simplicité avec laquelle a procédé le Créateur. C (...)

5Après une exposition succincte des propriétés les plus générales des corps, nous considérerons les principaux phénomènes que présentent les corps solides. Un des résultats les plus remarquables de la force d’affinité qui agit dans la formation de ces corps est l’arrangement symétrique de leurs molécules sous des formes géométriques, lorsque les circonstances favorisent cette symétrie1. Ces formes méritent l’attention du physicien, soit en elles-mêmes, soit par leur diversité relativement à une même substance2. On exposera la théorie qui sert à lier toutes celles qui appartiennent à un même genre de cristallisation d’après une combinaison de molécules similaires d’une figure très simple, soumise à des lois également simples et régulières3.

6Tous les corps solides sont susceptibles d’acquérir une augmentation plus ou moins sensible de volume par l’action de la chaleur qui tend à les dilater. On fera connaître les effets de cette dilatation, relativement à différentes espèces de substances.

7Le calorique accumulé dans un corps solide, jusqu’au point de balancer l’effet de l’affinité jointe à la pression des fluides environnants, détermine le passage de ce corps à l’état de liquidité, et ce nouvel état du corps peut de même subsister entre certaines limites, avec de nouveaux degrés de dilatation. C’est sur ce principe qu’est fondée la construction du thermomètre, dont on donnera la description, avec l’indication de ses usages. Un autre phénomène que présentent les liquides, et qui semble s’écarter des lois ordinaires de l’hydrostatique, est leur ascension au-dessus du niveau dans les tubes capillaires, à laquelle le mercure fait une double exception, dans quelques circonstances, en s’abaissant au contraire au-dessous du sien. On ramènera l’explication de ces effets à l’attraction, qui en est la véritable cause.

8Le dernier résultat de l’accumulation du calorique dans un corps est de le convertir en fluide élastique. On expliquera, à ce sujet, les effets de la force de l’eau en vapeurs, appliqués au jeu des pompes à eau.

9Parmi les corps qui retournent à l’état de solidité, par une soustraction d’une partie du calorique interposée entre leurs molécules, on considérera particulièrement les substances métalliques, qui se cristallisent en se refroidissant, et l’eau qui, dans le même cas, se convertit en glace.

10De la considération de ces phénomènes, dont l’existence, pour être générale, ne dépend que de certaines conditions, on passera à celle des phénomènes particuliers à certains corps, et en premier lieu à l’air atmosphérique. On prouvera la pesanteur de ce fluide, son ressort, et les effets de sa pression pour faire monter et descendre le mercure dans le baromètre, ce qui conduira à expliquer les variations de l’air atmosphérique lui-même. On déduira de la faculté dissolvante de ce fluide par rapport à l’eau, et de l’action variable de la force qui le comprime, la formation des nuages ou des brouillards, celle de la pluie et de certains vents irréguliers : puis, on essayera de faire voir comment l’eau des nuages, abandonnée par l’air, peut se convertir, suivant les circonstances, en neige ou en grêle.

11L’air sera ensuite comme véhicule du son, et l’on en prendra occasion d’envisager les corps sonores comme générateurs de sons comparables, au moyen des nombres de vibrations qu’ils produisent dans le même temps.

12Suivront les phénomènes dus à la lumière. Après avoir fait connaître les lois de la réflexion et de la réfraction, on exposera les découvertes de Newton sur la nature de la lumière, considérée comme composée d’une infinité de rayons de différentes nuances de couleurs, et diversement réfrangibles ; l’explication que ce célèbre géomètre en a déduite de l’arc-en-ciel ; les conséquences que lui ont fournies ses expériences sur les anneaux colorés, par rapport à la coloration des différents corps de la nature ; la manière dont il explique d’après réflexions multipliées de la lumière au passage d’une substance dans une autre d’une densité différente, la principale cause de l’opacité des corps, et la succession de la transparence à l’opacité, par l’intromission d’un fluide dont la densité se rapproche de celle du corps imbibé de ce fluide ; enfin, la comparaison entre les puissances réfractives et les densités du corps, d’après laquelle Newton avait entrevu la combustion du diamant, et l’existence d’un principe inflammable dans l’eau.

13De là, on passera aux phénomènes de la vision, soit naturelle, soit aidée par l’art ; et à l’égard de ce dernier objet, on considérera successivement les reflets des miroirs et ceux des verres qui, au moyen de leur courbure, servent à étendre la portée de notre vue ou remédient à ses défauts. On exposera le principe sur lequel est fondée la construction des lunettes achromatiques, d’après le rapport variable, pour les différentes espèces de verre, entre la réfraction moyenne et la dispersion de la lumière ; et pour ne rien omettre de ce qu’il y a d’intéressant dans un sujet si varié, on développera le phénomène de la double réfraction que subit la lumière en pénétrant certaines pierres transparentes.

14Il ne restera plus qu’à considérer les effets dus à certaines forces particulières qui sollicitent les corps électriques et magnétiques. On ramènera les phénomènes électriques à la répulsion et à l’attraction qui ont lieu, suivant que les électricités sont homogènes ou contraires ; et l’on adoptera la manière la plus plausible d’exprimer ces effets, d’après l’idée de deux fluides, tels que les molécules de chacun se repoussent mutuellement et attirent celle de l’autre fluide en raison inverse du carré de la distance. On fera connaître l’expérience à la fois ingénieuse et décisive qui établit l’existence de cette loi. On joindra aux phénomènes qui résultent de l’électricité, acquise par frottement ou par communication, ceux qu’elle produit à l’aide de la simple chaleur, relativement à certains corps naturels ; on exposera les preuves qui établissent l’identité de la matière électrique avec celle du tonnerre, ce qui conduira à décrire la construction et les effets des paratonnerres.

15Le rapprochement entre les corps idio-électriques et les aimants servira à lier la théorie du magnétisme à celle de l’électricité, d’après une idée semblable sur l’existence et les actions simultanées de deux fluides soumis aux mêmes lois que ceux qui composent le fluide électrique. On déduira de cette idée l’explication des attractions et répulsions des aimants, et celles des différentes manières de communiquer au fer la vertu magnétique, parmi lesquelles on indiquera la méthode qui paraît mériter la préférence ; enfin, on exposera tout ce que l’observation des aiguilles de boussole, relativement à un même lieu, ou à différents points du globe.

16Nous joindrons à l’exposition des phénomènes les expériences nécessaires pour en faciliter l’intelligence, ou pour établir les théories qui serviront à les expliquer.

Notes

1 Haüy, dont les recherches contribuent à fonder une nouvelle science – la cristallographie – accorde, nous le voyons, une importance première dans l’étude des corps à la symétrie que présentent les formes naturelles des cristaux. Voulant mettre en appétit ses auditeurs, il leur dévoile partiellement les résultats qu’il développera à partir de la troisième leçon, mais leur parle déjà avec la voix de la théorie : c’est, dit-il, la force d’affinité qui provoque l’arrangement symétrique de leurs molécules (entendues comme « petites masses » dont on ne sait ici ce qu’elles représentent, voir infra, note 14).

2 En d’autres termes, pourquoi les cristaux présentent-ils des faces naturelles ? Pourquoi ces faces sont-elles symétriques ? Pourquoi un même corps – la calcite par exemple – peut-il présenter plus de cent cinquante formes naturelles différentes ?

3 L’abbé Haüy cherchera toute sa vie à exprimer la simplicité avec laquelle a procédé le Créateur. Cette attitude est tout à fait en cohérence avec la démarche de la science qui tente d’expliquer la diversité du monde en exprimant les régularités auxquelles il est soumis. « Le but d’une théorie est de lier à un fait général [...] tous les faits particuliers qui en dépendent » affirmera Haüy quelques instants plus tard.

© Éditions Rue d’Ulm, 2006

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