Une archéologie du cinéma sonore

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Giusy Pisano

Troisième partie. Les voies de la transcription du mouvement (chassé-croisé entre laboratoire scientifique, essor industriel et activités ludiques)

Chapitre IX. Hermann von Helmholtz trace la voie matérialiste

Texte intégral

  • 1 Pierre Wagner (dir.), Les Philosophes et la Science, op. cit., p. 36.
  • 2 D. Cahan, Hermann von Helmholtz and the Foundation of Nineteenth-Century Science, Berkeley, Los An (...)
  • 3 Il y a Prigogine, Isabelle Stengers, La Nouvelle Alliance. Métamorphose de la science, Paris, Gall (...)

1Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (Potsdam, 1821-Charlottenburg, 1894) pourrait être pour certains « la figure emblématique de la science dans la seconde moitié du xixe siècle1 » ; pour d’autres « le dernier représentant des Lumières2 » ; ou encore « la figure la plus achevée du type “ kantien ” […], le plus représentatif des hommes de science qui participa au renouvellement3 ». Malgré cela, son œuvre demeure presque inédite en France. Il n’est donc pas inutile d’en tracer un bref historique.

  • 4 Étienne-Jules Marey, « Soirées scientifiques de la Sorbonne. Conférence de M. Marey. De la product (...)
  • 5 Michel Meulders, Helmholtz, op. cit., p. 305.

2Dans la seconde moitié du xixe siècle, Helmholtz était considéré en Allemagne comme la figure la plus éminente, voire la principale, de la science. Sa renommée s’étendait aussi dans le reste de Europe, où ses collègues, comme Marey, le voyaient comme « l’un des plus grands physiologistes de notre époque4 ». Ce rare prestige, Helmholtz, le tenait tout d’abord de ses exceptionnelles connaissances scientifiques, mais aussi de son rayonnement artistique et culturel. Michel Meulders parle ainsi de sa personnalité : « amateur d’art éclectique et un musicien fort talentueux, mais de culture essentiellement classique, il eut l’immense mérite de tenter une approche physiologique du phénomène esthétique, prudemment mais avec génie dans ses recherches sur la musique, audacieusement ensuite dans son travail sur la peinture et son dernier discours en l’honneur de Goethe5. »

3Pour Helmholtz, les arts et les sciences possédaient des relations étroites et réciproques : il était persuadé que par l’étude systématique et globale des sciences de la nature, l’homme pourrait accéder au progrès, au bonheur, à son épanouissement. La recherche du beau est redevable à la perception de la vérité, à la connaissance profonde des lois qui règlent la nature. Ce sont là non seulement des postulats théoriques, mais aussi des choix empiriques. Son goût pour la peinture stimule ses travaux sur les contrastes des couleurs. Plus tard ses théories seront une source d’inspiration pour les peintres « pointillistes », Georges Seurat et Paul Signac. Les connaissances de l’histoire de la musique et de la musicologie lui ont permis de rapprocher – plus que quiconque – l’acoustique physique et physiologique et la théorie musicale et esthétique (Théories physiologiques de la musique). Ses réflexions sur les diverses gammes musicales, ses recherches sur les harmoniques, son étude sur les instruments, ses observations sur la perception du timbre et ses découvertes sur la distinction entre accords consonants et dissonants, constituent des indications précieuses pour l’artiste – musicien – et pour la compréhension du plaisir musical. Par ses recherches expérimentales sur la perception de l’espace – qui passe par l’analyse des mouvements oculaires, de la direction du regard, de la distance et par la prise en compte de la vision binoculaire – réunies dans son Optique physiologique, il parvient à concilier « inférences sensorielles » – situées dans l’inconscient – et lois de la logique, physiologie de l’œil et psyché ; il démontre par la vérification empirique que se sont les organes sensoriels qui ouvrent les chemins de la connaissance.

  • 6 Ibid., p. 296.
  • 7 1819-1892, professeur de physiologie à Königsberg, puis Vienne à partir de 1848. Il a publié en 18 (...)
  • 8 Pierre Wagner, Les Philosophes et la Science, op. cit., p. 37.

4Dans sa démarche intellectuelle, il reprend à son compte certains postulats d’Emmanuel Kant, notamment l’a priori du temps et de l’espace, du temps et de la causalité, qui se trouve à la base de ses propres conceptions sur la perception. Mais le physiologiste complète les principes du philosophe par des observations empiriques, en prouvant leur validité sur le plan physiologique et par l’introduction d’un autre élément jouant un rôle déterminant dans la physiologie de la perception : le « mouvement » oculaire. Kant n’est pas pour Helmholtz en contradiction avec Goethe, lorsque ce dernier affirme que nos impressions sensorielles peuvent être décodées « seulement à partir du succès de nos actes permettant de distinguer les impressions modifiables par nos actes de celles qui sont indépendantes de notre volonté6 ». Le poète et le scientifique ont en commun le même impératif : découvrir les chemins de la connaissance de la vérité. L’un pense y parvenir par les « intuitions », l’autre – tout en prenant en compte la causalité et la sensation dans l’investigation scientifique – par l’expérimentation en laboratoire. Helmholtz explique dans l’une de ses conférences, en 1891, que l’inspiration lui vient souvent en se promenant, notamment en montagne. Il ajoute que l’idée à l’origine de sa nouvelle invention, l’ophtalmoscope, est survenue grâce à la lecture d’un texte sur l’illumination de l’œil, écrit par son ami Ernst von Brücke7. L’intuition a donc pour Helmholtz un rôle primordial dans la genèse de la découverte scientifique, mais sa confirmation ne peut venir que de la recherche concrète. « On voit – écrit Pierre Wagner – que le kantisme d’Helmholtz est à la fois mâtiné de naturalisme et teinté d’une bonne dose d’empirisme8. »

5Excellent physiologiste, à la fois physicien, médecin, mathématicien, mécanicien, électricien, ophtalmologue, opticien, acousticien, anatomiste, musicien, Hermann von Helmholtz n’était pas non plus étranger aux préoccupations esthétiques et philosophiques. Les fruits de cette heureuse conjonction sont palpables dans ses travaux. Ceux-ci sont impressionnant par la quantité et par la variété. Il aborde l’hydrodynamique lorsqu’il propose une nouvelle théorie sur les tourbillons ; l’électrodynamique dans ses travaux sur la nature de l’électricité en relation avec les lois de l'électrolyse de Faraday ; la thermodynamique dans ses expériences sur la conservation de l’énergie ; l’acoustique et l’optique dans les expériences empiriques nécessaires à la vérification des principes théoriques ; la mécanique lorsqu’il imagine ses propres instruments de laboratoire ou la mise au point d’appareils conçus par ses collègues (citons l’ophtalmoscope, le galvanomètre chronoscopique, le myographion, le résonateur acoustique) ; l’esthétique par le biais de sa théorie sur la musique et celle sur le contraste des couleurs ; la philosophie et la psychologie trouvent leur place dans les écrits sur la perception de l’espace ; et évidemment la physiologie dans ses recherches sur les mécanismes de l’audition et de la vision, la vitesse de propagation de l’influx nerveux, la contraction musculaire, etc.

6Les écrits et les expériences de laboratoire ne sont qu’une partie de ses activités, partagées entre l’enseignement, les conférences publiques, les débats. En août 1849, il donne sa première leçon d’anatomie à l’Académie des beaux-arts ; à la fin de la même année, nous le trouvons en tant que professeur de physiologie et physique à l’Université de Königsberg, puis en 1855 il obtient une chaire à Bonn. En 1858 Helmholtz dirige l’Institut de physiologie à Heildelberg. Enfin, il est convié à rejoindre l’Université de Berlin pour s’occuper de la chaire de physique. Il en devient le recteur en 1877 et couronne la fin de sa carrière par la création de l’Institut physico-technique pour la recherche fondamentale et appliquée.

  • 9 Il y a Prigogine, Isabelle Stengers, La Nouvelle Alliance, op. cit., p. 148.
  • 10 Michel Meulders, Helmholtz, op. cit., p. 138.

7On l’aura compris, l’enseignement, la recherche empirique étaient nourris par les débats théoriques, notamment au sein du célèbre Groupe de 1847. Ce dernier s’était constitué pour « révolutionner » les études de médecine. Le quatuor de ce groupe (réunissant Helmholtz, Emil du Bois-Reymond, Ernst von Brücke et Carl Ludwig) publie un texte – connu sous le titre Manifeste de 1847 – contenant une sorte de profession de foi sur le rôle et les outils de la physiologie moderne. Celle-ci doit être – d’après leur point de vue – autonome et s’appuyer exclusivement sur les lois de la physique, de la chimie et des mathématiques, pour devenir en réalité une physique organique. Tous s’accordent sur l’idée que « le fonctionnement physico-chimique de l’être vivant est soumis aux mêmes lois que la matière inanimée, et doit être étudié dans les mêmes termes9 ». Dans le panorama scientifique de la moitié du xixe siècle, ce principe aura l’effet d’une révolution non seulement en raison de la nouvelle voie matérialiste adoptée par le quatuor dans la méthodologie scientifique, mais aussi du « développement presque explosif des techniques et appareils de laboratoire conçus sous leur impulsion pour les besoins spécifiques de leurs recherches10 ». L’instrument scientifique est désormais l’outil indispensable pour l’observation de la nature. À l’infaillibilité sensorielle prônée par Goethe, Helmholtz et ses collègues opposent la nécessité de la vérification empirique. Ici, le scientifique s’éloigne sensiblement du poète.

  • 11 Hermann von Helmholtz, « Das Denken in der Medicin, Rede gehalten zur Feier des Stiftungstages der (...)
  • 12 Hermann von Helmholtz, « Ueber Goethe’s naturwissenschaftliche Arbeiten », Königsberg, 1853 », dan (...)

8Il faut dire que, lorsque Helmholtz commence ses études en médecine, « un esprit scientifique nouveau qui rejetait la tradition, et exigeait plutôt d’être basé sur les résultats de sa propre expérience11 » s’impose. C’est donc dans cette époque à cheval entre l’ancien et le futur qu’une nouvelle approche commence à se développer. Désormais, comme l’affirme le physiologiste, « le vrai philosophe de la nature recherche les leviers, les cordes et les poulies en action derrière les coulisses et qui changent les décors de place. La vue de cette machinerie trouble évidemment la beauté des décors, mais le scientifique va de l’avant […]. Il faut se familiariser avec l’usage des leviers et des poulies afin de les soumettre à notre volonté, même si cela trouble la contemplation poétique de la nature12. »

Des instruments pour la vue et l’ouïe

  • 13 Nous retrouverons cet appareil mythique plus tard, au moment où sont réalisées les premières reche (...)

9Toutes les découvertes et les travaux d’Hermann Helmholtz ont pu être établis grâce à des instruments imaginés et construits par lui ou par d’autres. Lorsqu’il aborde en 1850 la question de la vitesse de propagation de l’influx nerveux, il trouve dans le galvanomètre électromagnétique13 (inventé par Claude Pouillet en 1844) l’instrument de mesure le plus approprié à ses expérimentations. Cet instrument, connu sous le nom de chronoscope, servait à mesurer l’intensité d’un courant électrique faible. Sur l’effet du passage d’un courant électrique, une aiguille se met en mouvement et signale sur un cadran l’intensité par rapport au temps écoulé. Il applique ce principe sur une grenouille, dont l’un des muscles ou des nerfs a été excité par un courant électrique qui passe simultanément dans le galvanomètre. Cela lui permettra de mesurer le temps écoulé entre la stimulation nerveuse et la contraction musculaire. Mais il ne s’arrête pas là. Très vite (1851), pour éviter toute erreur d’interprétation et pour garder un tracé concret de ses résultats, Helmholtz fait appel à la méthode graphique. Il va alors reprendre le principe du cylindre tournant couvert de noir de fumée, déjà expérimenté par son ami Ludwig (et utilisé bien avant par Young) et réaliser un nouvel instrument permettant de capter et graver les mouvements musculaires. Il le baptise le myographion (« écriture des muscles » en grec). Voici une rapide description :

  • 14 Hermann von Helmholtz, « Deuxième note sur la vitesse de propagation de l’agent nerveux » (1er sep (...)

« La surface latérale du cylindre est enduite de noir de fumée, et un style d’acier est disposé vis-à-vis d’elle, à une très petite distance, sans toutefois la toucher autrement qu’au gré de l’expérimentateur […]. Il communique, par un système de leviers, au tendon d’Achille du muscle gastrocnémien d’une grenouille convenablement suspendue dans la proximité du cylindre. On comprend aisément que le muscle, dans ses contractions, en faisant s’élever le style, peut tracer sur le cylindre des courbes dont les coordonnées horizontales sont proportionnelles au temps, et les coordonnées verticales au raccourcissement du muscle. Ces courbes présentent, en général, une branche ascendante, un maximum et une descendante qui après quelques légères ondulations, va se confondre insensiblement avec abscisses14. »

  • 15 Ibid., p. 265.

10Le mécanisme d’entraînement du cylindre est réglé par un moteur d’horlogerie à ressort, qui déjà est une grande nouveauté par rapport au mécanisme manuel (une simple manivelle) d’autres instruments scientifiques de ce genre. Mais ce qui est encore plus novateur c’est l’utilisation de l’électricité dans son système. C’est en effet le mouvement même du cylindre qui va actionner le circuit d’une pile « et réveille, par la suite, un courant d’induction volta-électrique. Ce courant va traverser le nerf sciatique et fait naître à son tour une contraction du muscle gastrocnémien15 ».

  • 16 Sigmund Theodor Stein, Das Licht und die Lichtbildkunst in ihrer in ihrer anwendung auf Anatomisch (...)

11Le myographion d’Helmholtz aura une longue carrière dans les laboratoires scientifiques européens ; il sera bien évidemment sensiblement amélioré et parfois présenté sur des variantes, comme par exemple celle proposée par le physiologiste allemand Gabriel Gustav Valentin16, qui remplace le cylindre par un disque plat en verre enfumé. Cela annonce les futurs appareils que nous rencontrerons par la suite, notamment le gramophone d’Emil Berliner et le phonoscope de Georges Demenÿ, deux appareils destinés à la reproduction de la parole en tant que production de vibrations sonores ou sous sa forme visuelle.

  • 17 Hermann von Helmholtz, Théorie physiologique de la Musique, fondée sur l’étude des sensations audi (...)

12Helmholtz est captivé par l’idée de donner une « base scientifique des règles élémentaires pour la construction de la gamme, des accords, des modes, et généralement de tout ce qui est ordinairement compris dans ce qu’on appelle l’harmonie17 ». Il s’agit de venir en aide aux « recherches esthétiques [qui], malgré les conquêtes de tout genre qu’elles font de jour en jour, sont condamnées à rester vagues et incertaines ». C’est par les lois de l’acoustique et la physiologie de l’oreille qu’il tentera d’expliquer la partie « physique » participant au plaisir de l’écoute musical.

  • 18 Ibid., p. 290.

13La partie « naturelle » – au sens physiologique du terme –, Helmholtz l’explique à travers les instruments adoptés dans les diverses méthodes expérimentales, comme celle optique de Lissajous ou graphique. Son texte Théories physiologiques de la musique offre un bon exemple de ses pratiques expérimentales. Les deux premières parties qui le composent (« Composition des vibrations », « Des sons simultanés ») sont articulées autour des divers éléments nécessaires à l’explication physiologique du son musical : nature des ondes sonores, différence entre le bruit et le son, hauteur du son, rapports des intervalles dans la gamme de Zarlino, sons résultants et battements, décomposition en série de Fourier d’une fonction périodique, anatomie et fonctionnement de l’oreille. Il s’agit de phénomènes relativement connus aussi bien des musiciens que des acousticiens, de même que leurs lois étaient fixées dans les traits essentiels. Cependant, Helmholtz ressent le « besoin de suivre chacun de ces phénomènes plus loin qu’on ne l’avait fait jusqu’ici » pour en prouver par l’observation concrète, leur validité. « Nous sommes arrivés – écrit-il – à trouver des méthodes qui rendent relativement facile l’observation des harmoniques, si difficile jusqu’ici ; à l’aide de ces méthodes, nous nous sommes efforcés de démontrer, qu’à peu d’exceptions près, les sons de tous les instruments de musiques sont accompagnés d’harmoniques18. »

  • 19 Hermann von Helmholtz, Théorie, op. cit., p. 59.

14Pour entendre les harmoniques dans les sons émis par la voix humaine, il se forge un nouvel appareil, une sorte de cornet acoustique kircherien en forme de sphère – appelé « résonateurs de Helmholtz » – qui amplifie de manière privilégiée les sons d’une fréquence voisine et qui permet à « toute personne, même avec une oreille dure et peu exercée […] de distinguer le son considéré émis assez faiblement, même au milieu d’un grand nombre d’autres19. »

  • 20 Ibid., p. 26.

15Pour analyser la nature vibratoire du son et calculer le nombre de vibrations pour les sons de la gamme, il recourt à la méthode graphique, qui peut rendre ces « mouvements plus sensibles à l’œil20 ». Il se sert alors de divers instruments inscripteurs : du plus élémentaire, constitué par un simple diapason, un petit crayon et un papier, aux plus complexes, munis d’un style, d’une membrane vibrante, d’un cylindre recouvert de noir de fumée, cylindre auquel un mouvement d’horlogerie imprime une rotation uniforme à l’instar du phonautographe de Scott.

16Pour analyser visuellement la perception du timbre, Helmholtz reprend la méthode optique de Lissajous. Il relie huit diapasons – correspondant au si I et à ses sept premiers harmoniques (si I1, fa, si I2, ré 3, fa 3, la 3 et si I3) – par le biais d’un circuit d’électro-aimant – et il en observe les variations de phase au moyen du microscope à vibrations de Lissajous.

  • 21 Ibid., p. 306.
  • 22 Il y a Prigogine, Isabelle Stengers, op. cit., p. 148-179.
  • 23 Pierre Wagner, Les Philosophes et la Science, op. cit., p. 36.
  • 24 Ibid.

17Enfin dans la troisième partie de son livre, « Affinités des sons – Gammes et tonalités », Helmholtz revient aux aspects esthétiques de la musique et ses différents styles car, comme il le souligne à maintes reprises dans son ouvrage, la rigueur scientifique n’exclut pas la part d’arbitraire – ce qu’il définit comme « mobiles psychologiques21 » – propre à toute création artistique. Cela nuance le portrait que l’on a souvent peint de ce physiologiste comme étant le porte-parole de la physiologie mécaniste22. Helmholtz repousse « à la fois l’idéalisme spéculatif et le matérialisme vulgaire23 », car pour lui le problème philosophique fondamental rencontré par tous les scientifiques est celui de l’objectivité du savoir : il s’agit d’établir les frontières entre ce qui est de l’ordre de la perception sensorielle, de ce qui relève d’autres sciences comme la psychologie, de ce qui est dans la nature et dépend des sciences physiques, physiologiques et mathématiques. En d’autres termes, « qu’est-ce qui, dans notre connaissance – et en particulier dans les sciences – vient de nos facultés de connaître et qu’est-ce qui, a contrario, correspond à la réalité des choses24 ? »

Diapasons de Helmholtz. D’après H. Helmholtz, Théorie physiologique de la musique, Paris, Masson, 1874.

18Certes les nerfs sciatiques, les grenouilles, le flux nerveux et la machinerie qui accompagne ces expériences, diapasons, résonateurs, etc., peuvent paraître très éloignés des préoccupations artistiques. Pourtant, les expériences de Helmholtz seront déterminantes non seulement pour les recherches physiologiques qui se dérouleront dans les années suivantes, mais aussi pour d’autres domaines, comme celui de l’acoustique, de l’enregistrement du son et même, plus près de notre époque, du son photographié. Elles ouvriront la voie aux physiologistes passionnés par le mouvement tel Marey, Duchenne de Boulogne et à tous ceux (Scott de Martinville, Alexander Graham Bell, Edison, l’abbé Rousselot, André Blondel, etc.) qui s’intéressent de près à la représentation graphique de la parole sur un cylindre couvert de noir de fumée, sur un cylindre phonographique ou encore sur une plaque photographique.

  • 25 Patrice Bailhache, Une histoire de l’acoustique musicale, Paris, CNRS, 2001, p. 143-168.
  • 26 Michel Meulders, Helmholtz, op. cit., p. 12.

19L’œuvre d’Helmholtz n’est pas sans faille, puisque, dans ses théories sur le fonctionnement de l’œil et de l’oreille, il n’a pas pris en compte – comme par ailleurs tous ses contemporains – la transmission des informations nerveuses et leur traitement par le cerveau25. Il en reste pas moins qu’à partir de la seconde moitié du xxe siècle sa conception d’une physiologie liée étroitement à la psychologie « fut une des principales sources de ce que sont devenues aujourd’hui les neurosciences26 ».

Notes

1 Pierre Wagner (dir.), Les Philosophes et la Science, op. cit., p. 36.

2 D. Cahan, Hermann von Helmholtz and the Foundation of Nineteenth-Century Science, Berkeley, Los Angeles, University of California Press, 1993, p. 600. Michel Meulders, Helmholtz. Des Lumières aux neurosciences, Paris, Odile Jacob, 2001, p. 308.

3 Il y a Prigogine, Isabelle Stengers, La Nouvelle Alliance. Métamorphose de la science, Paris, Gallimard, 1986, p. 148, p. 176.

4 Étienne-Jules Marey, « Soirées scientifiques de la Sorbonne. Conférence de M. Marey. De la production du mouvement chez les animaux », Revue des cours scientifiques de la France et de l’étranger, 4e année, n° 14, 2 mars 1867, p. 210.

5 Michel Meulders, Helmholtz, op. cit., p. 305.

6 Ibid., p. 296.

7 1819-1892, professeur de physiologie à Königsberg, puis Vienne à partir de 1848. Il a publié en 1856 : Grundzüge der Physiologie und Systematik der Sprachlaute [Fondements de la physiologie des sons du langage].

8 Pierre Wagner, Les Philosophes et la Science, op. cit., p. 37.

9 Il y a Prigogine, Isabelle Stengers, La Nouvelle Alliance, op. cit., p. 148.

10 Michel Meulders, Helmholtz, op. cit., p. 138.

11 Hermann von Helmholtz, « Das Denken in der Medicin, Rede gehalten zur Feier des Stiftungstages der Militairärztlichen Bildungs-Anstalten in Berlin (1877) », Vorträge und Reden, Braunschweig, Vieweg, 1903, II, p. 71. Cité par : Michel Meulders, Helmholtz, op. cit., p. 41.

12 Hermann von Helmholtz, « Ueber Goethe’s naturwissenschaftliche Arbeiten », Königsberg, 1853 », dans Vorträge und Reden, Braunschweig, Vieweg, 1903, II, p. 23-45.

13 Nous retrouverons cet appareil mythique plus tard, au moment où sont réalisées les premières recherches sur la photographie de l’onde sonore.

14 Hermann von Helmholtz, « Deuxième note sur la vitesse de propagation de l’agent nerveux » (1er septembre 1851), op. cit., p. 262-265 ; « Messungen über Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Reizung in den Nerven », Archiv für Anatomie, Physiologie und wissenschaftliche Meizin, Berlin, 1852, p. 199-216.

15 Ibid., p. 265.

16 Sigmund Theodor Stein, Das Licht und die Lichtbildkunst in ihrer in ihrer anwendung auf Anatomische, physiologische, anthropologische und ärztliche untersuchungen, Halle, Wilhelm Knapp, 1885, p. 330. Cité par Laurent Mannoni, L’Enregistrement du mouvement, op. cit., p. 522-525.

17 Hermann von Helmholtz, Théorie physiologique de la Musique, fondée sur l’étude des sensations auditives, traduit de l’Allemand par G. Guéroult, Paris, G. Masson, 1874, p. 3 (éd. originale : Die Lehre von den Tonempfindungen, 1862).

18 Ibid., p. 290.

19 Hermann von Helmholtz, Théorie, op. cit., p. 59.

20 Ibid., p. 26.

21 Ibid., p. 306.

22 Il y a Prigogine, Isabelle Stengers, op. cit., p. 148-179.

23 Pierre Wagner, Les Philosophes et la Science, op. cit., p. 36.

24 Ibid.

25 Patrice Bailhache, Une histoire de l’acoustique musicale, Paris, CNRS, 2001, p. 143-168.

26 Michel Meulders, Helmholtz, op. cit., p. 12.

Table des illustrations

Légende Diapasons de Helmholtz. D’après H. Helmholtz, Théorie physiologique de la musique, Paris, Masson, 1874.
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