Version classiqueVersion mobile

Le Siècle de la Lumière

Lumière : fondements philosophiques et scientifiques

La lumière, de l’École au laboratoire

Vincent Jullien

Texte intégral

1L’école est à prendre ici au sens scolastique ou plus généralement de système de philosophie ; c’est le système métaphysique sur lequel est constituée une physique.

2Par laboratoire, je désigne une notion émergente du xviie siècle : lieu où sont examinés les phénomènes naturels et où ils doivent être interprétés. Ce lieu est celui où le fait grossier ou du sens commun devient éventuellement fait physique.

3Une réflexion sur la lumière peut être l’occasion de défendre et d’illustrer un schéma épistémologique possiblement valide pour les divers domaines explorés par la philosophie naturelle du xviie siècle. Il s’organise ainsi :

  • l’ancienne philosophie naturelle est la donnée, la référence de la communauté savante et philosophique. Il faudrait plutôt dire les anciennes philosophies puisqu’à côté du paradigme péripatéticien survit aussi l’atomisme ancien ;

  • ce cadre de pensée s’écroule sous les coups de la nouvelle physique dont les pionniers sont Galilée, Descartes, Gassendi, etc. ;

  • une nouvelle philosophie, une nouvelle école se propose pour occuper la place laissée vacante : le cartésianisme. Il y a donc un point d’accord fondamental entre celui-ci et les scolastiques : la physique est à constituer sur les bases de la métaphysique ;

  • apparaissent quelques autres écoles (ou systèmes, ou cosmologies) alternatives qui voudraient s’imposer ; je vise en particulier l’atomisme moderne et plus tard l’attractionisme newtonien ;

  • une autre conception s’épanouit, à la faveur même de ce combat général entre les anciens et les modernes : le phénoménisme ou même le scepticisme. Il s’agit, pour ses tenants, de renoncer aux explications ultimes et métaphysiques, des lois de la nature, sans renoncer à une connaissance toujours meilleure de cette nature et des phénomènes.

4La lumière, les théories qu’elle suggère, les hypothèses qui sont formulées à son sujet et les expérimentations dont elle est l’objet forment un exemple caractéristique d’un tel schéma épistémologique.

5Toute une série d’études se rapportant à la lumière sont donc exclues de cet exposé : toutes celles qui se rapportent à la lumière en tant qu’elle est synonyme du verbe divin, de la grâce, de la raison ou de l’entendement (qu’il soit humain ou divin).

6Il existe une variété de modes d’être de cette notion dans laquelle elle est abstraite, immatérielle et même, comme une idée.

  • La lumière de la Genèse, celle de l’évangile de saint Jean (I, 9), à savoir le Verbe. Nous en avons largement parlé au cours de ce séminaire. Ce mode est bien sûr parfaitement présent aux esprits du xviie siècle.

  • La lumière de la grâce, la lumière divine ; elle est expression de l’entendement et de la volonté divine. Elle est étroitement associée à la lumière naturelle qui en émane. Les rapports entre la lumière comme grâce et la lumière naturelle sont pensés comme étant au cœur des divers systèmes philosophiques (Descartes, Spinoza, Leibniz, Pascal).

  • La lumière comme principe et condition de la distinction des formes, de leur achèvement. Elle confère la forme actuelle. En ce sens, elle ne peut être distinguée, isolée des corps qu’elle a « informés ». C’est un concept de la théorie des formes substantielles de la scolastique. Cette lumière-là subit les coups que reçoit la philosophie scolastique au xviie siècle.

7La lumière du jour, de la vue, du soleil est autre. Elle est substance ou accident (c’est justement une alternative en discussion) ; elle est chose existante et créée. À ce titre elle peut être objet spéculatif et relevant de théories générales, c’est la lumière des « écoles ». La question est alors celle de sa nature, de son essence. Au xviie siècle, la manière de poursuivre cette discussion se trouve profondément modifiée. La lumière et les phénomènes associés sont examinés de près, répertoriés et discutés : les couleurs, le chemin de la lumière, le trajet cosmique, la vitesse éventuelle... C’est en ce sens qu’elle devient objet de laboratoire (Descartes, Huygens, Grimaldi, Newton...).

Comment s’effondre l’ancien paradigme

  • 1 Vasco Ronchi, Histoire de la lumière, p. 3.

8En remarque préliminaire à son Histoire de la lumière, Vasco Ronchi écrit : « À vrai dire, il ne semble pas que les philosophes grecs se soient posé nettement le problème de la lumière. Ils se préoccupaient avant tout de résoudre le problème de la vision1. » Ceci est important pour la suite, pour savoir de quoi il s’agit quand on décrit l’écroulement des anciennes conceptions. La recherche menée par les Anciens concernait la liaison pouvant exister entre l’œil et la chose vue sans que soit vraiment acceptée l’hypothèse qu’il y eut une lumière objective entre les deux.

9Les grandes thèses sont alors :

  • une émanation des corps, reçue par l’organe de la vue, associée à un certain second flux (feu, âme, esprit) émanant de l’œil vers son extérieur (Empédocle le premier, plus tard Vinci), avec sa variante pythagoricienne du feu de l’âme qui va toucher les objets (Euclide et plus tard Bramante) ;

  • la thèse des Eidola (ombres, simulacres, écorces) qui se détachent des corps pour apporter à notre âme les formes, couleurs et autres qualités (Leucippe et les atomistes Épicure, Lucrèce). Il s’agit des fameuses « espèces intentionnelles » qui travaillent tant l’imagination des philosophes comme l’écrira Descartes ;

  • d’Aristote, on retiendra une critique efficace des autres théories et une certaine confusion quant à la sienne. On trouve chez lui l’idée d’un mouvement associé à un corps diaphane, en puissance dans l’obscurité et actualisé par l’éclairement. Ce qui est sûr, c’est que la théorie est mobilisée pour affirmer l’impossibilité du vide. Dans le vide, la vision ne peut avoir lieu. Pour lui, la lumière est une modification qualitative du milieu entre l’objet et le sujet.

  • 2 F. Siguret, p. 15.
  • 3 F. Siguret, p. 26.

10Au cours de la révolution scientifique des xvie et xviie siècles, il s’agit d’abord de rompre avec l’idée selon laquelle la lumière est réductible à la vision, à la sensation. Elle existe pour elle-même, indépendamment de la sensation visuelle. Le passage est celui qui va modifier le statut même de la lumière : du statut de phénomène (quelque chose qui est donné par la conscience ou perçu par la sensibilité) à celui de réalité objective. Il n’est pas invraisemblable que la conception biblique y soit pour quelque chose, dans la mesure où la lumière y est une création en soi, indépendante et même préexistante aux êtres vivants. Françoise Siguret a bien analysé les choses dans son Œil surpris. Ainsi souligne-t-elle que la langue se modifie : « À côté des mots familiers de vue, vision, regard, œil / yeux vont apparaître des mots à la fois savants et barbares de perspective, optique, dioptrique, catoptrique, anamorphose2. » L’œil n’est bientôt plus étudié pour les mêmes fins : « Lorsque, quelques années après le père Binet, en 1637, Descartes décrira l’œil dans le troisième discours de sa Dioptrique, ce sera, non plus pour servir à l’éloquence (c’est-à-dire comme moyen de situer l’homme face aux autres et aux choses) mais à l’étude scientifique de la réfraction3. » Ainsi écrit Descartes, « il est temps que je commence à vous décrire quelle est la structure de l’œil, afin de vous pouvoir faire entendre comme les rayons qui entrent dedans, s’y disposent pour causer le sentiment de la vue » (Dioptrique, troisième discours).

11Cette rupture, de la lumière comme phénomène donné par la conscience ou perçu vers une lumière objectivée et séparée, est très délicate : elle se présente aussi bien comme une trame confuse de conceptions mêlées. Le meilleur exemple est celui de Galilée. Dans sa thèse Galilée hérétique, Pietro Redondi rend compte de cet état de fait en indiquant que son projet de départ était une étude des idées de Galilée sur la nature de la lumière, projet qu’il dut modifier étant donné l’écheveau compact auquel il s’était heurté.

12Le savant italien s’enthousiasme en effet en exhibant une lumière-objet :

« [au printemps 1611], outre son télescope, il emportait une petite boîte contenant des fragments d’une pierre découverte depuis peu par des alchimistes de Bologne. Une fois calcinée, cette pierre avait la possibilité de briller dans l’obscurité [...]. La faible et froide lueur émise par ces fragments minéraux dans une pièce obscure, une fois exposés à la lumière du jour, démontrait que le phénomène pouvait être séparé de l’idée de chaleur et de la présence d’une source lumineuse. Cela paraissait largement suffisant à Galilée pour démontrer devant ses interlocuteurs, restés sans voix devant cette dernière trouvaille, que les convictions philosophiques sur la lumière comprise comme qualité d’un milieu transparent illuminé étaient fausses. Séparer la lumière : une expérience audacieuse et inoubliable, une expérience au goût biblique » (Redondi, p. 17).

13Mais lorsqu’il lui faut, plus tard, descendre dans l’arène pour défendre l’héliocentrisme, c’est d’abord la « métaphysique du soleil » qu’il prêche :

  • 4 Galilée à Pietro Dini, 23 mars 1615, Opere, V, p. 289.

« Je voudrais dire que cela est dit par le soleil irradiant, c’est-à-dire par la lumière et le susdit esprit qui réchauffe et féconde toutes les substances corporelles, lequel, partant du corps solaire, se répand très rapidement dans le monde entier4. »

  • 5 Redondi, p. 20.
  • 6 Lorsqu’il publie, en 1604, son Ad Vitellionem Paralipomena, Kepler consacre cinq chapitres à la nat (...)

14Et Redondi commente justement « Qu’est-ce qui pouvait mieux que cette lumière s’harmoniser à la divine grâce illuminante de la raison5 ? Tout ceci ne doit pas émousser le tranchant du programme galiléen et il faut prendre la mesure de la véritable rupture qu’il introduit. L’univers est un grand livre, écrit en langue mathématique ; il ne s’agit plus, en physique, de poser des principes du changement (ou plus seulement), mais aussi de savoir comment les changements ont lieu : les modifications qualitatives doivent laisser la place aux lois quantitatives (numériques et géométriques). C’est vrai pour la mécanique, c’est vrai aussi pour cet objet qu’est la lumière. Ceci est si vrai que l’examen rationnel et quantitatif du monde est mis quasi sous la dépendance de celui de la lumière par au moins deux des principaux animateurs de ce qu’il est convenu d’appeler la révolution scientifique : Kepler et Descartes6. On peut aussi ajouter que la révolution galiléenne est annoncée par le Sidereus Nuncius qui propose une autre physique, à partir de la légitimation de ce que lui avait révélé la lunette. Par un autre biais que celui proposé par la pierre des alchimistes, je veux dire par la lunette, la lumière est encore au cœur du changement de physique.

15Il en faut davantage pour faire une révolution. Le statut de la lumière change mais les théories générales sont justes fissurées. Et, si les faits ne prouvent en général rien, ils sont néanmoins nécessaires pour conforter un argumentaire radicalement nouveau. C’est donc surtout la lumière de laboratoire qui va provoquer l’effondrement de la lumière scolastique et de ses compagnes antiques.

  • 7 F. Siguret affirme au contraire qu’il était connu car traduit en latin par Gérard de Cremone au xii(...)
  • 8 Opticae thesaurus Alhazeni libri VII fut édité par Risner à Bâle en 1572.

16Un précurseur, Ibn al Haitham (Alhazen 965-1039), doit être mentionné quoiqu’il fut peut-être sans influence parce que demeuré méconnu7. Ses considérations expérimentales visent à séparer la lumière de l’œil qui la produirait (ainsi, l’œil est blessé par la lumière...). Le concept central devient le rayon de lumière, issu des objets éclairés8. Mais, c’est décidément à Kepler qu’il revient de faire la transition entre les spéculations et les inspirations de la Renaissance et les lois mathématiques de la physique nouvelle. Comme il en tint en même temps pour une cosmologie quasi révélée (celle des cinq solides) et une astronomie induite de lois expérimentales, il fut le fondateur de l’optique scientifique moderne, à partir de l’examen de propriétés réputées magiques et illusoires de la vision et les lentilles.

  • 9 « Enfin, les lentilles pour lunettes sont entrées définitivement dans l’usage : les verres convexes (...)
  • 10 « La lunette fait voir des figures plus grandes que les objets réels ou plus proches ; elle les fai (...)
  • 11 « La Magia naturalis n’est pas un livre sérieux ; c’est un recueil de plaisanteries, de jeux, de tr (...)

17Une pratique foisonnante, non scientifique, d’expériences communes ou grossières est signalée au cours du xvie siècle. Elle concerne notamment les lentilles9. Le statut de ces verres taillés est ambigu puisqu’il s’agit d’un jeu favorisant les illusions ou, au mieux, d’un instrument correctif utile mais dont la théorie n’est pas faite. Cet objet, d’où viendra un des plus rudes coups portés contre la science traditionnelle, est irrationnel. En effet, ces lentilles ont un caractère fallacieux car elles déforment (grossissent, altèrent) la sensation naturelle. Elles trahissent le vrai rapport entre l’être humain et la nature. Elles ne peuvent donc pas être productrices de connaissance assurée et bien fondée en raison10. En 1558, Della Porta avait publié sa Magia naturalis, qui devait connaître vingt-trois éditions et de nombreuses traductions (dont une en arabe). Dans ce livre de jeux, de trucs et d’illusions à partir de la lumière et de l’optique (anamorphoses, stéganographies), un chapitre est consacré aux lentilles11. De cet outil frivole (la lentille), Kepler va faire un objet de laboratoire.

18Les Paralipomena ad Vitellionem de Kepler sont suivis, huit années plus tard, de la Dioptrique. Il s’agit de deux traités scientifiques qui entament, puis développent la théorie des lentilles, de l’œil et du rayon lumineux, à partir du chapitre susmentionné de la Magia naturalis de Della Porta. De multiples dispositifs y sont systématiquement examinés : les sphères d’eau, les écrans, les réfractions, les diaphragmes, etc. La mathématisation de la lumière, via son idéalisation géométrique sous la forme du rayon, est poursuivie et menée à un niveau encore jamais approché dans la Dioptrique de 1612. La théorie du télescope, ou de la lunette à oculaire convergent, y est exposée. Contentons-nous de signaler trois caractéristiques de ces travaux :

  • la géométrisation du rayon lumineux est le concept qui permet la mise au point et l’interprétation des dispositifs et des effets ;

  • des principes ou axiomes physiques sont posés comme compléments de cette géométrisation (aptitude à avancer à l’infini, trajet rectiligne, vitesse infinie...) ;

    • 12 Kepler, La Dioptrique, proposition VIII, livre I.

    la nature ultime de la lumière n’est pas établie : « Le rayon de lumière n’est pas la lumière elle-même qui se propage12. »

  • 13 L’éditeur de Galilée, F. Hallyn, signale à ce propos, la publication et la défense, en 1604 de L’Op (...)
  • 14 F. Hallyn, introduction au Messager des étoiles, op. cit., p. 43.
  • 15 Galilée, Sidereus Nuncius, Opere, t. III, p. 62, trad. F. Hallyn, Paris, Seuil, 1992.
  • 16 « Tout en déclarant que l’étude de la réfraction relève des mathématiques, Galilée se garde bien d’ (...)

19De l’optique de Galilée, nous retiendrons qu’elle n’est pas non plus une doctrine d’école. Dans une lettre du 23 juin 1640, il reconnaît qu’en ce qui concerne l’essence de la lumière, il a toujours été dans les ténèbres. Une théorie optique – au sens de conception générale de l’essence de la lumière et de la vision – est effectivement repérable chez Galilée, mais elle est floue, ancienne, stérile, contradictoire. Ainsi, dans le Sidereus Nuncius, on rencontre des rayons visuels sortant de l’œil et se dirigeant vers l’objet13. L’antique théorie des espèces visibles, émanant des objets, serait-elle un fondement possible pour la lunette astronomique ? La raison nous a montré combien ceci était contradictoire mais elle n’a toutefois pas arrêté Galilée, qui défend les mêmes « espèces visibles » dans son Saggiatore. En résumé, remarque F. Hallyn, « alternant les langages de différentes théories existantes – dont Kepler souligne, dans sa Conversation avec le messager des étoiles, qu’aucune ne peut réellement expliquer l’action de la lunette – Galilée semble bien ne pas avoir eu de théorie propre14 ». La raison n’est pas tout à fait au rendez-vous et l’auteur ne l’ignore pas puisque, si le Sidereus Nuncius annonce : « Nous publierons à une autre occasion la théorie complète de cet instrument15 », rien de tel n’est jamais venu. Il y a plus, ou pire ! Non seulement Galilée ne dispose pas de théorie générale de la lumière, mais encore, il néglige les raisons mathématiques et géométriques de l’appareil révolutionnaire qu’il utilise16. On peut d’ailleurs penser que c’est la Magia naturalis de Della Porta qui a guidé les pas de Galilée dans la mise au point de l’appareil. À cette leçon, il faudra bien entendu en ajouter une seconde ; la lumière et ses attributs peuvent être intégrés dans les dispositifs et procédures en vue de la connaissance des lois de la nature.

  • 17 F. Hallyn, op. cit., p. 45.

« Galilée fait bien plus que simplement améliorer la lunette. Il la sort de la réserve des phénomènes merveilleux, des exceptions placées à côté ou au-dessus de la science dite “normale”, qui s’occupe du général. Il prétend au moins pouvoir l’expliquer par des lois générales, engageant ainsi sa foi en la possibilité d’une telle explication, et il l’applique effectivement à l’étude de la constitution générale du monde. [...] Galilée intègre, en somme, la lunette au mode de la science, de manière à la fois prospective (en tant que problème théorique) et provocante (en tant qu’instrument pratique)17. »

  • 18 R. Descartes, Dioptrique, A. T. VI, p. 81-82.

20On observera donc – c’est, je crois, une loi générale en histoire des sciences – que ce n’est pas l’école qui détruit l’école. Cette manière presque fortuite, qu’ont ces instruments optiques d’entrer dans la trousse du philosophe-savant fait écrire à Descartes « qu’à la honte de nos sciences, cette invention n’a premièrement été trouvée que par l’expérience et la fortune18 ».

La résistance des anciennes conceptions

21C’est donc du côté des scolastiques que sont avancés les arguments les plus fondés en raison : ils révoquent la lunette astronomique comme instrument qui la trompe. C’est toute la philosophie de la connaissance qui doit être remise en cause pour que la raison change de camp. Les modernes accumulent les succès, en reculant, c’est-à-dire en remettant en cause les raisons générales des Anciens, non pas au nom d’une raison générale bien constituée, mais en pointant la faillibilité des arguments traditionnels et en insistant sur l’efficacité de leurs méthodes nouvelles plus que sur leur rationalité : ainsi, grâce à la lunette, est-il possible de prévoir mieux les mouvements dans le ciel, de proposer une organisation du cosmos plus conforme aux phénomènes.

22Nous avons vu qu’au sein même des œuvres qui renouvellent la science de la lumière, les écoles anciennes peuvent persister ou même dominer. Quel genre de résistance offrent-elles ? Une résistance ontologique en soutenant d’abord que la lumière ne peut pas échapper à l’alternative aristotélicienne des modes de l’être. Est-elle substance, comme semblent le penser des modernes, est-elle accident, modification qualitative ? Ce cadre ontologique fournira en fait la meilleure position de résistance de la scolastique. Les arguments « de laboratoire » viendront longtemps s’échouer en vain contre ce barrage. Si on accepte cette alternative, il faut bien avouer que la substantialité est difficile à accorder à la lumière car il faut l’entendre comme une substance très particulière, dotée d’attributs tous plus difficilement concevables les uns que les autres : subtilité, divisibilité, perméabilité, vélocité quasi infinies. La lumière accidentelle est certes bien difficile à tenir, mais au fond, puisque la solution alternative est si peu concevable, il faut bien qu’il en soit ainsi. D’autant plus que la tradition aristotélicienne pèse de ce côté. Bref, accepter la division ontologique de l’être, c’est accepter la grande probabilité de la thèse qualitative et accidentelle.

23Francesco Sizi de Pise est un représentant dogmatique de la tradition. En ce sens que sa conviction de la validité des thèses scolastiques est telle que les arguments issus du laboratoire sont sans force à ses yeux. On aurait tort de se moquer ; l’idée selon laquelle il n’existe pas vraiment de « fait de laboratoire » qui ne soit d’abord un fait théorique est épistémologiquement solide, elle offre une prudence, une défense face au « fait scientifique », qui peut être de bon aloi.

  • 19 On doit prendre au sérieux toutes ces objections : la mystique cosmico-numérologique a aussi alimen (...)
  • 20 Vasco Ronchi, Introduction au De Telescopio de Della Porta, Florence, 1962, p. 210.

24Lorsque Sizi publie, en 1610 la Dianoia astronomica, ottica e fisica, il s’agit de réfuter l’apparition des satellites de Jupiter qui constituent un argument-massue contre la perfection du monde supra-lunaire. Ces satellites sont « apparus » et sont « visibles » dans la lunette. L’optique traditionnelle lui fournit maints arguments pour faire de ces observations, de ces faits de laboratoire, des illusions, des erreurs, des images mal interprétées (reflets de tâches dues à l’ombre portée du soleil, etc.) et produites par le télescope. Certes, des arguments « irrationnels » relevant de la mystique cosmico-numérologique sont aussi avancés par Sizi, mais il démontre en toute rigueur, et en se référant aux principales autorités en matière d’optique (Alhazen, Bacon, Vitellion, Kepler), que ces prétendus satellites sont des apparences semblables aux parhélies19. Ainsi, résume Ronchi : « ... il y avait bien peu à objecter contre tant d’arguments. Il n’y avait qu’une manière de répondre à tant de science : le raisonnement est parfait, les conclusions sont parfaites ; mais la vérité, c’est que la lunette a raison20. »

  • 21 Galilée, Opere, T. III, p. 248.

25Ce n’est pas une argumentation générale et complète qui doit emporter les théories anciennes, c’est une induction limitée : « Pourquoi la même expérience faite avec la lunette au sujet des objets terrestres ne pourra-t-elle pas nous faire ajouter foi à elle dans le cas d’objets célestes ? » demande Galilée21. Sans doute, mais c’est supposer le probème résolu, c’est demander a priori que l’on considère la physique terrestre comme identique à la physique des cieux, c’est exiger a priori que l’on ait rompu avec la division des régions supra et sublunaire pour accepter un argument majeur contre cette physique et cette division. C’est bien entendu ce qui lui sera objecté par Sizi, et même par Kepler (avant la « reddition » de ce dernier).

Examen des raisons en présence

  • 22 Préface du Physico-mathesis de lumine, coloribus et irride, cité in Ronchi, op. cit., p. 124.

26L’œuvre admirable du père Grimaldi est une illustration intelligente et lucide de l’examen des raisons en présence. Son traité Physico-mathesis de lumine, coloribus et irride paraît tardivement (en 1665) à Bologne. Le premier livre rassemble bien des arguments en faveur de la substantialité de la lumière. Le second, plus court, examine ce qui prêche pour l’accidentalisme. Chez lui, la lumière est de laboratoire et la difficulté à conclure est une question d’école. Les succès des travaux expérimentaux ne gomment pas la légitimité du problème de la nature de la lumière, bien qu’ils ne permettent pas de la résoudre. L’existence de la lumière est connue de tous ceux qui ne sont pas aveugles mais sa nature et sa consistance « naturam et quiditatem » restent un grand mystère. Le ton, polémique, est rugueux contre les philosophes qui ne font que de grands discours : « Nous somme sincères, nous ne savons pas quelle est la nature de la lumière, et s’en tirer avec de grands mots vides de sens est une imposture. [...] Toutefois, je ne crois pas que l’on doive qualifier de téméraire celui qui tente de telles études22. » Les travaux de Grimaldi sont considérables :

  • il produit, répète et étudie le phénomène de la diffraction et observe ainsi les franges de diffraction appelées depuis « franges de Grimaldi » ;

  • il mène des études poussées sur les rapports des couleurs et de la lumière blanche, renouvelant totalement le problème et créant le cadre de la réflexion newtonienne sur la question. Pour lui, la couleur est un fait intrinsèque à la lumière et non pas une qualité séparée ;

  • il soumet à l’expérimentation des faits reliant lumière et chaleur.

27Bref, la lumière sort transformée du laboratoire de Grimaldi.

  • 23 Vasco Ronchi, op. cit., p. 148-149.

« On ne peut méconnaître que Grimaldi laisse un concept de la lumière beaucoup mieux défini que celui qu’il avait trouvé. Il ne s’agit plus d’un quid incolore, se propageant en ligne droite et capable de se refléter, de se réfracter et de stimuler la vision des objets illuminés, mais d’un fluide substantiel, animé d’une vitesse très grande mais non infinie, qui se propage par des rayons rectilignes, lesquels ne sont pas seulement définis par leur direction, bien que dotés d’une ondulation à très haute fréquence qui les rend aptes à stimuler la sensation de couleur ; la lumière se reflète suivant les lois d’Euclide, mais avec des modifications [...] elle se réfracte de même, elle se diffracte en passant autour des objets fins [...] elle réchauffe les corps lorsqu’elle est absorbée [...] elle a d’étroites analogies avec le flux magnétique23. »

28Cependant, il ne saurait avoir de certitudes métaphysiques sur l’essence du phénomène et s’il est davantage séduit, convaincu, par le substantialisme (sans doute de type ondulatoire, mais aussi avec évocation d’un pur Éther), il demeure incertain et la seconde partie du livre reconnaît qu’aucun argument absolument décisif n’a été fourni contre l’accidentalisme.

  • 24 Grimaldi, cité par Ronchi, op. cit., p. 137.

« Je dis qu’il n’est pas au dessus des forces de l’omnipuissance qu’il existe une substance corporelle, poreuse avec continuité... et que d’autre part, il existe une substance purement corporelle, subtile, fluide et diffusée par un mouvement rapide et intense, comme il a été dit de la lumière24. »

29Ayant réfléchi au problème de la réflexion d’une lumière matérielle, puis accidentelle, il avoue :

  • 25 Grimaldi, cité par Ronchi, op. cit., p. 139.

« Celui qui arrivera à concilier ces deux choses aura éliminé toutes ces importantes difficultés, et, ajoutant la lumière à la lumière, aura bien droit à sa clarté, alors qu’elle est maintenant pour la plupart des gens, enveloppée dans les ténèbres de l’erreur25. »

30Les rapports étroits du vide et de la lumière fournissent des arguments aux péripatéticiens. Lors de sa polémique avec Pascal, Noël s’arqueboute à cette alternative obligatoire pour combattre le vide. Sans doute, il doit être accidentaliste, mais là n’est pas le principal : que la lumière soit substance et alors l’espace de Torricelli n’est pas vide puisqu’il en est rempli, ou bien, il faut qu’elle soit accident, mais comment un accident peut-il se perpétuer sans son sujet ? Comme cela ne se peut pas et que la lumière traverse ce même espace, il faut bien que quelque corps (ou milieu) dont la lumière est l’accident soit dans l’espace en question. Encore une fois, il y a là un « bon » argument de laboratoire mais... il faut bien avouer que le vaillant père Noël perd pied dans ses essais de définition de la lumière :

  • 26 Première lettre à Pascal, Mesnard, 2, p. 518.

« La lumière, ou plutôt l’illumination, est un mouvement luminaire des rayons composés des corps lucides qui remplissent les corps transparents, et ne sont mûs luminairement que par d’autres corps lucides26. »

  • 27 Réponse de Pascal à Noël, id. p. 527.
  • 28 Cf. la réponse de Noël à Pascal, id. p. 539.

31À quoi Pascal répond que « jusque-là, je ne puis entendre ce que c’est que la lumière27 ». Les explications supplémentaires de ce qu’est la lumière ne font qu’aggraver le cas et qu’obscurcir les choses28.

Constitution du nouveau paradigme

32Les défenses de la scolastique sont plus qu’ébranlées ; presque à terre. Faisons un état des lieux :

  • le problème de la lumière n’est plus réductible à celui de la vision. Les lois de l’optique, le chemin de la lumière sont désormais l’énoncé principal de la question ;

  • les thèses sur les eidola, les écorces ou le double flux ou encore espèces intentionnelles sont désormais hors de propos. C’est comme « croyance des anciens » qu’elles sont mentionnées par Furetière ;

  • la lumière, modification qualitative d’un diaphane, n’est pas plus défendable ; au contraire, elle est acceptée comme objet naturel ;

  • elle doit donc se plier à des lois naturelles, à des principes, à des mesures.

33Sur les ruines des théories anciennes, il ne s’établit pas seulement un laboratoire, mais une nouvelle école. Un système nouveau du monde, de son essence et de ses causes. Il est remarquable que si le laboratoire a fourni les élans destructeurs décisifs contre l’école, la réaction la plus puissante des modernes est bien d’en constituer une nouvelle.

34Ce sera d’abord et en principe, celle de Descartes. L’ambition est claire : la lumière, comme le reste doit ressortir au mécanisme. C’est dans le cadre général de l’identification de la matière à l’étendue et dans une physique dont les principes sont résolubles en chocs et mouvement que doit être constituée la théorie de la lumière. Toute la physique de Descartes est une physique d’« École » et la lumière ne fait pas exception.

  • 29 Descartes, Dioptrique, discours second, Paris, Corpus Fayard, 1987, p. 103.

35On sait pourtant ce qu’il en sera de la mise au point par Descartes d’une lumière d’école ; elle restera lettre morte, sans que cela ne l’empêche de produire un traité capital sur la question. C’est toute la difficulté d’interprétation qui se mêle à l’admiration que l’on éprouve à la lecture de la Dioptrique. On saura seulement de la lumière qu’« elle n’estoit autre chose qu’un certain mouvement ou une action receuë en une matière très subtile qui remplist les pores des autres cors29. » Quant à en dire mieux, ou plus,

  • 30 Id. p. 653-654.

« [...] Il n’est pas besoin que j’entreprenne de dire au vrai quelle est sa nature (de la lumière) et je crois qu’il suffira que je me serve de deux ou trois comparaisons, qui aident à la concevoir en la façon qui me semble la plus commode, pour expliquer celles de ses propriétés que l’expérience nous fait connaître, et pour déduire ensuite toutes les autres qui ne peuvent pas si aisément être remarquées30. »

  • 31 Dioptrique, discours premier.

36On trouvera avec quelque surprise chez Descartes, l’ultime rebondissement de la théorie des deux flux : « Ainsi faut-il avouer que les objets de la vue peuvent être sentis, non seulement par le moyen de l’action qui, étant en eux, tend vers les yeux, mais aussi par le moyen de celle qui, étant dans les yeux, tend vers eux31. »

37Plus ferme encore que Descartes, sera le mécaniste Huygens :

  • 32 Id. p. 5.

« L’on ne saurait douter que la lumière ne consiste dans le mouvement de certaine matière...[les phénomènes de sa production ou de ses effets] marquent assurément du mouvement, au moins dans la vraie philosophie, dans laquelle on conçoit la cause de tous les effets naturels par des raisons de mécanique. Ce qu’il faut faire à mon avis, ou bien renoncer à toute espérance de jamais rien comprendre dans la physique32. »

38La lumière est un mouvement de matière – on ne saurait en douter. Voici qui ressemble à une présupposition, et ce n’est pas d’abord des lois expérimentales que provient cette indubitabilité (si tel était le cas, comment aurait-elle échappé à un penseur comme Descartes), mais plutôt d’une conviction plus générale : la certitude du mécanisme en philosophie naturelle. Huygens, à quelques précautions de langage près, se montre en fin de compte très métaphysicien en physique, très explicatif (pour reprendre un vocabulaire duhémien) : d’hypothétiques, ses principes passent vite, immédiatement même, au statut de principes premiers explicatifs.

39Une série d’arguments judicieux montrent cependant que l’« on comprend bien que ce ne saurait être par le transport d’une matière ». Il s’agit donc d’un mouvement de matière, sans transport de matière. La solution s’impose : il s’agit de vibrations et l’analogie est immédiate avec la propagation des ondes sonores ; la lumière se déplace par ondes sphériques, concentriques. Les difficultés découlant de sa grande hypothèse n’échappent pas à Huygens et lui inspirent des lignes empruntes d’une réelle modestie : « C’est là tout ce que j’ai trouvé de plus vraisemblable pour la manière dont les ondes de la lumière passent à travers les corps transparents » (p. 26-27), écrit-il au chapitre III, après une série de considérations ad hoc concernant les rapports des particules éthérées et les particules du corps transparent. Il y a là comme l’expression d’une humilité, ou d’une modestie dans l’affirmation des principes « explicatifs » qui confirme le statut hypothétique des causes en optique.

40Telle est donc la lumière de l’école mécaniste dans la première moitié du xviie siècle. Les nouveaux scolastiques n’échappent évidemment pas aux querelles d’écoles : après les cartésiens, viendront les émissionistes newtoniens, les vibrationistes, les uns vacuistes, les autres non.

  • 33 Voir là-dessus les difficultés internes des explications cartésiennes, newtoniennes.

41Le xviie siècle sera un moment d’accumulation formidable de connaissances à propos de la lumière : les lois de la réfraction seront fermement établies, par Snellius, Descartes, Huygens, Grimaldi, Mersenne, Fermat, Newton et d’autres. Tous prétendront les avoir démontrées, mais chacun aura une démonstration dont les présupposés sont contradictoires à ceux des autres, quand ils ne le seront pas à l’intérieur même d’un exposé33. Les théories des couleurs présenteront des caractères analogues, qu’il s’agisse de celle de Descartes, de Huygens ou de Newton. La lumière demeure donc un objet d’école, mais, en tant que tel, instable et fragile. Ce qui a changé, c’est notamment que les possibilités du laboratoire ont elles-mêmes incomparablement progressé. Pas seulement les possibilités matérielles, mais les possibilités intellectuelles : la liberté d’interroger la nature, de suggérer des expériences d’épreuve, d’avancer des suggestions que l’on teste, de confronter des faits – pas forcément nouveaux – à des hypothèses nouvelles. Importance décisive des lois de la réflexion et de la réfraction : le chemin de la lumière devient une contrainte pour toute théorie candidate. Les expériences de Grimaldi, puis de Newton sur les couleurs sont, de ce point de vue, remarquables.

42Plutôt que de décrire les dispositifs expérimentaux, mesurons le chemin parcouru en peu de temps à propos d’un fait droit sorti du laboratoitre de la nature, l’arc-en-ciel.

43Au père Binet qui, en 1621, écrit que

  • 34 Binet, Essay sur l’arc-en-ciel, cité in Siguret, p. 177.

« l’arc-en-ciel est ce beau miroir où l’esprit humain a vu un beau jour son ignorance, c’est là où la pauvre philosophie a fait banqueroute, car, en tant d’années, elle n’a su rien savoir de cet arc, sinon qu’elle ne sait rien, et que c’est un Noli me tangere, puisque tant de cerveaux qui s’y sont alambiqués n’en ont rapporté que rompement de tête avec leur courte honte34 »,

44Descartes, en 1637 réplique – impérial –

  • 35 Descartes, Météores.

« l’arc-en-ciel est une merveille de la Nature si remarquable, et sa cause a été de tout temps si curieusement recherchée par les bons auteurs et si peu connue, que je ne saurais choisir de manière plus propre à faire voir comment, par la méthode dont je me sers, on peut venir à des connaissances que ceux dont nous avons les écrits n’ont point eues35. »

Renoncer à expliquer

45Au total, les expériences et les résultats se multipliant, le laboratoire met l’école à rude épreuve, ou plutôt les écoles : le mécanisme, mais aussi l’émissionisme. Dès lors une question capitale devient incontournable : faut-il connaître la nature de la lumière ? Les réponses sont diverses mais il en est une qui s’affirme avec une force particulière. Elle dénonce la vanité d’une telle quête. Selon cette thèse, la physique est trop cachée, du moins quant à ses causes ultimes. C’est la position qu’adoptent par exemple Roberval et Pascal. Le premier note ainsi dans la préface à la Perspective curieuse du père Nicéron :

  • 36 Cité par Lenoble, p. 242.

« Je ne parlerais point aussi de la nature ou de l’essence de la lumière, à savoir si c’est accident péripatétique ou une substance corporelle très déliée ; ou le seul mouvement des petits atomes, dont j’ai parlé ailleurs, car il faut consulter les philosophes sur ceci si l’on n’aime mieux employer le temps à des choses plus certaines puisqu’ils n’ont rien trouvé de certain en cette matière si claire à l’œil et obscure à l’esprit qu’elle convainque notre ignorance36. »

46Évoquant ensuite le problème de la réfraction, il poursuit :

  • 37 Ibid. p. 245-246. La méthode analogique ne conduisait en effet qu’à des impasses : les tenants de l (...)

« D’autres encore se servent de la comparaison d’un bâton jeté par force, perpendiculairement ou obliquement contre un plan ; d’autres ont d’autres visions encore moins vraisemblables : mais tous expliquent cette illustre action de la nature par quelque ressemblance qu’ils croient qu’elle a avec quelque autre chose qu’ils pensent bien connaître37. »

47La défiance exprimée à l’égard des spéculations métaphysiques en matière de philosophie de la connaissance trouve, avec le problème de la nature de la lumière, un terrain favorable. Les théories explicatives y échouent : Descartes avec les analogies contradictoires de sa Dioptrique, Huygens avec sa théorie ondulatoire, Newton avec ses particules projetées à grande vitesse tant critiquées par Hooke. Sans doute est-ce un grand mérite de Roberval d’avouer n’avoir aucune certitude en la matière mais surtout de suggérer que la détermination de la nature de la lumière n’est pas un préalable nécessaire à la découverte des lois auxquelles elle est soumise. C’est d’ailleurs l’attitude qui sera peu ou prou adoptée par bien des contemporains. Ainsi Pascal réplique-t-il à l’objection du père Noël au sujet du transport de la lumière dans le vide :

  • 38 À Noël, 29 octobre 47, Mesnard, vol. 2, p. 520.

« Puisque la nature de la lumière est inconnue, à vous et à moi ; que, de tous ceux qui ont essayé de la définir, pas un n’a satisfait aucun de ceux qui cherchent les vérités palpables, et qu’elle nous demeurera peut-être éternellement inconnue, je crois que cet argument demeurera longtemps sans recevoir la force qui lui est nécessaire pour devenir convaincant. Car considérez, je vous prie, comment il est possible de conclure infailliblement que la nature de la lumière est telle qu’elle ne peut subsister dans le vide, lorsque l’on ignore la nature de la lumière. Que si nous la connaissions aussi parfaitement que nous l’ignorons, nous connaîtrions peut-être qu’elle subsisterait dans le vide avec plus d’éclat que dans aucun medium... Ainsi, remettons cette preuve au temps où nous aurons l’intelligence de la nature de la lumière38. »

Notes

1 Vasco Ronchi, Histoire de la lumière, p. 3.

2 F. Siguret, p. 15.

3 F. Siguret, p. 26.

4 Galilée à Pietro Dini, 23 mars 1615, Opere, V, p. 289.

5 Redondi, p. 20.

6 Lorsqu’il publie, en 1604, son Ad Vitellionem Paralipomena, Kepler consacre cinq chapitres à la nature de la lumière et six à la cosmologie et l’organisation du monde. Quant au Traité du monde de Descartes, il a aussi pour titre De la lumière.

7 F. Siguret affirme au contraire qu’il était connu car traduit en latin par Gérard de Cremone au xiie siècle et en langue vulgaire au xive, connu ainsi de Robert Grossetete, Roger Bacon, Vitellio... in Siguret, p. 34-35.

8 Opticae thesaurus Alhazeni libri VII fut édité par Risner à Bâle en 1572.

9 « Enfin, les lentilles pour lunettes sont entrées définitivement dans l’usage : les verres convexes, pour la correction de la presbytie, les verres concaves, pour celle de la myopie. Ces petits disques de verre transparents, apprêtés, confectionnés et vendus par de modestes artisans, complètement ignorants de toutes les élucubrations scientifiques et philosophiques, se multipliaient par milliers sous les yeux méfiants des mathématiciens silencieux et sceptiques », Vasco Ronchi, Histoire de la lumière, p. 55.

10 « La lunette fait voir des figures plus grandes que les objets réels ou plus proches ; elle les fait voir colorées et déformées, donc elle trompe et ne fait pas connaître la vérité. Donc elle ne peut être adoptée comme instrument d’observation. » Ainsi Vasco Ronchi décrit-il l’avis dominant des mathématiciens et philosophes au début du xviie siècle, in op. cit., p. 83.

11 « La Magia naturalis n’est pas un livre sérieux ; c’est un recueil de plaisanteries, de jeux, de trucs, de magie. » Id. p. 57. Voir les excellentes informations sur la Magia naturalis in Siguret, p. 180 sqtes.

12 Kepler, La Dioptrique, proposition VIII, livre I.

13 L’éditeur de Galilée, F. Hallyn, signale à ce propos, la publication et la défense, en 1604 de L’Optique et catoptrique d’Euclide, par Jean Pena, œuvre qui pu servir à Galilée. Voir sur ce point l’introduction au Messager des étoiles, Paris, Seuil, 1993, p. 43.

14 F. Hallyn, introduction au Messager des étoiles, op. cit., p. 43.

15 Galilée, Sidereus Nuncius, Opere, t. III, p. 62, trad. F. Hallyn, Paris, Seuil, 1992.

16 « Tout en déclarant que l’étude de la réfraction relève des mathématiques, Galilée se garde bien d’étudier la question à fond sous cet aspect-là... Tout indique donc que la prétérition du Messager des étoiles est, en somme, un acte rhétorique qui dissimule un manque », F. Hallyn, op. cit., p. 44.

17 F. Hallyn, op. cit., p. 45.

18 R. Descartes, Dioptrique, A. T. VI, p. 81-82.

19 On doit prendre au sérieux toutes ces objections : la mystique cosmico-numérologique a aussi alimenté la pensée képlérienne et on a vu, un peu plus tard, Galilée opposer à Kepler un refus a priori du même type de faits d’observation : « Si, en un premier temps, certains essayent de réduire les satellites de Jupiter à l’état d’illusions produites par le télescope, il vaut la peine de rappeler que Galilée aura recours à une tentative semblable quelques années plus tard, en 1618, à propos de l’apparition des comètes. » F. Hallyn, présentation du Messager des étoiles, p. 78.

20 Vasco Ronchi, Introduction au De Telescopio de Della Porta, Florence, 1962, p. 210.

21 Galilée, Opere, T. III, p. 248.

22 Préface du Physico-mathesis de lumine, coloribus et irride, cité in Ronchi, op. cit., p. 124.

23 Vasco Ronchi, op. cit., p. 148-149.

24 Grimaldi, cité par Ronchi, op. cit., p. 137.

25 Grimaldi, cité par Ronchi, op. cit., p. 139.

26 Première lettre à Pascal, Mesnard, 2, p. 518.

27 Réponse de Pascal à Noël, id. p. 527.

28 Cf. la réponse de Noël à Pascal, id. p. 539.

29 Descartes, Dioptrique, discours second, Paris, Corpus Fayard, 1987, p. 103.

30 Id. p. 653-654.

31 Dioptrique, discours premier.

32 Id. p. 5.

33 Voir là-dessus les difficultés internes des explications cartésiennes, newtoniennes.

34 Binet, Essay sur l’arc-en-ciel, cité in Siguret, p. 177.

35 Descartes, Météores.

36 Cité par Lenoble, p. 242.

37 Ibid. p. 245-246. La méthode analogique ne conduisait en effet qu’à des impasses : les tenants de la théorie ondulatoire et leur analogie sonore ou mécaniques ne pouvaient expliquer la propagation rectiligne et les tenants de la théorie corpusculaire ne pouvaient expliquer la différence de comportement dans les situations de réfraction.

38 À Noël, 29 octobre 47, Mesnard, vol. 2, p. 520.

Le texte et les autres éléments (illustrations, fichiers annexes importés) sont sous Licence OpenEdition Books, sauf mention contraire.

Cette publication numérique est issue d’un traitement automatique par reconnaissance optique de caractères.
Rechercher dans OpenEdition Search

Vous allez être redirigé vers OpenEdition Search