CHAPITRE 19 LES SCIENCES À L'ÉPOQUE CLASSIQUE

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  • leS sciences lpoque classique

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    CHAPITRE 19

    LES SCIENCES LPOQUE CLASSIQUE

    LA MATHMATISATION DU MONDE

    N otre perception du monde est modele par les progrstechniques qui accompagnrent la premire rvolutionscientifique.

    Une des illustrations les plus convaincantes de ce phnomnedemeure la transformation, entre le XVIe sicle et le XVIIIe sicle,des conceptions du temps et de ses usages.

    Chronomtre moderne et ses innovations caractristiques, notamment,lchappement libre ancre, la compensation thermique du balancier

    bras

    aiguille desheures

    aiguille desminutes

    poids d entranement

    roue principalebalancier

    barillet

    roued chappement

    ancrergulatrice

    poulie

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    Si les premiers dispositifs mcaniques de mesure du temps, lespremires horloges, sont sans doute apparus au dbut du XIVe sicle,ce nest qu la fin du XVIe sicle quils commencrent se diffuserdans le monde europen.

    la fin du XVIIIe sicle, ils atteignent une prcision qui leurpermettra de contribuer la rsolution dun problme scientifiqueclbre, objet des mditations des savants depuis plusieurs sicles : lecalcul des longitudes en mer.

    La mesure du temps a une histoire qui mrite quon sy attarde carla prcision que nous jugeons naturelle nest rien de moins quunartefact.

    LES CALCULS DE NAVIGATION ASTRONOMIQUE, LESEXPDITIONS SCIENTIFIQUES ET LA MISE AU POINT DUCHRONOMTRE MARIN AU XVIIIe SICLE

    la fin du XVIIIe sicle la mthode gnrale pour dterminer le point la mer est acquise : faire le point avec les chronomtres consiste obtenir la latitude par une hauteur mridienne de soleil et la longitudepar une hauteur horaire (mthode dite du point midi ).

    1714 Le Parlement anglais promet une rcompense considrable qui trouverait une solution acceptable au problme de la dterminationde la longitude en mer.

    1731 Cration par HADLEY de loctant qui allait ouvrir lre des distances lunaires .

    1735-1736 Dparts respectivement pour le Prou (GODIN, BOUGUER,LA CONDAMINE) et la Laponie (MAUPERTUIS, CLAIRAUT, CAMUS, LEMONNIER) des expditions charges par lAcadmie des sciences de lamesure dun arc de mridien.

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    1736 Premire horloge marine longitude de John HARRISON.

    1749 MANNEVILLETTE utilise la mthode des distances lunaires pourdterminer la longitude du navire.

    1766-1769 Tour du monde par le dtroit de Magellan et le Cap deBonne Esprance de BOUGAINVILLE.

    1767 Les distances lunaires sont donnes par le Nautical Almanac.

    1767 Essais en mer des chronomtres de Pierre LE ROY.

    1768 Essais en mer des chronomtres de Ferdinand BERTHOUD.

    1768 Dpart de la premire expdition de COOK qui devait au coursde trois voyages explorer le Pacifique dans son ensemble.

    Cook emmne avec lui lors de son second voyage le chronomtre deHarrison (la copie faite par le matre-horloger Larcum Kendall dumodle H4, qui sera gagnant du prix offert par le parlement deLondres). Le retard journalier du chronomtre nexcde pas 8 secondes(correspondant un cart de 2 milles marins par rapport lquateur)durant tout le voyage, ce qui fait dire Cook que le chronomtre servla un guide fidle malgr toutes les vicissitudes du climat .

    Ce voyage aida prouver hors de tout doute que la longitude pouvaittre dtermine au moyen dune montre marine ou chronomtre,contre les sceptiques attachs encore aux mesures par les distanceslunaires.

    1774 Les distances lunaires sont donnes par la Connaissance des Temps.

    1775 Invention par Tobie MAYER du cercle rflexion qui ne devaittre abandonn que vers la fin du XIXe sicle.

    1785 Dpart de lexpdition de LA PROUSE dans le Pacifique.

    Le TempsLe gain de prcision fut tel dans la mise au point des dispositifs de

    mesure du temps que lon passe derreurs de quelques minutes par jour,en 1550, quelques secondes par mois en 1800 : cest dire combien lesprogrs furent rels alors mme quon ne disposait pas encore desdispositifs techniques actuels de haute prcision comme la micro-lectronique et le quartz !

    Cette qute repose sur linstrumentation de la mesure. ce titreelle est exemplaire de lenchevtrement des problmes pratiques et, la fois, des progrs scientifiques et techniques.

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    Pour illustrer son importance capitale, nous ne retiendrons quundomaine dapplication.

    Le problme qui consiste tablir une mthode pour faire le pointen mer, et, plus particulirement, pour tablir la longitude est un des moteurs de la recherche sur le temps ; le prix de 20 000 livres(environ 5 millions de nos jours) offert pour sa solution par le Parlementde Londres en tmoigne. cette poque de dveloppement ducommerce maritime o la Grande-Bretagne ravit la matrise des mersaux Pays-Bas, on en comprendra aisment limportance pratique.

    Chronomtre marin de John Harrison, modle H4, Flamsteed House

    Le quatrime modle de lhorloge longitude compte 13 cm de diamtre et pse 1 kg 45.Elle ressemble beaucoup une grosse montre gousset.

    La dtermination de la latitude est assez simple : elle se fonde surlobservation de linclinaison dun astre avec lhorizon ; plus on serapproche du Nord, par exemple, plus ltoile polaire est haute dans leciel.

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    En revanche, la longitude tant plus difficile tablir, lesnavigateurs ont recours soit :

    la dtermination empirique, lestime par le cheminparcouru.

    Celle-ci dpend de lvaluation de la vitesse au moyen du loch,une planchette de bois quon largue par dessus bord et qui, maintenue la verticale, est rattache au navire par un cble.

    Le loch est donc en quelque sorte immobile dans locan pendantque le navire poursuit sa course. Le marin observateur peut compter lenombre de nuds, intervalles rguliers, sur le cordage qui file... cecipar rapport un sablier qui, pour sa part, mesure le temps.

    la dtermination du point en comparant le moment, lheure...dun vnement astronomique avec lheure du mme vnement Parisou Londres ; par exemple, le lever du soleil, car on sait que plus on vavers louest, plus le soleil se lve tard !

    En dautres termes, si la terre tourne autour du soleil en 24 heures,1 heure de retard par rapport lheure de Londres correspond unedistance quivalente 1/24 de la circonfrence terrestre cette latitude.Mais il faut pour mesurer ce retard une montre trs prcise et qui rsisteaux rigueurs du voyage en mer ! Point ici de balancier ou de clepsydre !

    Du XVIIe sicle au XVIIIe sicle, les progrs techniques en cedomaine seront incroyables.

    Comparons ce que Galile utilisait pour mesurer le temps, saclepsydre (ou horloge eau) au chronomtre mis au point par lhorlogerbritannique John Harrisson (1693-1776), un peu plus dun sicle plustard.

    Pour mesurer lacclration Galile utilisait un plan inclin rainur,une boule polie et une horloge eau ; leau schappant du tonneau parun orifice, elle tait recueillie puis pese. La mesure du temps taitainsi tablie comme un rapport de poids.

    John Harrisson travaillera de 1735-1736 1760 mettre au pointune srie de chronomtres. Il parvient perfectionner si bien sesinstruments que son modle H4, triomphateur du concours lanc en1714, russit naccumuler des retards que de quelques secondes parmois, seulement.

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    John Harrisson, 1693-1776

    William, le fils de Harrison sembarqua avec le chronomtre pour lesAntilles anglaises bord du Deptford, le 18 novembre 1761, pour unvoyage de dmonstration. Lexpdition arriva la Jamaque le 19 janvier1762.

    Pendant tout le voyage le chronomtre navait accus que 5 secondes 1de retard. Ctait une performance remarquable mais il fallut attendreencore quelque temps avant que le Bureau des Longitudes se dclaresuffisamment satisfait et que soit dcern Harrison le prix promis celui qui rsoudrait le problme de la dtermination de la longitude enmer.

    Le temps est devenu une grandeur scalaire universelle : il ne sagitplus simplement dun perfectionnement technique, notre con-ception du temps vient de voir le jour.

    La portabilit et luniversalit des instruments de mesure, car leshorloges, puis les montres gousset, se gnralisent, sonnent le glastant des heures variables selon les saisons que de la mesure du tempsdtermine par la tche !

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    Baromtre-thermomtre, vers 1776, Paris,sign Passemant au Louvre

    Le baromtre est invent en 1663 par lItalienToricelli. l origine, un tube de verre de 90 cmcontenant du mercure, il se prsente, au XVIIIesicle, sous la forme d une aiguille se dplaant surun cadran grce linvention du piston.Baromtre et thermomtre se combinent sous LouisXV dans la mme bnisterie. Fin XVIIIe sicle, lesmcanismes se perfectionnent, les dimensions serduisent.

    LanalyseLes succs de lentreprise newtonienne, la diffusion de ses ides,

    mais aussi de celles de ses rivaux, dont surtout Leibniz, vont confirmerle succs dune mathesis dont la mthode universelle est, selonlexpression de Michel Foucault, lAlgbre.

    Bien que celle-ci va connatre son heure de gloire, du pendule deHuyghens jusquau systme du monde de Laplace, en passant parlhydraulique avec dAlembert, elle est reconnue alors sous le nomdanalyse.

    Cest ce quexprime larticle ponyme de lEncyclopdie.

    ANALYSE

    Est proprement la mthode de rsoudre les problmes mathmatiques,en les rduisant des quations. Voyez PROBLME & QUATION.

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    Jean Le Rond d Alembert, 1717-1783

    Pierre-Simon, marquis de Laplace, 1749-1827

    LAnalyse, pour rsoudre les pro-blmes, emploie le secours delAlgbre, ou calcul des gran-deurs en gnral : aussi ces deuxmo