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L'origine de Physique


C'est la science des choses naturelles. Considérée sous le point de vue le plus étendu, elle embrasse les propriétés générales de tous les corps disséminés dans l'immensité de l'espace. Les deux grandes parties dont elle se compose sont la physique générale et la physique particulière. Celles-ci se subdivisent en d'autres parties, énumérées dans le tableau que Monge avait tracé de cette science pour l'Encyclopédie méthodique ; mais les bornes de ce dictionnaire ne permettent pas de les rappeler. Nous ne citerons donc de l'histoire de cette science que ce qui paraît être de nature à intéresser le plus le lecteur.


Connue depuis la plus haute antiquité

Le spectacle du ciel a dû, dès la plus haute antiquité, porter les hommes à la méditation des phénomènes qu'il présente, et donner naissance à la physique céleste, dont les premières notions nous viennent des Égyptiens ; mais en s'appuyant sur des hypothèses souvent contraires aux faits réels, les anciens philosophes s'égarèrent dans la recherche de la vérité : de ce nombre est Aristote, disciple de Platon et fondateur de la secte péripatéticienne, dont la doctrine a longtemps été la seule enseignée dans les écoles.
Depuis son origine jusqu'au moment où parut Archimède, la physique resta stationnaire ; mais elle fut ensuite établie par lui sur des bases plus solides, parce qu'il sut interroger et comprendre la nature. Dans le long espace de temps qui s'écoula depuis ce célèbre mathématicien de Syracuse jusqu'au VIIIe siècle, la science des machines et des fluides, l'optique, l'histoire naturelle, et toutes les autres branches de la physique générale, furent perfectionnées par Hipparque, Ctésibius, Héron, Cléomède, Sénèque, Pline, Plutarque, etc.


Le renouveau de la physique

Dans le IXe siècle, le calife Almaden recueillit les débris des connaissances échappées à la barbarie du calife Omar, et encouragea l'étude des sciences dans son empire. Lorsqu'ensuite les Arabes eurent répandu les lumières en Espagne, l'optique fut cultivée dans le XIe siècle par Alazen. Peu à peu le reste de l'Europe sortit également des ténèbres de l'ignorance : Albert-le-Grand, Vitellion, Roger Bacon, Régiomontanus, Walter, et plusieurs autres savants, imprimèrent aux sciences physiques un mouvement rapide.
Dans l'espace du XIIIe au XVIe siècle les besicles et la boussole furent inventées ; d'anciennes erreurs sur la nature des choses furent remplacées par de saines théories ; Gilbert fit mieux connaître l'électricité et le magnétisme.
Mais les siècles les plus féconds en grands hommes et en découvertes scientifiques sont, sans contredit, le XVIIe et le XVIIIe. C'est Descartes qui le premier renversa la doctrine péripatéticienne, sans cependant éviter les inconvénients de nouvelles hypothèses ; néanmoins ses tourbillons, longtemps accrédités, furent totalement abandonnés dès l'apparition du système newtonien. C'est aussi Descartes qui, en s'appuyant sur une expérience précise de Snellius, fit connaître la loi de la réfraction de la lumière, en vertu de laquelle le sinus de l'angle d'incidence est au sinus de l'angle de réfraction dans un rapport constant ; c'est lui qui chercha à rendre raison des phénomènes de l'arc-en-ciel, des couronnes et des parhélies, bien mieux expliquées ensuite par Huyghens.


Les grandes découvertes en physique jusqu'au XVIIe siècle

Les inventions du télescope, du microscope et du thermomètre contribuèrent à enrichir l'astronomie et la physique de découvertes importantes ; celle du baromètre, qui est fondée sur les phénomènes de la pesanteur et de la pression de l'atmosphère, pressentis par Toricelli, et ensuite mis en évidence par les expériences de Pascal sur le Puy-de-Dôme en Auvergne et par d'autres physiciens, a procuré les moyens d'observer en tout temps et en tout lieu les variations atmosphériques, et de mesurer les hauteurs des montagnes avec une grande précision.
Le phénomène de la pression de l'air étant connu, Otto de Guericke de Magdebourg, à qui l'on doit beaucoup de découvertes sur l'électricité, inventa, en 1650,la machine pneumatique, au moyen de laquelle il est possible de raréfier, à un très haut degré, l'air renfermé dans une cloche de verre. A la même époque Kircher découvrit la lanterne magique, fit des expériences avec des miroirs ardents, donna une explication de l'aimant, et détermina la pesanteur spécifique à l'aide de la réfraction de la lumière.
Vers le milieu du XVIIe siècle, Boyle, en mettant en expérience la machine pneumatique, fit distinguer l'élasticité et les lois de la pesanteur de l'air ; Huyghens et Hook adaptèrent aux horloges et aux montres des pendules et des ressorts régulateurs ; Mariotte découvrit qu'à température égale la densité de l'air est proportionnelle à la pression ; Auzout perfectionna le micromètre ; Roëmer détermina la vitesse de la lumière par l'observation des satellites de Jupiter ; Richer, la variation d'inclinaison de l'aiguille aimantée et la variation de la longueur du pendule simple qui bat les secondes sous différentes latitudes, d'où résulte un moyen très ingénieux et très exact de constater l'aplatissement de la terre aux pôles et d'en mesurer la valeur. Mais il fallait un génie supérieur comme celui de Newton pour reculer encore les bornes des connaissances humaines : ce grand géomètre fit de nombreuses découvertes sur le ressort des fluides et la réfrangibilité de la lumière ; expliqua le phénomène des marées, la transparence et l'opacité ; fit connaître les propriétés dioptriques du prisme de verre en mettant en évidence ce fait, que la lumière blanche du soleil est divisée par la réfraction en rayons de diverses couleurs, et que la lumière de chacune des couleurs a un rapport de réfraction qui lui est propre. Hausbée, de son côté, préluda à la découverte de la loi de la dilatation de l'air par la chaleur, et de celle des forces magnétiques en raison des distances. Taylor soumit au calcul les lois de la vibration des cordes sonores, et postérieurement d'Alembert traita le même sujet avec plus de succès et de généralité. Sauveur perfectionna la théorie des sons, en s'appuyant sur des expériences du monocorde, lesquelles font voir qu'à chaque rapport d'oscillation, ou de la longueur d'une corde, répond un intervalle musical particulier. Amontons inventa l'hygromètre, qui sert à mesurer les différents degrés d'humidité de l'air.


Les grandes découvertes au XVIIIe siècle

Plusieurs autres physiciens, guidés par les connaissances acquises, font faire de rapides progrès à la science dans le cours du XVIIIe siècle : quelques uns, pour rendre raison des phénomènes électriques, supposent qu'il existe deux électricités différentes et opposées ; Clairaut explique le premier l'ascension de l'eau entre deux plaques de verre très rapprochées l'une de l'autre ; mais il était réservé à M. de Laplace de donner plus tard, sur les effets capillaires dans les tubes de baromètres, une théorie qui ne laissât rien à désirer.
De nouvelles théories de l'électricité et du magnétisme sont dues à Canton, Œpinus et Franklin ; celui-ci trouve seul le moyen de préserver les édifices des terribles effets de la foudre, en imaginant le paratonnerre.
Newton avait déjà remarqué que la dispersion des couleurs était la principale cause de la confusion des images dans les instruments d'optique ; mais l'opticien Dollond s'assura de la possibilité de construire un verre objectif qui transmît les images incolores, en réunissant un verre convexe de crown-glass et un verre concave de flint-glass. Cette propriété donna lieu ensuite à Euler de perfectionner la théorie des lunettes achromatiques, qu'il exposa dans son grand Traité de dioptrique.


Les avancées de la physique à partir du XIXe siècle

Au XIXe siècle Saussure invente un électromètre et un hygromètre comparables ; Montgolfier apprend à voyager dans les airs ; Coulomb assigne les vraies lois de l'attraction et de la répulsion de l'électricité et du magnétisme ; Volta immortalise son nom par d'importantes découvertes dans cette partie de la physique ; l'illustre et infortuné Lavoisier répand les lumières de son génie observateur sur quelques points obscurs de la physique, et fait de la chimie une science toute nouvelle ; Haüy dévoile avec une rare sagacité la structure des cristaux ; l'observation de la déviation du fil-à-plomb, près des hautes montagnes, conduit Cavendish et Maskeline à déterminer la densité moyenne de la terre ; la théorie des sons reçoit de nouveaux perfectionnements des travaux de Hélestrom, d'Œrstced et de Chladni ; ce dernier fait des expériences très curieuses sur les surfaces vibrantes et sur les courbes nodales qui s'y produisent. De nouveaux phénomènes du galvanisme et de l'électricité sont observés et comparés par les Davy, les Berzelius, les Ampère, etc., qui reconnaissent que l'électricité participe aux phénomènes galvaniques ainsi qu'aux phénomènes magnétiques ; Crawford, Dalton, Leslie, etc., établissent sur le mouvement et l'action du calorique des théories lumineuses ; Herschell fait voir que les rayons de lumière, diversement colorés, développent des proportions de chaleur différentes ; Malus explique la double réfraction de la lumière dans le spath d'Islande et le cristal de roche, dont la loi, longtemps oubliée, avait été découverte par Huyghens ; et bientôt la théorie de la polarisation de ce fluide subtil s'accroît des découvertes de MM. Arago, Wollaston, Brewster, Biot, Fresnel, et d'autres savants. M. Gay-Lussac s'élève dans un ballon à plus de six mille mètres au-dessus de l'Océan, et reconnaît que la nature de l'air dans les hautes régions de l'atmosphère est la même qu'à la surface de la terre ; fait des expériences très précises sur la dilatation du mercure et des fluides élastiques ; prouve avec M. Dalton qu'un fluide quelconque double son volume en se dilatant, lorsqu'il passe de la température de la glace fondante à celle de l'eau bouillante ; enfin il essaie, concurremment avec M. de Humboldt, à déterminer la position de l'équateur magnétique et ses nœuds avec l'équateur terrestre.
Les théories de la chaleur et de l'électricité, ainsi que plusieurs autres phénomènes naturels, ont été soumis à l'analyse la plus profonde par MM. de Laplace, Poisson, Fourier, etc.

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