Fresnel. Qu’est-ce que la lumiere ?

100 Pages·1991·110.113 MB·French

by  Collectif

y ISSN 1157-4887
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LES GRANDES CONTROVERSES SClEjyi PIQUES
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COMPRENDRE
DECOUVRIR
REVER
POUVOIR
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K, IMAGINER
S'ETONNER
DEUX Théories
Contradictoires
66
Q uandunehypothèseestvraie,elledoitcondui blishment).Qu'unethéoriesoitétablien'Impliquepasforcé
reàladécouvertedesrapportsnumériques mentqu'ellesoitfausse, maispasnonplusqu'elleaittoujours
quiliententreeuxlesfaitslespluséloignés; raison.
lorsqu'elleestfausseaucontraire,ellepeutreprésenteràlari Établie,unethéoriel'estaudébutduXIX^siècle:cellede
gueurlesphénomènespourlesquelselleaétéImaginée,com Newton,dontseréclamentlespartisansdelathéoriecorpus
meuneformuleempiriquereprésentelesmesuresentrelesli culaire.RenforcéeetélargieparPlerre-SlmondeLaplace(elle
mites desquelles elleaété calculée;maisellenesaurait luiapermisd'expliquerlesvariationsdesorbitesdeJupiteret
dévoilerlesnoeudssecrets quiunissentcesphénomènesà deSaturne),ayantaccumulélessuccèsend'autresdomaines,
ceuxd'uneautreclasse"... ellefaitfonction desystèmedumonde etoccupelesplus
Cespropospeuventcamperl'arrlère-plandudébatquenous hautslieuxdusavoir.Qu'undesespanss'effondre(cequiva
présentons Ici.Cars'ilssontd'AugustinFresnel,l'undeses seproduireenoptique)etc'esttoutl'édifice,ycomprisseste
protagonistes,aucundessavantsdel'autre"camp"neleseût nants,quiseretrouve fragilisé. Cequiestbénéfiqueàl'avan
contredits. cementdelaconnaissanceetauprestigedesassaillants,mais
C'estd'abord parcequetoussontacteurs d'unmomentes pouruntempsseulement.
sentieldel'histoiredelaphysique:l'apparition,enFrance,en Notrehistoiremontreeneffetquecequiestarrivéauxuns-le
cedébutduXIX^siècle,delaphysiquemathématique(voir sauvetagedelathéoriecorpusculaireaconduitàcomplexlfler
articlep.6).Chacun,forméàlatoutenouvelleEcolepolytech lemodèlejusqu'àl'Invraisemblable-estégalementarrivéaux
nique,partagecetteconvictionquesouslavariétédesesma autres -11afalluImaginerquelaTerreétait perméableàun
nifestations,lanaturecèle unordrestableréduitàunmini étbersidéral-,brefqu'onétaitencorebienloind'avoirdénoué
mumdecausesqu'ilrevientàlaphysiquearméedel'analyse touslesmystèresdelalumière.Nousverrons(p.84)qu'ilen
mathématiquededécrire.Cesmoyensanalytiquespeuvent estencoredemêmeaujourd'hui.
êtretrèsélaborés(defaitIlslesont),peuImporte,lesloisfon Ellemontreaussiqu'ilest,enscience,descontroversesqu'il
damentales,elles,sontsimples.Chacuncroitenoutrequ'une serait absurde devouloirréduireauxseulsaspects Institu
théorieestd'autantplusexactequ'ellepeutrendrecomptedu tionnels.Quelsquesoientlesbénéficesquenossavantstire
plusgrandnombredephénomènespossibles. rontdecedébatsurlalumière,entermesdeprestige,decar
Lessubtilités del'analysemathématique,tousnosperson rière, et pour certains d'entre eux d'accès àde hautes
nageslesmanientenexperts,outrequ'Ussontd'excellentsex fonctionsdans l'Etat,unautredésirleshabitetoutautant:ce
périmentateurs.Leterraindelacontroversevadoncsesituer luid'établirlesloisd'unenaturequileurrésiste.
ailleursquesurleplanméthodologique,surceluidesthéories En1800,delagrandeRévolutionàlaquelleIlsavalenttousou
mêmes.Qu'est-cequelalumière? presqueapportéleursoutien,lessavantsfrançais avalenttiré
Selonlesuns,descorpusculesmatérielsdontlesdéviations unereconnaissancedelavaleurdeleursavoirpourl'avance
detrajectoiresontréductiblesàl'actiondeforces s'exerçant mentdel'esprithumain.Ilsavalentégalementobtenu des
sureux;selonlesautres,desondessepropageantàdesvi avantagespour leurcommunauté:postes et statuts,lieux
tessesvariablesselonlesmilieuxqu'Ustraversent. Or, bien d'enseignementetderecherche.
quecesdeuxmodèlesfondamentaux, corpusculesouondes, Durantlestroisdécenniesquisuivirent,11n'estpaserronéde
soientcontradictoires. Us rendent chacuncomptedefrag direquelaphysiquefrançaisedominalemonde.
mentsdelaréalité,permettentdefairedesprédictionsquanti Atémoinl'histoirequisuit-onauraitpuenprendred'autres-
fiées etultérieurementvérifiéesparl'expérience.D'oùleca oùavecl'aidedequelquescristauxdecalclte,debougies,de
ractère hautementtechniquedu débat. Maispourquel miroirs,etd'écranspercés,unepoignéedephysiciensjeunes
enjeu?Lavérité...quinepeutêtrequ'une...cellequitoucheà et passionnés établitdans l'ardeurd'un débat théorique
cesnoeudssecretsquiunissentlesphénomènesentreeux... quelques-unesdesloislesplusfondamentalesdel'optique.
etàlaquelle11arriveaussid'êtreétablie(ausensdel'esta J-PI
Deux Théories Contradictoires 1
LE SYSTÈME EM PEYCE
Chaleur, Son, Courants Électriques...
DE l'Astronomie
À LA Physique Mathématique 6
PAR Charles C. Gillispie
Professeur d'histoire des sciences à l'Université de
Princeton (USA)
EES ACTEURS
Entre le Quai Conti et Arcueil...
PAR Jean Dhombres
Professeur de mathématiques à l'Université de Nantes,
Directeur d'études à l'Ecole des Hautes Etudes en
Sciences Sociales (Paris)
L'Air du Temps 35
L'HISTOIRE
LES BEAUX JOURS
DE LA Lumière Corpusculaire 40
PAR Bernard Maitte
Directeur de l'ALIAS, Centre régional de promotion de
LA CULTURE SCIENTIFIQUE, TECHNIQUE ET INDUSTRIELLE,
Nord-Pas-de-Calais. Groupe d'histoire des sciences et
ÉPISTÉMOLOGIE.DE L'UNIVERSITÉ DE LILLE I.
Le Retour des Ondes 56
PAR RFRNARD MAITTF
Textes à l'Appui 69
REMERCIEMENTS
Nousremercionstoutspécialementpourleconcoursqu'ilsontapportéàlapréparationdenotre
rubrique"Airdutemps",M.Jean-YvesMolller,enseignantàl'universitédeParisXetM. GuyRo
se,enseignantàl'universitédeParisVII.
PUBLIEPAREXCELSIORPUBLICATIONSS.A.
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JOURNET(RÉDACTEURENCHEF
ADJOINT), NAJATNEHME(SECRÉTAIRE
DERÉDACTION),ALINE HOUILLON
(SECRÉTAIRE),BÉATRICEEYMARD-
Observation de la différence dans la réfraction des couleurs à travers un
DUVERNAY(ICONOGRAPHE),JEANWITTA
prisme (une expériencedue à Neivtou).
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Professeur de physique théorique et d'histoire des TERMINAL:E91
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LA Lumière aux Deux Visages 84
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Ondes ^ et Corpuscules 94 ÉTRANGERVOIENORMALE
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PARGÉRARD Chevalier
LEDIRECTEURDELAPUBLICATION :PAULDUPUY-DEPOT
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DU 15DÉCEMBRE1975PHOTOCOMPOSITION:FLASH
IMAGE-PHOTOGRAVUREETIMPRESSION:IMPRIMERIEJEAN
PHOTOSDEcouverture:PALAISDELADECOUVERTE-BIBLIOTHEQUENATIONALE-COLLECTIONVlOLLET-ZEFA. DIDIER,.F/76200STRASBOURG-PRINTEDINFRANCE.
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Couvrant 71% L'OCEAN ET
LAPOLLUTION
de la surface du globe, UNELENTE
> >DEGRADATiON
le mer est aussi la face L'AVENIRDE
LAPECHE
cachée de la Planète Bleue.
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Ce numéro hors série b PROFONDEURS
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nu MOMENT OÙ NOTRE HISTOIRE COMMENCE, UN
SYSTÈME DOMINE LASCIENCE FRANÇAISE :CELUI D'UN
MONDESTABLECONSTRUITSURUNPRINCIPEUNIQUE,
LA GRAVITATION. MAIS L'EXTRAORDINAIRE FLORAI
SON DE RECHERCHES PHYSIQUES ETCHIMIQUESQU'IL
ENGENDRE AU DÉBUT DU XIX' SIÈCLE CQNTIENT SON
PROPRE FERMENT D'INSTABILITÉ : ÀFORCE DE LE
MESURER ÀTOUS LES ORDRES DE PHÉNOMÈNES,ON
ÉPROUVERA LES LIMITES DE LATHÉORIE. RESTE DONC
LA MÉTHODE : EXPÉRIENCE ET RAISONNEMENT
MATHÉMATIQUE DOIVENT S'ACCORDER ÉLÉGAMMENT.
Sur ce point, tout le monde est d'accord.
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YsiQUE Mathématique.
Au TOUT DÉBUT DU XIXE
SIÈCLE, LA PHYSIQUE FRAN
ÇAISE EST L'UNE DES PLUS FÉ
CONDES DU MONDE. Est-ce
PARCE QUE, SOUS L'INFLUEN
CE DE PIERRE Simon de La-
place, ELLE DISPOSE D'UN
SYSTÈME DU MONDE, D'INSPI
RATION NEWTONIENNE, QU'EL
LE CHERCHE À ÉTENDRE À
TOUTES LES ÉCHELLES DES
PHÉNOMÈNES PHYSIQUES ? OU
PARCE QU'ELLE DISPOSE D'UNE
PLÉIADE DE JEUNES PHYSI
CIENS QUI, ROMPUS AUX MA
THÉMATIQUES, SONT ÉGALE
MENT DES EXPÉRIMENTATEURS
HORS PAIR? Une CONVICTION
EST, QUOI QU'IL EN SOIT, PAR
TAGÉE : LE CALCUL MATHÉMA
TIQUE DOIT DEVENIR LE MO
DÈLE DU RAISONNEMENT ET
DE/LA PREUVE SCIENTIFIQUE.
PAR Charles G. Gillispie
Chaleur, Son, Courants Électriques...
Lacontroversescientifiquepré
métrie,l'arithmétique etl'algèbre,que études.Lagéométriedescriptiveesten
sentéedanscenuméroporte d'Alembertqualifiede"pures", appar seignéealternativement par Mongeet
sur la nature de la lumière. tiennent àlapremière entité, demême Hachette,tandis que les professeurs
Pourpassionnéequ'ellesoit, quelamécanique,l'astronomie,etl'op d'analyseontpournomsLagrange,Pro-
ellen'estquelaplusvisibleparmitoutes tique géométrique qui,avecquelques nyetFourier,puisplustard. Poisson,
cellesqui,entre1800et1830,occupent autres,constituent lesdisciplinesdites AmpèreetCauchy.
lessavantsfrançais, etentraînentunere "mixtes".La"Physique"rassemblesous Pourseconvaincre delaséparation
compositiondupaysagedelaphysique sonailetoutle restedessciencesdela entrephysiqueetmathématiques,ilsuf
auXlXesiècle. Qu'ilsuffisedeciter les nature,pourlesquellesonnepeut,selon fit de lire le texte de référence de
contributionsdePoissonàl'électricité lui,espérerdavantagequ'unrecueilrai l'époque,lemanueldephysiquedeHaiiy
statique(1812)etaumagnétisme(1824- sonnéd'observationsetd'expériences. (Traitéélémentairedephysique, 1803);
1825),d'Ampèreàl'électrodynamique Cesdistinctionsprévalentencorequa lesmathématiques ensont quasiment
(1827),deSophieGermainàl'acoustique ranteansplustard,lorsqu'en1794l'Eco absentes.Plusédifianteencoreestlalec
(1821),deFourieràlathéoriedelacha lepolytechniquefaçonneson cursus ture d'un rapport rédigéen1810, par
leur(1822)et,incidemment,auxmathé d'études.La"PhysiqueGénérale"yest l'astronomeJean-BaptisteDelambre,Se
matiquesmodernesparlamiseaupoint unenseignementrelativementtrivialqui crétaire perpétuel de la classe des
del'analysequiporte sciencesphysiqueset
sonnom, de Sadi Car- mathématiques de
notàcequiallaitdeve l'InstitutdeFrance :
nirlathermodynamique très exactement, le
(1824),etenfindeCo- premierdescinqrap
riolis auxdébuts de la ports quisont adres
physiquedel'énergie sésàl'empereursurle
(1829). progrès dessciences,
Fait remarquable, des lettresetdes arts
touscestravauxontun depuis1789.11yparle
point commun avec en abondance des
ceuxqueMalus,Biotet Sciences Mathéma
Fresnelréalisentenop tiques, etneconsacre
tique:leraisonnement qu'unchapitretrèsré
estmathématique et,à duit au thème de la
l'exceptiondel'essaide "physique mathéma
Carnot, les résultats tique".Delambren'y
sont exprimés en voitd'ailleurs nulle
termesdephysiquemathématique.Or, L'IDEE D'ASSOCIER "PHY mentlesgermesd'unephysiquemathé
ilfautlesavoir,teln'étaitpaslecaspour SIQUE" ET "MATHÉMATIQUE" matiqueetthéorique, ausens oùnous
aucunedesbranchesdelaphysiquedé NESERAIT PAS VENUE ÀL'ES l'entendonsaujourd'hui.Asesyeux,ce
veloppéesenFranceavant1800.Etenco PRIT D'UN ENCYCLQPÉDISTE quiestgagnéparlesmathématiques-il
DU XVIIie SIÈCLE...
remoins dans lesautres pays, quide parleplutôtde"géométrie"-estperduà
vrontattendre 1840.AuXVlllesiècle, jamaispourlaphysique:ainsi,"lalumiè
l'encyclopédiste D'Alembert, pour traitedespropriétésdescorps(impéné re,lapesanteur,lemouvementetlechoc
prendre un exemple célèbre, aurait trabilité, liquidité, fluidité,extension, des corps, peut-être même les phéno
considérél'expression"physiquemathé mouvement,forme, couleur, élasticité, mènesdumagnétismeetdel'électrosta
matique" sinoncommecontradictoire etc...)etdes conséquences àtirerde tique, quel'onatentédesoumettreaucal
danssestermes,du moinscommeune leurs définitions littéraires.Beaucoup cul".Enrevanche,ilfaitl'hypothèseque
conjonctiondedisciplinessansaucun plusimportantestlecoursde"Physique ledomainenouveaudugalvanismevien
pointcommun. particulière",enréalitélachimie,ensei drapeut-êtrecompenserquelques-unes
DanssonDiscoursPréliminaire(1751) gnéedèsledébut parClaude-LouisBer- des pertes subies par laphysique. En
àl'Encyclopédie,ilpartagelessciences thollet.Aucunedeces"physiques"n'a fait, sousl'appellation"Physiquemathé
endeuxgrandes branches:les"Mathé cependantdelien avec les mathéma matique",Delambresecontentederan
matiques"d'uncôté,etla"Physiquegé tiques qui, parallèlement, deviennent gerl'ensembledes données quantita
néraleetparticulière"del'autre.Lagéo sans tarder lamatière principale des tivesobtenuesgrâceàdesinstruments
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