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Fresnel. Qu’est-ce que la lumiere ? PDF

100 Pages·1991·110.113 MB·French
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y ISSN 1157-4887 r j ni LES GRANDES CONTROVERSES SClEjyi PIQUES 0 1 J J J .J rJ A--» (174')-!827) •F S'ii'-V V .iC'-.X-.J-.àrc.:'; y.' JeajiIUtpli\lcBuH (ITJ^IStë) V O I R COMPRENDRE DECOUVRIR REVER POUVOIR „ - , P jk 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. TRUEDUCOLONELPIERREAVIA 75503. PARISCEDEX15 TEL:46.48.48.48 EXCELSIORPUBLICATIONSS.A.CAPITAL SOCIAL:11 100000F-DURÉE99ANS PRINCIPAUXASSOCIÉS: M.JACQUES DUPUY,M^lleYVELINE DUPUY,M.PAULDUPUY. DIRECTIONETADMINISTRATION PRÉSIDENT-DIRECTEURGÉNÉRAL: PAULDUPUY,DIRECTEURGÉNÉRAL: JEAN-PIERRE BEAUVALET,DIRECTEUR GÉNÉRALADJOINT:FRANÇOISFAHYS, DIRECTEURDELAPUBLICATION :PAUL DUPUY,DIRECTEURFINANCIER:JACQUES BÉHAR,DIRECTEURCOMMERCIAL PUBLICITÉ:PATRICIABRAULT, DIRECTEURMARKETING ETCOMMER CIAL:FRANCISJALUZOT, DIRECTEUR DESÉTUDES:ROGERGOLDBERGER. COMITÉDERÉDACTION : PHILIPPE COUSIN,JEAN DHOMBRES,BRUNO LATOUR, MICHELSERRES. RÉDACTION:JEAN-PIERRE ICIKOVICS (RÉDACTEURENCHEF), NICOLAS 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). (CONCEPTIONGRAPHIQUE), DENIS MALARTRE(MAQUETTISTE),MONIQUE VOGT(SERVICELECTEURS). SERVICESCOMMERCIAUX: RELATIONS ET APRÈS... EXTÉRIEURES:MICHÉLE HILLINGASSIS TÉE DE NATHALIE HAPILLON, ABONNEMENTS :PATRICKSARRADEIL ASSISTÉDEBRIGITTECROUZAT,VENTE PARCORRESPONDANCE:CHANTAL POIRIER,TÉL:46.48.47.18,VENTEAU REVES D'ETHER 74 NUMÉRO:JEAN-CHARLESGUÉRAULT ASSISTÉDEBERNADETTECRIBIER PAR Robert Locqueneux RÉASSORTETMODIFICATIONS: Professeur de physique théorique et d'histoire des TERMINAL:E91 TÉL.VERT:05.43.42.08(RÉSERVÉAUX SCIENCES À L'Université de Lille I. DÉPOSITAIRESDEPRESSE). PUBLICITÉDIRECTEUR:RICHARD TZIPINE-BERGER,DIRECTEUR PLUS TARD DECLIENTÈLE:KARIN PARENT EXCELSIOR-PUBLICITÉINTERDÉCO 27,RUEDEBERRI-75008 PARISTÉL:44.35.11.98. LA Lumière aux Deux Visages 84 SOUSCRIPTION AUXCAHIERSDESCIENCESVIE PAR GÉRARD Chevalier 1AN-6NUMÉROS-150F, 5NUMÉROS- 125F Ondes ^ et Corpuscules 94 ÉTRANGERVOIENORMALE 1AN- 6NUMÉROS-200F PARGÉRARD Chevalier LEDIRECTEURDELAPUBLICATION :PAULDUPUY-DEPOT LÉGAL: 84007-N=DECOMMISSIONPARITAIRE:57284 DU 15DÉCEMBRE1975PHOTOCOMPOSITION:FLASH IMAGE-PHOTOGRAVUREETIMPRESSION:IMPRIMERIEJEAN PHOTOSDEcouverture:PALAISDELADECOUVERTE-BIBLIOTHEQUENATIONALE-COLLECTIONVlOLLET-ZEFA. DIDIER,.F/76200STRASBOURG-PRINTEDINFRANCE. nS"'"V-î (cid:127) (cid:127)(cid:127)(cid:127),:. SEPT199} CJBi ÏC 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. ,^'CTRANGE ( DES Ce numéro hors série b PROFONDEURS de Science & Vie explore , pour vous un monde riche, varié, sauvage... UN NUMERO HORS SERIE DE SCIENCE & VIE ?9-78•2S.MF.PO "'(cid:127)2r«-'S!if'î>?iSîK«^&2EasMi?afôSffi^;^fcSÈ5Saaaï^fs^^ai3^iBi m' nik if. immsw^ê c -"' -v- ri.Tk . .ii\^-^i^2m.-. .wiroKiîi m ^x^>.?L •:' 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. PHOTOBULLOZ sils Ssi'?l piK; 4 .« Vi" 5^' ÎM ji f W'#'#4 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 8

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