Haüy le découvreur de la pyroélectricité des cristaux

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se charge bien d'électricité sous la pression, c'est d'une seule sorte d'électricité, à la différence de la piézoélectricité où apparaissent des charges contraires en deux zones opposées du cristal. L' electrisation par la pression de Haûy est attribuée par les frères Curie à un phénomène de surface, entièrement différent, et dont l'effet était insensible dans les conditions de leurs expériences (22).

En outre, d'après les conditions de symétrie nécessaires pour qu'un cristal puisse être piézoélectrique, conditions précisées par les Curie, le spath ne peut présenter d'effet piézoélectrique. L'électricité de pression de Haiiy ne relève donc pas de la piézoélectricité. La distinction explicitée par les Curie témoigne cependant qu'en 1880, l'électricité de pression était un phénomène reconnu et bien identifié. Mais par la suite le doute est jeté sur les observations de Hauy et Becquerel. Pour Ernest Mallard, professeur à l'Ecole des mines, les assertions de Hauy mériteraient d'être vérifiées et il se pourrait bien que l'électricité développée dans ses expériences dût être simplement attribuée au frottement. Woldemar Voigt, qui étudia en détail la piézoélectricité, se montre encore plus radical dans sa désignation du frottement comme cause certaine des observations de Hauy (23). La plupart des ouvrages ultérieurs de cristallographie ne mentionnent plus l'électricité de pression de Haiiy (24). La force du cadre théorique mis en place par les Curie, qui intègre à la fois la piézoélectricité et la pyroélectricité, a éliminé ce qui est devenu un mode marginal, presque anecdotique, de production d'électricité, sans intérêt pratique ni interprétation théorique. Qu'au cours du xxe siècle, électricité de pression et piézoélectricité aient souvent été confondues et qu'un rôle ait été attribué à Haiiy dans la découverte de la piézoélectricité se comprend dans la mesure où le phénomène qu'il avait observé a disparu du champ de la science contemporaine (25).

(22) Jacques et Pierre Curie, Développement, par pression, de l'électricité polaire dans les cristaux hémièdres à faces inclinées, Comptes-rendus des séances de l'Académie des sciences, 91 (1880), 294.

(23) Ernest Mallard, Traité de cristallographie géométrique et physique, t. II (Paris, 1884), 554-555; Woldemar Voigt, Lehrbuch der Kristallphysik (Leipzig : Teubner, 1910), 801. Suivant le conseil de Mallard, nous avons pu vérifier expérimentalement, grâce à Naum Kipnis du Bakken Museum (Minneapolis), que la compression d'un cristal de spath l'élec- trise positivement.

(24) Par exemple : Georges Friedel, Leçons de cristallographie (Paris : Hermann, 1911); Henri Bouasse, Etude des symétries. Cours de physique (Paris : Delagrave, 1909), 253.

(25) Par exemple : R. Hooykaas, René- Just Hauy, Dictionary of scientific biography, op. cit. in n. 3, t. 6 (1972), 178 ou Gaston Bachelard, La Piézo-électricité, in Le Rationalisme appliqué, 5e éd. (Paris : put, 1975), 194.


(28) René- Just Hauy, Mémoire sur les propriétés électriques de plusieurs minéraux, Histoire et Mémoires de l'Académie royale des science

pour 1785 (1788), 206-209.


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résultats de mesure d'angle des cristaux pour prouver sa loi des troncatures rationnelles et, ultérieurement, à refuser de tenir compte des mesures précises effectuées au goniomètre de Wollaston, afin de préserver des rapports simples entre les angles. Il faut être prêt à ignorer certaines observations qui constituent des petites déviations par rapport aux déductions du calcul. Ce sacrifice fait à la science est indispensable pour qu'un « fait unique » permette de relier une multitude de faits en apparence très différents (29).

A l'Académie des sciences, cette foi dans la simplicité des lois de la nature et dans la possibilité de déduire une multitude de phénomènes d'un seul principe, et ceci à l'aide des mathématiques, est largement partagée (30). Le projet de Haiiy de fonder la cristallographie sur la géométrie reçoit le soutien immédiat de Laplace qui l'engage à lire ses premiers travaux devant l'Académie et rédige ensuite un rapport extrêmement élogieux sur son Essai d'une théorie sur la structure des cristaux (Paris, 1783). Son élection rapide à l'Académie témoigne du soutien actif qu'il reçoit de Laplace et des membres de la section de mathématiques face aux naturalistes qui soutiennent le botaniste Desfontaines. Lagrange, Lavoisier, Laplace, Fourcroy, Berthollet et Guyton de Morveau lui demandent des leçons particulières de cristallographie (31). Bref, Haiiy s'insère dans le milieu des mathématiciens, physiciens et chimistes plutôt que dans celui des minéralogistes et des naturalistes. Dans le domaine de l'électricité et du magnétisme, Haùy, qui jusqu'alors ne s'est occupé que de l'aspect expérimental, va également se placer du côté des partisans de la mathématisation de la physique. La théorie effluviste de Nollet était encore vigoureuse parmi les électriciens français dans les années 1770, défendue en particulier par Mathurin Brisson, l'ancien collègue de Haiiy au collège de Navarre. Cette théorie ne pouvait satisfaire Laplace ou Berthollet. La théorie de Franklin proposait une algébrisation de l'électricité avec son décompte de la matière électrique en plus ou en moins, mais s'intéressait peu au mécanisme des interactions élec-

(29) Burke, op. cit. in n. 13, 91-94; René- Just Haiiy, Traité de cristallographie (Paris, 1822), introduction.

(30) Christian Licoppe, La Formation de la pratique scientifique (Paris : La Découverte, 19%).

(31) Roger Hahn, The Laplacean view of calculation, in T. Frângsmyr, J. L. Heilbron, and R. Reider eds, The Quantifying Spirit in the 18th century (Berkeley : Univ. of California Press, 1990), 371-372; Op. cit. in n. 1, 25-27; Op. cit. in n. 2, cliv-clv.


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triques. Il existait bien une théorie fondée explicitement sur des actions à distance et qui prolongeait le travail de Franklin mais son auteur, le physicien allemand Franz Aepinus, l'avait présentée dans un ouvrage rédigé en latin, Tentamen theoriae electricitatis et magnetismu publié en 1759 à Saint-Pétersbourg et peu diffusé. Coulomb semble avoir été le premier à le lire attentivement en France. Dès son premier mémoire sur les aimants de 1777, il accorde en effet une place notable à la théorie d'Aepinus qu'il estime grandement. Au début des années 1780, Monge fait rédiger un résumé du Tentamen à son usage (32). L'intérêt pour la théorie électrique et magnétique d'Aepinus, certainement avivé par les séjours de Volta, Franklin et Van Marum à Paris dans la première moitié des années 1780, se répand parmi les membres de l'Académie.

Lorsqu'il a étudié la pyroélectricité de la tourmaline en 1785, Hauy n'a pu manquer de venir à Aepinus, qui avait été le premier à étudier ce phénomène en détail. Que ce soit en prolongement de cet intérêt ponctuel pour la pyroélectricité ou qu'il soit directement stimulé — en tant que latiniste émérite — par Coulomb, Monge ou Laplace, Hauy se lance peu après ses recherches sur la pyroélectricité dans la rédaction d'une adaptation du traité d'Aepinus, à destination du public français (33).

A la lecture de cet ouvrage, Y Exposition raisonnée de la théorie de l'électricité et du magnétisme, d'après les principes de M. Aepinus, publié en 1787, on sent que Hauy ressentait le besoin de faire le point sur les différentes théories électriques dont il n'était pas spécialiste, malgré l'habitude qu'il avait des expériences électriques. Certes il présente la théorie d'Aepinus, avec ses hypothèses d'un fluide électrique et d'un fluide magnétique, d'une action à distance (sans précision sur la nature de la loi) et de combinaisons de forces d'attraction et de répulsion entre corps électrisés. Mais Hauy inclut également les travaux tout récents de Coulomb dont il a pu écouter les exposés présentant ses mémoires et observer la balance de torsion à l'Académie. Coulomb commence en effet

(32) Sur la diffusion d'Aepinus en Europe, voir Roderick W. Home, Introductory monograph and notes [to], Aepinus, Essay on the theory of electricity and magnetism (Princeton : Princeton Univ. Press, 1979), 186-224; René Taton, L'Œuvre scientifique de Monge (Paris : fot, 1951), 326.

(33) Sur l'intérêt porté par Lavoisier et Laplace à l'électricité, voir John L. Heilbron, Weighing imponderables and other quantitative science around 1800, Historical Studies in physical and biological sciences, 24 (1993), 13-15.


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la lecture de ses mémoires sur l'électricité et le magnétisme en 1785. Il modifiait la théorie d'Aepinus par le recours à deux fluides électriques au lieu d'un, ce qui éliminait la difficulté rencontrée par Aepinus pour expliquer la répulsion entre deux corps ayant perdu du fluide électrique. Mais surtout, se fondant sur l'utilisation d'une balance de torsion d'une très grande sensibilité, Coulomb présentait des mesures de la force s 'exerçant entre deux petites sphères chargées ou entre deux pôles d'aimant et en concluait que les forces électriques et magnétiques décroissent en raison inverse du carré de la distance, c'est-à-dire comme la force de gravitation (34).

On trouve cependant dans cette présentation des travaux d'Aepinus et de Coulomb par Hatiy des traces de la théorie de Nollet, avec l'utilisation des termes d'affluence et d'effluence. La sphère d'activité entourant un corps électrisé, notion familière aux expérimentateurs du xvme siècle, se trouve également présente alors qu'elle perd son sens dans la théorie de Coulomb où l'action électrique n'est pas limitée à une distance donnée et s'étend — théoriquement — jusqu'à l'infini (35). Malgré une volonté explicite de suivre la théorie d'Aepinus et son prolongement par Coulomb, il n'était pas facile d'en réaliser la synthèse avec le savoir traditionnel des électriciens. Laplace signe néanmoins, en préambule à l'ouvrage de Haïiy, un vibrant hommage à l'auteur pour avoir diffusé les nouveaux fondements de l'électricité et pour avoir introduit ordre et précision dans l'ouvrage d'Aepinus, « un peu diffus et peu méthodique » (36). Le soutien apporté par Laplace à Haûy se manifestera encore lors du choix des professeurs de l'Ecole normale de l'an III ou lors de la désignation d'un auteur pour le traité de physique destiné aux lycées français. Pour rédiger ce traité qui, souligne Roger Hahn, reflète totalement la philosophie scientifique de Laplace, Hatiy sollicite les conseils de Laplace, Biot, Lagrange et Berthollet. Il attend leurs observations pour sa seconde édition (37).

(34) Sur la balance de Coulomb, voir Christine Blondel and Matthias Dôrries eds, Restaging Coulomb. Usages, controverses et replications autour de la balance de torsion (Florence : Olschki, 1994).

(35) René- Just Haiiy, Exposition raisonnée de la théorie de l'électricité et du magnétisme, d'après les principes de M. Aepinus (Paris, 1787), 58.

(36) Extrait des registres de l'Académie royale des sciences du 21 juillet 1787, in op. cit. in n. 35, xxvm-xxxi.

(37) Lettre de Haůy à Pierre Prévost (3 frimaire an XII), Bulletin de la Société française de minéralogie, 67 (1944), 156; Op. cit. in n. 19 (1821), xxxrv; R. Hooykaas, La correspondance de Haiiy et Van Marum, Bulletin de la Société française de minéralogie, 72 (1949), 434; R. Hahn, op. cit. in n. 31.


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Cet ouvrage présente donc autant la vision d'un groupe que celle d'un individu.

L'Exposition raisonnée de ... la théorie d'Aepinus, traduite en allemand et résumée en anglais alors que l'ouvrage d'Aepinus était resté sans traduction, fit sans doute autant pour la diffusion des travaux récents de Coulomb que pour celle des travaux déjà anciens, et intégrés par Coulomb dans sa propre théorie, d'Aepinus. C'est encore Haiiy qui rédige des articles présentant les travaux de Coulomb dans les Annales de chimie pour les faire connaître sans attendre leur publication dans les Mémoires de l'Académie des sciences (38). Quelques années plus tard, dans son cours de physique à l'Ecole normale de l'an III, puis dans son traité de physique, Haiiy élimine toute référence aux effluves de Nollet et la seule théorie de Coulomb devient le point de départ de la théorie de l'électricité, Aepinus lui-même étant rejeté dans l'histoire (39). La balance de Coulomb est placée sous les yeux des auditeurs, symbolisant les nouveaux fondements de l'électricité. Cette nouvelle présentation de l'électricité est ensuite diffusée dans les Ecoles centrales par le traité et l'enseignement d'Antoine Libes, un ancien auditeur de Haiiy à l'Ecole normale de l'an III (40).

Au début du xrxe siècle, certains ouvrages d'électricité, lorsqu'ils comparent les diverses théories électriques en présence, évoquent « le système de Haûy » et accusent Haiiy et Laplace de vouloir faire revivre la théorie des fluides vitré et résineux de Dufay (41). De fait, Coulomb était resté extrêmement prudent quant à l'existence d'un ou de deux fluides électriques, précisant que les deux théories n'avaient pour lui « qu'un degré de probabilité plus ou moins grand » et réservant pour la fin de son travail sur l'électricité l'examen des systèmes concurrents en électricité, examen qui ne parut jamais (42). Hauy, en revanche, propose une représentation plus figée où l'existence du fluide neutre formé par la réunion des deux fluides opposés est considérée comme avérée (43).

(38) Annales de chimie, 2 (1789), 1-22; 7 (1790), 112-132; 12 (1792), 27-46.

(39) Op. cit. in n. 12, t. 5, 328.

(40) Antoine Libes, Traité élémentaire de physique (Paris, 1801), t. 3, chap. 14.

(41) Urbain Le Bouvier-Desmortiers, Examen des principaux systèmes sur la nature du fluide électrique (Paris, 1813), 52.

(42) Charles-Augustin Coulomb, Sixième mémoire sur l'électricité et le magnétisme, Histoire et Mémoires de l'Académie royale des sciences pour 1788 (1791), xl.

(43) René- Just Haiiy, Traité élémentaire de physique, lre éd. (Paris, 1803), t. 1, 334.


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Si Haiiy se trouve donc partie prenante dans le mouvement fondateur inauguré par Coulomb pour éliminer les effluves du champ de l'électricité et du magnétisme, et s'il partage la même conception que Coulomb ou Laplace sur le rôle des mathématiques au sein de la physique, il ne s'est cependant formé pour l'essentiel qu'en géométrie. A la différence de Coulomb, ancien élève de l'Ecole du génie de Mézières, sa maîtrise de l'analyse et de la mécanique demeure limitée, comme on peut le voir dans certains passages de son Traité élémentaire de physique. En mécanique, il lui arrive de confondre vitesse et accélération. En électricité, il semble ne pas maîtriser les calculs de Coulomb sur la répartition des charges à la surface d'un corps quelconque. Il se fera d'ailleurs aider par son jeune confrère Jean-Baptiste Biot pour les calculs de son traité qui en comporte très peu (44). La tension entre la volonté de fonder les phénomènes physiques sur des lois mathématiques et le désir de laisser toute sa place au « calcul de la raison », c'est-à-dire au raisonnement qualitatif, sans l'intermédiaire des mathématiques, accessible à tous, traverse toute l'œuvre de Hauy (45). Ainsi dans son Exposition raisonnée..., il explique que si c'est précisément le fait d'avoir appliqué pour la première fois le calcul à l'électricité et au magnétisme qui fait l'intérêt de la théorie d'Aepinus, il va cependant exposer cette théorie sans l'appareil du calcul ! De son traité de physique, largement utilisé dans renseignement français et traduit dans plusieurs langues, se dégagea l'image durable en France d'une physique reposant sur des lois mathématiques mais où les mathématiques n'exerçaient, de facto, qu'un rôle opératoire réduit. Si les amateurs sont exclus aussi bien de la nouvelle cristallographie que de la nouvelle électricité en raison de leur absence de connaissances mathématiques, ces dernières ne sont encore que peu mises en pratique dans l'enseignement de la physique. Celui-ci n'a pas pour fonction, dans l'esprit de Hauy, de former de futurs physiciens mais de donner un aperçu de la discipline à tout citoyen éclairé.

Avec sa fable du prisme en cristal de calcite tombé par hasard sur le sol, brisé en multiples morceaux et qui lui aurait révélé la structure intime du cristal, d'une forme différente de la forme extérieure, Hauy s'est présenté comme le fondateur de la cristallo-

(44) Sur l'aide apportée par Biot, voir op. cit. in n. 19 (1821), xxxvm.

(45) Op. cit. in n. 35, xx ; Hauy, op. cit. in n. 29, introduction.

 

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-graphie radicalement nouvelle, faisant abstraction de ses prédécesseurs (46). En fondant la cristallographie sur la géométrie, en se faisant le diffuseur convaincu de la nouvelle théorie newtonienne de l'électricité et du magnétisme de Coulomb, en enseignant la nouvelle chimie de Lavoisier dès sa nomination à l'Ecole des mines en 1795, Haiiy participe à une volonté collective de fondation partagée par les physiciens et chimistes parisiens de la fin du xvmc siècle (47). Un aspect encore le rapproche des autres fondateurs : la mise en place d'un travail collectif. De même que Lavoisier à l'Arsenal ou Laplace et Berthollet à Arcueil, Hauy s'est largement fait aider par des collaborateurs, aides-naturalistes du Muséum ou étudiants de l'Ecole des mines. Delafosse participe à ses expériences électriques, rédige à l'occasion un de ses mémoires et une partie de la deuxième édition de son Traité de minéralogie, Vauquelin réalise pour lui des analyses chimiques; les élèves ingénieurs des Mines effectuent les projections géométriques nécessaires à la détermination des formes primitives ; Dolomieu se charge de ce qui concerne les gisements; Matteo Tondi des calculs; Brongniard, Gillet de Laumont et d'autres encore participent à l'élaboration de ces traités qui sont ensuite considérés comme de véritables sommes (48). Certes le travail de ces collaborateurs est beaucoup moins personnel que celui des physiciens et chimistes qui travaillent sous l'égide de Lavoisier ou de Laplace. L'organisation mise en place par Hauy ressemble davantage à une division du travail qu'à un travail d'équipe, mais Hauy reconnaît que des points importants ont été discutés à plusieurs reprises « dans des réunions organisées à dessein où les opinions se confrontaient jusqu'à un accord final (49) ».

Hauy est donc à la fois représentatif et participant actif de l'évolution qui se produit au sein de la communauté scientifique


(46) Haiiy a lui-même instauré le récit de la découverte faite par hasard dans son Essai d'une théorie sur la structure des cristaux (Paris, 1783), 10-11. Ce récit fut repris, circonstancié et amplifié par Cuvier : « Tout est trouvé ! », op. cit. in n. 2, cu-cuv ; voir R. Hooykaas, Les débuts de la théorie cristallographique de R.-J. Haiiy d'après les documents originaux, Revue d'histoire des sciences, VIII/4 (1955), 336.

(47) Op. cit. in n. 1 , 43-44 ; René-Just Haiiy, Extrait d'un traité élémentaire de minéralogie (Paris, an V [1796-1797]), discours préliminaire, 21 ; Bernadette Bensaude- Vincent, Lavoisier (Paris : Flammarion, 1993).

(48) Op. cit. in n. 1, 49, 72-73; Op. cit. in n. 15 (1801), préface.

(49) Hauy, Op. cit. in n. 47, 27-28.


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à la fin du XVIIIe siècle en France. Sur le plan institutionnel, il passe du statut d'ecclésiastique, professeur de latin et amateur de science, à celui de professeur scientifique dans plusieurs institutions d'enseignement supérieur. Sur le plan cognitif, il évolue de la philosophie naturelle, démonstrative, spectaculaire, à une physique quantifiée et mathématisée. Ceci se traduit concrètement dans ses approches successives des phénomènes électriques : il passe des démonstrations publiques à l'aide de la machine électrique à la création d'instruments électriques au service de la cristallographie puis enfin à la diffusion de la théorie de Coulomb.

Son évolution personnelle permet de mesurer la force de ce mouvement collectif : c'est un homme à la formation mathématique rudimentaire qui devient un des plus influents diffuseurs d'une physique fondée sur les mathématiques. Ce paradoxe est sans doute le plus net en électricité car Hatiy ne dispose pas dans ce domaine des mathématiques nécessaires, à savoir l'analyse. Encore plus clairement qu'en cristallographie, on voit dans quelle mesure il a fait preuve d'un excellent sens d'évaluation des nouvelles orientations scientifiques.

 

 

 

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