La « loi admirable » de Christian Huygens - article ; n°3 ; vol.9, pg 208-220

Pierre Costabel

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Revue d'histoire des sciences et de leurs applications - Année 1956 - Volume 9 - Numéro 3 - Pages 208-220
13 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.

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• Publié par: REVUE_D-HISTOIRE_DES_SCIENCES_ET_DE_LEURS_APPLICATIONS
• Publié le: 01 janvier 1956
• Nombre de lectures: 8
• Langue: Français

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M Pierre Costabel
La « loi admirable » de Christian Huygens
In: Revue d'histoire des sciences et de leurs applications. 1956, Tome 9 n°3. pp. 208-220.
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Costabel Pierre. La « loi admirable » de Christian Huygens . In: Revue d'histoire des sciences et de leurs applications. 1956,
Tome 9 n°3. pp. 208-220.
doi : 10.3406/rhs.1956.4356
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/rhs_0048-7996_1956_num_9_3_4356La « loi admirable » de Christian Huygens
Le Journal des Sçavans du 18 mars 1669 contient la lettre
par laquelle Huygens se venge du retard apporté par la Royal
Society dans la publication de sa réponse au concours ouvert sur
les règles 'du choc (1). Après avoir énoncé les résultats qu'il
verse aux débats de cette question tant controversée, Huygens
ajoute : « Au reste j'ai remarqué une loi admirable de la nature,
laquelle je puis démontrer en ce qui est des corps sphériques et
qui semble être générale en tous les autres, tant durs que mois,
soit que la rencontre soit directe ou oblique. C'est que le centre
commun de gravité de deux ou trois ou tant qu'on voudra de
corps, avance toujours également vers le même côté en ligne
droite, devant et après leur rencontre... »
Les éditeurs des Œuvres complètes de Huygens mentionnent
ce passage dans leurs commentaires sur le théorème de la conser
vation de la quantité de mouvement et estiment que « la forme
même de cette communication montre que Huygens n'avait pas
reconnu le fondement simple sur lequel nous basons ce théorème
depuis l'édition des Principia de Newton..., la limitation au cas
des corps sphériques de sa démonstration de la loi en question
(qui est de fait entièrement identique avec le théorème de la conser
vation de la quantité de mouvement) montre la nature spéciale
et bornée de cette démonstration, que d'ailleurs nous ne connaissons
pas » (2).
(1) Le sujet fut mis à l'ordre du jour en janvier 1667. Le 22 octobre 1668, le secrétaire
Oldenbourg fut chargé de demander à Wren et à Huygens communication de leurs résul
tats, puis la même mission lui fut confiée le 13 novembre à l'égard de Wallis. Ce dernier
répondit le premier le 26 novembre. Les mémoires de Wren et de Huygens parvinrent
le 17 décembre et le 5 janvier 1669. Par suite d'un retard matériel les Philosophical Tran
sactions ne publièrent le 1 1 janvier que les de Wren et de Wallis (vol. 3, pp. 864
à 868). Il semble bien cependant que l'identité des lois énoncées par Wren et par Huygens
ait quelque peu embarrassé les juges du concours.
(2) Œuvres complètes de Huygens, t. XVI, p. 24. LA « LOI ADMIRABLE » DE CH. HUYGENS 209
Huygens n'a jamais donné, en effet, sa démonstration et aucun
de ses manuscrits, soigneusement relevés pour la publication des
Œuvres complètes, ne permet de trouver une trace à cet égard. Il
pourrait donc apparaître, dans cette absence de données positives
de la part de l'auteur, que le jugement précédent est l'expression
même de l'évidence, à peine soutenue par la conjecture la plus
mesurée. Nous voudrions simplement montrer qu'il s'agit là,
très probablement, d'une apparence trompeuse.
Nous reconnaîtrons cependant sans peine, dès l'abord, que
la mention d'une démonstration limitée au cas des corps sphériques,
démonstration qui « semble » seulement être générale pour tous
les autres corps, incline invinciblement à penser qu'il s'agit d'un
type de raisonnement de « nature spéciale et bornée ». Mais puis
qu'on nous invite à relire les Principia de Newton, pour y retrouver
le fondement simple d'un théorème familier, il nous faut suivre
cette suggestion bienfaisante. C'est dans le troisième corollaire des
axiomes ou lois du mouvement que Newton développe sa démonst
ration de la conservation de la quantité de mouvement (1). D'une
manière plus précise il s'agit de l'invariabilité de la somme des
quantités de mouvement orientées dans un système matériel
lorsqu'interviennent des actions mécaniques entre les corps qui le
composent. Newton invoque comme justification à la fois le prin
cipe de l'égalité action-réaction {loi III) et les lois du choc direct
avec des corps « sphériques ». Les divers modes d'action des corps
composant le système les uns sur les autres sont donc assumés
d'une manière satisfaisante et nous constatons que toute spécula
tion antécédente sur le phénomène du choc n'est pas exclue de la
pensée newtonienne. Mais nous soulignons surtout la qualité des
corps qui sont d'abord proposés au raisonnement. Ils sont sphé
riques. Comme Huygens, Newton traiterait-il lui aussi d'une
matière générale sur des formes très particulières ? Heureusement
il nous éclaire lui-même, dans son dernier paragraphe Si les corps
ne sont pas sphériques, dit-il, ou se meuvent de telle sorte que le
choc soit oblique, le phénomène du choc doit être étudié en décompos
ant les vitesses sur la normale et sur le plan tangent commun
au moment du. choc.
Qu'on nous permette, afin de tirer tout le fruit de cette décla
ration, et au risque de paraître insister lourdement, de rappeler
(1) Newton, Philosophiae Naturalis Principia Malhematica, lr« éd., 1687, pp. 24-26;
2« éd., 1713, pp. 15-17.
' 'T. IX. — 1956 14 REVUE D'HISTOIRE DES SCIENCES 210
la distinction élémentaire du choc direct et du choc oblique. Lorsque
les deux corps A et B qui se heurtent peuvent être réduits à des
points matériels, il y a choc direct si les mouvements des deux
corps s'effectuent suivant la droite AB (fig. I), choc oblique s'il
en est autrement' (fig. 2). Lorsque les deux corps en présence
ont des dimensions qui ne permettent pas de les réduire à des
points matériels, on voit aisément que la forme sphérique est la
Fig. I Fig. 2
seule qui permet de parler pour ces corps de choc direct lorsque
les vitesses des centres A et B sont dirigées suivant la direction AB.
Si la forme des corps n'est pas sphérique, le point de contact corre
spondant à une même direction des vitesses de translation des
deux corps ne possède plus de définition géométrique simple, il
varie dans son mode de détermination suivant la direction de
ces vitesses, et cette direction n'est plus en général celle de la -
normale commune aux surfaces en contact au moment du
choc (fig. 3). La notion de choc direct et l'utilisation des lois corres-
Fig. 3
pondantes, établies pour des points matériels, ne sont donc possibles
qu'avec des corps sphériques.
Est-ce trop avancer que de penser avoir là la raison profonde
des considérations de Huygens ? Le cas des corps non sphériques
et le phénomène du choc « oblique » se ramènent d'après Newton
à un même schéma. Si l'on décompose les vitesses en leurs projec
tions sur la normale commune et sur le plan tangent commun « LOI ADMIRABLE » DE CH. HUYGENS 211 LA
au point de contact, seules les composantes normales sont affec
tées par le choc. Les composantes tangentielles demeurent sans
changement. Le principe de la solution est donc le même pour
les deux types de problèmes envisagés. Or c'est bien ce que Huygens
conçoit. La démonstration qu'il possède pour les corps sphériques
lui « semble être générale en tous les autres, tant durs que mois,
soit que la rencontre soit directe ou oblique ». La distinction entre
choc direct et choc oblique est pour lui sans valeur quand il s'agit
d'étudier le phénomène pour des corps dépourvus des propriétés
de symétrie universelle de la sphère.
La lecture des Principia donne ainsi sans aucun doute la clef
pour comprendre la pensée de Huygens et au point où nous sommes
parvenus, il apparaît déjà comme peu probable qu'il faille affecter
la démonstration inconnue de ce grand esprit d'un doute péjoratif.
Il faut rechercher cependant si le problème ne peut pas être
serré de plus près. Quelque lumière ressort à cet égard du célèbre
Traité de la percussion ou du choc des corps publié par Mariotte
en 1673, traité dont le succès est mat