Sous la lumière, les hommes

Riad Haidar

Description

Le 20e siècle a été, à plus d’un titre, celui de l’électron. Gageons que celui que nous vivons sera celui du photon. En prémisse de cette révolution annoncée, ces dernières décennies ont vu l’éclosion accélérée, parfois fulgurante, des techniques dans plusieurs domaines de la photonique – parmi lesquels la photographie, le laser ou l’astronomie… Ces progrès très récents viennent couronner plusieurs siècles d’une maturation lente et chaotique du savoir humain. On la doit, cette maturation, à la créativité et à la pugnacité d’une poignée de physiciens et mathématiciens bâtisseurs, qui ont laissé leur empreinte à travers les âges.

On imagine mal aujourd’hui le parcours de ces savants, grands esprits audacieux, caractères courageux et trempés, fins politologues, qui ont construit la science que nous pratiquons et imaginé le monde tel que nous le connaissons aujourd’hui. Ce livre reprend, à travers une sélection de biographies, comme autant de trajectoires symboliques, les grandes lignes de cette aventure millénaire.

Sujets

• Sciences expérimentales
• Physique
• Physical attractiveness
• Science
• Ondes
• Lights
• Optics
• Physics
• Sciences et techniques

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 01 avril 2014
• Nombre de lectures: 0
• EAN13: 9782759812059
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 10 Mo

Extrait

  

Riad Haidar SOUS LA LUMIèRE, LES HOMMES 30 opticiens qui ont fait l’histoire Préface de Pierre Chavel

Sous la lumière, les hommes

30 OPTICIENS QUI ONT FAIT L’HISTOIRE

Préface de Pierre Chavel

17, avenue du Hoggar – P.A. de Courtabœuf BP 112, 91944 Les Ulis Cedex A

Mise en pages : Patrick Leleux

Imprimé en France ISBN : 9782759810796

Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que les «copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinés à une utilisation collective», et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute repré sentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants er droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnéeparlesarticles425etsuivantsducodepénal. © EDP Sciences, 2014

SOMMAIRE

Préface .........................................................................................

Avantpropos ................................................................................

Les génies bâtisseurs .................................................................... Christiaan Huygens ...................................................................... Augustin Fresnel .......................................................................... Isaac Newton .............................................................................. James Clerk Maxwell ..................................................................... Abu Ali AlHasan Ibn AlHasan Ibn AlHaytham, dit Alhazen ............. Roger Bacon ...............................................................................

Les expériences fondatrices........................................................... Thomas Young ............................................................................. Armand Hippolyte Louis Fizeau ...................................................... Heinrich Rudolf Hertz ................................................................... Albert Abraham Michelson ............................................................ Maurice Paul Auguste Charles Fabry ................................................ JeanBaptiste Alfred Perot ............................................................ David Brewster ............................................................................

Les astronomes visionnaires.......................................................... Johannes Kepler .......................................................................... Jean Bernard Léon Foucault ..........................................................

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SOMMAIRE

Joseph von Fraunhofer ................................................................. 95 George Biddell Airy ...................................................................... 100 John Frederick William Herschel ..................................................... 106 Bernard Ferdinand Lyot ................................................................ 111

Les pionniers de la photographie117 ................................................... Joseph Nicéphore Niépce .............................................................. 119 William Henry Fox Talbot .............................................................. 123 Gabriel Jonas Lippmann ................................................................ 129

Les révolutionnaires...................................................................... 135 Max Karl Ernst Ludwig Planck ........................................................ 137 Louis Victor Pierre Raymond de Broglie ........................................... 143 Pierre de Fermat .......................................................................... 149 John William Strutt (Lord Rayleigh) ............................................... 155

La genèse du laser........................................................................ 161 Alfred Henri Frédéric Kastler .......................................................... 163 Charles Hard Townes .................................................................... 167 Theodore Harold Maiman .............................................................. 173 Robert Noel Hall .......................................................................... 180

SOUS LA LUMIÈRE, LES HOMMES

PRÉFACE

Trente ans, trente opticiens. Riad Haidar nous propose de faire la connaissance de trente grands noms qui jalonnent l’évolution des idées scientifiques sur la lumière, sa propagation et son utilisation pour connaître l’univers et façonner notre vie quotidienne. Son choix éclectique illustrera dignement le trentième anniversaire de la Société française d’Optique, la SFO : il permet de mettre en valeur trois caractéristiques de l’optique qu’il convient de souligner en exergue. Lapremièreestladiversitédenotrechampscientifique.Sousl’anglehistorique, d’abord : croisons au fil des pages ibn al Haytam aux prises avec l’antique théorie du feu visuel pour contempler ensuite les méandres des visions ondulatoire et corpusculaire de la lumière et aboutir aux lasers de Maiman et de Hall. Mais considérons aussi, alors que Niépce et Talbot rivalisent d’ingéniosité dans la pratique de la photochimie pour fixer sur un support une image qu’explique l’optique géométrique, la différence de motivation entre un Lippmann soucieux de la reproduction exacte de la couleur par les interférences et un Michelson prolongeant les travaux de Foucault et de Fizeau sur la vitesse de la lumière pour imaginer, avec Morley, un interféromètre capable de pousser bien loin la sensibilité des mesures à l’affût du mouvement de la terre par rapport à l’éther. Notre seconde caractéristique sera l’ancrage de l’optique dans tout le corpus des connaissances scientifiques. Les érudits comme Bacon – et jusqu’au siècle des Lumières – concevaient jadis les sciences exactes comme branche de la philosophie. L’optique sera rattachée par Maxwell et Hertz à l’ensemble

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PRÉFACE

de l’électromagnétisme, alors que Planck et Louis de Broglie souligneront l’importancedesonrôleàlabasedelaphysique,quiaujourd’huiencoreintrigue et inspire les chercheurs. Ses instruments de précision comme l’interféromètre de Fabry et Perot, développé notamment à des fins astrophysiques, reposent dans leur réalisation sur tous les métiers de l’ingénieur. Souvenonsnous que c’est la chimie des verres qu’a fait progresser Fraunhofer pour affiner les mesures d’optique et de spectroscopie, et qu’Huygens, ayant entrevu le caractère ondulatoire de la lumière, est également l’inventeur de l’horloge à pendule. Philosophie, mathématiques, physiologie se mêlent à l’optique dans les motivations des travaux de Fermat, d’Young et de Brewster. L’optique, enfin, joue son rôle dans le concert des activités humaines. Voyons les pionniers de l’optique en butte aux intrigues de palais, aux oukases des obscurantismes soucieux de pérenniser les pouvoirs en place en tentant de museler la force de pensée d’un Bacon ou même encore d’un Kepler. Voyons Fresnel, ingénieur civil, développer des lentilles de phare pour guider les navires dont la théorie, sinon la technologie, rejoint étonnamment celle des « zones » portant son nom et qui lui ont permis d’expliquer comment une onde plane est stable par diffraction. Plus près de nous, rencontrons Townes construisant le premier maser mû par sa curiosité scientifique de physicien et armé par ses compétences de radariste acquises notamment au service de la défense. Comme l’indique bien le titre, ce sont « sous la lumière, les hommes » qui ont fait l’optique, ou l’ont utilisé à des fins remarquables – ou du moins certains d’entre eux – que ce livre propose de présenter au lecteur. Ces hommes ne sontils pas les précurseurs des lecteurs, et en particulier des membres de la SFO, qui dans la diversité de leurs travaux d’optique, dans leur utilisation de l’optique en synergie avec tous les champs scientifiques, dans leurs luttes et leurs passions feront encore longtemps progresser notre science et ses utilisations au cours de ce siècle dont on nous promet qu’il sera celui de la photonique ? A nous, opticiens et « photoniciens », de transformer la promesse en réalité !

Pierre Chavel, directeur du laboratoire Charles Fabry (CNRS, Institut d’Optique – Graduate School), secrétaire du premier bureau de la SFO (198389)

SOUS LA LUMIÈRE, LES HOMMES

AVANTPROPOS

Fresnel, Newton, Fraunhofer, Herschel… tous ces noms résonnent familièrement et nous évoquent tel phénomène, telle expérience ou telle formule. Nous avons fait leur connaissance plus ou moins tôt sur notre parcours d’étudiant ou de physicien mais, chacun à sa façon, ils nous ont permis de construire notre sens physique, et parfois révélé les méca nismes qui soustendent notre univers. Ce livre n’a donc pas vraiment l’ambition de nous les faire connaître – juste de les replacer dans leur environnement et dans leur temps, pour mieux apprécier leur apport et mieux appréhender leurs efforts ; pour, peutêtre, à travers leurs trajec toires, tenter d’identifier les grandes tendances et deviner les secrets alchimiques de la genèse d’un génie. Qu’estce qui, dans leur enfance, leur éducation, leur formation, leurs rencontres, a pu faire germer ou éclore l’intuition et la découverte ? Comment est née leur passion ? D’où viennent leurs motivations ? Travail de sociologue plus que de physi cien ou de biographe, sans doute, mais l’exercice est tentant. Voici donc quelques constats personnels. On pourrait croire à l’influence décisive de l’origine sociale ou à l’im portance de l’éducation. Pourtant, pas vraiment. Fraunhofer, orphelin très jeune, est à peine allé à l’école ; Lippman, couvé par sa maman, est un pur produit de l’enseignement public ; Huygens, fils d’aristocrates, a été éduqué à la maison par un précepteur privé ; Rayleigh, garçon chétif

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AVANTPROPOS

à la santé précaire, toujours alité, s’est à peine intéressé à l’enseignement scolaire ; Maxwell était un adolescent rustique et solitaire. Il y a autant de lignes claires ou lisses que d’arabesques folles ou de parcours chaotiques ; comme le reste de l’humanité ; ni plus ni moins banalement commun. Il ne semble pas non plus y avoir de loi sur la formation ou sur le parcours. De Broglie a étudié l’histoire, Fermat était magistrat, Young médecin, Niépce prêtre. Mieux encore : William Herschel, hautboïste et compositeur, s’est découvert physicien et a inventé la science stellaire à l’âge respectable de 40 ans. Aucun chemin ne semble donc mener à la découverte scientifique. Alors, estce l’influence décisive des rencontres ou du terreau culturel ? Pas plus. Newton ou Fresnel ont connu une coupure dans leurs trajectoires, qu’ils ont l’un et l’autre mise à profit pour inventer une nouvelle approche du monde. Kepler a su isoler, par la seule force de sa pensée, au sein d’une Europe politiquement et reli gieusement instable, les équations qui mettent en lumière l’harmonie du monde. Niépce a bénéficié d’un environnement propice à l’invention, grâce à des échanges fructueux avec son frère, et plus tard avec Daguerre. Maiman, quant à lui, a joué l’outsider dans une course qui opposait les plus grands esprits de son temps. Aucune loi, donc ? Pas tout à fait. Il est possible d’en isoler une, certes petite, maisloiquand même : la passion pour un phénomène physique, pour une activité technique, pour une énigme scientifique. La passion, à un moment ou à un autre, plus forte que le climat politique, plus tenace que l’insécurité civile, plus ferme que la répression ou la persécution, plus farouche que les difficultés matérielles… La passion comme moteur d’innovation et de découverte, et qui l’emporte sur tout.

SOUS LA LUMIÈRE, LES HOMMES

Les génies bâtisseurs