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Aimants et boussoles - Palais de la découverte

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DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

<strong>Aimants</strong><br />

<strong>et</strong> <strong>boussoles</strong><br />

Des premières croyances<br />

à <strong>la</strong> <strong>découverte</strong><br />

du magnétisme terrestre<br />

KAMIL FADEL<br />

Chef du département <strong>de</strong> physique<br />

au <strong>Pa<strong>la</strong>is</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>découverte</strong><br />

Si <strong>de</strong> nos jours plus personne<br />

ne s’étonne <strong>de</strong> l’orientation<br />

que prend une aiguille <strong>de</strong><br />

boussole, c’est parce que tout<br />

le mon<strong>de</strong> adm<strong>et</strong> l’existence<br />

d’un champ magnétique<br />

terrestre. Pourtant, rien<br />

d’évi<strong>de</strong>nt à ce<strong>la</strong>.<br />

Pour preuve, <strong>de</strong>ux mille ans<br />

ont été nécessaires pour<br />

s’en convaincre.<br />

Dans son Dictionnaire infernal dont <strong>la</strong><br />

première édition date <strong>de</strong> 1818,<br />

Jacques Collin <strong>de</strong> P<strong>la</strong>ncy (1794-1881)<br />

raconte l’histoire <strong>de</strong> ce roi <strong>de</strong> Cey<strong>la</strong>n<br />

qui avait pour habitu<strong>de</strong> <strong>de</strong> se faire<br />

servir dans <strong>de</strong>s p<strong>la</strong>ts en aimant naturel,<br />

appelé aussi « pierre d’aimant », car, croyaitil,<br />

ce<strong>la</strong> lui perm<strong>et</strong>tait <strong>de</strong> conserver sa première<br />

vigueur. Encore <strong>de</strong> nos jours, <strong>de</strong> nombreuses<br />

légen<strong>de</strong>s <strong>et</strong> croyances continuent d’alimenter<br />

le savoir popu<strong>la</strong>ire re<strong>la</strong>tif aux aimants <strong>et</strong> au<br />

magnétisme, savoir qui s’articule pour une<br />

bonne part autour d’un halo <strong>de</strong> surnaturel.<br />

L’histoire du magnétisme se rattache indissociablement<br />

à celle <strong>de</strong> <strong>la</strong> boussole. Aussi,<br />

n’est-il pas surprenant que <strong>la</strong> <strong>découverte</strong>, à <strong>la</strong><br />

fin du XVI e siècle, <strong>de</strong> <strong>la</strong> cause terrestre <strong>de</strong><br />

l’orientation <strong>de</strong> c<strong>et</strong> instrument r<strong>et</strong>ire au<br />

magnétisme une part <strong>de</strong>s vertus magiques<br />

dont il était affublé.<br />

Comment au cours <strong>de</strong> l’histoire, progressivement,<br />

<strong>de</strong> l’Antiquité au XVII e siècle en<br />

passant par <strong>la</strong> <strong>découverte</strong> <strong>de</strong> l’Amérique, les<br />

hommes ont-ils bâti un savoir <strong>de</strong> plus en plus<br />

éloigné <strong>de</strong>s contes, mythes <strong>et</strong> légen<strong>de</strong>s <br />

Aujourd’hui, avec le recul, nous pouvons


DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

45<br />

FIGURE 1<br />

Theophrastus Bombastus<br />

von Hohenkeim dit Paracelse (1493-<br />

1541),<br />

mé<strong>de</strong>cin <strong>et</strong> alchimiste suisse.<br />

« Tout est poison, rien n’est sans poison.<br />

Seule <strong>la</strong> dose fait qu’une chose n’est pas<br />

poison » disait Paracelse. Considéré<br />

comme l’un <strong>de</strong>s pères <strong>de</strong> <strong>la</strong> mé<strong>de</strong>cine<br />

expérimentale, c<strong>et</strong> alchimiste suisse était<br />

persuadé que l’aimant attire les causes<br />

<strong>de</strong> toutes les ma<strong>la</strong>dies.<br />

Par ailleurs, il croyait ferme en ce que<br />

l’on appelle aujourd’hui l’eff<strong>et</strong> p<strong>la</strong>cebo,<br />

à savoir que l’imagination du patient,<br />

ainsi que ce qu’il croit, interviennent<br />

dans le processus <strong>de</strong> guérison.<br />

© <strong>Pa<strong>la</strong>is</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>découverte</strong>.<br />

diviser c<strong>et</strong>te histoire en <strong>de</strong>ux vol<strong>et</strong>s : l’un que<br />

certains qualifieraient d’histoire occulte,<br />

l’autre que l’on pourrait ranger en histoire <strong>de</strong>s<br />

sciences. Bien que ces <strong>de</strong>ux approches ne<br />

soient pas indépendantes, nous allons les<br />

survoler séparément, dans <strong>la</strong> mesure où notre<br />

objectif ici n’est pas <strong>de</strong> traiter c<strong>et</strong>te histoire<br />

dans les détails mais d’en donner un bref<br />

aperçu.<br />

L’histoire occulte<br />

L’eff<strong>et</strong> p<strong>la</strong>cebo<br />

L’histoire du savoir re<strong>la</strong>tif aux aimants est<br />

semée <strong>de</strong> magie, mystères <strong>et</strong> autres croyances<br />

plus ou moins occultes. Parmi les anciennes<br />

légen<strong>de</strong>s, amusantes <strong>de</strong> surcroît, on trouve<br />

c<strong>et</strong>te croyance évoquée par Dioscori<strong>de</strong> (vers<br />

40-90 apr. J.-C.) selon <strong>la</strong>quelle, dans certaines<br />

circonstances, un aimant p<strong>la</strong>cé dans le lit<br />

d’une femme est capable <strong>de</strong> <strong>la</strong> faire tomber à<br />

terre si celle-ci a commis l’infidélité. Aux<br />

yeux <strong>de</strong>s Anciens, <strong>la</strong> pierre d’aimant procurait<br />

force <strong>et</strong> courage <strong>et</strong> chassait du corps maux <strong>et</strong><br />

douleurs. Ainsi, pour le célèbre alchimiste <strong>et</strong><br />

mé<strong>de</strong>cin suisse du XV e siècle Philippus von<br />

Hohenheim (1493-1541) plus connu sous le<br />

nom <strong>de</strong> Paracelse, l’aimant est une pierre qui<br />

attire non seulement le fer <strong>et</strong> l’acier, mais<br />

aussi, dit-il expériences à l’appui, les causes<br />

<strong>de</strong> toutes les ma<strong>la</strong>dies (fig. 1). Signalons à c<strong>et</strong><br />

égard que le célèbre alchimiste croyait ferme<br />

en ce que l’on appelle aujourd’hui en mé<strong>de</strong>cine<br />

l’« eff<strong>et</strong> p<strong>la</strong>cebo » (je p<strong>la</strong>irai, <strong>de</strong> p<strong>la</strong>cere,<br />

p<strong>la</strong>ire) terme introduit en 1955 par<br />

l’Américain Henry Beecher. À propos <strong>de</strong> c<strong>et</strong><br />

eff<strong>et</strong> très controversé encore <strong>de</strong> nos jours,<br />

citons les mica panis, simples boul<strong>et</strong>tes <strong>de</strong><br />

pain que Jean Nico<strong>la</strong>s Corvisart <strong>de</strong> Mar<strong>et</strong><br />

(1755-1821), mé<strong>de</strong>cin personnel <strong>de</strong> Joséphine<br />

<strong>de</strong> Beauharnais (1763-1814), prescrivait à<br />

l’Impératrice, <strong>et</strong> qui sont restées célèbres dans<br />

l’histoire <strong>de</strong> <strong>la</strong> mé<strong>de</strong>cine <strong>et</strong> <strong>de</strong> l’eff<strong>et</strong><br />

p<strong>la</strong>cebo… Quatre cent cinquante ans avant<br />

Beecher, <strong>et</strong> trois cents ans avant Corvisart,<br />

Paracelse écrivait : l’esprit est maître dans le<br />

processus <strong>de</strong> guérison, l’imagination en est<br />

l’instrument… C’est pour c<strong>et</strong>te raison sans<br />

doute que le psychiatre suisse Carl Gustave<br />

Jung (1875-1961), proche disciple <strong>de</strong><br />

Sigmund Freud (1856-1939) mais avec qui il


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DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

FIGURE 2<br />

Le « baqu<strong>et</strong> » <strong>de</strong> Mesmer.<br />

L’Allemand Mesmer (1734-1815) est l’un<br />

<strong>de</strong>s personnages les plus controversés <strong>de</strong><br />

l’histoire du magnétisme. Comme Paracelse,<br />

il cherche à guérir à l’ai<strong>de</strong> d’aimants <strong>et</strong><br />

développe sa théorie du magnétisme animal.<br />

Sur c<strong>et</strong>te figure on voit le célèbre « baqu<strong>et</strong> »<br />

<strong>de</strong> Mesmer. Dans l'eau remplissant à moitié<br />

<strong>la</strong> caisse, on immergeait <strong>de</strong> <strong>la</strong> limaille <strong>de</strong> fer,<br />

du verre pilé <strong>et</strong> d'autres menus obj<strong>et</strong>s.<br />

Le couvercle était percé d'un certain nombre<br />

<strong>de</strong> trous d'où sortaient <strong>de</strong>s branches <strong>de</strong> fer,<br />

cordées <strong>et</strong> mobiles que les ma<strong>la</strong><strong>de</strong>s <strong>de</strong>vaient<br />

appliquer sur les points qui les faisaient<br />

souffrir. © <strong>Pa<strong>la</strong>is</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>découverte</strong>.<br />

finit par rompre (1913), considérait son<br />

compatriote médiéval comme l’un <strong>de</strong>s pionniers<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> psychanalyse. Signalons aussi que<br />

Jung eut une influence non négligeable sur les<br />

pensées du grand physicien suisse Wolfgang<br />

Pauli (1900-1958), prix Nobel <strong>de</strong> physique en<br />

1945 pour sa définition du principe d’exclusion<br />

en mécanique quantique.<br />

Magnétisme <strong>et</strong> hypnose <br />

Au XVI e siècle, certains pensaient qu’une<br />

blessure causée par une arme frottée contre<br />

un aimant ne procurait aucune douleur. Au<br />

XVII e , l’aimant possédait même, croyait-on,<br />

<strong>la</strong> vertu <strong>de</strong> rendre invisible ! La mise au point<br />

d’aimants re<strong>la</strong>tivement puissants au XVIII e<br />

siècle rem<strong>et</strong> au goût du jour les pensées <strong>de</strong><br />

Paracelse. Ce siècle connaît par ailleurs l’un<br />

<strong>de</strong>s personnages les plus controversés <strong>de</strong><br />

l’histoire du magnétisme. Il s’agit du<br />

mé<strong>de</strong>cin allemand Franz Anton Mesmer<br />

(1734-1815) (fig. 2). Au début <strong>de</strong>s années<br />

1770, le père jésuite Maximilien Hell (1720-<br />

1792), Hongrois, professeur d’astronomie à<br />

l’université <strong>de</strong> Vienne <strong>et</strong> fin observateur <strong>de</strong>s<br />

transits <strong>de</strong> Vénus <strong>de</strong> 1761 <strong>et</strong> 1769, affirme<br />

guérir certains ma<strong>la</strong><strong>de</strong>s à l'ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> p<strong>la</strong>ques<br />

d'acier aimanté. Mesmer <strong>et</strong> Hell font connaissance<br />

en 1774. À partir <strong>de</strong> c<strong>et</strong>te date,<br />

Mesmer, déjà versé dans l’art <strong>de</strong> guérir à<br />

l’ai<strong>de</strong> d’aimants, développe <strong>et</strong> répand sa<br />

théorie du « magnétisme animal ».<br />

Cependant, quelques années plus tard, il


DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

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Repères étymologiques<br />

Aimant<br />

En chinois, le sens premier du mot qui désigne<br />

l’aimant naturel correspond à « pierre qui<br />

aime ». En est-il <strong>de</strong> même en français <br />

Non, le mot « aimant » n’a aucune parenté<br />

étymologique avec « aimer » ou « amour »,<br />

mais avec... diamant. Ainsi, jusqu’au XII e<br />

<strong>et</strong> même XIII e siècle encore, en français<br />

« aimant » signifiait « diamant ».<br />

Progressivement, on emploie <strong>de</strong> plus en plus<br />

souvent « diamas » pour désigner <strong>la</strong> pierre<br />

précieuse, <strong>et</strong> « aymant » pour l’aimant.<br />

Néanmoins, pendant longtemps encore, le<br />

diamant <strong>et</strong> l’aimant restent conceptuellement<br />

liés, comme en témoigne c<strong>et</strong> extrait d’une<br />

encyclopédie du XIII e siècle, De propri<strong>et</strong>atibus<br />

rerum (Des propriétés <strong>de</strong>s choses), que<br />

Charles V fait traduire en français un siècle<br />

plus tard :<br />

Lorsqu’un diamant est proche d’un morceau<br />

<strong>de</strong> fer, il empêche celui-ci d’être attiré par un<br />

aimant, mais au contraire, il est repoussé avec<br />

violence.<br />

Quelques chapitres plus loin, on peut lire<br />

comment à l’ai<strong>de</strong> d’un aimant ou d’un diamant<br />

il est possible <strong>de</strong> reconnaître une femme<br />

chaste d’une femme infidèle...<br />

Magnétisme<br />

L’étymologie <strong>de</strong> « magnétisme » n’est pas<br />

connue avec certitu<strong>de</strong> : <strong>de</strong>ux récits très<br />

différents r<strong>et</strong>racent <strong>la</strong> racine <strong>de</strong> ce mot.<br />

L’un est dû à Lucrèce (98-55 av. J.-C), l’autre<br />

à Pline (23 apr. J.-C -79). Selon Lucrèce, le mot<br />

tire son origine d’une ville en Lydie sur <strong>la</strong> mer<br />

Egée où l’on trouvait <strong>de</strong>s aimants naturels :<br />

<strong>la</strong> Magnésie. Ce<strong>la</strong> expliquerait pourquoi le<br />

poète grec Sophocle (496-406 av. J.-C) désigne<br />

l’aimant par « pierre <strong>de</strong> Lydie ». Pline, lui,<br />

se réfère au poète grec Nican<strong>de</strong>r selon lequel<br />

un certain berger, appelé Magnès, aurait,<br />

le premier, découvert l’aimant naturel en<br />

remarquant un jour que <strong>la</strong> pointe <strong>de</strong> son bâton<br />

ainsi que les clous en fer <strong>de</strong> ses sandales<br />

se col<strong>la</strong>ient à c<strong>et</strong>te pierre.<br />

abandonne l’usage d’aimants dans sa métho<strong>de</strong><br />

thérapeutique <strong>la</strong>quelle s’appuyait pourtant<br />

toujours sur sa théorie du magnétisme animal.<br />

C<strong>et</strong>te thérapie, que l’on désignait par mesmérisme,<br />

rencontre quelques oppositions, en<br />

particulier celle du neurochirurgien écossais<br />

James Braid (1795-1860). Pour ce <strong>de</strong>rnier, <strong>la</strong><br />

thérapie <strong>de</strong> Mesmer relevait d’eff<strong>et</strong>s<br />

psychiques. Aussi, déci<strong>de</strong>-t-il <strong>de</strong> désigner le<br />

mesmérisme par un terme – à ses yeux – plus<br />

adapté. Il forge ainsi en 1843 le mot « hypnotisme<br />

». Ce<strong>la</strong> marque le point <strong>de</strong> départ <strong>de</strong><br />

l’abandon <strong>de</strong> <strong>la</strong> croyance en un flui<strong>de</strong> magnétique<br />

: les « magnétiseurs » al<strong>la</strong>ient bientôt<br />

être qualifiés <strong>de</strong> mystiques ou <strong>de</strong> char<strong>la</strong>tans.<br />

De nos jours, en milieu médical, on parle plus<br />

volontiers d’hypnose (<strong>de</strong> préférence à hypnotisme),<br />

car ce terme suggère un fon<strong>de</strong>ment<br />

scientifique sur lequel s’articulerait ce savoir.<br />

Signalons qu’avant Braid, en 1784, Louis<br />

XVI avait décidé <strong>de</strong> réunir une commission<br />

pour évaluer l’efficacité du mesmérisme.<br />

Parmi les membres <strong>de</strong> <strong>la</strong> commission, il y<br />

avait Benjamin Franklin (1706-1790), Joseph<br />

Guillotin (1738-1814), <strong>et</strong> Antoine Lavoisier<br />

(1743-1794) guillotiné onze ans plus tard.<br />

Après enquête, <strong>la</strong> commission était arrivée à<br />

<strong>la</strong> conclusion que <strong>la</strong> pratique <strong>de</strong> <strong>la</strong> magnétisation<br />

était en fait l’art <strong>de</strong> faire croître l’imagination<br />

par <strong>de</strong>grés.<br />

L’histoire scientifique<br />

On trouve <strong>de</strong> nombreux écrits anciens qui<br />

décrivent les aimants naturels <strong>et</strong> qui cherchent<br />

parfois à en expliquer les propriétés.<br />

P<strong>la</strong>ton (vers 428-348 av. J.-C.) par exemple,<br />

note qu’un morceau <strong>de</strong> fer en contact avec un<br />

aimant se comporte lui-même comme un<br />

aimant. À <strong>la</strong> même époque, Démocrite (460-<br />

370 av. J.-C.) tente <strong>de</strong> rendre compte <strong>de</strong> l’attraction<br />

qu’un aimant exerce sur le fer.<br />

Il appuie son explication sur le vi<strong>de</strong> supposé<br />

plus grand qui séparerait les atomes <strong>de</strong> l’ai-


48<br />

DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

mant par rapport à celui présent dans un<br />

morceau <strong>de</strong> fer.<br />

La Chine<br />

Les premiers écrits chinois que l’on ait<br />

trouvés au suj<strong>et</strong> <strong>de</strong>s aimants datent <strong>de</strong> 240 ans<br />

av. J.- C. (1) Les auteurs anonymes y précisent<br />

qu’à part le fer, aucun autre matériau n’est<br />

attiré par un aimant, alors qu’un morceau<br />

d’ambre frotté contre un chiffon attire <strong>de</strong>s<br />

graines <strong>de</strong> moutar<strong>de</strong> (2) . Les Chinois semblent<br />

être les premiers à trouver une application aux<br />

propriétés <strong>de</strong>s aimants : <strong>la</strong> boussole. On sait<br />

ce<strong>la</strong> grâce aux travaux <strong>de</strong> l’érudit Chinois<br />

Wang Chen-To. En 1948, il montre l’emploi<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> boussole en Chine 200 ans avant notre<br />

ère. Il s’agissait d’un aimant naturel taillé en<br />

forme d’une cuillère magnétisée dans le sens<br />

<strong>de</strong> sa longueur. C<strong>et</strong> aimant représentait en fait<br />

<strong>la</strong> « cuillère du Nord » (fig. 3), c’est-à-dire <strong>la</strong><br />

« Gran<strong>de</strong> Ourse ». Lorsque <strong>la</strong> cuillère reposait<br />

par sa partie bombée sur une p<strong>la</strong>que très lisse,<br />

souvent en bronze bien poli, elle s’orientait<br />

géographiquement dans <strong>la</strong> direction nord-sud,<br />

son manche pointant toujours vers le sud. Le<br />

sud <strong>et</strong> non le nord, car dans le symbolisme<br />

chinois, l’empereur représentait l’Étoile<br />

po<strong>la</strong>ire <strong>et</strong> faisait face au sud. L’ensemble<br />

constitué par le p<strong>la</strong>teau <strong>de</strong> bronze <strong>et</strong> <strong>la</strong> cuillère<br />

indiquant le sud, appelé shi, était employé<br />

comme appareil à divination par les <strong>de</strong>vins.<br />

À partir du premier siècle <strong>de</strong> notre ère, les<br />

Chinois construisent les premières ébauches<br />

<strong>de</strong>s véritables <strong>boussoles</strong> à l’ai<strong>de</strong> d’aimants<br />

naturels montés au somm<strong>et</strong> d’une pointe. Vers<br />

le VIII e siècle, l’aimant naturel est remp<strong>la</strong>cé<br />

(1) Selon certaines sources, dans le livre intitulé Le Maître <strong>de</strong><br />

<strong>la</strong> vallée du diable datant du quatrième siècle av. J.-C., les<br />

Chinois employaient déjà <strong>la</strong> boussole. En fait, dans ce texte<br />

il n’est pas question <strong>de</strong> boussole, mais simplement d’un indicateur<br />

du sud… On sait que les Chinois avaient mis au point<br />

<strong>de</strong>s systèmes mécaniques capables <strong>de</strong> conserver <strong>la</strong> direction<br />

à l’ai<strong>de</strong> d’un engrenage différentiel.<br />

(2) On le sait, ce <strong>de</strong>uxième eff<strong>et</strong> relève non du magnétisme<br />

mais <strong>de</strong> l’électrostatique.<br />

FIGURE 3<br />

La cuillère boussole<br />

Il est facile <strong>de</strong> réaliser <strong>la</strong> version mo<strong>de</strong>rne <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

« cuillère du Nord » <strong>de</strong>s Chinois. Il suffit pour ce<strong>la</strong><br />

<strong>de</strong> p<strong>la</strong>cer un aimant puissant dans le creux d’une<br />

cuillère posée sur une surface lisse <strong>et</strong> loin <strong>de</strong> tout<br />

obj<strong>et</strong> en fer, en acier… Abandonnée à elle même,<br />

<strong>la</strong> cuillère s’oriente selon <strong>la</strong> direction Nord-Sud<br />

comme une boussole. © C. Pérez.<br />

par une aiguille, aimantée artificiellement par<br />

contact avec une pierre d’aimant. Plus tard,<br />

l’aiguille est insérée dans un p<strong>et</strong>it poisson en<br />

bois flottant à <strong>la</strong> surface <strong>de</strong> l’eau dans un bol<br />

ou dans une tortue, également en bois, pivotant<br />

au somm<strong>et</strong> d’une pointe dans un montage<br />

à sec. Les Chinois emploient ces premières<br />

véritables <strong>boussoles</strong> comme ai<strong>de</strong> à <strong>la</strong> navigation<br />

dès le XI e siècle, peut-être même au X e<br />

siècle. Signalons aussi que dans un traité<br />

chinois datant <strong>de</strong> 1044, portant sur les instruments<br />

<strong>et</strong> les technologies <strong>de</strong> guerre, on enseignait<br />

aux militaires l’art <strong>de</strong> confectionner une<br />

aiguille aimantée sans avoir recours à un<br />

aimant naturel. À c<strong>et</strong>te fin, une fine feuille en<br />

fer était d’abord découpée en forme <strong>de</strong><br />

poisson puis portée au rouge dans un feu <strong>de</strong><br />

charbon <strong>de</strong> bois. Après quoi, on plongeait le<br />

poisson dans l’eau <strong>de</strong> sorte que sa tête pointe<br />

vers le sud. Le poisson ainsi préparé pouvait<br />

alors servir <strong>de</strong> boussole, sa tête s’orientant<br />

désormais toujours vers le sud. Bien entendu,<br />

à c<strong>et</strong>te époque, l’explication mo<strong>de</strong>rne <strong>de</strong> ce<br />

phénomène n’était pas connue (se reporter à<br />

l’encadré Aimantation <strong>et</strong> chauffage).


DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

49<br />

Aimantation <strong>et</strong> chauffage<br />

Un barreau en acier non aimanté est en fait<br />

constitué <strong>de</strong> milliards <strong>de</strong> microscopiques<br />

parcelles aimantées orientées aléatoirement.<br />

En raison <strong>de</strong> ce désordre magnétique, les<br />

contributions magnétiques <strong>de</strong> ces parcelles que<br />

l’on nomme « domaines magnétiques » se<br />

compensent <strong>et</strong> s’annulent. P<strong>la</strong>cé dans un<br />

champ magnétique, le barreau voit tous ses<br />

domaines s’ordonner <strong>et</strong> s’orienter selon<br />

le champ externe. Le chauffage facilite c<strong>et</strong>te<br />

réorientation (surtout si le champ externe<br />

est faible comme celui <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre) que le<br />

refroidissement perm<strong>et</strong> ensuite <strong>de</strong> figer.<br />

On obtient alors une pièce aimantée <strong>de</strong><br />

manière permanente.<br />

Domaines magnétiques<br />

Expérience présentée au <strong>Pa<strong>la</strong>is</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

<strong>découverte</strong> en salle « matière <strong>et</strong><br />

magnétisme ». On observe ici au<br />

microscope les <strong>de</strong>ux sortes <strong>de</strong> domaines<br />

magnétiques orientés en sens opposés<br />

dans un échantillon <strong>de</strong> ferrite.<br />

© <strong>Pa<strong>la</strong>is</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>découverte</strong>.<br />

L’Amérique<br />

Depuis re<strong>la</strong>tivement récemment, les historiens<br />

<strong>de</strong>s sciences s’intéressent à l’histoire <strong>de</strong>s<br />

connaissances qui se rapportent au magnétisme<br />

en Amérique précolombienne <strong>de</strong>s<br />

Olmèques. Première gran<strong>de</strong> civilisation du<br />

continent américain, établie vers 1 500 ans av.<br />

J.-C. sur <strong>la</strong> côte Est <strong>de</strong> l’actuel Mexique, les<br />

Olmèques n’ignoraient sans doute pas le<br />

phénomène magnétique. En témoignent<br />

plusieurs sculptures, notamment celle d’un<br />

jaguar dont chacune <strong>de</strong>s griffes dressées est<br />

aimantée. La <strong>découverte</strong> au début <strong>de</strong>s années<br />

1970 d’une barre magnétisée dont les archéologues<br />

ne voient pas l’utilité a conduit certains<br />

chercheurs à spéculer que les Olmèques<br />

auraient peut-être même inventé <strong>la</strong> boussole<br />

(<strong>la</strong> barre s’oriente correctement lorsqu’elle est<br />

posée sur un morceau <strong>de</strong> liège flottant sur<br />

l’eau). Si ce<strong>la</strong> est avéré, les Olmèques <strong>de</strong>vanceraient<br />

les Chinois <strong>de</strong> près <strong>de</strong> mille ans dans<br />

l’invention <strong>de</strong> c<strong>et</strong> instrument. Jusqu’à nouvel<br />

ordre, <strong>la</strong> palme revient aux Asiatiques. À ce<br />

propos, il est remarquable que le Britannique<br />

William Gilbert (1544-1603) – dont il sera<br />

question ultérieurement – attribuait aux<br />

Chinois l’invention <strong>de</strong> <strong>la</strong> boussole, alors qu’il<br />

n’avait vraisemb<strong>la</strong>blement aucune connaissance<br />

<strong>de</strong> leur littérature re<strong>la</strong>tive à ce suj<strong>et</strong>.<br />

Selon Gilbert, c’est Marco Polo (1254-1324)<br />

qui fait connaître <strong>la</strong> boussole aux Européens.<br />

Sur ce point, le Britannique se trompait. En<br />

eff<strong>et</strong>, grâce à <strong>de</strong> nombreux écrits anciens, on<br />

sait que c<strong>et</strong> instrument était connu en Europe<br />

bien avant les voyages (1271-1295) <strong>et</strong> même<br />

<strong>la</strong> naissance du voyageur vénitien.<br />

La boussole en Europe<br />

On pense généralement que l’Europe apprend<br />

l’existence <strong>de</strong> <strong>la</strong> boussole vers 1150 par l’intermédiaire<br />

<strong>de</strong>s marchands <strong>et</strong> <strong>de</strong>s savants arabes<br />

qui voyagent en Chine. C<strong>et</strong>te vision <strong>de</strong> l’histoire<br />

trouve son origine dans l’Histoire <strong>de</strong>s<br />

croisa<strong>de</strong>s, ouvrage publié vers 1204 par


50<br />

DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

L’Europe apprend l’existence<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> bossole vers 1150.<br />

Jacques <strong>de</strong> Vitry (1170-1240), prêtre<br />

d’Argenteuil au début du XIII e siècle, puis<br />

cardinal-évêque <strong>de</strong> Tusculum (1229), connu<br />

pour avoir prêché contre l’hérésie albigeoise.<br />

Cependant, rien à ce jour ne perm<strong>et</strong> <strong>de</strong><br />

confirmer c<strong>et</strong>te version <strong>de</strong> l’histoire <strong>de</strong> manière<br />

indiscutable. Quoi qu’il en soit, le texte arabe le<br />

plus ancien que l’on connaisse, où il est question<br />

<strong>de</strong> boussole, date <strong>de</strong> 1232 environ ; en fait,<br />

il a été rédigé en persan, en caractères arabes.<br />

C’est vers <strong>la</strong> fin du XIII e siècle que l’on trouve<br />

les premiers textes arabes. Ces textes évoquent<br />

l’usage <strong>de</strong> c<strong>et</strong> instrument comme ai<strong>de</strong> à <strong>la</strong> navigation<br />

en mer ou pour s’orienter vers La<br />

Mecque lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> prière.<br />

L’un <strong>de</strong>s premiers Européens à décrire <strong>la</strong><br />

boussole est le moine britannique Alexandre<br />

Neckam (1157-1217), auteur <strong>de</strong> De<br />

Nominibus Utensilium (Sur le nom <strong>de</strong>s instruments),<br />

rédigé vers 1180. Chose amusante,<br />

Neckam se trompe en écrivant que l’aiguille<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> boussole s’oriente vers l’est ! Quoi qu’il<br />

en soit, il apparaît c<strong>la</strong>irement dans ce texte<br />

qu’à c<strong>et</strong>te époque les marins européens<br />

employaient <strong>la</strong> boussole pour s’orienter par<br />

temps couvert loin <strong>de</strong>s côtes. De même, dans<br />

son ouvrage consacré à l’histoire <strong>de</strong><br />

Jérusalem, dont <strong>la</strong> rédaction est achevée vers<br />

1220, Jacques <strong>de</strong> Vitry décrit <strong>la</strong> boussole <strong>et</strong> <strong>la</strong><br />

présente comme un instrument indispensable<br />

aux marins. On comprend pourquoi, en ces<br />

temps reculés, <strong>la</strong> boussole <strong>et</strong> <strong>la</strong> pierre d’aimant<br />

sont souvent appelées « pierre <strong>de</strong><br />

marin » ou « Marin<strong>et</strong>te », c’est-à-dire<br />

compagne <strong>de</strong>s marins. Signalons aussi <strong>la</strong><br />

<strong>de</strong>scription qu’en donne Guyot <strong>de</strong> Provins<br />

(né vers 1150), poète <strong>et</strong> moine <strong>de</strong> Cluny,<br />

auteur <strong>de</strong> <strong>la</strong> Bible Guyot. Dans ce poème satirique<br />

rédigé vers 1200, on apprend qu’à c<strong>et</strong>te<br />

époque, on construisait <strong>la</strong> boussole en enfermant<br />

dans une fiole à <strong>de</strong>mi remplie d'eau une<br />

aiguille aimantée que l’on faisait flotter au<br />

moyen <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux fétus <strong>de</strong> paille ou <strong>de</strong> roseau.<br />

Or, en <strong>la</strong>tin médiéval, « roseau » se dit « ca<strong>la</strong>mita<br />

». Ce<strong>la</strong> explique pourquoi <strong>la</strong> boussole<br />

était également désignée par « ca<strong>la</strong>mite »,<br />

surtout par les Italiens. Par <strong>la</strong> suite, le f<strong>la</strong>con<br />

<strong>et</strong> les fétus sont supprimés <strong>et</strong> l'aiguille<br />

suspendue au somm<strong>et</strong> d’un pivot dans une<br />

« p<strong>et</strong>ite boîte », bussolo en italien (<strong>de</strong> buxu<strong>la</strong><br />

en <strong>la</strong>tin), terme qui a donné « boussole » en<br />

français vers 1530. Il est tout à fait probable<br />

que l’invention <strong>de</strong> <strong>la</strong> boussole dans sa forme<br />

bussolo munie <strong>de</strong> graduations, véritable<br />

instrument <strong>de</strong> navigation en mer, <strong>et</strong> non<br />

simple ai<strong>de</strong> à <strong>la</strong> navigation dans sa forme<br />

« ca<strong>la</strong>mite » <strong>de</strong>stinée à trouver <strong>la</strong> direction,<br />

soit l’œuvre <strong>de</strong>s Italiens au XIII e siècle. C<strong>et</strong>te<br />

thèse, soutenue par certains historiens, s’appuie<br />

notamment sur <strong>de</strong>ux points : premièrement,<br />

le commerce maritime commençait à se<br />

développer à Venise <strong>et</strong> à Amalfi (près <strong>de</strong><br />

Salerne) ; <strong>de</strong>uxièmement, un certain Pierre <strong>de</strong><br />

Maricourt décrivait <strong>la</strong> bussolo dans une l<strong>et</strong>tre<br />

rédigée en Italie.<br />

Le XIII e siècle <strong>et</strong> l’œuvre<br />

<strong>de</strong> Pierre <strong>de</strong> Maricourt<br />

Le premier texte européen entièrement<br />

consacré au magnétisme est écrit par le<br />

Français Pierre <strong>de</strong> Maricourt qui vécut au<br />

XIII e siècle. La rédaction <strong>de</strong> ce texte, Episto<strong>la</strong><br />

<strong>de</strong> Magn<strong>et</strong>e (L<strong>et</strong>tre au suj<strong>et</strong> <strong>de</strong> l’aimant), est<br />

achevée en 1269 (3) . Pierre <strong>de</strong> Maricourt était<br />

également connu sous le nom <strong>de</strong> P<strong>et</strong>rus<br />

Peregrinus, ou Pierre le Pèlerin, en raison <strong>de</strong><br />

ses voyages en Terre sainte lors <strong>de</strong>s croisa<strong>de</strong>s.<br />

Pierre <strong>de</strong> Maricourt servait dans l’armée du<br />

duc d’Anjou lors du siège <strong>de</strong> Lucera en Italie<br />

(3) En réalité, il s’agit <strong>de</strong> Episto<strong>la</strong> P<strong>et</strong>ri Peregrini <strong>de</strong><br />

Maricourt ad Sygerum <strong>de</strong> Foucaucourt, militem, <strong>de</strong> magn<strong>et</strong>e<br />

qu’on abrège en Episto<strong>la</strong> <strong>de</strong> Magn<strong>et</strong>e.


DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

51<br />

du Sud lorsqu’il rédigea Episto<strong>la</strong> <strong>de</strong> Magn<strong>et</strong>e.<br />

Il s’agit en fait d’une l<strong>et</strong>tre qu’il adresse à un<br />

certain Siger <strong>de</strong> Foucaucourt, semble-t-il un<br />

ami <strong>de</strong> Picardie, résidant à Foucaucourt, une<br />

commune voisine <strong>de</strong> Maricourt dans <strong>la</strong><br />

Somme. Dans sa l<strong>et</strong>tre, il décrit les propriétés<br />

<strong>de</strong>s aimants, mais également expériences <strong>et</strong><br />

applications, certaines visant à obtenir un<br />

dispositif à mouvement perpétuel. C’est dans<br />

c<strong>et</strong>te véritable œuvre scientifique que Pierre<br />

<strong>de</strong> Maricourt forge le mot « pôle » pour désigner<br />

chacune <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux parties d’un aimant qui<br />

attire le fer <strong>de</strong> manière particulièrement forte.<br />

Pourquoi « pôle » La raison est simple :<br />

Pierre <strong>de</strong> Maricourt pensait que l’aiguille<br />

aimantée d’une boussole s’oriente toujours<br />

dans <strong>la</strong> direction nord-sud en raison d’une<br />

influence émanant <strong>de</strong>s pôles célestes (les <strong>de</strong>ux<br />

points <strong>de</strong> <strong>la</strong> voûte céleste qui restent fixes<br />

durant le mouvement diurne <strong>de</strong>s étoiles, autrement<br />

dit, en <strong>la</strong>ngage mo<strong>de</strong>rne, les <strong>de</strong>ux points<br />

vers lesquels pointe l’axe <strong>de</strong> rotation <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

Terre). C’est encore grâce à Pierre <strong>de</strong><br />

Maricourt que l’on apprend pour <strong>la</strong> première<br />

fois que <strong>de</strong>ux pôles Nord ou <strong>de</strong>ux pôles Sud<br />

se repoussent toujours, tandis qu’un pôle<br />

Nord <strong>et</strong> un pôle Sud s’attirent. À c<strong>et</strong>te époque,<br />

<strong>la</strong> nature <strong>de</strong> <strong>la</strong> supposée influence céleste<br />

s’exerçant sur <strong>la</strong> boussole était tout à fait<br />

mystérieuse <strong>et</strong> troub<strong>la</strong>nte. En eff<strong>et</strong>, pourquoi<br />

c<strong>et</strong>te aiguille capable d’interagir avec un<br />

aimant, ou du fer, interagissait-elle également<br />

avec les cieux L’idée qu’il pourrait s’agir<br />

non d’une influence céleste mais terrestre, <strong>et</strong><br />

dont <strong>la</strong> cause serait un magnétisme dû à notre<br />

propre p<strong>la</strong>nète, effleure l’esprit du Français.<br />

Hé<strong>la</strong>s, Pierre <strong>de</strong> Maricourt l’abandonne<br />

aussitôt, car dans ce cas, en raison <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

présence <strong>de</strong> nombreuses mines <strong>de</strong> fer sur<br />

terre, <strong>la</strong> boussole <strong>de</strong>vrait indiquer <strong>de</strong>s directions<br />

très différentes en divers lieux du globe ;<br />

or tel n’est pas le cas, dit le chercheur<br />

médiéval. Ainsi, il rej<strong>et</strong>te à tort l’hypothèse<br />

d’une influence terrestre. Après quoi, il<br />

cherche à savoir comment les pôles célestes<br />

influencent l’aiguille aimantée. Selon lui, l’aiguille<br />

aimantée cherche manifestement à<br />

imiter les cieux en s’alignant avec l’axe <strong>de</strong>s<br />

pôles célestes (l’axe <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre dirions-nous<br />

aujourd’hui). C<strong>et</strong>te remarque le conduit à se<br />

dire que puisque l’axe <strong>de</strong>s pôles célestes est<br />

imité par une aiguille aimantée, le globe<br />

céleste <strong>de</strong>vrait être imité par… un globe<br />

aimanté. En eff<strong>et</strong>, ce<strong>la</strong> tombe sous le sens.<br />

Il suggère donc à son ami Siger d’employer<br />

« <strong>la</strong> technique perm<strong>et</strong>tant d’obtenir <strong>de</strong>s<br />

pierres sphériques » pour tailler une pierre<br />

d’aimant <strong>et</strong> lui donner une telle forme. Pour<br />

trouver les pôles magnétiques <strong>de</strong> ce globe,<br />

Pierre <strong>de</strong> Maricourt suggère <strong>de</strong> procé<strong>de</strong>r en<br />

plusieurs étapes. Tout d’abord, poser une<br />

p<strong>et</strong>ite aiguille en fer à p<strong>la</strong>t sur le gobe. Elle<br />

s’orientera alors selon une certaine direction.<br />

Prolonger c<strong>et</strong>te direction sur <strong>la</strong> surface <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

sphère : ce<strong>la</strong> donnera un cercle coupant le<br />

globe en <strong>de</strong>ux moitiés i<strong>de</strong>ntiques.<br />

Recommencer c<strong>et</strong>te opération en posant l’aiguille<br />

ailleurs que sur <strong>la</strong> ligne <strong>de</strong>ssinée. Le<br />

<strong>de</strong>uxième cercle coupera le premier en <strong>de</strong>ux<br />

points par lesquels passeront tous les autres<br />

cercles. Ces <strong>de</strong>ux points sont les pôles. Si ce<br />

globe aimanté est correctement orienté <strong>et</strong><br />

pointe son propre axe nord-sud dans <strong>la</strong> direction<br />

<strong>de</strong> l’axe <strong>de</strong>s pôles célestes, alors selon<br />

Pierre <strong>de</strong> Maricourt, il <strong>de</strong>vra… tourner avec <strong>la</strong><br />

voûte céleste ! Emporté par elle, le globe<br />

effectuera donc un tour en vingt-quatre<br />

heures, ce qui en fera une horloge perpétuelle.<br />

Il invite son ami Siger à réaliser c<strong>et</strong>te expérience,<br />

mais le m<strong>et</strong> en gar<strong>de</strong> : si le globe ne<br />

tourne pas, ce sera <strong>la</strong> preuve que… l’expérience<br />

a été mal conduite (4) .<br />

Le contemporain <strong>de</strong> Pierre <strong>de</strong> Maricourt, le<br />

savant britannique Roger Bacon (1220-1292)<br />

fait connaître Episto<strong>la</strong> <strong>de</strong> Magn<strong>et</strong>e. Ce texte<br />

influence sérieusement pendant près <strong>de</strong> trois<br />

(4) C<strong>et</strong>te attitu<strong>de</strong> est encore courante dans <strong>la</strong> recherche<br />

actuelle : à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> moyens <strong>de</strong> plus en plus sophistiqués <strong>et</strong><br />

lourds, on cherche – parfois à tout prix – à m<strong>et</strong>tre en évi<strong>de</strong>nce<br />

une chose prévue par <strong>la</strong> théorie, mais qui n’existe peut-être<br />

pas.


52<br />

DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

FIGURE 4<br />

Première impression <strong>de</strong> l’Episto<strong>la</strong><br />

<strong>de</strong> Magn<strong>et</strong>e<br />

Près <strong>de</strong> trois cents ans s’écoulent entre<br />

l’écriture <strong>de</strong> l’Episto<strong>la</strong> <strong>de</strong> Magn<strong>et</strong>e<br />

par Pierre <strong>de</strong> Maricourt en 1269 <strong>et</strong> sa<br />

première impression en 1558. C’est dans<br />

c<strong>et</strong>te l<strong>et</strong>tre que le Français introduit<br />

<strong>la</strong> notion <strong>de</strong> « pôle magnétique » en<br />

référence aux pôles célestes.<br />

© William Gilbert « De Magn<strong>et</strong>ic »/Dover<br />

Publications.<br />

siècles les chercheurs qui le lisent. Cependant,<br />

ces <strong>de</strong>rniers étaient re<strong>la</strong>tivement peu<br />

nombreux, car l’imprimerie à caractères<br />

mobiles n’avait pas encore été inventée en<br />

Europe, si bien que les savoirs étaient peu<br />

diffusés. Avec l’avènement <strong>de</strong> c<strong>et</strong>te technique<br />

(1453) <strong>et</strong> surtout son essor au début du XVI e<br />

siècle, Episto<strong>la</strong> <strong>de</strong> Magn<strong>et</strong>e est imprimé pour<br />

<strong>la</strong> première fois en 1558, soit trois siècles<br />

après sa rédaction (fig. 4). Ce<strong>la</strong>, grâce à<br />

Achilles Gasser (1505-1577), confi<strong>de</strong>nt du<br />

fameux Rhéticus (1514-1576), disciple <strong>de</strong><br />

Nico<strong>la</strong>s Copernic (1473-1543).<br />

Deux <strong>découverte</strong>s inattendues<br />

En trois cents ans, entre l’écriture <strong>de</strong><br />

l’Episto<strong>la</strong> <strong>de</strong> Magn<strong>et</strong>e en 1269 <strong>et</strong> sa première<br />

impression en 1558, <strong>la</strong> science du magnétisme<br />

évolue peu. Toutefois, <strong>de</strong>ux <strong>découverte</strong>s<br />

dignes d’attention <strong>et</strong> tout à fait étonnantes<br />

sèment le trouble durant c<strong>et</strong>te pério<strong>de</strong>. Elles<br />

concernent toutes <strong>de</strong>ux l’orientation <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

boussole : on découvre qu’en réalité c<strong>et</strong><br />

instrument n’indique pas vraiment le nord !<br />

Premièrement, l’aiguille d’une boussole flottante<br />

pointe vers un lieu décalé par rapport au<br />

nord géographique. Deuxièmement, celle<br />

d’une boussole à pivot, libre <strong>de</strong> se mouvoir<br />

dans le p<strong>la</strong>n vertical, s’incline par rapport à<br />

l’horizontal, pointant vers le sol dans l’hémisphère<br />

nord son extrémité censée indiquer le<br />

nord. Avec <strong>la</strong> <strong>découverte</strong> <strong>de</strong> ces <strong>de</strong>ux anomalies,<br />

on introduit <strong>de</strong>ux angles : <strong>la</strong> « déclinaison<br />

» <strong>et</strong> l’« inclinaison » respectivement.<br />

La déclinaison<br />

Des recherches menées par Wang Chen-To<br />

dans les années 1950, puis par le biochimiste<br />

<strong>et</strong> historien britannique Joseph Needham<br />

(1900-1995) dans les années 1960 ont montré<br />

que <strong>la</strong> déclinaison était connue par les Chinois<br />

dès le début du VIII e siècle ! En revanche, on<br />

ignore par qui <strong>et</strong> quand <strong>la</strong> déclinaison est<br />

observée pour <strong>la</strong> première fois à <strong>la</strong> fin du<br />

Moyen Âge en Europe. On attribue souvent, à<br />

tort, c<strong>et</strong>te <strong>découverte</strong> au célèbre Génois<br />

Christophe Colomb (1451-1506) lors <strong>de</strong> son<br />

voyage <strong>de</strong> 1492. On peut r<strong>et</strong>racer l’origine <strong>de</strong><br />

c<strong>et</strong>te histoire, <strong>de</strong>venue une légen<strong>de</strong> aujourd’hui,<br />

dans un article publié en 1893 par le<br />

prêtre italien Timoteo Bertelli (1826-1905),<br />

plus connu comme le fondateur <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

microséismologie vers 1870. De nombreux<br />

documents <strong>et</strong> instruments du XV e siècle prouvent<br />

que <strong>la</strong> déclinaison était connue en<br />

Europe en 1450, bien avant le fameux voyage<br />

du Génois. En eff<strong>et</strong>, déjà à c<strong>et</strong>te époque, les<br />

cadrans so<strong>la</strong>ires <strong>de</strong>s navigateurs étaient munis<br />

d’une boussole « corrigée » perm<strong>et</strong>tant <strong>de</strong><br />

connaître le vrai nord, nécessaire pour déter-


DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

53<br />

miner précisément l’heure. La correction<br />

consistait à munir <strong>la</strong> boussole d’un disque <strong>de</strong><br />

carton solidaire <strong>de</strong> l’aiguille, sur lequel on<br />

inscrivait <strong>la</strong> direction nord-sud non sous l’aiguille,<br />

mais <strong>de</strong> sorte qu’elle présente avec elle<br />

un angle correspondant à <strong>la</strong> déclinaison.<br />

À c<strong>et</strong>te époque, en Europe du Nord, <strong>la</strong> déclinaison<br />

va<strong>la</strong>it environ dix <strong>de</strong>grés est (l’aiguille<br />

pointait dix <strong>de</strong>grés à l’est du vrai nord géographique)<br />

; en Europe du Sud, elle était égale à<br />

5 <strong>de</strong>grés est. On savait ainsi que <strong>la</strong> déclinaison<br />

n’est pas constante mais dépend du lieu. À ce<br />

propos, le 13 septembre 1492, alors qu’il se<br />

trouvait à l’ouest <strong>de</strong>s Açores, Colomb<br />

découvre que <strong>la</strong> déclinaison avait viré à<br />

l’ouest ! Ces variations <strong>de</strong> <strong>la</strong> déclinaison<br />

constituaient un gros souci pour les marins <strong>et</strong><br />

rendaient <strong>la</strong> navigation difficile <strong>et</strong> peu sûre<br />

lors <strong>de</strong>s voyages sur <strong>de</strong> gran<strong>de</strong>s distances.<br />

Ce<strong>la</strong> les obligeait à se munir souvent d’au<br />

moins cinq <strong>boussoles</strong> corrigées différemment.<br />

Cependant, en 1497, l’explorateur britannique<br />

Sébastien Cabot (1477-1557) a l’idée <strong>de</strong><br />

transformer c<strong>et</strong> inconvénient en un avantage :<br />

puisque <strong>la</strong> déclinaison n’est pas constante,<br />

dit-il, on pourrait dresser un tableau indiquant<br />

pour chaque <strong>la</strong>titu<strong>de</strong>, <strong>la</strong> valeur <strong>de</strong> <strong>la</strong> déclinaison<br />

en fonction <strong>de</strong> <strong>la</strong> longitu<strong>de</strong>. Lors <strong>de</strong>s<br />

voyages, connaissant <strong>la</strong> <strong>la</strong>titu<strong>de</strong>, une mesure<br />

<strong>de</strong> déclinaison perm<strong>et</strong>trait ainsi <strong>de</strong> déterminer<br />

<strong>la</strong> longitu<strong>de</strong>. En eff<strong>et</strong>, alors que <strong>la</strong> détermination<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>la</strong>titu<strong>de</strong> est chose aisée à l’ai<strong>de</strong><br />

d’observations astronomiques, celle <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

longitu<strong>de</strong> est beaucoup plus difficile, car elle<br />

nécessite <strong>la</strong> connaissance <strong>de</strong> l’heure, ce qui<br />

implique une horloge précise ou un bon chronomètre<br />

embarqué… chose que l’on ne possédait<br />

pas à c<strong>et</strong>te époque. Le navigateur<br />

portugais João <strong>de</strong> Castro (1500-1548) entreprend<br />

au cours du XVI e siècle une étu<strong>de</strong><br />

systématique <strong>de</strong> <strong>la</strong> valeur <strong>de</strong> <strong>la</strong> déclinaison sur<br />

le globe <strong>et</strong> relève une cinquantaine <strong>de</strong> valeurs<br />

intéressantes. Puis, vers 1700, Edmund Halley<br />

(1656-1742) établit <strong>la</strong> première carte <strong>de</strong> déclinaisons<br />

magnétiques (fig. 5). Mais <strong>la</strong> détermination<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> longitu<strong>de</strong> à travers une mesure <strong>de</strong><br />

FIGURE 5<br />

Portrait <strong>de</strong> Halley (1656-1742).<br />

Le célèbre astronome britannique<br />

Edmund Halley établit <strong>la</strong> première carte<br />

<strong>de</strong> déclinaisons magnétiques. Il é<strong>la</strong>bore <strong>la</strong><br />

théorie <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre creuse formée <strong>de</strong> couches<br />

magnétiques concentriques en mouvement<br />

les unes par rapport aux autres afin<br />

d’expliquer les variations temporelles<br />

du champ magnétique terrestre.<br />

© <strong>Pa<strong>la</strong>is</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>découverte</strong>.<br />

déclinaison, appelée mécométrie, n’emporte<br />

aucun succès pour <strong>de</strong>ux raisons : premièrement,<br />

les variations <strong>de</strong> <strong>la</strong> déclinaison se révèlent<br />

trop irrégulières ; ensuite, en 1635, le<br />

mathématicien <strong>et</strong> astronome britannique<br />

Henry Gellibrand (1597-1636) découvre qu’à<br />

Londres <strong>la</strong> valeur <strong>de</strong> <strong>la</strong> déclinaison avait<br />

changé au cours du temps. Ce résultat est<br />

ensuite étendu à d’autres points du globe. Aux<br />

variations spatiales s’ajoutait donc une variation<br />

temporelle qui m<strong>et</strong>tait fortement en cause<br />

l’efficacité <strong>de</strong> <strong>la</strong> mécométrie.<br />

L’inclinaison<br />

C’est en 1544 que l’Allemand Georg<br />

Hartmann (1489-1564), fabricant d’instru-


54<br />

DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

FIGURE 6<br />

La célèbre expérience<br />

<strong>de</strong> Robert Norman<br />

En fixant un morceau <strong>de</strong> liège <strong>de</strong> taille<br />

convenable à une aiguille aimantée <strong>de</strong><br />

boussole, Norman rend le tout aussi <strong>de</strong>nse que<br />

l’eau. Il constate ensuite que l’aiguille ainsi<br />

préparée ne se dép<strong>la</strong>ce pas sous l’eau : elle<br />

tourne sur p<strong>la</strong>ce sur elle-même. Elle n’est donc<br />

nullement attirée : elle est contrainte <strong>de</strong><br />

s’orienter.<br />

© William Gilbert « De Magn<strong>et</strong>ic »/Dover<br />

Publications.<br />

ments <strong>et</strong> vicaire d’une église <strong>de</strong> Nuremberg,<br />

découvre que l’aiguille d’une boussole ne<br />

repose pas dans le p<strong>la</strong>n horizontal, mais<br />

pointe vers le bas (dans l’hémisphère nord)<br />

son extrémité orientée vers le nord. C’est <strong>la</strong><br />

<strong>découverte</strong> <strong>de</strong> l’inclinaison magnétique. En<br />

1576, le Britannique Robert Norman, (mort<br />

vers 1600), un marin r<strong>et</strong>raité qui s’était<br />

spécialisé dans <strong>la</strong> fabrication <strong>de</strong> <strong>boussoles</strong>,<br />

redécouvre le phénomène <strong>et</strong> comme beaucoup<br />

d’autres cherche à éluci<strong>de</strong>r l’origine <strong>de</strong> c<strong>et</strong>te<br />

anomalie. Selon certains, l’inclinaison<br />

pouvait s’expliquer si l’on adm<strong>et</strong>tait que l’aimantation<br />

<strong>de</strong> l’aiguille augmentait son poids à<br />

l’extrémité censée indiquer le nord. Norman<br />

prouve qu’il n’en est rien, en montrant qu’une<br />

aiguille pèse autant avant qu’après aimantation<br />

(5) . Il construit <strong>la</strong> première boussole d’inclinaison<br />

<strong>et</strong> montre que l’aiguille s’incline à<br />

Londres <strong>de</strong> près <strong>de</strong> 72 <strong>de</strong>grés en-<strong>de</strong>ssous <strong>de</strong><br />

l’horizon ! Compte tenu <strong>de</strong> l’importance <strong>de</strong><br />

c<strong>et</strong>te inclinaison, il écarte l’hypothèse selon<br />

<strong>la</strong>quelle <strong>de</strong>s montagnes perturberaient l’orientation<br />

<strong>de</strong> l’aiguille aimantée. Selon lui, l’inclinaison<br />

prouve que l’extrémité <strong>de</strong> l’aiguille<br />

censée tourner vers le nord est attirée par un<br />

point situé dans <strong>la</strong> Terre… à moins que ce ne<br />

soit l’autre extrémité qui soit attirée par les<br />

cieux ! Peut-être même qu’il ne s’agit pas<br />

d’une attraction, mais d’une répulsion céleste<br />

ou terrestre… Norman préfère l’hypothèse<br />

d’une action terrestre <strong>et</strong> pense que toutes les<br />

aiguilles <strong>de</strong>vraient pointer vers un même<br />

point. À ce sta<strong>de</strong>, alors que l’on serait tenté<br />

d’imaginer ce point comme un « centre<br />

attractif », le Britannique montre qu’il n’en<br />

est rien, grâce à une très belle expérience<br />

restée célèbre dans l’histoire du magnétisme.<br />

(5) Si l’aiguille d’une boussole ordinaire ach<strong>et</strong>ée en magasin<br />

ne s’incline pas, c’est parce que le constructeur a surchargé<br />

une <strong>de</strong> ses extrémités convenablement, en fonction du lieu<br />

d’achat (du côté <strong>de</strong> l’extrémité sud en France).<br />

FIGURE 7<br />

The Newe Attractive<br />

En 1581 Norman publie les résultats <strong>de</strong> ses<br />

recherches dans « The Newe Attractive ». Pour <strong>la</strong><br />

première fois <strong>de</strong> l’histoire l’hypothèse d’une action<br />

terrestre sur <strong>la</strong> boussole est admise <strong>et</strong> mise en avant.<br />

© William Gilbert « De Magn<strong>et</strong>ic »/Dover Publications.


DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

55<br />

W<br />

Eli<br />

©<br />

FIGURE 8<br />

William Gilbert (1544-1603)<br />

décrit le magnétisme<br />

à <strong>la</strong> reine Elisab<strong>et</strong>h.<br />

Copernicien dans l’âme,<br />

ce Galilée du magnétisme, peut<br />

être considéré comme l’un<br />

<strong>de</strong>s premiers chercheurs<br />

« mo<strong>de</strong>rnes » dans le domaine<br />

<strong>de</strong> l’électricité<br />

<strong>et</strong> du magnétisme.<br />

© <strong>Pa<strong>la</strong>is</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>découverte</strong>.<br />

Norman attache à une aiguille <strong>de</strong> boussole<br />

un morceau <strong>de</strong> liège <strong>de</strong> taille convenable afin<br />

que l’ensemble ait <strong>la</strong> même <strong>de</strong>nsité que l’eau.<br />

Il immerge ensuite le tout dans le liqui<strong>de</strong> <strong>et</strong><br />

observe contre toute attente que l’aiguille<br />

ainsi préparée ne se dép<strong>la</strong>ce pas sous l’eau !<br />

Elle reste sur p<strong>la</strong>ce mais tourne sur elle-même<br />

avant <strong>de</strong> s’immobiliser selon une certaine<br />

orientation présentant une déclinaison <strong>et</strong> une<br />

inclinaison (fig. 6). Le résultat crucial révélé<br />

par c<strong>et</strong>te expérience est que l’aiguille ne<br />

voyage pas : elle n’est donc nullement attirée<br />

par quoi que ce soit. Si le point que Norman<br />

avait imaginé dans <strong>la</strong> Terre était « attractif »,<br />

il aurait attiré l’aiguille <strong>et</strong> celle-ci se serait<br />

mise en mouvement. Mais tel n’était pas le<br />

cas. Norman baptise ce point point respective<br />

<strong>et</strong> en 1581 publie les résultats <strong>de</strong> ses<br />

recherches dans un ouvrage qu’il intitule The<br />

Newe Attractive (fig. 7). On y trouve pour <strong>la</strong><br />

première fois <strong>la</strong> thèse selon <strong>la</strong>quelle <strong>la</strong> cause<br />

<strong>de</strong> l’orientation d’une aiguille <strong>de</strong> boussole est<br />

terrestre. William Gilbert (1544-1603),<br />

mé<strong>de</strong>cin <strong>de</strong> <strong>la</strong> reine Elisab<strong>et</strong>h I er , reprendra<br />

c<strong>et</strong>te idée <strong>et</strong> <strong>la</strong> développera selon sa propre<br />

conception <strong>de</strong> <strong>la</strong> nature.<br />

William Gilbert <strong>et</strong> son œuvre<br />

Parfois appelé le « Galilée du magnétisme »,<br />

Gilbert est très peu connu du public (fig. 8).<br />

Pourtant, l’importance <strong>de</strong> son œuvre est<br />

fondamentale, non seulement dans le domaine<br />

du magnétisme mais aussi en électricité,<br />

terme (electricitas) qu’il forge à partir du grec<br />

elektron c’est à dire « ambre ». Ce<strong>la</strong>, par allusion<br />

à <strong>la</strong> propriété que possè<strong>de</strong> l’ambre (frotté<br />

contre <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>la</strong>ine) d’attirer <strong>de</strong> légers corps,<br />

menues feuilles, brindilles… Gilbert juge très<br />

sévèrement ses prédécesseurs, les traitant <strong>de</strong><br />

char<strong>la</strong>tans, d’incompétents, d’ignorants… y<br />

compris Pierre <strong>de</strong> Maricourt pour qui il<br />

conserve pourtant une certaine estime <strong>et</strong> dont<br />

il emprunte l’idée du globe aimanté. Il lit<br />

beaucoup d’ouvrages publiés en <strong>la</strong>tin, dont <strong>la</strong><br />

Magia Naturalis (Magie naturelle, 1558) <strong>de</strong><br />

l’Italien Giovanni Battista <strong>de</strong>l<strong>la</strong> Porta (1535-<br />

1615). Gilbert considère ce <strong>de</strong>rnier comme<br />

particulièrement ignorant, notamment parce<br />

que <strong>de</strong>l<strong>la</strong> Porta prétendait qu’une aiguille en<br />

acier frottée contre un diamant s’orientait<br />

dans <strong>la</strong> direction nord-sud. Gilbert répète c<strong>et</strong>te<br />

expérience soixante-quinze fois (!) avec<br />

autant <strong>de</strong> diamants, mais n’observe jamais<br />

aucune orientation particulière <strong>de</strong> l’aiguille<br />

ainsi frottée. Signalons cependant que<br />

l’Italien avait aussi <strong>de</strong> bonnes idées : en particulier,<br />

il avait introduit une très belle innovation<br />

pour mesurer <strong>la</strong> « puissance » d’un<br />

aimant. Il employait une ba<strong>la</strong>nce à <strong>de</strong>ux<br />

p<strong>la</strong>teaux, l’un supportant un morceau <strong>de</strong> fer.<br />

Sous ce p<strong>la</strong>teau, il p<strong>la</strong>çait l’aimant dont il<br />

souhaitait mesurer <strong>la</strong> performance. Il cherchait<br />

ensuite à compenser l’attraction que subissait<br />

le fer <strong>de</strong> <strong>la</strong> part <strong>de</strong> l’aimant en ajoutant <strong>de</strong>s<br />

poids sur l’autre p<strong>la</strong>teau. L’importance <strong>de</strong> ce


56<br />

FIGURE 9<br />

De Magn<strong>et</strong>e<br />

De Magn<strong>et</strong>e, publié en 1600 est le premier<br />

traité mo<strong>de</strong>rne <strong>de</strong> magnétisme. Gilbert<br />

y présente sa philosophie <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre <strong>et</strong><br />

comme son compatriote Norman soutient<br />

que <strong>la</strong> cause <strong>de</strong> l’orientation <strong>de</strong> <strong>la</strong> boussole<br />

rési<strong>de</strong> dans <strong>la</strong> Terre <strong>et</strong> non dans les cieux.<br />

© William Gilbert « De Magn<strong>et</strong>ic »/Dover<br />

Publications.<br />

FIGURE 10<br />

Portrait <strong>de</strong> Copernic (1473-1543).<br />

Grâce au nouveau point <strong>de</strong> vue qu’introduit<br />

Copernic, à savoir qu’il est plus commo<strong>de</strong><br />

<strong>de</strong> considérer que c’est <strong>la</strong> Terre qui tourne<br />

sur elle-même <strong>et</strong> non le ciel autour d’elle,<br />

l’astronome polonais favorise une nouvelle<br />

révolution, c<strong>et</strong>te fois dans le domaine du<br />

magnétisme. Selon c<strong>et</strong>te même philosophie,<br />

Gilbert pense que c’est <strong>la</strong> Terre qui agit sur<br />

<strong>la</strong> boussole <strong>et</strong> non le ciel.<br />

© <strong>Pa<strong>la</strong>is</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>découverte</strong><br />

poids lui perm<strong>et</strong>tait d’apprécier <strong>la</strong> force que<br />

l’aimant exerçait sur le fer.<br />

La nouvelle philosophie <strong>de</strong> Gilbert<br />

En fait, Gilbert juge, critique voire ridiculise<br />

non les travaux <strong>de</strong> ses prédécesseurs chez qui<br />

il puise une partie <strong>de</strong> son inspiration mais leur<br />

philosophie <strong>de</strong> <strong>la</strong> nature, à son goût trop<br />

empreinte <strong>de</strong> magie, <strong>de</strong> mythe, <strong>de</strong> doctrines<br />

aristotéliciennes… En eff<strong>et</strong>, Gilbert fait partie<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> nouvelle génération <strong>de</strong> scientifiques en<br />

passe <strong>de</strong> rompre avec le passé. Ainsi, il admire<br />

par exemple Copernic <strong>et</strong> dans une certaine<br />

mesure Giordano Bruno (1548-1600). Ce<br />

<strong>de</strong>rnier, pour avoir osé prétendre que<br />

l’Univers est infini, meurt sur le bûcher à<br />

Rome l’année même où De Magn<strong>et</strong>e, l’œuvre<br />

fondamentale <strong>de</strong> Gilbert est publiée (6) . Très<br />

(6) En réalité, De Magn<strong>et</strong>e est le titre abrégé <strong>de</strong> l’ouvrage. Le<br />

titre compl<strong>et</strong> est De Magn<strong>et</strong>e, Magn<strong>et</strong>icisque Corporibus, <strong>et</strong> <strong>de</strong><br />

Magno Magn<strong>et</strong>e Tellure (Sur l’aimant, les corps aimantés <strong>et</strong><br />

sur le grand aimant Terre).<br />

riche en expériences, il s’agit du premier traité<br />

sur le magnétisme que l’on pourrait qualifier<br />

<strong>de</strong> « mo<strong>de</strong>rne » (fig. 9). Gilbert y présente<br />

notamment une nouvelle philosophie <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

Terre, philosophie qu’il développe surtout<br />

dans un autre ouvrage Physiologia Nova<br />

Contra Aristotelem (La nouvelle philosophie<br />

contre Aristote) qui paraîtra en 1651, bien<br />

après sa mort – sans doute causée par <strong>la</strong> peste<br />

– survenue en 1603.<br />

Il semblerait que l’idée d’une action


DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

57<br />

terrestre sur <strong>la</strong> boussole germe dans l’esprit <strong>de</strong><br />

Gilbert vers 1580, à peu près à <strong>la</strong> même date<br />

que chez Robert Norman. Cependant, alors<br />

que ce <strong>de</strong>rnier s’appuie sur <strong>de</strong>s mesures d’inclinaisons,<br />

<strong>la</strong> motivation <strong>de</strong> Gilbert pour<br />

défendre c<strong>et</strong>te thèse est ailleurs : dans <strong>la</strong><br />

nouvelle philosophie <strong>de</strong> <strong>la</strong> nature qu’il est en<br />

train <strong>de</strong> m<strong>et</strong>tre sur pied. Copernicien dans<br />

l’âme, <strong>et</strong> l’un <strong>de</strong>s rares à défendre l’héliocentrisme,<br />

son raisonnement est à peu près le<br />

suivant : puisque Copernic a remp<strong>la</strong>cé le<br />

mouvement céleste par un mouvement<br />

terrestre (fig. 10), il serait raisonnable <strong>de</strong><br />

remp<strong>la</strong>cer l’action céleste (sur <strong>la</strong> boussole)<br />

par une action terrestre. Ainsi, entre ses<br />

mains, le globe aimanté <strong>de</strong> Pierre <strong>de</strong><br />

Maricourt n’imite pas <strong>la</strong> voûte céleste comme<br />

le croyait le Français, mais imite le globe<br />

terrestre dont il constitue un véritable modèle<br />

qu’il nomme, terrel<strong>la</strong> ou microgé. Aux yeux<br />

<strong>de</strong> Gilbert, dans ce contexte, il est c<strong>la</strong>ir qu’il<br />

faut considérer <strong>la</strong> Terre comme un gigantesque<br />

aimant. C<strong>et</strong>te thèse, véritable révolution<br />

copernicienne, est exposée pour <strong>la</strong><br />

première fois dans De Magn<strong>et</strong>e, soit en 1600.<br />

Personne avant Gilbert n’aurait osé prétendre<br />

que <strong>la</strong> Terre est un aimant, pas même Pierre <strong>de</strong><br />

Maricourt qui avait pourtant imaginé le globe<br />

aimanté. Il ne faudrait donc pas croire que le<br />

Français est passé tout près d’une <strong>découverte</strong><br />

qu’il a manquée <strong>de</strong> peu, sous le simple<br />

prétexte qu’il avait imaginé le globe aimanté<br />

ainsi qu’une métho<strong>de</strong> pour déterminer l’emp<strong>la</strong>cement<br />

<strong>de</strong> ses pôles. Malgré c<strong>et</strong>te proximité<br />

apparente, Pierre <strong>de</strong> Maricourt était à<br />

mille lieux d’imaginer que son globe pouvait<br />

être considéré comme une mini-Terre.<br />

Conceptuellement, il se situait en fait quasiment<br />

aux antipo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> Gilbert. Ainsi, ce qui<br />

est presque évi<strong>de</strong>nt pour ce <strong>de</strong>rnier (<strong>et</strong> pour<br />

nous) était totalement impensable pour son<br />

prédécesseur. On saisit bien, ici, l’importance<br />

cruciale <strong>de</strong> l’état d’esprit, <strong>de</strong> <strong>la</strong> philosophie,<br />

dans l’é<strong>la</strong>boration d’une nouvelle idée (<strong>et</strong> <strong>de</strong><br />

son acceptation). On sait aujourd’hui que le<br />

champ magnétique terrestre n’est pas dû à une<br />

aimantation <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre, mais résulte <strong>de</strong><br />

mouvements <strong>de</strong> matière électriquement<br />

FIGURE 11<br />

L’inclinaison selon Gilbert<br />

Selon Gilbert une aiguille <strong>de</strong> boussole <strong>de</strong>vrait<br />

rester à l’horizontale à l‘équateur, verticale aux<br />

pôles, <strong>et</strong> prendre une inclinaison intermédiaire<br />

aux autres <strong>la</strong>titu<strong>de</strong>s. Henry Hudson (1565-1611)<br />

montre cependant que les prédictions <strong>de</strong> Gilbert<br />

ne sont pas vérifiées.<br />

© William Gilbert « De Magn<strong>et</strong>ic »/Dover<br />

Publications.<br />

chargée (courants électriques) dans les<br />

profon<strong>de</strong>urs <strong>de</strong> notre p<strong>la</strong>nète.<br />

L’inclinaison <strong>et</strong> <strong>la</strong> déclinaison<br />

dans l’œuvre <strong>de</strong> Gilbert<br />

Bien sûr, l’hypothèse <strong>de</strong> <strong>la</strong> terre aimantée<br />

<strong>de</strong>vait rendre compte <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux anomalies que<br />

manifestait <strong>la</strong> boussole, à savoir <strong>la</strong> déclinaison<br />

<strong>et</strong> l’inclinaison. Gilbert attribue <strong>la</strong> première <strong>de</strong><br />

ces anomalies aux irrégu<strong>la</strong>rités <strong>de</strong> <strong>la</strong> surface<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre. Il croit avoir observé une déclinaison<br />

sur une terrel<strong>la</strong> dont il a déprimé <strong>la</strong><br />

surface localement pour représenter l’océan<br />

At<strong>la</strong>ntique. Pour ce qui concerne l’inclinaison,<br />

l’explication était plus simple.<br />

L’aimantation <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre, supposée s’affirmer<br />

le long <strong>de</strong> son axe <strong>de</strong> rotation, impliquait qu’à<br />

l’équateur l’inclinaison <strong>de</strong>vait être nulle<br />

(aiguille horizontale) <strong>et</strong> qu’aux pôles géographiques<br />

elle <strong>de</strong>vait être <strong>de</strong> 90° ; autrement dit,<br />

en Arctique <strong>et</strong> en Antarctique, l’aiguille d’une<br />

boussole <strong>de</strong>vait se tenir à <strong>la</strong> verticale (fig. 11).


58<br />

DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

l’axe <strong>de</strong>s pôles magnétiques n’est pas<br />

confondu avec l’axe <strong>de</strong> rotation <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre,<br />

c’est à dire avec l’axe <strong>de</strong>s pôles géographiques.<br />

Pour expliquer les variations temporelles,<br />

Halley imagine <strong>la</strong> Terre constituée <strong>de</strong><br />

couches concentriques aimantées tournant les<br />

unes par rapport aux autres... Le célèbre astronome<br />

était si fier <strong>de</strong> sa théorie qu’à 80 ans il<br />

<strong>de</strong>manda que son portrait soit réalisé avec en<br />

arrière-p<strong>la</strong>n un schéma <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre conforme à<br />

ses pensées.<br />

FIGURE 12<br />

Aimantation <strong>et</strong> forge<br />

Gilbert indique plusieurs métho<strong>de</strong>s pour aimanter<br />

un barreau en fer. Il suffit <strong>de</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong>r à un<br />

forgeron <strong>de</strong> battre obliquement le métal chaud<br />

<strong>de</strong> sorte qu’il s’étire dans le sens nord-sud. Lors<br />

<strong>de</strong> son refroidissement, le barreau s’aimantera.<br />

© William Gilbert « De Magn<strong>et</strong>ic »/Dover<br />

Publications.<br />

Ce<strong>la</strong> se comprend. En expérimentant sur une<br />

terrel<strong>la</strong>, Gilbert cherche à déterminer <strong>la</strong><br />

valeur <strong>de</strong> l’inclinaison entre l’équateur <strong>et</strong> les<br />

pôles. Il constate qu’il n’existe pas <strong>de</strong> re<strong>la</strong>tion<br />

simple entre <strong>la</strong> <strong>la</strong>titu<strong>de</strong> <strong>et</strong> l’inclinaison, bien<br />

qu’à chaque <strong>la</strong>titu<strong>de</strong> correspon<strong>de</strong> une <strong>et</strong> une<br />

seule inclinaison. Ce résultat lui perm<strong>et</strong> d’affirmer<br />

que le point respective imaginé par<br />

Norman n’existe pas (les directions d’inclinaisons<br />

ne convergent pas), <strong>et</strong> l’encourage à<br />

soutenir qu’il <strong>de</strong>vrait être possible <strong>de</strong> déterminer<br />

<strong>la</strong> <strong>la</strong>titu<strong>de</strong> à partir <strong>de</strong> l’inclinaison.<br />

Aussi, en 1608, soit cinq ans après le décès <strong>de</strong><br />

Gilbert, le navigateur explorateur britannique<br />

Henry Hudson (1565-1611) se donne pour<br />

mission <strong>de</strong> vérifier les dires <strong>de</strong> son compatriote.<br />

Surprise ! L’aiguille <strong>de</strong> sa boussole se<br />

positionne quasiment à <strong>la</strong> verticale quelque<br />

part à <strong>la</strong> <strong>la</strong>titu<strong>de</strong> <strong>de</strong> 75° seulement ! Gilbert<br />

s’était donc trompé… Par ailleurs, <strong>la</strong> <strong>découverte</strong><br />

<strong>de</strong>s variations temporelles puis <strong>la</strong> confirmation<br />

<strong>de</strong> c<strong>et</strong> étrange phénomène au cours<br />

<strong>de</strong>s années 1630 conduit à l’abandon<br />

progressif <strong>et</strong> partiel <strong>de</strong>s idées <strong>de</strong> Gilbert.<br />

Partiel, car on conserve l’idée d’une Terre<br />

aimantée, mais on l’amen<strong>de</strong> en adm<strong>et</strong>tant que<br />

Deux remarques présentées par Gilbert<br />

De Magn<strong>et</strong>e est un véritable traité : il serait<br />

très long <strong>de</strong> relever tous les points qui méritent<br />

attention. Nous n’en présenterons ici que <strong>de</strong>ux.<br />

Les pôles <strong>et</strong> leur interaction<br />

La Terre étant un immense aimant, se dit<br />

Gilbert, <strong>la</strong> boussole interagit avec elle <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

même manière qu’elle interagit avec un<br />

aimant. Dans <strong>la</strong> mesure où <strong>de</strong>ux pôles <strong>de</strong><br />

même nom s’opposent, Gilbert adm<strong>et</strong> que<br />

l’extrémité <strong>de</strong> l’aiguille qui pointe vers le<br />

nord géographique est un pôle magnétique<br />

sud ; il adopte c<strong>et</strong>te convention – inverse <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

nôtre – car il préfère considérer que le pôle<br />

magnétique nord est situé au pôle géographique<br />

nord (en Arctique). Pour décrire c<strong>et</strong>te<br />

interaction, Gilbert s’interdit <strong>de</strong> faire appel à<br />

une quelconque « attraction » ou « répulsion<br />

», <strong>de</strong>ux termes se rapportant aux <strong>boussoles</strong><br />

qu’il cherche à rayer <strong>de</strong> son vocabu<strong>la</strong>ire.<br />

Pourquoi Car il admire <strong>la</strong> célèbre expérience<br />

<strong>de</strong> l’aiguille immergée réalisée par Norman,<br />

<strong>et</strong> qui avait convaincu ce <strong>de</strong>rnier qu’il n’y<br />

avait aucun « point attractif » au sein <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

Terre (lire précé<strong>de</strong>mment dans c<strong>et</strong> article).<br />

À ce sta<strong>de</strong>, Gilbert <strong>de</strong>vait donc inventer un<br />

nouveau mot. Comme ce<strong>la</strong> arrive souvent en<br />

science, plutôt que <strong>de</strong> créer un nouveau mot,<br />

il puise dans l’existant. Son choix se porte sur<br />

« coition » (aller ensemble). Dans l’esprit <strong>de</strong><br />

Gilbert, il s’agit là d’une tendance, une inclination<br />

à un accord, une concordance, une<br />

harmonie, une union… entre <strong>la</strong> position <strong>de</strong><br />

l’aiguille <strong>de</strong> <strong>la</strong> boussole <strong>et</strong> les pôles magnétiques<br />

terrestres.


DÉCOUVERTE N°346 MARS 2007<br />

59<br />

L’aimantation <strong>et</strong> <strong>la</strong> désaimantation<br />

Gilbert décrit comment le chauffage à haute<br />

température d’une pièce aimantée lui fait<br />

perdre son aimantation. Il indique également<br />

comment on peut procé<strong>de</strong>r pour aimanter<br />

l’acier. Il suffit, dit-il, <strong>de</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong>r à un<br />

forgeron <strong>de</strong> battre obliquement le métal –<br />

encore mou sur l’enclume – <strong>de</strong> sorte qu’il<br />

s’allonge dans <strong>la</strong> direction du nord (fig. 12).<br />

Gilbert écrit ensuite qu’il n’est pas nécessaire<br />

<strong>de</strong> battre un barreau d’acier chaud. Il suffit <strong>de</strong><br />

le <strong>la</strong>isser se refroidir dans <strong>la</strong> direction nordsud<br />

: il s’aimantera. Ce<strong>la</strong> rappelle le procédé<br />

chinois pour aimanter le poisson… Autre<br />

métho<strong>de</strong> : donner quelques grands coups sur<br />

un barreau en acier à température ambiante,<br />

orienté dans <strong>la</strong> direction nord-sud. Enfin,<br />

Gilbert note l’aimantation <strong>de</strong>s barreaux en fer<br />

restés très longtemps orientés selon <strong>la</strong> direction<br />

nord-sud (comme par exemple dans<br />

certaines constructions).<br />

Gilbert <strong>et</strong> ses croyances<br />

L’approche adoptée par Gilbert rappelle<br />

celle <strong>de</strong> Isaac Newton (1642-1727) : il trouve<br />

une part <strong>de</strong> son inspiration dans ses croyances<br />

que l’on pourrait qualifier <strong>de</strong> moyenâgeuses<br />

ou d’occultes. Comme Newton, Gilbert se<br />

considère comme un philosophe <strong>de</strong> <strong>la</strong> nature,<br />

mais contrairement au père <strong>de</strong> <strong>la</strong> gravitation<br />

universelle, il ne fait que très peu usage <strong>de</strong>s<br />

mathématiques. Ce<strong>la</strong>, parce qu’il considère<br />

que les mathématiciens n’expliquent rien,<br />

mais ne font que sauver les apparences.<br />

Gilbert croit dans une harmonie cosmique<br />

divine, un peu comme Johannes Kepler<br />

(1571-1630) sur qui il aura beaucoup d’influence.<br />

Il est persuadé que les p<strong>la</strong>nètes possè<strong>de</strong>nt<br />

toutes une âme, celle <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre étant<br />

magnétique, comme d’ailleurs celle <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

Lune. En ce<strong>la</strong>, il s’oppose radicalement à <strong>la</strong><br />

philosophie d’Aristote. De même, selon <strong>la</strong><br />

doctrine aristotélicienne, il est impossible<br />

(7) Étymologiquement les termes « art » <strong>et</strong> « technique » signifient<br />

<strong>la</strong> même chose, l’activité artisanal, le premier en <strong>la</strong>tin,<br />

le second en grec.<br />

d’imiter <strong>la</strong> nature à travers l’art, <strong>la</strong> technique (7)<br />

car contrairement au philosophe <strong>de</strong> <strong>la</strong> nature,<br />

l’artiste s’occupe <strong>de</strong>s mouvements non naturels,<br />

forcés. Ainsi, pour un disciple d’Aristote,<br />

une connaissance re<strong>la</strong>tive aux mouvements<br />

« non naturels » ne peut perm<strong>et</strong>tre d’appréhen<strong>de</strong>r<br />

le mon<strong>de</strong> « naturel » ! Gilbert, n’adhère<br />

pas à c<strong>et</strong>te vision aristotélicienne. Ce<strong>la</strong> lui<br />

perm<strong>et</strong> <strong>de</strong> considérer <strong>la</strong> terrel<strong>la</strong>, confectionnée<br />

<strong>de</strong> ses mains, comme un modèle expérimental<br />

<strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre qui lui perm<strong>et</strong> <strong>de</strong> mieux<br />

comprendre notre p<strong>la</strong>nète. Pour Gilbert, le<br />

mouvement copernicien <strong>de</strong> <strong>la</strong> Terre sur son<br />

axe résulte <strong>de</strong> son magnétisme. Il est fort<br />

possible qu’il ait puisé c<strong>et</strong>te idée dans l’horloge<br />

perpétuelle <strong>de</strong> Pierre <strong>de</strong> Maricourt. Ce<strong>la</strong>,<br />

bien que Gilbert constate que <strong>la</strong> terrel<strong>la</strong> ne<br />

tourne pas sur elle-même. En eff<strong>et</strong>, dit<br />

Gilbert, le modèle ne tourne pas, car il<br />

manque à <strong>la</strong> terrel<strong>la</strong>… l’âme magnétique. La<br />

Terre <strong>la</strong> possè<strong>de</strong> <strong>et</strong> tourne grâce à elle. La<br />

Lune possèdant comme <strong>la</strong> Terre une âme<br />

magnétique, elle agit sur notre p<strong>la</strong>nète <strong>et</strong> y<br />

provoque les marées. Kepler reprendra c<strong>et</strong>te<br />

idée <strong>et</strong> tentera d’expliquer le mouvement <strong>de</strong>s<br />

p<strong>la</strong>nètes…<br />

On le voit, comme Kepler, Newton <strong>et</strong><br />

d’autres, Gilbert a été à l’image <strong>de</strong> Janus, ce<br />

Dieu à <strong>de</strong>ux visages l’un tourné vers l’avenir,<br />

l’autre vers le passé.<br />

K. F.<br />

4<br />

Biologiste <strong>de</strong> formation (en théorie <strong>de</strong><br />

l’évolution), Kamil Fa<strong>de</strong>l a poursuivi<br />

ses étu<strong>de</strong>s en physico-chimie<br />

molécu<strong>la</strong>ire, puis en histoire <strong>de</strong>s<br />

sciences. Entré au <strong>Pa<strong>la</strong>is</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong><br />

<strong>découverte</strong> en 1989, il est actuellement<br />

chef du département <strong>de</strong> physique.<br />

Par ailleurs, il est prési<strong>de</strong>nt d’Objectif<br />

Science, une association qui sélectionne<br />

<strong>et</strong> prépare <strong>de</strong>s jeunes <strong>de</strong> 15 à 20 ans<br />

à <strong>de</strong>s concours scientifiques<br />

internationaux.<br />

www.objectif-science.org

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