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
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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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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
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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-
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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).
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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