L’Observatoire de Paris au début du XIX^e siècle, un haut lieu de la science

FRANCOIS ARAGO

Ara­go est le pre­mier vul­ga­ri­sa­teur scien­ti­fique, met­tant ses qua­li­tés d’orateur au ser­vice de la dif­fu­sion de la science 

Fran­çois Ara­go (1786−1853, X 1803), véri­table mythe à la fin du XIX^e siècle sous la III^e Répu­blique nais­sante, est à pré­sent une per­son­na­li­té rela­ti­ve­ment oubliée au pan­théon poly­tech­ni­cien. À l’Ob­ser­va­toire, il démarre comme secré­taire-biblio­thé­caire en 1805, et en prend la direc­tion effec­tive de 1834 à sa mort. À l’A­ca­dé­mie des sciences, dont il devient membre en 1809, à vingt-trois ans, au retour de son voyage de mesure de la méri­dienne en Espagne avec Biot, voyage de trois ans plein de péri­pé­ties ; il en devient secré­taire per­pé­tuel en 1830, créant les fameux Comptes ren­dus heb­do­ma­daires des séances de l’A­ca­dé­mie des sciences en 1835. La poli­tique, bien sûr, tout lui réus­sit : dès la révo­lu­tion de Juillet, Ara­go, de ten­dance libé­rale – à l’é­poque cela vou­lait dire de gauche – est élu conseiller géné­ral de la Seine et dépu­té de son dépar­te­ment natal des Pyrénées-Orientales. 

Un médaillon de la méri­dienne Ara­go, à l’Observatoire de Paris (on peut aus­si en voir dans le jar­din du Luxembourg).

Il est briè­ve­ment ministre de la Marine et des Colo­nies de la II^e Répu­blique en 1848 : il signe le décret d’a­bo­li­tion de l’es­cla­vage avec son sous-secré­taire d’É­tat aux colo­nies Schoel­cher – c’est ce der­nier qui lais­se­ra son nom au décret.

Ara­go tient à l’Ob­ser­va­toire, de 1813 à 1846, des confé­rences » d’as­tro­no­mie popu­laire » à grand suc­cès, écrit un livre épo­nyme (Camille Flam­ma­rion lui en sera rede­vable), construit même un nou­vel amphi­théâtre à l’Ob­ser­va­toire pour accueillir ses confé­rences. Un pro­mo­teur de l’in­no­va­tion, enfin : il com­prend tout le par­ti que l’art et la science (notam­ment l’as­tro­no­mie) peuvent tirer du pro­cé­dé pho­to­gra­phique de Daguerre ; il réunit les deux Aca­dé­mies des sciences et des belles-lettres pour leur pré­sen­ter en 1839 les pre­miers daguer­réo­types. Bref, un homme mobile, d’es­prit et de corps, si mobile qu’il a quit­té le socle de la sta­tue qui lui ren­dait hom­mage bou­le­vard Ara­go à Paris : le métal en a été fon­du pen­dant la guerre, et les » médaillons Ara­go « , le long de la méri­dienne qu’il avait lui-même arpen­tée, sont cen­sés repré­sen­ter (quand ils ne sont pas sub­ti­li­sés par des afi­cio­na­dos ou des fer­railleurs) ce même métal duquel l’homme était trempé… 

JEAN-BAPTISTE BIOT

Jean-Bap­tiste Biot (1774−1862, X 1794) était astro­nome au Bureau des lon­gi­tudes dont dépen­dait l’Ob­ser­va­toire, et qui dépen­dait lui-même de l’A­ca­dé­mie des sciences : il fera paral­lè­le­ment sa car­rière à l’U­ni­ver­si­té, comme pro­fes­seur d’as­tro­no­mie pen­dant qua­rante ans. 

Biot est le pre­mier savant qui atteste de l’origine non ter­restre des météorites 

Il est aca­dé­mi­cien des sciences en 1803, à vingt-neuf ans : Ara­go lui ravi­ra six ans plus tard le titre de plus jeune aca­dé­mi­cien élu. Biot avait gagné ses galons dans l’Orne, à L’Aigle, sous une pluie de frag­ments de météo­rites. Le 6 flo­réal an XI (26 avril 1803), cette ville bas-nor­mande voit le ciel lui tom­ber sur la tête. À l’é­poque, l’o­ri­gine extra­ter­restre des météo­rites n’é­tait pas éta­blie : encore en 1790, lors de la chute météo­ri­tique de Bar­bo­tan (Gers), notables et savants locaux se moquaient des dires des pay­sans. Biot, envoyé à L’Aigle par le ministre de l’In­té­rieur Chap­tal, mène une véri­table inves­ti­ga­tion poli­cière d’une grande rigueur scien­ti­fique. Son rap­port, lu à l’A­ca­dé­mie en juillet 1803, est le pre­mier écrit qui atteste, de la part d’un savant, de l’o­ri­gine non ter­restre des météorites. 

Biot et Ara­go se retrou­ve­ront dans de nom­breux domaines, en ne par­ta­geant que rare­ment la même opi­nion scien­ti­fique ou poli­tique. Leurs débuts de car­rière sont liés, Biot pre­nant sous son aile son cadet de douze ans : ils publient ensemble un mémoire sur la réfrac­tion des gaz en 1804, puis partent en Espagne sur la méri­dienne en 1806. Biot, comme Pois­son, sou­tien­dra sa vie durant la théo­rie cor­pus­cu­laire de la lumière de New­ton (la lumière est com­po­sée de grains mas­siques). Ara­go, au début, la sou­tien­dra comme Biot, mais il se ral­lie­ra vite à la théo­rie ondu­la­toire de son brillant col­lègue Fres­nel. Iro­nie du sort, la nou­velle phy­sique du XX^e siècle, et son prin­cipe de com­plé­men­ta­ri­té onde-cor­pus­cule, vien­dra mettre d’ac­cord tous nos savants poly­tech­ni­ciens. Biot s’op­po­se­ra aus­si à Ara­go à pro­pos de la créa­tion des Comptes ren­dus heb­do­ma­daires de l’A­ca­dé­mie : pour lui, la science néces­si­tait qu’on lais­sât du temps au temps, et la paru­tion annuelle des mémoires pro­duits par les aca­dé­mi­ciens était de plus grande valeur que cette inno­va­tion des comptes ren­dus heb­do­ma­daires qui, héré­sie, pou­vaient conte­nir des erreurs ! Dans ce débat, on retrouve la tra­di­tion­nelle césure entre le scien­ti­fique et le vul­ga­ri­sa­teur. Enfin, la césure était poli­tique, aus­si, entre eux : si Ara­go était clai­re­ment » libé­ral « , Biot se rat­ta­chait à une mou­vance conser­va­trice et catho­lique, comme nombre de ces savants poly­tech­ni­ciens, tels Binet (X 1804), Corio­lis, Fres­nel, Cau­chy. Mais Biot, à la dif­fé­rence d’A­ra­go, n’entre pas en poli­tique, et mène­ra une car­rière émi­nem­ment aca­dé­mique. Dans tous les sens de ce der­nier terme, puisque Biot est membre de l’A­ca­dé­mie des ins­crip­tions et belles-lettres en 1841 et de l’A­ca­dé­mie fran­çaise en 1856 : il ne semble pas qu’il y ait d’autre exemple d’ap­par­te­nance à trois académies. 

AUGUSTIN FRESNEL

Augus­tin Fres­nel (1788−1827, X 1805) est sans doute plus naïf par­mi ces savants : il n’est pas à la recherche des hon­neurs, fait une car­rière entiè­re­ment vouée à la science et à la tech­nique, et meurt jeune, à 38 ans. C’est, à mon sens, le plus grand phy­si­cien du siècle, entiè­re­ment dévoué à la science, loin des enjeux de pou­voir, sim­ple­ment roya­liste dans les tripes. Ingé­nieur des Ponts et Chaus­sées, comme Cau­chy, comme Corio­lis – à l’é­poque les pre­miers de l’É­cole poly­tech­nique sor­taient dans ce corps et non aux Mines – il sera le sym­bole des » ingé­nieurs-savants » de la pre­mière moi­tié du XIX^e siècle. 

Les frères Fres­nel, pre­mière dynas­tie polytechnicienne ?
Augus­tin Fres­nel, l’in­gé­nieur-savant, est X 1804. Son frère aîné Louis (1786−1809) l’a­vait pré­cé­dé à l’É­cole dans la pro­mo­tion 1803 : offi­cier d’ar­tille­rie, il sera tué au siège de Bada­joz en Espagne par les armées napo­léo­niennes en 1809. Le troi­sième frère Léo­nor (1790−1869) entre à l’X en 1807 : ingé­nieur, il pour­sui­vra les tra­vaux d’Au­gus­tin sur les phares et sera l’é­di­teur des oeuvres scien­ti­fiques com­plètes de son frère. Ils étaient tous trois cou­sins ger­mains, par leur mère, de Pros­per Méri­mée (1803−1870).

L’optique ondu­la­toire de Fres­nel a mis au ren­cart la théo­rie cor­pus­cu­laire de la lumière 

Ingé­nieur, il l’est dès sa sor­tie de l’X et jus­qu’en 1814, par­ti­ci­pant notam­ment à la construc­tion de routes. Il contri­bue­ra aus­si plus tard, en 1822, à une décou­verte tech­nique majeure, celle des len­tilles à éche­lons foca­li­sant la lumière en fais­ceau ; les len­tilles de Fres­nel sont encore uti­li­sées de nos jours dans les phares nau­tiques (ce pour quoi elles avaient été conçues) et les phares… de voi­ture (ce pour quoi elles n’a­vaient pas été conçues !). 

Len­tille à éche­lons (dite len­tille de Fres­nel), en uti­li­sa­tion dans les phares marins.

Mais reve­nons en 1815 : Fres­nel est assi­gné à rési­dence par la police impé­riale car il avait qua­li­fié le retour de l’île d’Elbe » d’at­taque contre la civi­li­sa­tion « . Retour­nant à Paris, il fait aus­si un retour à la science. C’est Ara­go, encore lui, qui le prend sous sa pro­tec­tion : Charles Fabry (1867−1945, X 1885), phy­si­cien, pro­fes­seur à l’X, écri­ra beau­coup plus tard, à pro­pos de Fres­nel, qu’A­ra­go » s’employa de son mieux pour que son métier d’in­gé­nieur, son gagne-pain, loin d’en­tra­ver sa car­rière scien­ti­fique, puisse se com­bi­ner avec elle. » Ara­go lui ins­talle un labo­ra­toire à l’Ob­ser­va­toire de Paris, en lui sug­gé­rant de s’in­té­res­ser aux tra­vaux sur la lumière de Tho­mas Young (1773−1829) : ce méde­cin anglais venait de faire sa fameuse expé­rience met­tant en évi­dence la dif­frac­tion de la lumière à tra­vers deux fentes et les franges d’in­ter­fé­rence cor­res­pon­dantes. De 1815 à 1819, Fres­nel va faire, à l’Ob­ser­va­toire notam­ment, de nom­breuses obser­va­tions de dif­frac­tion, avec divers sup­ports, uti­li­sant la pola­ri­sa­tion de la lumière décou­verte par Malus, et conce­vra entiè­re­ment la théo­rie ondu­la­toire de la lumière. Au pas­sage, il ne man­que­ra pas de rendre hom­mage aux conseils d’A­ra­go dans son mémoire de 1819 : » J’ai employé le moyen que M. Ara­go m’a­vait indi­qué, et qui m’a par­fai­te­ment réus­si. » L’op­tique ondu­la­toire de Fres­nel met­tait au ren­cart la théo­rie cor­pus­cu­laire de la lumière de New­ton, sou­te­nue en France par le gra­tin de la science, Laplace, Pois­son, Biot bien sûr et même… Ara­go, à ses débuts. Même si elle allait au cours du siècle perdre sa cohé­rence, s’ap­puyant sur un éther aus­si pré­gnant dans l’es­prit des suc­ces­seurs de Fres­nel qu’in­sai­sis­sable et tou­jours plus dif­fi­cile à carac­té­ri­ser, cette théo­rie de Fres­nel reste un monu­ment de la phy­sique. Fres­nel est, après New­ton en Angle­terre, le pre­mier phy­si­cien théo­ri­cien fran­çais, on n’en trou­ve­ra pas d’autre avant cent ans, avant les prix Nobel Louis de Bro­glie et Jean Perrin. 

La rela­ti­vi­té, et les tra­vaux de Fres­nel et de Le Verrier
La rela­ti­vi­té res­treinte d’Ein­stein (1905) vient rem­pla­cer, on le sait, la théo­rie de l’é­ther qui avait été bâtie sur la théo­rie ondu­la­toire de la lumière de Fres­nel. Fres­nel avait émis l’hy­po­thèse de l’é­ther comme milieu conduc­teur de l’onde, mais s’é­tait bien gar­dé de le carac­té­ri­ser, ce qui s’a­vé­ra d’ailleurs impos­sible. Le Ver­rier, fort de son suc­cès à pro­pos de Nep­tune, consi­dé­ré comme » sym­bole de la domi­na­tion sur l’u­ni­vers du cer­veau de l’homme « , s’at­ta­que­ra aux per­tur­ba­tions connues de très longue date sur la tra­jec­toire de la pla­nète Mer­cure ; il croyait même avoir décou­vert une autre pla­nète infé­rieure, qu’il bap­tise Vul­cain. Ses pré­vi­sions d’ob­ser­va­tion de Vul­cain se sont avé­rées fausses, et c’est la rela­ti­vi­té géné­rale d’Ein­stein (1915) qui vien­dra expli­quer la fameuse ano­ma­lie de » l’a­vance du péri­hé­lie de Mercure « . 

URBAIN-JOSEPH LE VERRIER

Conclure ce qua­tuor avec Urbain-Joseph Le Ver­rier (1811−1877, X 1831) n’est pas chose aisée, tant le per­son­nage paraît peu sym­pa­thique, aux anti­podes de la lar­gesse et de la géné­ro­si­té d’es­prit d’A­ra­go, auquel il s’op­po­se­ra sa vie durant. 

« M. Le Ver­rier a aper­çu le nou­vel astre sans avoir besoin de jeter un seul regard vers le ciel ; il l’a vu au bout de sa plume. » 

Entre Biot et Ara­go la riva­li­té res­te­ra feu­trée, aca­dé­mique, mal­gré les dif­fé­rences d’o­pi­nions scien­ti­fiques et poli­tiques ; Le Ver­rier mène­ra, lui, un com­bat d’in­tri­gant contre celui qui fut son maître et de vingt-cinq ans son aîné. C’est pour­tant Ara­go – éton­né des per­tur­ba­tions obser­vées sur l’or­bite de la nou­velle pla­nète Ura­nus (décou­verte par l’as­tro­nome alle­mand William Her­schel en 1786) – qui lui souffle le sujet d’é­tude qui le ren­dra célèbre, et auquel il s’at­telle en 1844. Deux ans plus tard, en sep­tembre 1846, Le Ver­rier ter­mine les cal­culs met­tant en évi­dence une nou­velle pla­nète, qui sera bap­ti­sée Neptune. 

Le dôme et les pla­tanes de l’Ob­ser­va­toire de Paris.

Le Ver­rier ne s’in­té­res­se­ra pas à l’ob­ser­va­tion de » sa » pla­nète, c’est l’as­tro­nome Johann Galle qui, à Ber­lin le 23 sep­tembre 1846, fut le pre­mier à obser­ver Nep­tune avec son téles­cope, à la posi­tion pré­vue par Le Ver­rier. Ara­go le rela­ta par la fameuse phrase : » M. Le Ver­rier a aper­çu le nou­vel astre sans avoir besoin de jeter un seul regard vers le ciel ; il l’a vu au bout de sa plume. » Auréo­lé de sa décou­verte, Le Ver­rier n’eut de cesse de pous­ser vers la porte Ara­go dont l’é­toile pâlis­sait. Dès 1847, il cherche, avec l’ap­pui de Gui­zot, ministre de Louis-Phi­lippe, à rem­pla­cer Ara­go à l’Ob­ser­va­toire. Pen­dant la II^e Répu­blique, Ara­go étant ministre, Le Ver­rier ravale ses ambi­tions. En 1850, il devient rap­por­teur d’une com­mis­sion de réforme de l’É­cole poly­tech­nique, contre laquelle Ara­go ful­mi­ne­ra car elle sou­hai­tait intro­duire plus de » science appli­quée » dans l’en­sei­gne­ment. À la mort d’A­ra­go, Le Ver­rier est nom­mé par le Second Empire direc­teur de l’Ob­ser­va­toire, sans sus­ci­ter l’en­thou­siasme des astro­nomes, anciens col­la­bo­ra­teurs d’A­ra­go. Sa pre­mière action fut de détruire l’am­phi­théâtre qu’A­ra­go avait construit pour ses confé­rences d’as­tro­no­mie popu­laire, afin d’y ins­tal­ler ses bureaux… Le Ver­rier fera lui aus­si de la poli­tique, comme de nom­breux poly­tech­ni­ciens au XIX^e siècle, en étant élu de la Manche, son dépar­te­ment natal, de 1849 à 1870. 

Science fondamentale et compétitivité économique

Cette saga de poly­tech­ni­ciens de la pre­mière moi­tié du XIX^e siècle, avec – déjà – ses inévi­tables que­relles, est celle d’une des plus belles pages de la science. Une science moins éloi­gnée de nous qu’il n’y paraît, puisque nombre de ses résul­tats (lois de pola­ri­sa­tion de Malus, théo­rie ondu­la­toire de Fres­nel, force de Corio­lis…) sont encore ensei­gnés aujourd’­hui, par­ti­ci­pant au rayon­ne­ment de l’i­mage poly­tech­ni­cienne. À une époque où nombre de pro­cess indus­triels et tech­no­lo­giques s’ap­puient tou­jours plus sur les résul­tats de la science fon­da­men­tale, où les allers-retours entre science et tech­no­lo­gie sont per­ma­nents, elle nous montre, dans toute son actua­li­té, l’im­por­tance de la for­ma­tion en sciences fon­da­men­tales dans la com­pé­ti­ti­vi­té économique. 

Pour en savoir plus
– James Lequeux, Fran­çois Ara­go, un savant géné­reux – Phy­sique et astro­no­mie au XIX^e siècle, EDP Sciences, 2008, 538 pages.
– Jean Eisens­taedt, Avant Ein­stein – Rela­ti­vi­té, lumière, gra­vi­ta­tion, Seuil, 2005, 349 pages.
– Bru­no Bel­hoste, La for­ma­tion d’une tech­no­cra­tie – L’É­cole poly­tech­nique et ses élèves de la Révo­lu­tion au Second Empire, 2003, 508 pages.
– Bul­le­tin n° 4 de la SABIX (mai 1989) consa­cré à Ara­go (voir notam­ment article d’Em­ma­nuel Gri­son, X 37), en ligne sur www.sabix.org
– Mau­rice Dau­mas, Ara­go, la jeu­nesse de la science, Belin, 1987, nou­velle édi­tion revue et anno­tée par E. Gri­son (37).
- www.arago.science.gouv.fr site de l’Observatoire pour le 150^e anni­ver­saire de la mort d’Arago.
– http://bibnum.cerimes.fr maquette de biblio­thèque numé­rique de textes fon­da­teurs de la science fran­çaise com­men­tés par des scien­ti­fiques actuels.
– http://www.indispensables.net blog de sciences d’Alexandre Moatti.
– www.sabix.info blog de la SABIX. 

Cet article d’his­toire des sciences fait suite à la visite orga­ni­sée par la SABIX (Socié­té des amis de la biblio­thèque de l’É­cole poly­tech­nique) le 12 février à l’Ob­ser­va­toire de Paris, pré­si­dé par Daniel Égret (70).
Pour adhé­rer à la SABIX qui orga­nise régu­liè­re­ment ce type de visites, et qui publie un bul­le­tin d’his­toire, ins­crip­tion en ligne à

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