L’Observatoire de Paris au début du XIXe 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 IIIe 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 IIe 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 XIXe 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 150e 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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