Christian Huygens

Christian Huygens - Définition et Explications

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Introduction

Christian Huygens

Christian Huygens, ou Christian Huyghens, tel qu'il est connu dans les lettres françaises depuis le Grand Siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...), (en néerlandais Christianus Huygens, en latin Christianus Hugenius, en néerlandais moderne Christiaan Huygens) (14 avril 1629, La Haye — 8 juillet 1695 dans la même ville) est un mathématicien (Un mathématicien est au sens restreint un chercheur en mathématiques, par extension toute...), un astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) et un physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...) néerlandais. Il est le fils de Constantin Huygens.

Biographie

Huygens est généralement crédité pour son rôle fondamental dans le développement du calcul moderne, en particulier pour avoir développé les techniques de sommation et d'intégration nécessaires à la découverte de l'isochronisme de la cycloïde (La cycloïde droite, aussi appelée roue d'Aristote ou roulette de Pascal, est une courbe plane...). Il s'est opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à...) à Leibniz, à la fin de sa vie (La vie est le nom donné :), dans la mesure où il lui a semblé que le calcul infinitésimal (Le calcul infinitésimal (ou calcul différentiel et intégral) est une branche des mathématiques,...) n'était au fond qu'une affaire de langage, la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace...) devant seule intervenir dans la mise en forme mathématique (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide...) des phénomènes. Le calcul ne serait en quelque sorte que l'automatisation de procédures de démonstrations qu'un géomètre avisé sait produire par d'autres moyens. Le développement du calcul infinitésimal à la fin de sa vie lui montrera tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) de même, comme le révèle sa correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le...) avec Leibniz et l'Hospital, la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de cet outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son...) dont il avait cependant raison de dénoncer l'obscurité et l'absence de rigueur mathématique.

Jeune, Huygens eut pour précepteur le mathématicien Jan Stampioen, qu'il partagea à peu d'intervalle avec Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm,...) II d'Orange-Nassau ; puis Frans Van Schooten, qui l'initia à l'algèbre (L'algèbre, mot d'origine arabe al-jabr (الجبر), est la branche...) au travers des œuvres de François Viète (François Viète, ou François Viette, en latin Franciscus Vieta, est un...). Les premiers travaux du jeune Huygens touchent à l'élucidation des règles du choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de...). Il conteste très vite, dès 1652, les règles exposées par Descartes dans les Principes de la philosophie. Prenant appui sur la conservation cartésienne de la quantité de mouvement (En physique, la quantité de mouvement est la grandeur physique associée à la vitesse et la masse...) mv, il a l'idée de résoudre algébriquement le problème du choc en comparant les quantités mv 2 qui ne sont introduites que pour le bien du calcul, sans signification physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) particulière. Découvrant alors que ces quantités se conservent avant et après le choc, il peut écrire les règles dans le cas général, ce que Descartes n'avait pu faire. Il ne publie ces règles qu'avec retard, en 1669 lors d'un concours lancé par la Royal Society, où John Wallis et Christopher Wren (Sir Christopher Wren (20 octobre 1632, East Knoyle - 25 février 1723,...) donnent eux aussi des règles satisfaisantes, quoique moins générales.

Lorsque Leibniz découvre à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...), en 1671, les démonstrations de Huygens qui utilisent les quantités mv 2, il est d'abord sceptique, puis reconnaît, dans ses écrits de 1677, qu'il y a là un principe général de physique : le principe de conservation des forces vives.

En 1655, Huygens découvrit Titan (Cliquez sur l'image pour une description), la lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du...) de Saturne. Il examina également les anneaux de Saturne (Les anneaux de Saturne sont les anneaux planétaires les plus importants du système...) et établit qu'il s'agissait bien d'un anneau entourant la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...). En 1656, il découvrit que ces anneaux sont constitués de roches. La même année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...), il observa la nébuleuse (Une nébuleuse (du latin nebula, « nuage ») désigne, en astronomie, un...) d'Orion. En utilisant son télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) moderne, il put séparer la nébuleuse en différentes étoiles. La partie interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) la plus lumineuse de la nébuleuse s'appelle actuellement la région de Huygens en son honneur. Il découvrit également plusieurs nébuleuses et quelques étoiles doubles.

Après avoir entendu parler de la correspondance de Blaise Pascal (Blaise Pascal, né le 19 juin 1623 à Clairmont (aujourd'hui Clermont-Ferrand),...) et Pierre Fermat au sujet du "problème des partis" lors d'un voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel...) à Paris en 1655, Huygens, encouragé par Frans van Schooten, publia le premier livre sur le calcul des probabilités dans les jeux de hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon...) en 1657. Il y introduit comme notion fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) la "valeur de l'espérance" d'une situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un...) d'incertitude. Ce livre, qu'il traduit en néerlandais en 1660, va jouer un rôle déterminant dans la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) de cette nouvelle mathématique; il est repris en anglais (anonymement) par John Arbuthnot en 1692, en latin par Juan Caramuel y Lobkowitz en 1670, et de manière décisive par Jacob Bernoulli dans la première partie de son Ars conjectandi" publié en 1715.

Portrait probable de Huygens, détail de l'Établissement de l'Académie des Sciences et fondation de l'observatoire, 1666

Entre 1658 et 1659, Huygens travaille à la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) du pendule (Le mot pendule (nom masculin) nous vient d'Huygens et du latin pendere. Il s'agit donc à l'origine...) oscillant. Il a en effet l'idée de réguler des horloges au moyen d'un pendule, afin de rendre la mesure du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) plus précise. Il découvre la formule de l'isochronisme rigoureux en décembre 1659 : lorsque l'extrémité du pendule parcourt un arc de cycloïde, la période d'oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à...) est constante quelle que soit l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :). Contrairement à ce que Galilée (Galilée ou Galileo Galilei (né à Pise le 15 février 1564 et mort à Arcetri près de Florence,...) avait cru démontrer dans les Discours et démonstrations mathématiques de 1638, l'oscillation circulaire du pendule n'est pas parfaitement isochrone (Isochrone signifie « qui se produit à intervalles de temps égaux ». Les oscillations d'un...) si l'on excède une amplitude de 5 degrés par rapport au point (Graphie) le plus bas.

Pour appliquer cette découverte aux horloges, il faut placer près du point de suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de...) du pendule deux « joues » cycloïdales qui contraignent la tige (La tige est chez les plantes à fleurs, l'axe, généralement aérien, qui prolonge la racine et...) semi-rigide à parcourir elle-même une cycloïde. Bien évidemment l'ouvrage intitulé Horologium que Huygens publie en 1658 ne porte pas encore les fruits de cette découverte théorique et se contente de décrire un modèle innovant par sa régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...), et son système d'échappement, mais auquel il manque encore une maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de...) théorique qui ne sera publiée que dans l’Horologium Oscillatorium de 1673.

Huygens fut élu « fellow » de la Royal Society en 1663. En 1666, Huygens devient un membre éminent de l'Académie (Une académie est une assemblée de gens de lettres, de savants et/ou d'artistes reconnus par leurs...) royale des sciences fondée par Colbert à Paris.

Participant à la réalisation de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique...), achevé en 1672, il y effectuera encore d'autres observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) astronomiques.

Huygens est également connu pour ses arguments selon lesquels la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) est composée d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) (voir : dualité onde-particule).

En réponse aux articles d'Isaac Newton (Isaac Newton (4 janvier 1643 G – 31 mars 1727 G, ou 25 décembre...) sur la lumière, en 1672, il se lance dans l'étude de la nature de la lumière, à la suite de savants tels que Bartholin. Il découvre en 1677, grâce aux propriétés des cristaux et de leur coupe géométrique, en particulier grâce au spath d'Islande (L’Islande, (en islandais Ísland, littéralement « terre de...), que les lois de réflexion et de réfraction (La réfraction, en physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie...) de Snell-Descartes sont conservées si l'on suppose une propagation de la lumière sous la forme d'ondes. En outre, la double réfraction du spath d'Islande peut être expliquée, ce qui n'est pas le cas avec une théorie corpusculaire.

La théorie ondulatoire, présentée en 1678 et publiée en 1690 dans son Traité de la Lumière, sous une forme encore très peu développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de...) et vite éclipsée par les succès newtoniens, voyait alors le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) sous la plume (Une plume est, chez les oiseaux, une production tégumentaire complexe constituée de...) d'auteurs tels que le P. Pardies. Augustin Fresnel en retrouvera le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...), plus tard, en toute indépendance puisqu'il ne semble pas avoir connu, pas plus que Young, les travaux de Huygens.

En 1673, Huygens et son jeune assistant Denis Papin, mettent en évidence le principe des moteurs à combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la...) interne, qui conduiront au XIXe siècle à l'invention de l'automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...). Ils réussissent à déplacer un piston entraînant une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) de 70 kg sur 30 cm, en chauffant un cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée...) métallique vidé d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...), empli de poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent...) à canon. Huygens est donc considéré comme le précurseur du moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) à combustion interne.

Huygens retourna à La Haye en 1681 après une sérieuse maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal...). Le décès de son protecteur Colbert en 1683 ne lui permet plus d'échapper à la révocation de l'Édit de Nantes aux courants de contre-Réforme qui agitent la France. Lui qui demeurait à Paris au moment même où Louis XIV avait déclaré la guerre aux Provinces-Unies, doit se résoudre à demeurer en sa résidence (Le nom de résidence est donné à un ensemble de voies souvent qui forment une boucle ayant la...) de Hofwijck et sur le Plein de La Haye pour les dernières années de sa carrière scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...). C'est à cette époque qu'il rédige plusieurs manuscrits portant sur la nécessité de saisir d'une manière synthétique son œuvre.

Il est aussi conduit à méditer sur les relations entre la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) et la croyance en général. C'est à ce moment qu'il s'interroge sur la manière de conforter l'hypothèse copernicienne. Dans son livre Cosmotheoros, sive de terris coelestibus, earumque ornatu, conjecturae (La Haye, 1698) il illustre en deux parties les conséquences de la thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est...) copernicienne. Il se situe en cela dans la tradition ouverte par Pierre Borel (Pierre Borel est un chimiste, médecin, botaniste et érudit français, né en 1620 à Castres et...), Cyrano de Bergerac, Galilée ou Gassendi. D'une part, il se livre à des conjectures relatives à la possibilité d'autres formes de vie dans un univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) où chaque soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...) est un autre monde (Le mot monde peut désigner :). Cette réflexion le conduit à justifier l'existence de planéticoles au titre d'une conséquence de la grâce divine qui doit nécessairement s'étendre à l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de l'univers et ne pas se limiter à notre Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...).

Créationniste, Huygens récuse toute possibilité d'évolution ou de transformation des espèces et il ne peut concevoir de vie intelligente que sous une forme nettement anthropoïde. D'autre part, Huygens examine ce que pourraient être les « apparences » telles qu'elles seraient perçues par un observateur situé sur un autre centre de référence que le nôtre. Il s'aide alors du principe de relativité (Le principe de relativité affirme que les lois physiques s'expriment de manière identique...) pour reconstruire géométriquement ces apparences.

C'était le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une...) libéral aux Pays-Bas en ce temps qui non seulement ont permis mais ont encouragé une telle spéculation. On se rappellera que le philosophe italien Giordano Bruno, qui pensait aussi que beaucoup d'autres mondes étaient habités, fut brûlé sur un bûcher en 1600 pour cela.

Il meurt le 8 juillet 1695.

Le module faisant partie de la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des...) Cassini (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le...) et qui a atterri sur Titan a été baptisé du nom de Huygens. L'astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines...) (2801) Huygens a également été nommé en son honneur.

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