Alexandre Volta (Arago)/3
Je ne m’occuperai des recherches de Volta sur l’électricité atmosphérique qu’après avoir tracé un aperçu rapide des expériences analogues qui les avaient précédées. Pour juger sainement de la route qu’un voyageur a parcourue, il est souvent utile d’apercevoir d’un même coup d’œil le point de départ et la dernière station.
Le Dr Wall, qui écrivait en 1708, doit être nommé ici le premier, car on trouve dans un de ses Mémoires cette ingénieuse réflexion : « La lumière et le craquement des corps électrisés semblent, jusqu’à un certain point, représenter l’éclair et le tonnerre. » Stephen Grey publiait, à la date de 1735, une remarque analogue. « Il est probable, disait cet illustre physicien, qu’avec le temps on trouvera les moyens de concentrer de plus abondantes quantités de feu électrique, et d’augmenter la force d’un agent qui, d’après plusieurs de mes expériences, s’il est permis de comparer les grandes aux petites choses, paraît être de la même nature que le tonnerre et les éclairs. »
La plupart des physiciens n’ont vu dans ces passages que de simples comparaisons. Ils ne croient pas qu’en assimilant les effets de l’électricité à ceux du tonnerre, Wall et Grey aient prétendu en conclure l’identité des causes. Ce doute, au surplus, ne serait pas applicable aux aperçus insérés par Nollet, en 1746, dans ses Leçons de physique expérimentale. Là, en effet, suivant l’auteur, une nuée orageuse, au-dessus des objets terrestres, n’est autre chose qu’un corps électrisé placé en présence de corps qui ne le sont pas. Le tonnerre, entre les mains de la nature, c’est l’électricité entre les mains des physiciens. Plusieurs similitudes d’action sont signalées ; rien ne manque, en un mot, à cette ingénieuse théorie, si ce n’est la seule chose dont une théorie ne saurait se passer pour prendre définitivement place dans la science, la sanction d’expériences directes.
Les premières vues de Franklin sur l’analogie de l’électricité et du tonnerre n’étaient, comme les idées antérieures de Nollet, que de simples conjectures. Toute la différence, entre les deux physiciens, se réduisait alors à un projet d’expérience, dont Nollet n’avait pas parlé, et qui semblait promettre des arguments définitifs pour ou contre l’hypothèse. Dans cette expérience, on devait, par un temps d’orage, rechercher si une tige métallique isolée et terminée par une pointe, ne donnerait pas des étincelles analogues à celles qui se détachent du conducteur de la machine électrique ordinaire.
Sans porter atteinte à la gloire de Franklin, je dois remarquer que l’expérience proposée était presque inutile. Les soldats de la cinquième légion romaine l’avaient déjà faite pendant la guerre d’Afrique, le jour où, comme César le rapporte, le fer de tous les javelots parut en feu à la suite d’un orage. Il en est de même des nombreux navigateurs à qui Castor et Pollux s’étaient montrés, soit aux pointes métalliques des mâts ou des vergues, soit sur d’autres parties saillantes de leurs navires. Enfin, dans certaines contrées, en Frioul, par exemple, au château de Duino, le factionnaire exécutait strictement ce que désirait Franklin, lorsque, conformément à sa consigne, et dans la vue de décider quand il fallait, en mettant une cloche en branle, avertir les campagnards de l’approche d’un orage, il allait examiner avec sa hallebarde si le fer d’une pique plantée verticalement sur le rempart donnait des étincelles. Au reste, soit que plusieurs de ces circonstances fussent ignorées, soit qu’on ne les trouvât pas démonstratives, des essais directs semblèrent nécessaires, et c’est à Dalibard, notre compatriote, que la science en a été redevable. Le 10 mai 1752, pendant un orage, la grande tige de métal pointue qu’il avait établie dans un jardin de Marly-la-Ville, donnait de petites étincelles, comme le fait le conducteur de la machine électrique ordinaire quand on en approche un fil de fer. Franklin ne réalisa cette même expérience aux États-Unis, à l’aide d’un cerf-volant, qu’un mois plus tard. Les paratonnerres en étaient la conséquence immédiate. L’illustre physicien d’Amérique s’empressa de le proclamer.
La partie du public qui, en matière de sciences, est réduite à juger sur parole, ne se prononce presque jamais à demi. Elle admet ou rejette, qu’on me passe ce terme, avec emportement. Les paratonnerres, par exemple, devinrent l’objet d’un véritable enthousiasme dont il est curieux de suivre les élans dans les écrits de l’époque. Ici, vous trouvez des voyageurs qui, en rase campagne, croient conjurer la foudre en mettant l’épée à la main contre les nuages, dans la posture d’Ajax menaçant les dieux ; là, des gens d’église, à qui leur costume interdit l’épée, regrettent amèrement d’être privés de ce talisman conservateur ; celui-ci propose sérieusement, comme un préservatif infaillible, de se placer sous une gouttière, dès le début de l’orage, attendu que les étoffes mouillées sont d’excellents conducteurs de l’électricité ; celui-là invente certaines coiffures d’où pendent de longues chaînes métalliques qu’il faut avoir grand soin de laisser constamment traîner dans le ruisseau, etc., etc. Quelques physiciens, il faut le dire, ne partageaient pas cet engouement. Ils admettaient l’identité de la foudre et du fluide électrique, l’expérience de Marly-la-Ville ayant à cet égard prononcé définitivement ; mais les rares étincelles qui étaient sorties de la tige et leur petitesse, faisaient douter qu’on pût épuiser ainsi l’immense quantité de matière fulminante dont une nuée orageuse doit être chargée. Les effrayantes expériences faites par Romas de Nérac ne vainquirent pas leur opposition, parce que cet observateur s’était servi d’un cerf-volant à corde métallique qui allait, à plusieurs centaines de pieds de hauteur, puiser le tonnerre dans la région même des nuages. Bientôt, cependant la mort déplorable de Richman[1], occasionnée par la simple décharge provenant de la barre isolée du paratonnerre ordinaire que ce physicien distingué avait fait établir sur sa maison de Saint-Pétersbourg, vint fournir de nouvelles lumières. Les érudits virent dans cette fin tragique l’explication du passage où Pline le naturaliste rapporte que Tullus Hostilius fut foudroyé pour avoir mis peu d’exactitude dans l’accomplissement des cérémonies à l’aide desquelles Numa, son prédécesseur, forçait le tonnerre à descendre du ciel. D’autre part, et ceci avait plus d’importance, les physiciens sans prévention trouvèrent dans le même événement une donnée qui leur manquait encore, savoir qu’en certaines circonstances, une barre de métal peu élevée arrache aux nuées orageuses non pas seulement d’imperceptibles étincelles, mais de véritables torrents d’électricité. Aussi, à partir de cette époque, les discussions relatives à l’efficacité des paratonnerres n’ont eu aucun intérêt. Je n’en excepte même pas le vif débat sur les paratonnerres terminés en pointe ou en boule, qui divisa quelque temps les savants anglais. Personne, en effet, n’ignore aujourd’hui que George III était le promoteur de cette polémique ; qu’il se déclara pour les paratonnerres en boule, parce que Franklin, alors son heureux antagoniste sur des questions politiques d’une immense importance, demandait qu’on les terminât en pointe, et que cette discussion, tout bien considéré, appartient plutôt, comme très-petit incident, à l’histoire de la révolution américaine qu’à celle de la science.
Les résultats de l’expérience de Marly étaient à peine connus, que Lemonnier, de cette Académie, fit établir dans son jardin de Saint-Germain-en-Laye une longue barre métallique verticale qu’il isola du sol avec quelques nouvelles précautions ; eh bien ! dès ce moment, les aigrettes électriques lui apparurent (juillet et septembre 1752), non-seulement quand le tonnerre grondait, non-seulement quand l’atmosphère était couverte de nuages menaçants, mais encore par un ciel parfaitement serein. Une belle découverte devint ainsi le fruit de la modification en apparence la plus insignifiante dans le premier appareil de Dalibard.
Lemonnier reconnut sans peine que cette foudre des jours sereins dont il venait de dévoiler l’existence, était soumise toutes les vingt-quatre heures à des variations régulières d’intensité. Beccaria traça les lois de cette période diurne à l’aide d’excellentes observations. Il établit de plus ce fait capital, que dans toutes les saisons, à toutes les hauteurs, par tous les vents, l’électricité d’un ciel serein est constamment positive ou vitrée.
En suivant ainsi par ordre de dates les progrès de nos connaissances sur l’électricité atmosphérique, j’arrive aux travaux dont Volta a enrichi cette branche importante de la météorologie. Ces travaux ont eu tour à tour pour objet le perfectionnement des moyens d’observation et l’examen minutieux des diverses circonstances dans lesquelles se développe le fluide électrique qui ensuite va envahir toutes les régions de l’air.
Quand une branche des sciences vient de naître, les observateurs ne s’occupent guère que de la découverte de nouveaux phénomènes, réservant leur appréciation numérique pour une autre époque. Dans l’électricité, par exemple, plusieurs physiciens s’étaient fait une réputation justement méritée : disons plus, la bouteille de Leyde ornait déjà tous les cabinets de l’Europe, et personne n’avait encore imaginé un véritable électromètre. Le premier instrument de ce genre qu’on ait exécuté ne remonte qu’à l’année 1749. Il était dû à deux membres de cette Académie, Darcy et Le Roy. Son peu de mobilité dans les petites charges empêcha qu’il ne fût adopté.
L’électromètre proposé par Nollet (1752) paraissait au premier aperçu plus simple, plus commode et surtout infiniment plus sensible. Il devait se composer de deux fils qui, après avoir été électrisés, ne pouvaient manquer, par un effet de répulsion, de s’ouvrir comme les deux branches d’un compas. La mesure cherchée se serait ainsi réduite à l’observation d’un angle.
Cavallo réalisa ce que Nollet avait seulement indiqué (1780). Ses fils étaient de métal et portaient à leurs extrémités de petites sphères de moelle de sureau.
Volta, enfin, supprima le sureau, et substitua des pailles sèches aux fils métalliques. Ce changement paraîtrait sans importance, si l’on ne disait que le nouvel électromètre possède seul la propriété précieuse, et tout à fait inattendue, de donner entre 0 et 30° des écartements angulaires des deux pailles exactement proportionnels aux charges électriques.
La lettre à Lichtenberg, en date de 1786, dans laquelle Volta établit par de nombreuses expériences les propriétés des électromètres à pailles, renferme sur les moyens de rendre ces instruments comparables, sur la mesure des plus fortes charges, sur certaines combinaisons de l’électromètre et du condensateur, des vues intéressantes dont on est étonné de ne trouver aucune trace dans les ouvrages les plus récents. Cette lettre ne saurait être trop recommandée aux jeunes physiciens. Elle les initiera à l’art si difficile des expériences ; elle leur apprendra à se défier des premiers aperçus, à varier sans cesse la forme des appareils ; et si une imagination impatiente devait leur faire abandonner la voie lente, mais certaine, de l’observation, pour de séduisantes rêveries, peut-être seront-ils arrêtés sur ce terrain glissant en voyant un homme de génie ne se laisser rebuter par aucun détail. Et d’ailleurs, à une époque où, sauf quelques honorables exceptions, la publication d’un livre est une opération purement mercantile, où les traités de science, surtout, taillés sur le même patron, ne diffèrent entre eux que par des nuances de rédaction souvent imperceptibles, où chaque auteur néglige bien scrupuleusement toutes les expériences, toutes les théories, tous les instruments que son prédécesseur immédiat a oubliés ou méconnus, on accomplit, je crois, un devoir en dirigeant l’attention des commençants vers les sources originales. C’est là, et là seulement, qu’ils puiseront d’importants sujets de recherches ; c’est là qu’ils trouveront l’histoire fidèle des découvertes, qu’ils apprendront à distinguer clairement le vrai de l’incertain, à se défier enfin des théories hasardées que les compilateurs sans discernement adoptent avec une aveugle confiance.
Lorsqu’on profitant de la grande action que les pointes exercent sur le fluide électrique, Saussure fut parvenu (1785), par la simple addition d’une tige de huit à neuf décimètres de long, à beaucoup augmenter la sensibilité de l’électromètre de Cavallo ; lorsque, à la suite de tant de minutieuses expériences, les fils métalliques portant des boules de moelle de sureau du physicien de Naples, eurent été remplacés par des pailles sèches, on dut croire que ce petit appareil ne pourrait guère recevoir d’autres améliorations importantes. Volta, cependant, en 1787, parvint à étendre considérablement sa puissance sans rien changer à la construction primitive. Il eut recours, pour cela, au plus étrange des expédients : il adapta à la pointe de la tige métallique introduite par Saussure, soit une bougie, soit même une simple mèche enflammée !
Personne assurément n’aurait prévu un pareil résultat ! Les expérimentateurs découvrirent de bonne heure que la flamme est un excellent conducteur de l’électricité ; mais cela même ne devait-il pas éloigner la pensée de l’employer comme puissance collectrice ? Au reste, Volta, doué d’un sens si droit, d’une logique si sévère, ne s’abandonna entièrement aux conséquences du fait étrange qui venait de s’offrir à lui qu’après l’avoir expliqué. Il trouva que si une bougie amène sur la pointe qu’elle surmonte trois ou quatre fois plus d’électricité qu’on n’en recueillerait autrement, c’est à cause du courant d’air qu’engendre la flamme, c’est à raison des communications multipliées qui s’établissent ainsi entre la pointe de métal et les molécules atmosphériques.
Puisque des flammes enlèvent l’électricité à l’air beaucoup mieux que des tiges métalliques pointues, ne s’ensuit-il pas, dit Volta, que le meilleur moyen de prévenir les orages ou de les rendre peu redoutables, serait d’allumer d’énormes feux au milieu des champs, ou mieux encore, sur des lieux élevés. Après avoir réfléchi sur les grands effets du très-petit lumignon de l’électromètre, on ne voit rien de déraisonnable à supposer qu’une large flamme puisse, en peu d’instants, dépouiller de tout fluide électrique d’immenses volumes d’air et de vapeur.
Volta désirait qu’on soumît cette idée à l’épreuve d’une expérience directe. Jusqu’ici ses vœux n’ont pas été entendus. Peut-être obtiendrait-on à cet égard quelques notions encourageantes, si l’on comparait les observations météorologiques des comtés de l’Angleterre que tant de hauts-fourneaux et d’usines transforment nuit et jour en océans de feu, à celles des contés agricoles environnants.
Les feux paratonnerres firent sortir Volta de la gravité sévère qu’il s’était constamment imposée. Il essaya d’égayer son sujet aux dépens des érudits qui, semblables au fameux Dutens, aperçoivent toujours, mais après coup, dans quelque ancien auteur, les découvertes de leurs contemporains, Il les engage à remonter, dans ce cas, jusqu’aux temps fabuleux de la Grèce et de Rome ; il appelle leur attention sur les sacrifices à ciel ouvert, sur les flammes éclatantes des autels, sur les noires colonnes de fumée qui, du corps des victimes, s’élevaient dans les airs ; enfin, sur toutes les circonstances des cérémonies que le vulgaire croyait destinées à apaiser la colère des dieux, à désarmer le bras fulminant de Jupiter. Tout cela ne serait qu’une simple expérience de physique, dont les prêtres seuls possédaient le secret, et destinée à ramener silencieusement sur la terre l’électricité de l’air et des nuées. Les Grecs et les Romains, aux époques les plus brillantes de leur histoire, faisaient, il est vrai, les sacrifices dans des temples fermés ; mais, ajoute Volta, cette difficulté n’est pas sans réplique, puisqu’on peut dire que Pythagore, Aristote, Cicéron, Pline, Sénèque, étaient des ignorants qui, même par simple tradition, n’avaient pas les connaissances scientifiques de leurs devanciers !
La critique ne pouvait être plus incisive ; mais, pour en attendre quelque effet, il faudrait oublier qu’en cherchant dans de vieux livres les premiers rudiments vrais ou faux des grandes découvertes, les zoïles de toutes les époques se proposent bien moins d’honorer un mort que de déconsidérer un de leurs contemporains !
Presque tous les physiciens attribuent les phénomènes électriques à deux fluides de nature diverse, qui, dans certaines circonstances, vont s’accumuler séparément à la surface des corps. Cette hypothèse conduisait naturellement à rechercher de quelle source émane l’électricité atmosphérique. Le problème était important. Une expérience délicate, quoique très-simple, mit sur la voie de la solution.
Dans cette expérience, un vase isolé d’où l’eau s’évaporait donna, à l’aide du condensateur de Volta, des indices manifestes d’électricité négative.
Je regrette de ne pouvoir dire, avec une entière certitude, à qui appartient cette expérience capitale. Volta rapporte dans un de ses Mémoires qu’il y avait songé dès l’année 1778, mais que diverses circonstances l’ayant empêché de la tenter, ce fut à Paris seulement et dans le mois de mars 1780 qu’elle lui réussit en compagnie de quelques membres de l’Académie des sciences. D’une autre part, Lavoisier et Laplace, à la dernière ligne du Mémoire qu’ils publièrent sur le même sujet, disent seulement : Volta voulut bien assister à nos expériences et nous y être utile.
Comment concilier deux versions aussi contradictoires ! Une note historique, publiée par Volta lui-même, est loin de dissiper tous les doutes. Cette note, quand on l’examine attentivement, ne dit, d’une manière expresse, ni à qui l’idée de l’expérience appartient, ni lequel des trois physiciens devina qu’elle réussirait à l’aide du condensateur. Le premier essai fait à Paris par Volta et les deux savants français réunis fut infructueux, l’état hygrométrique de l’atmosphère n’ayant pas été favorable. Peu de jours après, à la campagne de Lavoisier, les signes électriques devinrent manifestes quoiqu’on n’eût pas changé les moyens d’observation. Volta n’assistait point à la dernière épreuve.
Cette circonstance a été l’origine de toutes les difficultés. Quelques physiciens, en thèse générale, considèrent comme inventeurs, sans plus ample examen, ceux qui les premiers, appelant l’expérience à leur aide, ont constaté l’existence d’un fait. D’autres ne voient qu’un mérite secondaire dans le travail, suivant eux presque matériel, que les expériences nécessitent. Ils réservent leur estime pour ceux qui les ont projetées.
Ces principes sont l’un et l’autre trop exclusifs. Pascal laissa à Perrier, son beau-frère, le soin de monter sur le Puy-de-Dôme pour y observer le baromètre, et le nom de Pascal est cependant le seul qu’on associe à celui de Toricelli, en parlant des preuves de la pesanteur de l’air. Michell et Cavendish, au contraire, aux yeux des physiciens éclairés, ne partagent avec personne le mérite de leur célèbre expérience sur l’attraction des corps terrestres, quoique avant eux on eût bien souvent songé à la faire ; ici, en effet, l’exécution était tout. Le travail de Volta, de Lavoisier et de Laplace, ne rentre ni dans l’une ni dans l’autre de ces deux catégories. Je l’admettrai, si l’on veut, un homme de génie pouvait seul imaginer que l’électricité concourt à la génération des vapeurs ; mais pour faire sortir cette idée du domaine des hypothèses, il fallait créer des moyens particuliers d’observation, et même de nouveaux instruments. Ceux dont Lavoisier et Laplace se servirent étaient dus à Volta. On les construisit à Paris sous ses yeux ; il assista aux premiers essais. Des preuves aussi multipliées, d’une coopération directe, rattachent incontestablement le nom de Volta à toute théorie de l’électricité des vapeurs ; qui oserait, cependant, en l’absence d’une déclaration contraire et positive de ce grand physicien, affirmer que l’expérience ne fut pas entreprise à la suggestion des savants français ? Dans le doute, ne sera-t-il point naturel, en deçà comme au delà des Alpes, de ne plus séparer, en parlant de ces phénomènes, les noms de Volta, de Lavoisier, de Laplace ; de cesser d’y voir, ici une question de nationalité mal entendue, là un sujet d’accusations virulentes qu’on pourrait à peine excuser si aucun nuage n’obscurcissait la vérité ?
Ces réflexions mettront fin, je l’espère, à un fâcheux débat que des passions haineuses s’attachaient à perpétuer ; elles montreront, en tout cas, par un nouvel exemple, combien la propriété des œuvres de l’esprit est un sujet délicat. Lorsque trois des plus beaux génies du XVIIIe siècle, déjà parvenus au faîte de la gloire, n’ont pas pu s’accorder sur la part d’invention qui revenait à chacun d’eux dans une expérience faite en commun, devra-t-on s’étonner de voir naître de tels conflits entre des débutants ?
Malgré l’étendue de cette digression je ne dois pas abandonner l’expérience qui l’a amenée sans avoir signalé toute son importance, sans avoir montré qu’elle est la base d’une branche très-curieuse de la météorologie. Deux mots, au reste, me suffiront.
Lorsque le vase métallique isolé dans lequel l’eau s’évapore devient électrique[2], c’est, dit Volta, que pour passer de l’état liquide à l’état aériforme, cette eau emprunte aux corps qu’elle touche, non-seulement de la chaleur, mais aussi de l’électricité. Le fluide électrique est donc une partie intégrante des grandes masses de vapeurs qui se forment journellement aux dépens des eaux de la mer, des lacs et des rivières. Ces vapeurs, en s’élevant, trouvent dans les hautes régions de l’atmosphère un froid qui les condense. Leur fluide électrique constituant s’y dégage, il s’y accumule, et la faible conductibilité de l’air empêche qu’il ne soit rendu à la terre, d’où il tire son origine, si ce n’est par la pluie, la neige, la grêle ou de violentes décharges.
Ainsi, d’après cette théorie, le fluide électrique qui, dans un jour d’orage, promène instantanément ses éblouissantes clartés de l’orient au couchant, et du nord au midi ; qui donne lieu à des explosions si retentissantes ; qui, en se précipitant sur la terre, porte toujours avec lui la destruction, l’incendie et la mort, serait le produit de l’évaporation journalière de l’eau, la suite inévitable d’un phénomène qui se développe par des nuances tellement insensibles, que nos sens ne sauraient en saisir les progrès ! Quand on compare les effets aux causes, la nature, il faut l’avouer, présente de singuliers contrastes !
- ↑ Le 6 août 1753.
- ↑ On sait aujourd’hui que l’expérience ne réussit pas quand on opère sur de l’eau distillée. Cette circonstance, certainement fort curieuse quant à la théorie de l’évaporation, n’atténue en rien l’importance météorologique du travail de Lavoisier, de Volta et de Laplace, puisque l’eau des mers, des lacs et des rivières, n’est jamais parfaitement pure.