ET LA PISANTIUR DB L^AIR

Ces idées, Mersenne les accepte entièrement ; ce sont celles qu'il expose, lorsqu'en 1644 il veut expliquer ' le fonctionnement de la pompe aspirante selon les principes de T^ illustris vir » qu'est son ami Descartes. Il ajoute que « celui qui aura bien compris cette doctrine résoudra sans peine bon nombre de problèmes qui sembleraient fort difficiles par ailleurs. »

Or, le 11 juin 1644, Evangelista Torricelli écrit à Ricci* pour lui conter la curieuse expérience qu'il venait de réaliser avec un tube rempli de vif-argent. Tout de suite, il explique cette expérience comme Baliani expliquait lascension de Teau dans une pompe aspirante : « On peut supposer que la force qui empêche le vif-argent de tomber, en dépit de sa nature, a son siège à Tintérieur du vase, soit qu'elle provienne du vide, soit qu'elle ait pour cause quelque matière extrêmement raréfiée. Mais je prétends que cette force est extérieure et qu'elle vient du dehors. Sur la surface du liquide contenu dans la cuvette pèse une colonne d'air haute de cinquante milles. Ce n'est donc point merveille si le vif-argent... entre dans le tube de verre et s'y élève jusqu'à faire équilibre à la gravité de l'air extérieur qui le pousse. En un vase semblable, mais beaucoup plus long, l'eau montera à peu près à dix-huit brasses; elle s'élè-

* F. Maruci Mbr8bnni Minimi Cogita ta physico-mathematiea; De hydro-pneumaticis phœnomenis, Prop. XXXVII, p. 166.

• EvANOBLisTA ToRRicELLi : Espcnenza delV Argento viro. {Neudrucke vod Schriften und Karten ûber Météorologie und Erdmagnetiamus^ herausgegeben voa Professor D*" G. Hellmann, no 7, Berlin, 1897).

Digiti

54 Ll P, MARIN MBBAINlfl

Tera plus haut que le vif-argent dans le rapport où le vif-argent est plus lourd que Teau, afin de faire équilibre h la même cause qui pousse également Teau et le vif-argent. »

En des tubes où la chambre barométrique a des diiqensions différentes, le mercure s'élève toujours à la, même hauteur; cela montre bien que la force qui le tient suspendu n'a pas son origine à Tintérieur du tube; car la chambre barométrique la plus grande contiendrait une plus grande quantité de matière raréfiée, ou bien encore celte matière y atteindrait un plus haut degré de raréfaction ; elle devrait donc exercer une plus forte attraction et soulever davantage le vif- argent.

Michel-Ange Ricci ne garda pas pour lui la nouvelle de cette surprenante découverte; il se hâta de la mander à Mersenne; en celte même année 1644, le Minime fit un voyage en Italie; il en profita pour voir Torricelli à Florence et pour se faire montrer Texpérience du vif-argent; à son retour, il s'empressa de la publier auprès de tous les savants français et étrangers avec lesquels il avait commerce; et bientôt physiciens, géomètres et philosophes ne s'occupèrent plus que de ï expérience (Tllalie,

Les hypothèses les plus diverses étaient passionnément agitées. La chambre barométrique étaitelle vide, de ce vide que TÉcole péripatéticienne s'accordait unanimement à déclarer impossible? N'élait-elle pas remplie d'éther, de cette matière subtile que Descaries mettait partout? Plus simplement, ne renfermait-elle pas de l'air ou des vapeurs d'une extrême raréfaction?

Digiti

IT LA PISANTIUR Dl L*AIR S5

De quelle nature étail cette force qui tenait le mercure soulevé au-dessus de son niveau naturel? Torricelli et Baliani ridentifiaient à la pression exercée par l'air pesant; mais les disciples fidèles de Galilée y voyaient la répugnance de la Nature pour le vide; Roberval, qui ébauchait un système d'attraction universelle, rapprochait des phénomènes capillaires la suspension du vif*argent dans le tube et l'attribuait à une attraction entre ces deux corps; d'autres encore pensaient que la matière raréfiée dont la chambre barométrique était pleine, cherchant à reprendre son volume naturel, entraînait le mercure.

Pour se guider au travers d'un semblable dédale, pour éviter toute erreur, pour marcher d'un pas assuré vers la vérité, il faut user des plus minutieuses précautions.

On cite une foule d'expériences; des unes on affirme qu'elles ont été faites et qu'elles ont donné tel résultat; des autres, on annonce seulement qu'elles réussiront et produiront les effets que l'on en attend. Celles mêmes qui ont été réalisées ne se montrent pas toujours pareilles aux yeux des divers observateurs. Ces expériences, il importe de les reprendre avec une minutieuse précision; de fixer très exactement les conditions qui assurent le succès de chacune d'elles, aûn qu'il soit loisible à chacun de la répéter, d'en varier les circonstances, en notant celles qui influent sur le résultat et celles dont les modifications ne le changent pas.

Ces expériences, chacun se hâte d'en tirer des conséquences, de les invoquer en faveur de la doctrine qu'il admet, de les opposer à l'opinion

Digiti

56 Ll p. MAB1N MKESSlflfl

qa*il combat; et il se trouve parfois qu^an même fait est cité tour à tour pour ou contre une même théorie. II importe que chaque observation soit soumise à une analyse logique très rigoureuse; qu'un départ exact distingue les propositions dont elle prouve Texactilude, celles qu*elle condamne, celles enfin à Tégard desquelles elle ne peut rien.

Lorsque leurs conséquences ont été de la sorte passées au crible, les expériences déjà faites ne suffisent pas à assurer le triomphe de Tune des théories en présence, à condamner irrévocablement toutes les autres; entre deux ou plusieurs de ces théories, il est encore permis d'hésiter. II faut s'ingénier alors à de nouvelles expériences qui jugent sans appel les procès demeurés pendants et qui dissipent les derniers doutes.

Suivre une pareille méthode, jusqu'au bout et sans défaillance, n'est point chose aisée; il y faut une trempe d'esprit peu commune. Un sens critique très finement aiguisé est requis de celui qui prétend avancer par cette voie; mais il ne suffit point; il y faut joindre encore une abnégation capable d'imposer silence aux soucis de l'amour-propre; car celui qui marche avec cette prudence progresse lentement; tandis qu'il assure chacun de ses pas, il risquede voir un coureur aventureux, maisheureux, lui passer devant et atteindre le premier au but où tendent ses efibrts. Aussi compterait-on sans peine, au cours de l'histoire de la Science, ceux qui ont su suivre celte méthode expérimentale rigoureuse.

Or, à l'époque qui nous occupe, il est un homme capable d'en accomplir les minutieuses prescriptions. Logicien d'une rare vigueur, doué d'un sens

Digiti

ET LA PBSANTKUA DV l'aIR 57

critique qui, peut-être, n'a jamais été égalé, il est plus capable que qui que ce soit au mpnde de soumettre une expérience à un rigoureux examen, d'en apprécier la portée avec une extrême justesse, d'en tenir la conclusion en suspens tant qu'elle n'aura pas été établie par une preuve irréfutable. Cet homme, c'est Biaise Pascal.

Le problème soulevé par Vexpérience cTItalie était bien digne de tenter un (el esprit.

Prendre pour points de départ des faits très nettement constatés; par une déduction aux maillons solidement éprouvés, en conclure la nature de la force qui retient le vif-argent dans le tube de Torricelli; la nature de celte force une fois découverte, montrer comment elle explique sans peine tous les effets attribués à la mystérieuse horreur du vide ; présenter enfin, dans toute son ampleur, la théorie de la pesanteur de la masse de l'air, tel est l'objet que Pascal propose, pendant plusieurs années, aux efforts de son génie.

A l'accomplissement d'une telle œuvre, il procède avec une méticuleuse prudence, avec un continuel souci de ne rien affirmer qui puisse encore prêter au doute ou à la contestation.

Que l'on relise le premier écrit que Pascal aitpublié à ce sujet, ces Nouvelles expériences touchant le vide, qu'il nommait lui-môme son Abrégé^, Il ne faut pas être grand clerc pour pressentir que Tauteur a des idées de derrière la tête et que ces idées sont

* Nouvelles expériences toachaût le vuide faites dans des tuyaux avec diverses liqueurs^ par Blaibb Pascal; Paris, Margot, 1647.

Digiti

58 L« P. MARIN MIRSBNIfK

précisément celles que Torricelli mandait à Ricci.

Pas plus que Torricelli, Pascal n'admet Topinion de Galilée selon laquelle la suspension de Teau en la pompe aspirante s'explique par une « rrfnigimnza al vanuo»; pour rejeter cette opinion, Torricelli avait observé que le vif-argent montait à la même hauteur dans le tube, soit que Tespace vide fût grand ou qu il fût petit; or, Pascal s'applique, en chacune de ses expériences, à reconnaître qu'un grand vide ne produit pas plus d'effet qu'un petit.

Si l'ascension du vif-argent dans le tube barométrique s'explique par la pression de l'air, l'eau, quatorze fois plus légère que le mercure, doit monter quatorze fois plus haut que ce métal ; Torricelli s'était borné à prévoir ce fait ; pour le constater, Pascal ne recule pas devant des expériences pénibles et coûteuses.

Enfin, si la pression de l'air est la véritable raison des effets attribués à l'horreur du vide, les lois de l'Hydrostatique veulent qu'un même liquide s'élève à la même hauteur dans un baromètre vertical et dans un baromètre incliné à l'horizon ; Pascal met tous ses soins à soumettre cette loi à des épreuves variées.

Assurément, celui qui conçoit et réalise de telles expériences possède la clé qui en ouvre l'interprétation ; il sait qu'en la théorie de Torricelli se trouve l'explication véritable des faits qu'il constate; s'il n'était Pascal, il donnerait tout aussitôt ces faits pour preuves très certaines de cette théorie.

Mais le sens critique de Pascal le met en garde contre cette hâtive conclusion; les Nouvelles expériences touchant le vide tendent toutes à favoriser

Digiti

BT LA PESANTEUR Dl L*AIR 59

la doctrine de Tonicelli ; mais il n*en est ancune qui condamne sans conteste la doctrine de Galilée, aucune qu'un disciple du Pisan ne puisse, avec quelque effort, revendiquer pour son parti. L'auleur va donc laisser en suspens ce que la logique nu point tranché; il exposera ses expériences sans en tirer, sur la nature de la force qui suspend le vifargent dans le tube baromélrique,des conclusions qu'elles ne suffisent pas à justifier. Son attention à ne rien affirmer qui ne soit très exactement prouvé est si grande, qu'il n'aura pas un mot à changer à son écrit lorsque l'expérience du Puy de- Dôme aura donné gain de cause à la théorie de Torricelli; mais, si Tépreuve s'élait prononcée en faveur de la doctrine de Galilée, Pascal aurait pu conserver l'exposé de ses Aoiivellcs expcriences sans y apporter la moindre modification.

On trouverait difficilement un esprit qui fiU, plus exactement que celui de Mersenne, le contrepied de l'esprit de P.iscal. Mersenne n'est nullement un logicien: c'est un artiste; il cultive la poésie et s'adonne avec passion à la musique; le sens critique est assurément la faculté qui lui manque le plus; en revanche, sa curiosité, toujours en éveil, suffit à peine à alimenter une imagination exubérante, désordonnée, prompte à l'enthousiasme comme au découragement.

Toute découverte le ravit ; si quelque expérience nouvelle lui est signalée, il n'a cesse qu'il n'en soit informé; en hâte, et par des moyens souvent bien grossiers, il tenle de la reproduire; il n'y réussit pas toujours ; de son succès ou de son échec, il s'empresse de tirer des conclusions, souvent ingé-

Digiti

60 LE P. MARIN MSKSINNE

nieuses, mais auxquelles il serait imprudent de se fier sans examen.

Quelles furent les fluctuations d'une pareille intelligence tandis que se discutait la question du vide, on le devine sans peine. Mersenne avait commerce avec tous ceux qui agitaient cette question; à peine un fait nouveau était-il découvert, que l'inventeur le lui mandait, en y joignant les commentaires qu'il se croyait en droit d'y rattacher; le Minime se trouvait ainsi sollicité tour à tour par tous les systèmes explicatifs que les physiciens ébauchaient, trop bien informé pour ne pas apercevoir les difficultés auxquelles chacun d'eux se heurtait, mais trop peu perspicace pour discerner la vérité, pour s'y attacher avec fermeté et pour repousser résolument Terreur.

Toutes les tendances qui agitaient alors la Physique entraînaient cet esprit curieux, cette imagination vive, cette raison indécise; et, toutes, elles laissaient leur trace dans le livre étrange qu'il rédigeait au jour le jour.

En ce livre, le dernier que le laborieux Minime ait composé*, deux théories se disputent surtout la faveur de Tauteur : Tune est la théorie de la colonne (Tair, soutenue par Torricelli ; l'autre est l'explication par une force attractive, explication que Roberval défend obstinément. Il ne parait pas à Mersenne que la première suffise à expliquer tous les phéno-

' Novarum observatioDuat physico-mathematicarum F. Marini Mersenni Minimi toœus III; qiiibps accessit Aristarchus SAtiiiiS De wuDdi systemaie, Parisiis, sumptibus Antonii Bertier, vid 3diCohmhySuh signo Fortubœ. MDGXLVU.

Digiti

KT La pisantkur db l'air 6i

mènes et il croit indispensable le recours à la seconde.

En Tabsence d'arguments qui puissent, sans réserve, entraîner son adhésion à une doctrine, Mersenne n'imite pas la sage prudence de Pascal ; au lieu de citer simplement les faits sans en tirer des conclusions prématurées, le Minime se complaît à montrer comment les diverses expériences se peuvent concilier avec chacune des théories en présence.

11 est intéressant de marquer par un exemple à quel point la manière de procéder de Mersenne diffère de celle de Pascal.

Un auteur a récemment attaqué Pascal avec autant d'érudition que de passion, mais, peut-être, sans être suffisamment informé des choses de l'Hydrostatique ; en sa vive polémique, il a écrit ces lignes' :

« Vainement cherche-t-on dans ces inventions de Pascal une idée neuve et utile. La seule expérience qui paraisse originale est absurde : ou bien il ne Ta pas faite, ou bien il Ta mal faite et mal interprétée. A Ten croire, il aurait pesé, à diverses reprises, une seringue en expérience dans le mercure, après avoir fait varier la hauteur de l'espace vide, en tirant le piston, et il aurait toujours trouvé le même poids. Pascal ne croyait donc pas encore à la pesanteur de l'air. »

L'expérience incriminée en ces termes est abso-

* Félix Mathibu : Pascal et f expérience du Puy-de-Dôme. I. {La Bévue de Paris, 13« année, n» 7, !•' avril 190Ç; p. 578. Cf. : //)/(/., p. 587).

Digiti

62 LB p. MABIN MKISKNNS

Jument exacte; elle apporte à rexpérience de Torricelli no complément de très grande importance ; tous les traités de Physique en donnent Texplication*; elle est le f(MMtement du baromètre statique imaginé, en 1670, par Samuel Morland pour déterminer la pression barométrique as moyen d*une pesée, et du baromètre enregistreur composé en 1782 par Magellan. La poussée de Pair, doQl Pascal ne parle pas, est, en effet, trop faible pour qu'il y ait lieu d'en tenir compte en de telles circonstances. Voici en quels termes, d'une admirable précision, Pascal décrit son observation* :

« Une seringue avec un piston parfaitement juste, étant mise dans le vif-argent, en sorte que son ouverture y soit enfoncée pour le moins d'un pouce, et que le reste de la seringue soit élevé perpendiculairement au dehors. Si Ton relire le piston, la seringue demeurant en cet état, le vif-argent, entrant par l'ouverture de la seringue, monte et demeure uni au piston jusqu'à ce qu'il soit élevé dans la seringue de deux pieds trois pouces; mais, après cette hauteur, si l'un retire davantage le piston, il n'attire pas le vif-argent plus haut, qui, demeurant toujours à cette hauteur de deux pieds trois pouces, quitte le piston : de sorte qu'il se fait un espace vide en apparence, qui devient d'autant plus grand que l'on tire le piston davantage... Et ce qui est plus remarquable, c'est que la seringue

* V. J. MouTiKR : Cours de Physique, 1. 1, p. 123; Paris,

* Blaisb Pascal : Nouvelles expériences touebsnt le vide. {Œuvres complètes de Blaisb Pascal, éd. Hachette, 1880; t. III, p. 5).

Digiti

KT LA PBSANTKUa DE L*Alft 63

pesée en cet état sans la retirer du vif-argent, ni la bouger en aucune façon, pèse autant (quoique Tespace, vide en apparence, soit si petit que Ton voudra) que quand, en retirant le piston davantage, on le fait si grand qu'on voudra, et qu'elle pèse toujours autant que le corps de la seringue avec le vif-argent qu'elle contient de la hauteur de deux pieds trois pouces, sans qu'il y ait encore aucun espace vide en apparence; c'est-à-dire lorsque le piston n'a pas encore quitté le vif-argent de la seringue, mais qu'il est prêt à s'en désunir, si on le tire tant soit peu. De sorte que l'espace vide, en apparence, quoique tous les corps qui l'environnent tendent à le remplir, n'apporte aucun changement à son poids, et que, quelque différence de grandeur qu'il y ait entre ces espaces, il n'y en a aucune entre les poids. »

Mersenne a fait, sur un tube barométrique, une observation toute semblable ; voici comment il la rapporte* :

« Tant de remarques viennent à l'esprit au sujet de ce phénomène que c'est à peine si Ton peut toutes les mentionner. Considérons, par exemple, le mercure qui s'élève à 2 pieds i/4 ou 2 pieds i/3 et qui, selon l'opinion dont nous nous occupons, fait équilibre au cylindre d'air, quelle que soit d'ailleurs la hauteur de ce dernier ; pesons-le à la balance, tandis que sa base plonge dans le mercure de la cuvette. 11 semble que ce mercure devrait être

• Novarum observatioDum physico-maibeioâticârum. F. Marini Mersbniii Nfinimi tomus III. Prœfatio 1 ad leo torem.

LuuiCoogle

54 LB p. MARIN MBilSBlfNB

sans poids; pourquoi, en effet, la balance en soutiendrait-elle quoi que ce soit, puisque la colonne d'air s*acquitte de cet office? Cependant l'expérience nous a appris qu'il pèse autant à la balance que si ce cylindre d'air n'existait pas ; il semble bien que cela signifie que le cylindre d'air n'est pas la cause du phénomène en question. »

« On peut répondre à cela, il est vrai, qu'un autre cylindre d'air fait effort sur le sommet clos du Uibe et qu'il comprime ce fond avec une force précisément égale à celle avec laquelle le premier cylindre d'air presse et chasse le mercure de la cuvette et, par l'intermédiaire de celui-ci, le mercure contenu dans le tube. Lors donc que le tube est suspendu à la balance, il pèse de tout son poids ; par cette raison, le cylindre d'air suffirait à expliquer toutes les circonstances qui se présentent dans Tétude du vide. »

Les deux manières de procéder sont en présence et leur contraste éclate aux yeux.

Là, le fait est rapporté avec une grande précision ; il est tout prêt à servir de fondement à une déduction ou d'épreuve à une théorie ; mais il est présenté seul et tout nu, sans qu'aucune interprétation prématurée voile et atténue son immédiate certitude.

Ici, au contraire, le fait n'apparatt qu'au travers d'une discussion où chacune des théories en présence s'efforce hâtivement de le faire parler en sa faveur, de l'opposer à la doctrine adverse.

Certes, la première façon d'user de l'expérience est la seule que la logique reconnaisse conmie légitime, la seule où le physicien n'avance rien

Digiti

BT LA PESAuNTEUR DB L*AIR 65

dont il ne soit assuré. La seconde est audacieusement imprudente ; elle abonde en affirmations douteuses, elle expose Tauteuràde fréquents repentirs; et le livre de Mersenne, que ses contradictions continuelles rendent confus au point qu'il dé&e l'analyse, met en évidence les inconvénients d^une telle méthode, disons mieux, d'une telle absence de méthode.

Mais, d'autre part, cette impatiente curiosité, celle imagination exubérante qui, de la moindre observation, tirent une foule de corollaires, ne sontelles pas singulièrement aptes à suggérer des expériences nouvelles, à faire germer des inventions ?

Nous allons voir que Mersenne fut inventeur.

yil. — Le p. Marin Mersenne ej l'expérience DU Puv-de-Dome.

Pendant une grande partie de sa vie d -homme de science, Mersenne s'était efforcé de déterminer la densité de l'air. Lorsqu'il reçut communication de Texpérience de Torricelli, il ne put pas ne pas remarquer les liens qui unissaient Téxplication donnée par le grand géomètre italien au problème qui avait si souvent sollicité son attention.

Ces liens, d'ailleurs, étaient nettement mis en évidence par la lettre de Torricelli à Ricci : « Nous vivons, y était-il écrit, plongés a** fond d'une mer d'air élémentaire ; par des expériences non douteuses^ on sait que cet air est pes^^pt, à ce point que l'air le plus grossier, celui qui esjL voisia de la surface terrestre, pèse environ 400 fois moins

66 LI p. MARIN MBRSBNNE

que Teau. Les auteurs qui ont écrit sur les crépuscules ont observé que Tair chargé de vapeurs était visible Jusqu^à une hauteur de 50 ou 54 milles au-dessus de nous. Mais je ne crois pas que cette hauteur soit si grande, car je pourrais montrer que Tair opposerait alors au vide une résistance bien plus grande que celle qu'il oppose, bien que Ton puisse répliquer que le poids attribué à Tair par Galilée se doit entendre de cet air inférieur où vivent l'homme et les animaux, tandis qu'au sommet des hautes montagnes, Tair commence à être très pur et à prendre une densité beaucoup moindre que la quatre-centième partie de la densité de Teau. »

Ces réflexions ramenèrent Mersenne à son problème favori : la détermination du poids spécifique de l'air. A l'examen de ce problème, il consacre tout un chapitre de son dernier ouvrage*.

Parmi les solutions nouvelles qu'il propose, plusieurs sont, il faut bien l'avouer, dénuées de tout sens. Tantôt il oublie, en une de ses pesées, l'influence de la poussée de l'air, qui suffit à rendre illusoire la méthode proposée; tantôt il confond un vase plein d'air avec un vase vide, confusion où Jean Rey l'avait d'ailleurs induit en une de ses lettres*.

D'autres procédés, peu praticables peut-être, sont du moins raisonnables, tel celui-ci: Qu'en un vase de poids connu, on introduise Tair contenu dans une pompe de compression de volume connu;

* Novarum observationum physico-mathematicêrum F. Ma- RiNi MsRSBifNi MiNiMi tomus III. Gaput VI : De aëre ponderando; pp. 101-105.

■ Jban Rbt : Essaya, 2» édition, p. 169.

Digiti

ET LA PESANTEUR DE l'aIR 67

Taugmentation de poids de ce vase déterminera le poids de cet air et, partant, son poids spéciGque. Le Minime rapproche lui-même ce procédé de celui que Galilée a décrit.

L'expérience de Torricelli elle-même suggère à Mersenne un moyen de déterminer la gravité de Tair; que Ton pèse un tube barométrique dont la chambre est vide, qu'on laisse pénétrer de Tair dans cette chambre et qu'on pèse de nouveau le tube ; on le trouvera plus lourd du poid de l'air introduit. En sa hâte d'imaginer un procédé nouveau, le Minime oublie que l'introduction de l'air fera baisser la colonne de mercure dans le tube ; sa trop prompte imagination ne laisse pas toujours à sa raison le temps de distinguer le vrai du faux.

Il ne paraît pas, d'ailleurs, que l'actif religieux ait tenté de mettre en pratique aucun de ces nouveaux moyens de peser l'air ; il s'en est tenu aux déterminations qu'il avait obtenues autrefois par le procédé de l'éolipyle; peu précises assurément, elles découlaient, du moins, de principes exacts.

Son attention se porte maintenant sur la question à laquelle Torricelli a fait allusion, sur la relation qui existe entre la hauteur à laquelle monte le vif-argent dans le tube barométrique, la hauteur de l'atmosphère et le poids spécifique de l'air. Des conséquences auxquelles peut conduire cette relation, il donne divers exemples.

Se donne-t-on, par exemple, la hauteur barométrique et la hauteur de l'atmosphère? On en peut déduire le poids spécifique de l'air.

Une hauteur barométrique de trois pieds et une

Digiti

68 LB P. MARIN MBRBBNNK

atmosphère épaisse d'une lieue de France correspondraient à un air 5.000 fois plus léger que le mercure. Si la hauteur du mercure est de 26 pouces, Tair sera 6.921 fois plus léger que le vif-argent. Doubler ce nombre 6.921 revient à attribuer à Tatmosphère une hauteur de 2 lieues ; le quadrupler équivaut à lui en attribuer une de 4 lieues.

« Mais qu'il nous soit permis d^émettre la conjecture la plus probable. Nous avons montré ailleurs que Tair était 1.000 fois au moins plus léger que Teau, tandis que Teau est environ 14 fois plus légère c^ue le mercure ; Tair est donc 14.000 fois plus léger que le mercure. Le cylindre d'air qui fait équilibre au vif-argent doit donc être 14.000 fois plus élevé que la colonne de mercure ; d'après nos observations, la hauteur de ce cylindre d'air devrait être au moins de 2 lieues'; en d'autres termes, l'air cesserait d'être pesant à 2 lieues de la terre. »

Si la hauteur de l'atmosphère pesante ne surpasse guère 2 lieues, et si le poids de l'air est la cause qui tient le vif-argent suspendu dans le tube de Torricelli, il suffira de s'élever de quelques centaines de toises au-dessus du niveau du sol pour voir la hauteur barométrique diminuer notablement . Il est presque impossible de faire le calcul qui vient d'être rapporté sans en tirer aussitôt cette conclusion, c'est-à-dire sans concevoir le projet de l'expérience du Puy-de-Dôme.

Aussi Mersenne a-t-il conçu ce projet et l'a-l-il exposé en détail.

* Le texte dit 1^ lieues; mais Mersenne a corrigé cette erreur et rétabli 2 lieues dans les Meoda qui se trouvent à la un de l'ouvrage.

Digiti

BT LA PE8ANTBUE DK l'aIR 69

Cet exposé se trouve dans la première des deux préfaces' qu'il a mises en tête de son dernier ouvrage. La date à laquelle il fut composé nous est par là connue avec une assez grande précision. Le dernier chapitre du livre fut achevé le 8 septembre 1647. La préface dont nous parlons fut écrite après l'achèvement du reste de Touvrage; elle débute, en effet, en annonçant qu'elle va compléter les errata déjà insérés à la dernière page du livre. La reproduction du privilège est suivie de ces mots : « Peracta est haec impressio die i Octo^ bris 1647 ». C'est donc entre ces deux dates, 8 Septembre 1647 et 1*' Octobre 1647, que Mersenne a rédigé le projet de l'expérience célèbre par laquelle l'hypothèse de Torricelli allait être à jamais affermie.

Ce projet, d'ailleurs, mérite d'être reproduit en entier :

« Si le cylindre d'air est la cause du vide contenu dans le tube, ou de la suspension du vif-argent, auquel il fait équilibre, il parait que ce cylindre d'air sera plus court, et, partant, que le cylindre de vif-argent sera de moindre hauteur, lorsqu'on observera au sommet d'une tour ou d'une montagne. Par exemple, les fenêtres du dôme de Saint-Pierre sont au moins à 50 toises au-dessus du sol ; si la hauteur du cylindre d'air était seulement une lieue de 2.500 toises, ce cylindre serait moindre de la cinquantième partie de sa longueur lorsqu'on observerait près des-dites fenêtres au lieu d'observer auprès de la Confession de Saint-Pierre. »•

* NovBrum observationum phystco-matbematicâi'uni F. Ma- RiNi MERSRififi Mini mi tomus III. Prsefatio i ad lectorem.

Digiti

70 LE P. MABIN MERSBNNE

« Mais nous avons montré à la page 204 que le cylindre d'air avait au moins deux lieues de hauteur ; dès lors, en Texpérience précédente, on en retrancherait seulement la centième partie, et le cylindre de mercure, lui aussi, diminuera seulement de la centième partie de sa longueur; une telle diminution, qui serait moindre que la cinquantième partie d'un pied ou que le quart d'une ligne, serait à peine sensible. »

« Si Ton expérimentait, au contraire, au sommet d*une montagne haute d'une lieue, le cylindre de mercure ne devrait plus mesurer qu'un pied et un demi -pouce. S'il n'en était pas ainsi, il faudrait en conclure que le cylindre d'air n'est pas l'explication de ce vide ; à moins, cependant, que l'on ne prétende que la surface supérieure de l'air n'est point sphérique, mais qu'elle s'élève plus ou moins selon la variété du relief du sol. »

« D'ailleurs, si l'atmosphèreest terminée par une sphère ayant même centre que la Terre, le cylindre de vif-argent doit être plus élevé à Rouen qu'à Paris, et plus élevé à Paris qu'à Dijon ou à Langres. Rouen, en effet, est plus bas que Paris, de toute la déclivité delà Seine; cette différence de niveau équivaut peut-être à la hauteur des tours de Notre- Dame de Paris ou de cette pyramide que l'on admire à Rouen ; en outre, la déclivité de la Seine est encore plus grande, en amont de Paris, jusqu'à sa source ; on en peut dire autantdes autres fleuves. »

« Que les Nantais mesurent donc la hauteur du cylindre de vif-argent en leur ville, et qu'ils comparent leurs observations à celles des habitants de Neversoude Langres. Ici même, nous avons trouvé

Digiti

ET LA PESANTEUR DE l'aIR 71

qu'il n'avait pas toujours la môme hauteur; naguères, bien que le lube plongeât seulement dans le mercure, nous avons vu, en présence d'illustres personnages, le vif-argent monter jusqu'à 2 pieds 3 pouces et 2/3 ; je puis citer comme témoins de cette observation un très noble jeune homme, doué d'une intelligence 1res élevée. César d'Estrées; le très illustre abbé de Longpont ; et ces hommes célèbres qui se nomment Launoy, Docteur de la Faculté deThéologie, Descartes et Roberval. Une autre observation a donné un cylindre dont la hauteur était voisine de 2 pieds 1 /3, soit 2 pieds et 4 pouces ; il s'en fallait seulement d'une ou de deux lignes ; elle avait pour témoins le H. P. Vatier, jésuite; les deux Messieurs Pascal, géomètres et philosophes éminents, et un grand nombre d'autres personnes. »

« Cette circonstance méritait assurément d'être notée ; on devra désormais en ten ir compte lorsqu'on expérimentera soit au niveau de la mer, soit en des lieux très élevés, et que l'on mesurera avec exactitude la hauteur des cylindres de mercure »

« D'ailleurs, j'incline à penser que l'on trouvera partout même hauteur à ces cylindres de mercure. Cela pourra provenir de ce que les changements d'altitude ne produisent aucun effet perceptible parce que la hauteur de l'air est trop grande; c'est ce qui aurait lieu, par exemple, si les limites de l'atmosphère se trouvaient au delà de la Lune. Cela pourra provenir également d'autres causes inconnues de nous, ou bien encore de ce que la colonne d'air n'est pas la cause du phénomène. Alors et de nouveau nous resterions en présence d'une énigme. »

Digiti

72 Ll p. MARUf MSaSBNNE

Nulle part le génie propre de Mersenne ne se marque mieux qu'en ce passage. De Thypothèse émise par torricelli, son imagination lui suggère une épreuve caractéristique ; mais, tout aussitôt, son sens d'expérimentateur lui fait découvrir les causes d'erreur qui peuvent rendre malaisé l'emploi de cette épreuve ; il use volontiers de subtilité pour prévoir les objections auxquelles une théorie prête le flanc; cette subtilité lui fait deviner Téchap-

fatoire qui sauverait Thypothèse de Torricelli si expérience propçsée ne donnait pas les résultats qu'annonce cette hypothèse ; il se trouve ainsi que le Minime, après avoir clairement désigné la voie qui mènerait à la certitude, demeure dans lè doute.

Or, ce passage où nous reconnaissons si nettement la démarche habituelle de l'esprit de Mersenne, ce passage q^ui donne une suite si naturelle au sixiéine chapitre des Novœ ohservationes^ il s'est renconbé qu'on y a vu la marque indéniable d'une inspiration étrangère, de celle de Descartes.

C'est l'opinion qu'a soutenue récemment M. Félix Mathieu' :

« Ainsi, dans le courant de Septembre 1647 — après le 8 ^ — Mersenne revient à l'hypothèse de la colonne d'air qu'il avail déflniiivement i*epoussée, el il a ridée d'une expérience nouvelle, l'expérience à dès altitudes différentes. Que cette idée soit de lui, il faudrait ne guère le connaître pour le croire; par l'élude de ses papiers, nous sohimes certains qu'elle ne lui a élé fournie paraucun dé ses corres-

* PiLïx Matbisu : Pas\saJ et Vexpérienco du Pny-dô-Dôme^ I (La B'^vue de Paris, 13« année, n<» 7; l^" *vril 1906, p. 584 %i

Digiti

ET LA PBSANTBim DE L*AIll 73

pondanls; elie ne peut venir que de Pascal ou de Descartes *>

a Donc, ce n'est pas t^ascai, c'est Descaries qui a relourné l'esprit de Mersenne et lui a suggéré ridée de faire Texpérience à des altitudes diverses. Les dates conviennent merveilleusement à cette déduction. Descartes est arrivé à Paris au commencement de Septembre 1647, nous dit Baillet, revenant de Bretagne, où il a passé Tété avec Tabbé Picot, et c'est précisément après le 6 septembre que Mersenne se met à avoir des idées nouvelles. »

Pour être assurés que Mersenne a vu Descartes avant de rédiger sa première préface, nous n'avons que faire du témoignage de Baillet ; nous avons celui du Minime; licite Descartes au nombre des témoins de l'une des expériences qu'il rapporte.

Que Descartes ait « retourné l'esprit de Mersenne », que son influence soit la cause pour laquelle Mersenne « revient à l'hypothèse de la colonne d'air qu'il avait défmitivement repoussée », cela nous semble plus douteux. Il ne nous parait pas que le Minime professe en sa première préface une opinion bien différente de celle qu*il a professée aux divers chapitres de son livre, de celle qu'il exposera en sa seconde préface ; fidèle à ses habitudes . d'esprit, il retourne en tous sens l'hypothèse de torricelli, cherchant à en tirer tous les corollaires qui peuvent être soumis au contrôle de l'expérience ; mais nulle part, pas plus en la première préface qu'au cours de l'ouvrage ou de la seconde préface, il ne se déclare formellement en faveur de cette hypothèse ; bien plus, au moment où il décrit l'épreuve décisive à laquelle il propose de soumettre cette

Digiti

74 LB p. MARIN MBRSBNNE

stjpposition, il marque clairement qu*il attend de cette épreuve une condamnation plutôt qu'une confirmation de la doctrine de Torricelli.

Quant à déclarer le P. Mersenne incapable d'avoir imaginé seul et sans aucune influence étrangère cetle épreuve expérimentale, « il faudrait ne le guère connaître » pour oser formuler semblable affirmation.

L'idée de Texpérience qui devait se nommer un }0UT expérience du Puy-de-Dôme éiBiit un coroWeiive si naturel de Thypothèse de Torricelli que nul homme intelligent, semble-t-il, ne pouvait prêter quelque attention à cette supposition sans en tirer de suite cette conséquence. En particulier, elle était comme appelée par les calculs que Mersenne avait donnés au Chapitre VI de ses Novse observât ion es.

Cetle idée qui s'offrait d'elle-même aux yeux les moins prévenus, comment eût-elle échappé au regard de Mersenne, à ce regard curieux, toujours (Ml éveil, toujours à la recherche des corollaires siirprenan ts auxquels peuvent conduire les diverses théories, des sujets d'expériences qu'elles peuvent fournir?

En déclarant le Minime incapable d'avoir imaginé l'expérience du Puy-de-Dôme, n'oublie-t-on pas que sa perspicacité a fait ses preuves, qu'elle a signalé à l'attention des savants des problèmes autrement cachés que celui-là?

« Il avoil, dit Pascal *, un talent tout particulier

* Blaise Pascal : Histoire du h roulette^ appviéc anlremeni IriH'hoiiIe ou cycloMc^ où Von rapporte par quels dt*grés on

ST LA PB8ANTBUR DR l'aIR 75

pour former de belles questions ; en quoi il n'avoit peut-être pas de semblable: mais encore qu'il n'eût pas un pareil bonheur à les résoudre, et que ce soit proprement en ceci que consiste tout l'honneur, il est vrai néanmoins qu'on lui doit obligation de plusieurs belles découvertes, qui peut-être n'auroient jamîus été faites, s'il n'y eût excité les savants ».

Lorsque Pascal caractérise en ces termes, que l'on sent si justes dans leur précision, le rôle scientifique du religieux qui avait été l'ami de son père et le sien, il vient de rappeler comment, dès i6l5, Mersenne avait remarqué, le premier, la courbe qu'il nomma roult^tlt' et comment il avait sollicité tous les géomètres d'en étudier les propriétés; on sait quelle prodigieuse moisson de découvertes, en Géométrie, en Mécanique, l'étude de la cycloide réservait à ceux qui devaient suivre les suggestions du Minime.

C'est encore à Mersenne qu'apparut tout d'abord ce problème, gros de toute la Dynamique du corps solide: Déterminer le pendule simple qui bat dans le même temps qu'un pendule composé donné. Ce problème, il le proposa à Descartes et à Roberval, qui en amorcèrent seulement la solution, mais qui en prirent occasion de se brouiller à mort; il le proposa également au jeune Christiaan Huygens qui devait, pour le résoudre, créer l'une des plus belles théories de la Science moderne.

« Il y a là, sans contredit, a écrit Paul Tannery *,

est arrivé à la connoissaoce de cette ligne. {Œuvres complètes de Blaise Pascal, éd. Hachette, 1880; t. III, p. 337.) * Paul Tannery : Les autographes de Descartes à la Biblio-

Digiti

76 LE P. XARirr MER8BNNB

un des exemples les plus remarquables de Tinfluence exercée par la correspondance du Minime sur le progrès des Sciences au xvii« siècle. »

Rappelons encore que la première idée de la presse hydraulique se trouve nettement indiquée dans les écrits de Mersenne, d'où Pascal n'a eu qu'à l'exhumer *.

Eh bien ! cet homme qui a inventé la presse hydraulique, cet homme qui a lancé dans la Science les deux féconds problèmes de la roulette et du funépendule, osera-t-on prétendre qu'il fût incapable de construire ce simple raisonnement : Si la pesanteur de Tair est la cause qui suspend le vif-argent dans le tube de Torricelli, la hauteur mercurielle diminuera lorsqu'on s'élèvera au-dessus du sol ? Soutiendra-t-on que, pour le conduire sans défaillance au bout d'une telle déduction, il fût besoin de l'aide de Pascal ou de Descartes?

Non pas qu'il faille, par un excès contraire à celui que nous signalons, prétendre que Descartes et Pascal ont subi l'influence de Mersenne, alors qu'ils ont proposé de répéter l'expérience de Torricelli à des altitudes différentes. Ne nous lassons pas de le redire: Nul homme vraiment intelligent n'a pu méditer avec quelque attention la théorie de Torricelli sans découvrir ce moyen de la contrôler. Il est bien certain que Descartes dut songer à cette épreuve aussitôt que Mersenne eut refait sous ses

thhque Nationale {Bulletin des Sciences Mathématiques^ 2« série, t. XV, p. 296; 1891).

* Cf. : P. DuHEM : Le principe de Pascal^ essai historique {Revue générale des Sciences, XVI» année, p. 599, 15 joillet 1905).

Digiti

ET LA PESANTEUR DE l'aIR 77

yeux V expérience d'Italie. Il n*est pas douteux non plus que Pascal» que cette expérience préoccupait depuis longtemps, n'eût déjà formé le projet de Texpérience du Puy-de-Dôme; pour concevoir ce projet, il n'avait pas eu besoin, assurément, de bander tous les ressorts de son prodigieux génie. Gomme Descartes avait conçu sans le secours d'autrui ridée de cette même expérience, il en conclut que nul n'avait pu l'imaginer sans son secours; son orgueil démesuré avait de ces façons de raisonner.

Au XVI* et au xvii^ siècle, il était rare qu'un auteur citât le nom de celui à qui il empruntait une idée ; on faisait grand étalage d'érudition, mais on énumérait seulement les ouvrages auxquels on ne devait rien ; les plus grands esprits ne reculaient pas devant le plagiat; il en est des exemples tristement célèbres.

En ce temps d'improbité scientifique, la (igure du P. Mersenne apparaît auréolée de loyauté. Non seulement l'honnête religieux cite scrupuleusement ceux dont il s'inspire, mais il orne leur nom des épilhètes les plus flatteuses et il décerne à leurs ouvrages les éloges les plus enthousiastes.

Or, lorsquMl propose d'éprouver la théorie de Torricelli en observant le baromètre à diverses altitudes, il ne fait à personne l'honneur de cette idée ; il en parle en homme qui la tient pour sienne. A défaut d'autres raisons, celle-là ne nous autoriseraitelle pas à croire que cette pensée a germé spontanément dans l'esprit du Minime?

I^orsque .Mei-sepne a « formé quelque belle question », il la signale sans relâche à l'attention des

Digiti

78 LE p. MARIN MBRSBNNE

savants, il les presse d'en donner la solution. Ainsi en agit-il avec le projet d'expérience qu'il vient de concevoir; il en entretient ses correspondants, il voudrait qu'ils le missent à exécution.

Le 4 janvier 1648, il écrit* à Constanlyn Huygens, père du grand géomètre :

« Me diriez-vous bien le lieu le plus haut de noslre terre qui est à mon advis la montagne qui sera la plus éloignée de la mer, maintenant icy comme Langres est le plus haut lieu de France; parce que les rivières en descendent jusques à rOcéan. »

a Hevelius que vous aurez peut estre vu, dans sa belle Selenographie, tient que la plus haute montagne de la Lune a une lieue et demie et celle de Terre n'a tout au plus qu'une lieue. Je voudrois que quelqu'un de vos Messieurs qui font là leur voyage fissent mesurer le Pic Tanarife, dont parle Josephus à Costa pour avoir esté au haut avec eau de vie et vinaigre, pour ayder la respiration, affio de voir s'il a plus d'une lieue de perpendiculaire sur Torizon? »

« Si nous avions icy une telle montagne, jy monterois avec du vif-argent et des tuyaux pour voir si le vuide s'y feroit plus grand ou plus petit qu'icy. Ce qui nous feroit décider nécessairement pour scavoir la raison de ce vuide comme vous verrez dans mon Livre d'observations. »

D'après une réponse de Le Tenneur à Mersenne,

* Œuvres complètes de Christua:* Huyoe^îs, publiées par la Société Hollandaise des Sciences. T. I»»". Correspondance

(1638-1656), no 40, p. 71.

Digiti

ET LA PBSANTBUR DE l'aIR 70

conservée, avec les autographes du Minime, à la Bibliothèque Nationale*, l'actif religieux avait écrit, le 4 jdnvier 1648, à Le Tenneur pour lui demander de répéter Texpérience du vif-argent au sommet du Puy-de-Dôme.

Nous avons exposé les faits, cité les documents. N'est-il pas temps de tirer la conclusion? Et cette conclusion ne peut-elle pas avec justice se formuler en ces termes :

Torricelli avait expliqué la suspension du mercure dans le tube du baromètre par la pression qu'exerce l'air pesant. Si cette explication est exacte, la hauteur de la colonne de vif-argent dans le baromètre doit être moindre lorsqu'on transporte l'instrument au sommet d'une montagne que lorsqu'on l'observe au bas de cette même montagne. L'idée de cette expérience de contrôle est si simple qu'elle a pu s'offrir à l'esprit de nombreux physiciens, entre autres de Pascal et de Descaries. Mais le P. Marin Mersenne, qui l'avait imaginée de son côté, en a, le premier, publié le projet et sigoalé l'importance, dans un livre dont l'impression fut achevée le l**" octobre 1647. C'est seulement le 19 septembre 1648 que l'expérience fut faite, à la base et au sommet du Puy-de-Dôme, sur la demande de Pascal, par son beau-frère Perier.

* Cf. Félix Mathieu : Pascal et F expérience du Puy-de- Dôme, m {La Bevuo de Paris, 13* année, p. 189).

Paris ~ L. Marbtubux, imp., 1, rue Gaaseite. — 14008.

Digiti

znÊ^sm

uoyic:

Revue générale des Sciences

pures et appliquées.

Savants, physiciens, chimistes, géologues, biologistes, médecins, etc., avides d'élargir le champ de leurs recherches;

Géographes, colonisateurs, désireux d'introduire dans leur domaine la seule méthode qui permette de le bien explorer;

Agronomes, ingénieurs, industriels, soucieux de perfectionner la technique de leurs arts;

Administrateurs, politiques, économistes, convaincus qu'il appartient aujourd'hui à la Science de régler la vie des sociétés et d'intervenir comme guide dans toutes les transactions humaines;

Etc., etc. *'