HUYGHENS — FRESNEL

La double réfraction. — La théorie des ondulations. Les phares.

Dans la magistrale introduction que Verdet a écrite pour la grande édition des œuvres de Fresnel, il fait une histoire complète, et, croyons-nous, définitive, de la théorie des ondulations. Nous en citerons quelques passages avant les pages mêmes de Huyghens,

Les devanciers de Fresnel n'ont guère dépassé ce premier point de vue, où Ton considère la lumière comme un système d'ondes à vibrations indéterminées, ou plutôt ils ont admis comme évident que ces ondes ne différaient des ondes sonores que par la période des vibrations et la vitesse de propagation. L'idée même d'ondulations et de vibrations périodiques ne s'est formée que par degrés.

Ni Huyghens, ni aucun des auteurs qui, au xvii® siècle, ont considéré la lumière comme un mouvement, ne présentent cette idée comme une invention personnelle; ils la traitent comme une de ces hypothèses courantes qui n'appartiennent à personne, mais que chacun est tenu de discuter. Il serait bien difficile d'ailleurs d'assigner le moment où cette hypothèse a été énoncée pour la première fois : on la trouve, à ce qu'il paraît, dans les manuscrits de Léonard de Vinci (voir Libri, Histoire des mathématiques

en Italie, t. III, p. 43 en note), et îl est à croire qu'elle est beaucoup plus ancienne; si, dès Torigine de la philosophie grecque, le feu a été considéré tantôt comme une matière, tantôt comme un mouvement, ces deux explications ne pouvaient manquer d'être étendues jusqu'à la lumière, qui est un des effets sensibles du feu. Mais le véritable fondateur de la théorie des ondes n'est pas l'alchimiste ou le scolastique chez qui l'on parviendra à en découvrir le premier aperçu plus ou moins explicite; ce titre devra toujours appartenir à celui qui, le premier, a su tirer un corps de doctrine scientifique de ce qui n'était avant lui qu'une vague hypothèse, et personne, à notre avis, ne pourra le disputer à Huyghens.

Descartes, qu'on a l'habitude de citer comme le premier inventeur avant Huyghens, ne considère pas la lumière comme un mouvement propagé par ondes successives, mais comme une pression transmise instantanément par l'intermédiaire du second élément; il ne peut d'ailleurs de cette étrange notion déduire l'explication d'aucun phénomène : il ne sait que comparer la réflexion et la réfraction à la réflexion d'une bille qui rencontre un plan solide et à la déviation d'un projectile qui, traversant une surface résistante, comme celle d'une toile bien tendue, conserve la même vitesse de propagation parallèlement à cette surface, tandis que la composante normale de la vitesse est modifiée. Il est difficile de concevoir comment Euler a pu trouver dans cette vaine doctrine une première esquisse de la théorie des ondes, et comment l'assertion d' Euler a pu être répétée par tout le monde ; Huyghens, qui probablement avait lu Descartes avec plus d'attention que ses successeurs, présente lui-même son propre système comme entièrement opposé au système cartésien. (Voir le Traité de la Lumière, chap. I.)

Young et Arago ont souvent cité Hooke à côté de Huyghens, comme un des fondateurs de la théorie des ondes, et lui ont même attribué la découverte du principe

des interférences. Il estbien vrai que Hooke définit la lumière comme « un mouvement rapide de vibrations de très petite amplitude », a movenient quick^ vibratile^ of extrême shortness, {Micrographia, p. 55.) Mais ce mouvement aurait, suivant lui, Tinconcevable propriété de se propager instantanément à toute distance et ne différerait guère par conséquent de la pression de Descartes. Hooke revient sans cesse ^UT cette notion d'une propagation instantanée; il essaye même, dans ses Lectures on Light (p. 76 des Œuvres posthumes), de réfuter, par des objections aussi vagues que peu concluantes, les conséquences que Rœmer a tirées de l'observation des satellites de Jupiter. Il est bien évident que Tidée d'une propagation instantanée est incompatible avec celle des interférences ; et, en effet, si on lit avec attention l'explication des anneaux colorés, où l'on a voulu trouver le germe de la grande découverte de Young {Micrographia^ p. 64), on n'y reconnaît que le développement d'une théorie des couleurs assez analogue à celle que plus tard Goethe a vainement'tenté de substituer à la théorie de Newton.

Le seul auteur qu'on puisse raisonnablement mentionner comme un devancier d'Huyghens est le jésuite Pardies, connu dans l'histoire de la philosophie par son Discours de la connaissance des bêtes , où il réfuté l'opinion cartésienne. Le P. Pardies n'a rien publié lui-même sur la théorie de la lumière ; mais Huyghens a vu ses manuscrits, et le jugement qu'il en porte dans son Traité de la Lumière (p. 18) autorise à penser que les idées du P. Pardies ont été exactement reproduites par le P. Ango, dans son Optique^ imprimée en 1682. Dans cet ouvrage, comme dans le Traité de la Lumière, il n'est jamais question que d'ondes indépendantes, et les difficultés résultant de cette manière d'envisager les choses, que Huyghens n'a pas su résoudre entièrement, ne paraissent pas même être soupçonnées.

Le fondateur de la théorie, Huyghens, n'a jamais égard dans ses raisonnements qu'à l'onde produite par une

2TI l'optique.

impulsion unique des molécules du centre lumineux; il la conçoit bien précédée et suivie d'ondes pareilles se propageant avec la même vitesse et douées des mêmeis propriétés; mais comme il ne suppose pas qu'il y ait aucune relation générale entre les mouvements de ces ondes successives *, il n'en combine jamais les effets, et en particulier la notion de l'interférence constante de deux ondulations qui apporteraient sans cesse en un même point des mouvements opposés l'un à l'autre lui est absolument étrangère. De là une grande lacune dans sa théorie. Lorsque, considérant deux positions successives d'une même onde, il cherche à faire voir que la deuxième onde résulte de la combinaison de toutes les ondes élémentaires qui ont pour centre les divers points de la première, il n'a pas de peine à établir que ces ondes élémentaires ont une enveloppe commune, qui est l'onde dont il s'agit, et qu'au delà de cette envelope il ne saurait y avoir de mouvement ; mais il ne prouve pas d'une manière suffisante qu'à l'intérieur de cette enveloppe le mouvement soit insensible. Le lecteur admet volontiers que les ondes élémentaires doivent être constituées de manière que cette condition soit satisfaite, parce qu'il est impossible que deux modes de raisonnement également légitimes conduisent à des conséquences contradictoires; mais cette justification indirecte lui fait défaut lorsque Huyghens traite de la même manière la réflexion et la réfraction, prenant, sans autre démonstration, pour surface de l'onde réfléchie ou réfractée l'enveloppe des ondes élémentaires qui ont pour centres les divers points de la surface réfléchissante ou réfringente *. La formation des ombres n'est pas expli-

1. Il dit même précisément le contraire à la page 15 du Traité de la Lumière.

2. Si à ces ondes circulaires on substitue par la pensée les ondes sphériques par lesquelles la lumière est propagée, on voit, en approfondissant le sujet, qu*à une distance finie de l'onde enveloppe l'intensité des mouvements est moindre que sur l'enveloppe, mais non pas infiniment moindre.

quée d'une manière plus satisfaisante. Néanmoins, malgré toutes ces difficultés non résolues, en substituant une onde au point lumineux qui en est le centre et décomposant cette onde elle-même en une infinité d'éléments dont chacun agit à son tour comme un point lumineux, Huyghens a donné à ses successeurs la méthode féconde qui devait les conduire aux plus importantes découvertes, lorsque la notion de la périodicité des vibrations lumineuses leur serait devenue familière. (Verdet, Œuvres^ t. I, p. 318.)

Nous donnerons ici quelques détails sur Fillustre rival de Newton et quelques pages de son Traité de la Lumière,

« Aucun génie, dit M. J. Bertrand *, n'a été plus pénétrant que celui de Christian Huyghens, aucun esprit n'a été plus vaste, aucune vie n*a été consacrée avec plus de persévérance et de goût à la contemplation des vérités les plus hautes, à la culture inteUigente des arts, au commerce empressé des plus grands esprits de son siècle. »

Né en 1629, à la Haye, son enfance s'est écoulée dans les conditions les plus favorables au développement de son admirable génie. Son père, Constantin Huyghens, seigneur de Zulichem, occupait près des États de Hollande une position élevée; il ne négligea rien pour donner à ses cinq fils une éducation brillante. Bientôt Christian ne fut plus appelé dans sa famille que le jeune Archimède; jamais surnom, d'après M. J. Bertrand, ne fut mieux justifié.

Appelé en France par Golbert en 1665, il reçut de lui un emploi et fut logé à la bibliothèque du Louvre. L'année suivante (1666), il fut compris dans la première liste des membres de l'Académie des sciences. H publia à Paris, en 1673, et dédia à Louis XIV son principal ouvrage : Horologium osciUatorium^ appfication du pendule aux horloges. U quitta la France en 1681, pour revenir en Hollande. Il visita Newton en 1689. C'est au retour de ce voyage, en 1690, qu'il pubha en français le Traité de la Lumière* Mais il avait été écrit longtemps aupara*vant, comme il le dit lui-même dans sa préface :