CHAPITRE IV

KAiSSANCE DK LA PHYSIQUE MOUERNl» — DÉCOUVERTES DE TOEErCELU ET DE PASCAL* — El PÉHIENCE DE PtRIER SUR LE l*nY-IïE-DOME. — INVENTION DE LA MACHINE l'NEU- MATIQDE» — APPLÎCATrON DE CES DÉCOUVERTES A LA CRIaTION d'un MOTEUE ONIVURSKL.

Cepeûdanl le moment approchait où les vagues et confuses notions de la physitfne au moyen âge allaient faire place à une science positive. L'institution do la physique moderne date, avons-nous m, de la mort de Galilée, On aurait dit que les sciences n'attendaient que la mort de Fillustre philosophe pour prendre Tessor qu'elles devaient à son génie, La découverte du baromètre parTorricelli et Pascal, marqua le premier pas de la physique naissante. Comme cette grande découverte se lie de la manière la plus étroite à celle de la machine à vapeur; ou plutôt comme la machine à feu proposée par Denis Papin, en

!690, n'est que la conséquence et Tapplicaiion des faits mis en lumière par suite de llnvention du baromètre , nous devons rappeler la série des circonstances qui amenèrent les physiciens du xvu* siècle à découvrir les effets de la pression atmosphérique.

En 1630, le doux et modeste Torricellî, qui» comme Pascal, devait mourir à trenteneuf ans, étudiait les mathématiques à Rome, et manifestait les dispositions brillantes qui devaient le placer bientôt au rang des premiers géomètres de son époque, il se lia intimement avec Castelli, le disciple chéri de Galilée, Castelli retira le plus grand profit, pour ses travaux, des conseils du jeune mathématicien romain, et en retour, il communiqua à son ami les découvertes et les vues scientifiques de Galilée, C'est ainsi que Torricellî fut amené à connaître le fait qui devait donner

MIÎRVEILLES DE LA SCIENCE

naissance entre ses mains à la découverte du baromètre.

Les fontainiers du grand-duc de Florence a?aientcon8truit,pour amener l'eau dans le palais ducal,des pompesaspirantesdontle tuyau dépaggait quarante pieds (12",99) de hauteur. Quand on voulut les mettre en jeu, Teau refusa de s'élever jusqu'à l'extiémité du tuyau.

Fig. 16. — ToiriccIIi.

Galilée, consulté sur ce fait, mesura la hauteur à laquelle s'arrêtait la colonne d'eau, et la trouva d'environ trente-deux pieds (iO",39S). Il apprit alors des ouvriers employés à ce travail, que ce phénomène était constant, et que l'eau ne s'olevalt jamais, dans les pompes aspirantes, à une hauteur supérieure à trente deux pieds.

L'ascension de l'eau dans les pohipes s'expliquait alors par le principe de Yharreur du vide, axiome célèbre de la scolaslique. La nature, disait-on, n'admettait que le plein, et comme elle ne pouvait souffrir le vide qui se serait trouvé entre le piston soulevé et le niveau de l'eau, celle-ci était forcée de suivre le piston dans son ascension.

Galilée ne sut pas s'affranchir de l'absurde opinion des physiciens de son temps. Il crut seulement pouvoir expliquer le fait de Fhorreur du vide limitée à trente-deux pieds, en disant que la longueur d'une colomie d*eau de trente-deux pieds produisait un poids trop considérable pour que la base de la colonne liquide pût le supporter. Il comparait ce phénomène à celui que présente une corde horizontale tendue à ses deux extrémités, et qui, à une certaine longueur, finit par se rompre, parce qu'elle ne peut plus supporter son propre poids (1).

, Cependant, Galilée savait déjà, par des expériences qu'il avait faites lui-même en 1638, et dont il parle dans ses Dialoguet^ que l'air est pesant. II avait constaté qu*une sphère creuse augmente de poids quand on y fait entrer de l'air comprimé. Mais il manqua d'initiative dans cette circonstance, et ne recula pas devant l'absurdité de cette conception: que la nature a horreur du vide jusqu'à trentedeux pieds seulement. Ne dirait -on pas, en réfléchissant sur ces faits, que Galilée était fasciné par le charme du préjugé antique?

Ce fut Torricelli qui, méditant sur l'expérience des fontainiers florentins, en soupçonna la véritable explication.

Du reste, la découverte de la pesanteur de l'air était mûre. Avant même que Galilée eût exécuté son expérience de la boule pleine d'air comprimé, un pharmacien français, Jean Rey, avait démontré par la voie de la chimie, que l'air est un fluide pesant. Voici, en effet, ce que dit Jean Rey dans un opuscule pubUé à Bazas, en 1630, sous ce titre : Essays sur la recherche delà cause pour laquelle l'estain et le plomb augmentent de poids gtumd on les calcine.

« Adoncques, Je soustiens glorieusement que ce surcroît de poids vient de l'air, qui dans le vase a été espessi, appesanU et rendu aucunement adhésif

iDDialoghi di Gaiiieo {Opère di Gaiiieo GaiUei. t il p. 489). • * "•

MACHINE A VAPEUR

par la i^ôhémente et longuement continue chaleur du fourneau : lequel air se mesle avec la chaux et s'attache à ses menues parties. »

La chatix signifie ici Toxyde de plomb ou d'étain. On ne peut se refuser à reconnaître * que Rey exprime dans ce passage, l'idée que Tair est pesant. Malheureusement, il ne songea probablement pas à la portée de cette découverte, et comme Galilée, il la laissa échapper de ses mains.

Torricelli, avons-nous dit, soupçonna que le poids de l'atmosphère agissant sur la surface de Teau, pouvait être la cause de Tascension de ce liquide dans le tuyau des pompes. Pour vérifier cette conjecture par Texpérience, il eut rheureuse idée de substituer à Teau un liquide plus lourd : le mercure. Comme la densité du mercure est environ quatorze fois supérieure à celle de Teau, la théorie faisait prévoir que ia pression de Tair pourrait seulement tenir en équilibre une colonne de mercure à une hauteur quatorze fois moindre, c'est-à-dire à 28 pouces (0",75).

Torricelli parla de son projet à son condis* ciple, Vincent Viviani.

Ce fut ce dernier qui entreprit, en 1643, d'exécuter l'expérience proposée.

Viviani remplit de mercure un tube de verre de trois pieds (0",97) de long, fermé à l'une de ses extrémités;il boucha avec le doigt son extrémité inférieure, et plongea le tube ainsi préparé, dans une cuvette pleine de mercure. Retirant alors le doigt, il vit le mercure descendre en partie dans l'intérieur du tube, et, après quelques oscillations, rester suspendu en équilibre à la hauteur de 28 pouces au-dessus du niveau du mercure de la cuvette, c'est-à-dire précisément à la hauteur indiquée par la théorie.

Telle fut la célèbre expérience qui fut désignée depuis ce moment sous le nom d'^orp^rience de Torricelli^ ou bien encore expérience du vide.

Aux yeux de Torricelli, elle établissait clairement le phénomène de la pesanteur de l'air.

Cependant cette démonstration était trop indirecte pour convaincre des esprits trop peu familiarisés encore avec l'observation. Les physiciens s'occupèrent avec beaucoup de curiosité et d'intérêt de cet espace vide existant entre le sommet du tube et l'extrémité de la colonne de mercure; on désigna cet espace sous le nom de vide de Torricelli. Mais l'explication du fait de l'équilibre du mercure dans un tube, par la pesanteur de l'air, rencontra des résistances opiniâtres. Les esprits les plus éclairés de l'époque éprouvaient la plus vive répugnance à abandonner l'ancienne opinion des écoles touchant le plein universel.

Torricelli ne tarda pas à remarquer que la hauteur de la colonne mercurielle ne demeurait pas constante, et il pensa que ces oscillations devaient répondre à des changements dans le poids de l'atmosphère. Dès 1644, il annonça ce résultat à son ami Angelo Ricci, qui était alors à Rome. Il lui dit, dans l'une de ses lettres, qu'il s'est occupé de ces expériences moins dans le but de produire un espace vide, que dans celui d'obtenir un instrument propre à mesurer les variations de pesanteur survenues dans l'atmosphère. Le iube de Torricelli était donc le baromètre en germe.

Angelo Ricci correspondait à cette époque avec le Père Mersenne, religieux de l'ordre des Minimes, le condisciple et l'ami de Descartes. Ce savant religieux parcourait l'Europe vers 1646, pour rassembler, sur les sciences de son époque, des renseignements précis qu'il se hâtait de communiquer au reste des savants. Il eut connaissance, à Rome, de l'expérience de Torricelli, et il en apporta la nouvelle en France.

M. Petit, intendant des fortifications de Rouen, avait appris du Père Mersenne, les détails de l'expérience de Torricelli; il se hâta d'en informer Biaise Pascal, qui se trouvait alors auprès de son père, intendant des finances de la ville de Rouen.

Petit et Biaise Pascal répétèrent ensemble l'expérience du physicien romain, et c'est ainsi que Pascal fut amené à entreprendre les recherches dont il publia les résultats sous le titre de Nouvelles Expériences touchant le vuide.

La plus célèbre et la plus curieuse de

Fig. 17. — Le l*ére Mersennc.

ces expériences est celle où Pascal, remplissant de vin rouge un tube de verre de quarante-six pieds (i3'",942) de longueur, fermé à l'un de ses bouts, le renverse dans un baquet plein d'eau, et voit le liquide coloré se maintenir en équilibre, à une hauteur de trente-deux pieds (10"',395),variant ainsi l'expérience de Torricelli, et rendant en même temps, plus manifeste, le fait observé par les fontainiers de Florence.

Mais si l'on veut connaître exactement l'état de la physique au milieu du xvii* siècle, et apprécier sous son vrai jour , cette période de l'histoire des sciences , il faut savoir comment Pascal lui-même interprétait ce phénc/nène. Pascal, alors dans toute la force et dans tout l'éclat de son génie, n'hésite pas à expliquer par le vieil axiome de l'hor-

reur du vide tous les faits que l'expérience lu révèle. Il admet, et il croit démontrer, que l nature a horreur du vide ; il ajoute seule ment, comme Galilée, que cette horreur a de limites, et qu'elle se mesure par le poids d'un colonne d'eau d'environ trente-deux pieds d hauteur (1).

L'agression de Pascal contre les principe de l'école était, comme on le voit, bien timide cependant elle souleva des tempêtes dans 1 monde philosophique. Un jésuite, le Pèr Etienne Noël, crut devoir prendre en main 1 défense des saines doctrines. Il écrivit àce sujc une longue lettre que l'on trouve dans 1 recueil des œuvres de Pascal, et dont nous re commandons la lecture aux personnes qui dé sirent se faire une juste idée de la nature d€ obstacles que la physique eut à combattre ses débuts.

Pascal repoussa, par une A^ons^ accablante les arguments de son antagoniste. Mais le je suite ne se tint pas pour battu, et il répliqu par un traité en forme, sous ce singulier titre Le plein du vuide. Dans la dédicace de c lourd factum, adressé au prince de Conti, 1 Père Noël représente la nature comme injus tement accusée d'un tort qui ne lui appartien pas, il se constitue son défenseur et porte 1 parole en son nom :

«La nature, dit-il, est aujourd'hui accusée de vuid et J'entreprends de l'en Justifier en présence de Voti Altesse : elle en avoit bien été auparavant soupçonnée mais personne n'avoit encore la hardiesse de metti ses soupçons en fait, et de lui confronter les sens < l'expérience. Je fais voir ici son intégrité, et monti la fausseté des faits dont elle est chargée, et les in: postures des témoins qu'on lui oppose. Si elle éto connue de chacun comme elle l'est de Votre Altess< à qui elle a découvert tous ses secrets, elle n'auro été accusée de personne, et on se seroit bien gard de lui faire un procès sur de fausses dépositions, i sur des expériences mal reconnues et encore plu mal avérées. Elle espère, Monseigneur^ que vous lu

(1) « La force de cette inclination est limitée, et toi^oai « égale à celle avec laquelle Tean d'une certaine hauteui « qui est environ de trente et un pieds, tend à couler e « bas. » iCEwres de Biaise Pascal, édition de 1779, t. l\ P 67.)

Flg. 18. —Péiiflr rneBUrant tt hameur du lul>e de Torrieelli sur le haut du Puy-tle-Elônis (irnge 3C]l

ferei justice de toutes ces caloiDnie», Et si, pour une plus entière jusUflcalion, il esl nécessaire qu'elle paie d'expérience et qu'elle rende lémoia pour témoin, alléguant l'esprit de Votre Altesse, qui remplit toutes ses parties et qui pénètre les choses du monde tes plus obscures et ka plus cachées^ il ne se trouvera personne, Monseigneur, qui ose affinticr qu'au moins à Fégard de Votre Altesse il j ait du vuide dans la nature. »

Après cette figure délicate, mais où peu prolongée, le Père Noël entre dans son sujet, où nous n'aurons garde de le suivre. Contentons-noos de direqu*il attribue la suspension du mercure dans le tube de Torrieelli à une qualité qu'il prête, de son chef, au mercure, et qu'il nomme la légèreté mouvante {l).

Par suite de ses discussions avec le Père Noël, Pascal avait été conduit à rédéchir plus profondément sur la cause de Tascension et de

(1) Voy«2, à ce suiet, la réponte de Pascal dam sa £</frt èêi, L Pailleur [(Buvns de fascal, t. IV). T, L

réquilibredu mercure dans les tubes fermés. Sur ces entrefaites, il fut informé de l'opinion de Torrieelli, qui n hésitait pas à attribuer ce phénomène à la pression de l'air. Une expérience, qu'il désigne sous le nom du vuide dans le vuide et dans laquelle il vit le mercure, suspendu dans Tintérieur d'un tube, s'élever ou s'abaisser selon quil faisait varier la pression de l'air extérieur, donna à ses yeux une force nouvelle aux vues du physicien romain Enfin, un trait de son génie lui révéla le moyen de résoudre ce grand problème. Pascal pensa que, pour trancher sans retour la difficulté qui divisait les savants, il suflirait d'observer la hauteur du mercure dans le tube de Torrieelli, au pied et sur le sommet d'une montagne (1). Si la hauteur de la colonne de mer-

tl) Deacartes» dam une lettre adresséa h Carcavi («o juin 1619), prétend qu*il a conseillé celte cipérieBce à Pas* cal» et te plalut de ce que celui-ci ne TaH pns tenu tu

cure était moindre au sommet qu'au bas de la montagne, la pression de Tair serait positivement démontrée, car Tair diminue de masse dans les hautes régions, tandis que Ton ne peut admettre que la nature ait de l'horreur pour le vide au pied d'une montagne et qu'elle le souffre à son sommet.

Le Puy-de-Dôme, élevé de quatorze cent soixante-sept mètres et placé aux portes d'une grande ville, lui parut merveilleusement propre à cet important essai .Mais retenu à Paris par d'autressoins, il ne pouvait songer à l'exécuter lui-même. Heureusement, son beau-frère Périer, conseiller à la cour des aides d'Auvergne, se trouvait alors à Moulins. Il avait assisté aux expériences faites à Rouen, et il possédait assez de connaissances scientifiques pour que l'on put se reposer sur lui du soin de procéder à cette vérification avec toute la précision nécessaire. Le 15 novembre 1647, Pascal écrivait donc à Périer, pour réclamer de lui ce service.

Nous rapporterons ici dans son entier la Lettre de Pascal à son beau-frère Périer^ chefd'œuvre de raisonnement, que l'on ne peut lire sans une admiration profonde pour la sagesse et la portée de ce grand esprit.

« Monsieur^

« Je n'interromprais pas le travail continuel où vos emplois vous engagent, pour vous entretenir de méditations physiques, si je ne savais qu'elles servent à vous délasser en vos heures de relâche, et qu'au lieu que d'autres en seraient embarrassés, vous en aurez du divertissement. J'en fais d'autant moins de difficulté que je sais le plaisir que vous recevez en cette sorte d'entretiens. Celui-ci ne sera qu'une continuation de ceux que nous avons eus ensemble touchant le vuide. Vous savez quels sentiments les philosophes ont eus sur ce sujet. Tous ont tenu pour maxime que la nature abhorre le vuide, et presque tous, passant plus avant, ont soutenu qu'elle ne peut l'admettre et qu'elle se détruirait elle-même plutôt que de le souffrir. Ainsi les opinions ont été divisées : les ans se sont contentés de dire qu'elle l'abhorrait seulement ; les autres ont maintenu qu'elle ne pouvait le souffrir. J'ai travaillé dans mon Abrégé du Traité du

courant de ce qui se faisait par son instigation. Que faut- 'il penser de ces insinuations? Peut-être Descartes 8*exagérait-ii à lui-même Timportance de quelques conseils, plus ou moins tardifs, adressés à son heareux émule.

wiidey à détruire cette dernière opinion ; et je crois que les expériences que j'y ai rapportées suffisent pour faire voir manifestement que la nature peut souffrir et souffre en effet un espace si grand que l'on voudra^ vuide de toutes les matières qui sont à notre connaissance et qui tombent sous nos sens. Je travaille maintenant à examiner la vérité de la première^ savoir^ que la nature abhorre le vuide, et à chercher des expériences qui fassent voir si les effets que l'on attribue à l'horreur du vuide doivent être véritablement attribués à cette horreur du vuide, ou s'ils doivent l'être à la pesanteur et pression de l'air; car, pour vous ouvrir franchement ma pensée, J'ai peine à croire que la nature, qui n'est point animée ni sensible, soit susceptible d'horreur, puisque les passions supposent une âme capable de les ressentir; et j'incline bien plus à imputer tous ces effets à la pesanteur et pression de l'air, parce que Je ne les considère que comme des cas particuliers d'une proposition universelle de l'équilibre des liqueurs, qui doit faire la plus grande partie du Traité que j'ai promis. Ce n'est pas que Je n'eusse ces mômes pensées lors de la production de mon Abrégé ; et toutefois^ faute d'expériences convaincantes, Je n'osai pas alors (et Je n'ose pas encore) medépartir de la maxime de l'horreur du vuide , et je l'ai môme employée pour maxime dans mon Abrégé, n'ayant alors d'autre dessein que de combattre l'opinion de ceux qui soutiennent que le vuide est absolument impossible, et que la nature souffrirait plutôt sa destruction que le moindre espace vuide. En effet, Je n'estime pas qu'il nous soit permis de nous départir légèrement des maximes que nous tenons de l'antiquité, si nous n'y sommes obligés par des preuves convaincantes et invincibles. Mais, dans ce cas. Je tiens que ce serait une extrême faiblesse d'en faire le moindre scrupule, et qu'enfin nous devons avoir plus de vénération pour les vérités évidentes que d'obstination pour ces opinions reçues. Je ne saurais mieux vous témoigner la circonspection que J'apporte avant que de m'éloigner des anciennes maximes^ que de vous remettre dans la mémoire l'expérience que Je fis ces Jours passés, en votre présence, avec deux tuyaux l'un dans l'autre, qui montre apparemment le vuide dans le vuide. Vous vîtes que le vif-argent du tuyau intérieur demeura suspendu à la hauteur où il se tient par Texpérience ordinaire, quand il était contre-balance et pressé par la pesanteur de la masse entière de l'air ; et qu'au contraire il tomba entièrement sans qu'il lui restât aucune hauteur ni suspension, lorsque, par le moyen du vuide dont il fut environné, il ne fut plus du tout pressé ni contre-balancé d'aucun air, en ayant été destitué de tous côtés. Vous vîtes ensuite que cette hauteur de suspension du vif-argent augmentait ou diminuait à mesure que la pression de l'air augmentait ou diminuait, et qu'enfin toutes ces diverses hauteurs de suspension du vif-argent se trouvaient toujours proportionnées à la pression de l'air.

« Certainement, après cette expérience, il y avait lieu de se persuader que ce n'est pas Thorreur du vuide, comme nous estimons, qui cause la suspension du vif-argent dans l'expérience ordinaire, mais bien la pesanteur et pression de l'air qui contre-balance la pesanteur du vif-argent. Mais parce que tous les effets de cette dernière expérience des deux tuyaux, qui s'expliquent si naturellement par la seule pression et pesanteur de l'air, peuvent encore être expliqués assez probablement par l'horreur du vuide, je me tiens dans cette ancienne maxime, résolu néanmoins de chercher l'éclaircissement entier de cette difficulté par une expérience décisive.

« J'en ai imaginé une qui pourra seule suffire pour nous donner la lumière que nous cherchons, si elle peut être exécutée avec justesse. C'est de faire l'expérience ordinaire du vuide plusieurs fois le môme jour, dans un même tuyau, avec le même vif-argent, tantôt au bas et tantôt au sommet d'une montagne, élevée pour le moins de cinq ou six cents toises, pour éprouver si la hauteur du vif-argent suspendu dans le tuyau se trouvera pareille ou indifférente dans ces deux situations. Vous voyez déjà, sans doute, que cette expérience est décisive sur la question, et que s'il arrive que la hauteur du vif-argent soit moindre au haut qu'au bas de la montagne (comme j'ai beaucoup de raisons pour le croire, quoique tous ceux qui ont médité sur cette matière soient contraires à ce sentiment), il s'ensuivra nécessairement que la pesanteur et pression de l'air est la seule cause de cette suspension du vif-argent, et non pas l'horreur du vuide, puisqu'il est bien certain qu'il y a beaucoup plus d'air qui pèse sur le pied de la montagne que non pas sur le sommet ; au lieu que l'on ne saurait dire que la nature abhorre le vuide au pied de la montagne pins que sur le sommet.

« Mais coDome la difficulté se trouve d'ordinaire jointe aux grandes choses, j'en vois beaucoup dans l'exécution de ce dessein, puisqu'il faut pour cela choisir une montagne excessivement haute, proche d'une ville, dans laquelle se trouve une personne capable d'apporter à cette épreuve toute l'exactitude nécessaire. Car si la montagne était éloignée, il serait difficile d'y porter des vaisseaux, le vif-argent, les tuyaux et beaucoup d'autres choses nécessaires, et d'entreprendre ce voyage pénible autant de fois qu'il le faudrait pour rencontrer, au haut de ces montagnes, le temps serein et commode qui ne s'y voit que peu souvent ; et comme c'est aussi rare de trouver des personnes hors de Paris qui aient ces qualités que des lieux qui aient ces conditions, j'ai beaucoup estimé mon bonheur d'avoir, en cette occasion, rencontré l'un et l'autre, puisque notre ville de Clermont est au pied de la haute montagne du Puy-de-Dôme, et que j'espère de votre bonté que vous m'accorderez la grâce de vouloir y faire vousmèine cette expérience ; et, sur cette assurance, je rai fiait espérer à tous nos curieux de Paris^ et entre

autres au R. P. Mersenne, qui s'est déjà engagé, par des lettres qu'il en a écrites en Italie, en Pologne, en Suède, en Hollande, etc., d'en faire part aux amis qu'il s'y est acquis par son mérite. Je ne touche pas aux moyens de l'exécution, parce que je sais bien que vous n'omettrez aucune des circonstances nécessaires pour le faire avec précaution.

« Je vous prie seulement que ce soit le plus tôt qu'il vous sera possible, et d'excuser cette liberté où m'oblige l'impatience que j'ai d'en apprendre le succès, sans lequel je ne puis mettre la dernière main au Traité que j'ai promis au public, ni satisfaire au désir de tant de personnes qui l'attendent, et qui vous en seront infiniment obligées. Ce n'est pas que je veuille diminuer ma reconnaissance par le nombre de ceux qui la partageront avec moi, puisque je veux, au contraire, prendre part à celle qu'ils vous auront, et à demeurer d'autant plus. Monsieur, votre très- humble et très-obéissant serviteur.

Pascal (I). »

15 novembre 1617.

Perler reçut à Moulins la lettre de Pascal. Ses occupations de conseiller à la cour des aides le retinrent longtemps dans cette ville. 11 ne put se rendre à Clermont que dans l'hiver de Tannée suivante. Mais, pendant toute la durée du printemps et de Tété, le sommet du Puy-de-Dôme resta enveloppé de brouillards ou couvert de neiges qui en empêchaient Taccès ; il ne se dégagea entièrement que dans les premiers jours de septembre.

Le 20 septembre, à 5 heures du matin, le temps paraissait beau et la cime du Puyde-Dôme se montrait à découvert : Périer résolut d'exécuter ce jour-là l'expérience depuis si longtemps méditée. Il fit avertir aussitôt les personnes qui devaient l'accompagner, et, à 8 heures du matin, tout le monde se trouvait réuni dans le jardin du couvent des Minimes. Le Père Bannier, ancien supérieur de Tordre, le Père Mosnier, chanoine de Téglise cathédrale de Clermont, La Ville et Begon, conseillers à la cour des aides, et Laporte, médecin de Clermont, furent les témoins et les acteurs de cette expédition mémorable.

Périer prit deux tubes de verre, longs de quatre pieds (1",299) et fermés par un bout;

(1) CBuvru de Blaùt PasctU, t. IV, p.* 946.

il les remplit de mercure et fît V expérience du videy c'est-à-dire les renversa sur un bain de mercure. Ilmarquaavec la pointe d'undiamant la hauteur occupée dans le tube par la colonne de mercure au-dessus du niveau du réservoir ; cette hauteur, plusieurs fois vérifiée, était, dans les deux tubes, de vingt-six pouces trois lignes et demie (0",7ll).L'unde ces tubes fut

Fig. 19. — Biaise Pascal.

fixé à demeure et laissé en expérience ; le Père Chastin, un des religieux de la maison, fut chargé de le surveiller et d'y observer la hauteur du mercure pendant toute la journée.

La compagnie quitta alors le couvent, emportant le second tube, et l'on commença, à 10 heures, à gravir la montagne. On atteignit son sommet au milieu delà journée. Arrivé là, Périer répéta Y expérience du vide telle qu'il l'avait exécutée le matin dans le jardin des Minimes, et il s'empressa de mesurer l'élévation du mercure au-dessus du réservoir.

Le liquide, qui, au pied de la montagne, s'élevait à vingt-six pouces trois lignes et demie (0",7l i ), ne s'élevait plus qu'à vingt-trois pouces deux lignes (0-,626); il y avait donc trois

pouces une ligne etdemîe(0",085)de diBérenc entre les deux mesures prises à la base et ai sommet du Puy-de-Dôme.

Nous avons représenté dans la figure 1 ce grand fait qui marque, dans l'histoire d la physique et dans l'histoire de l'humanité une date à jamais mémorable.

Quand ils furent revenus de la surprise et d

la joie que leur faisait éprouver une si éclatant

confirmation des prévisions de la théorie, no

expérimentateurs s'empressèrent de répète

l'observation, en variant les circonstances exté

rieures. On mesura cinq fois la hauteur di

mercure : tantôt à découvert, dans un lieu ex

posé au vent ; tantôt à l'abri, sous le toit d'un

petite chapelle qui se trouvait au plus haut d

^ la montagne ; une fois par le beau temps, un

j autre fois pendant la pluie, ou au milieu de

j brouillards qui venaientde temps en temps visî

I ter ces sommets déserts : le mercure marquai

partout vingt-trois poucesdeuxlignes(0",626]

On se mit alors à redescendre. Arrivé vers 1

milieu de la montagne, Périer jugea utile d

répéter l'observation, afin de reconnaître si 1

colonne de mercure décroissait proportionnel

lementavec la hauteur des lieux. L'expérienc

donna le résultat prévu : le mercure s'élevait

vingt-cinq pouces (0",675),mesure supérieur

d'un pouce dix lignes (0,045) à celle qu'on aval

prise sur la hauteur du Puy-de-Dôme, etinfé

rieure d'un pouce trois lignes (0",036) à Fob

servation prise à Clermont-Ferrand. Périer fi

deux fois la même épreuve, qui fut répétéi

une troisième fois par le Père Mosnier.

Ainsi le niveau du mercure s'abaissaii selon les hauteurs.

Les heureux expérimentateurs étaient de retour au couvent avant la fin de la journée. Ils trouvèrent le Père Chastin continuant d'observer son appareil. Le patient religieux leur apprit que la colonne de mercure n'avait pas varié une seule fois depuis le matin. Cbnune dernière confirmation, Périer remit en expérience l'appareil même qu'il rappoxiait du Puy-de-Dôme : le mercure s'y éleva» <

MACHINE A VAPEUR

le matin, à la hauteur de vingt-six pouces trois lignes et demie (0",71i).

Le lendemain, le Père de La Mare, théologal de l'église cathédrale, qui avait assisté la veille à tout ce qui s'était passé dans le couvent des Minimes, proposa à Périer de répéter l'expérience au pied et sur le faîte de la plus haute des tours de l'église Notre-Dame, à Clermont. On trouva une différence de deux lignes (0",0045) entre les deux mesures prises à la base et au sommet de la tour.

Enfin, en déterminant comparativement la hauteur du mercure dans le jardin des Minimes, situé dans une des positions les plus basses de la ville et sur le point le plus élevé de la même tour, on constata une différence de deux lignes et demie (0",0055).

Périer s'empressa d'informer son beaufrère du grand résultat que l'expérience venait de lui fournir ; Pascal en reçut la nouvelle avec une joie facile à comprendre.

D'après la relation de Périer, une différence de vingt toises (38",980) d'élévation dans l'air, suffisait pour produire, dans la colonne de mercure, un abaissement de deux lignes {O",0045). Pascal pensa, d'après cela, qu'il serait facile de répéter Texpérience à Paris. Il l'exécuta en effet sur la tour Saint-Jacques-la- Boucherie,hautedevingt-cinqtoises(48",725).

Il trouva entre la hauteur du mercure, au bas et au sommet de cette tour, une différence de plus de deux lignes (1 ) . Dans une maison particulière, dont l'escalier avait quatre-vingt-dix marches, il prit la même mesure dans la cave et sur les toits : il put reconnaître ainsi un abaissement d'une demi-ligne (0",00H).

Ainsi, les prévisions de Pascal étaient confirmées dans toute leur étendue ; la maxime de l'horreur du vide n'était plus qu'une chimère condamnée par l'expérience, et un horizon nouveau s'offrait à l'avenir des sciences physiques. La découverte de la pesanteur de

(I) C*e8t pour consacrer le souvenir de ce grand fait, que la statue de Pascal a été placée, en 18&6, au bas de la tour Saint- Jacques- la- Boucherie, dans la rue de Rivoli.

rair et la mesure de ses variations à l'aide du tube de Torricelli devinrent, en effet, le point de départ et l'origine des grands travaux qui devaient élever la physique sur les bases positives où elle repose aujourd'hui. Le tube de Torricelli, dont Pascal venait de faire un admirable moyen de mesurer la pression atmosphérique, apporta aux observateurs un secours de la plus haute importance,en ce qu'il permit de soumettre au calcul et de ramènera des conditions comparables un grand nombre de phénomènes naturels restés jusque-là inexplicables.

Pascal ne manqua pas de saisir toute la portée du principe fondamental qu'il venait de mettre en lumière. Le fait de la pression que l'air atmosphérique exerce sur tous les corps qui nous environnent lui permit d'expliquer plusieurs phénomènes physiques dont la cause s'était dérobée jusque-là à toute interprétation. L'ascension de l'eau dans le tuyau des pompes, le jeu du syphon, de la seringue et divers autres faits physiques, reçurent de lui une explication complète.

La découverte de la pesanteur de l'air produisit parmi les savants l'impression la plus vive ; les partisans de l'opinion du plein universel furent réduits au silence. Cependant il manquait encore quelque chose à la démonstration complète de l'existence de la pesanteur de l'air. En montrant qu'une colonne de mercure est tenue en équilibre, dans un tube vide, par le poids de l'atmosphère, on ne prouvait la pesanteur de l'air que d'une manière indirecte, et ce moyen ne pouvait servir d'ailleurs à peser un volume d'air déterminé. Il fallait, pour achever la démonstration, donner aux* physiciens les moyens de peser un vase tantôt plein, tantôt vide d'air. Aussi les savants s'occupèrent-ils, dès ce moment, avec beaucoup d'ardeur à combiner quelque instrument susceptible de produire le vide dans un espace clos.

C'est à un physicien de Magdebourg, Otto de Guericke, conseiller de l'électeur Frédéric Guillaume et bourgmestre de la ville de Mag«

debourg, qu'était réservée la gloire de découvrir l'important appareil que nous connaissons aujourd'hui sous le nom de machine pneumatique.

La machine pneumatique n'a été imaginée et construite par Otto de Guerick'e qu'après une série de tâtonnements et d'essais à peu

Fig. 20. — Otto de Gaericke.

près ignorés de nos jours, et qu'il n'est pas cependant sans intérêt de connaître.

Pour obtenir un espace entièrement vide d'air, le physicien de Magdebourg essaya d'abord de se servir d'un tonneau rempli d'eau et fermé de toutes parts. Après avoir appliqué à sa partie inférieure, le tuyau d'une pompe, il commença à faire jouer la pompe. Mais avant que l'eau fût entièrement évacuée, les cercles de fer qui reliaient les douves du tonneau , s'étaient rompus sous l'effort de la pression atmosphérique.

Otto de Guericke arma alors le tonneau de cercles beaucoup plus forts, et trois hommes vigoureux furent employés à faire agir la pompe.Mais à mesure que l'eau était expulsée, un léger sifflement se faisait entendre : l'air

s'introduisait à travers les pores du bois. Force était donc de chercher un nouveau moyen.

Le physicien de Magdebourg eut alors une idée assez singulière. Il enferma un tonneau rempli d'eau et de petite dimension, dans un autre plus grand et également plein d'eau ; le tuyau de la pompe aspirante venait s'appliquer à l'orifice du petit tonneau intérieur en traversant le tonneau extérieur. On fit alors jouer la pompe. Aucun accident ne vint contrarier l'expérience ; mais à la fin de la journée, et lorsque l'eau se trouvait évacuée presque tout entière , on entendit un gargouillement qui annonçait le passage de l'air à travers le bois des deux tonneaux. Ce bruit persista trois jours, et lorsque, au bout de ce temps, on retira le tonneau intérieur pour l'examiner, on le trouva à moitié rempli du liquide qui s'était fait jour à travers ses parois.

L'insuffisance des vases de bois pour obtenir un espace vide d'air étant ainsi reconnue, Otto de Guericke eut recours à des vases métalliques.

11 fit préparer une sphère de cuivre d'une .assez grande capacité, armée d'un robinet à sa partie supérieure et portant, à sa partie inférieure, un orifice destiné à recevoir le tuyau de la pompe. Il se dispensa pour cette fois, de remplir d'eau le vase, espérant que la pompe aspirerait l'air comme elle avait aspiré l'eau. Ce résultat ne manqua pas de se produire.

Dans les premiers moments , la pompe jouait avec facilité; mais, à mesure que l'air était chassé, il fallait, pour soulever le piston, des efforts de plus en plus considérables, et c'est à peine si deux hommes vigoureux pouvaient suffire à ce travail.

L'opération était assez avancée et la plus grande partie de l'air se trouvait chassée du globe métallique, lorsque tout à coup, et au grand effroi des assistants, le vase éclata avec grand bruit, et se brisa, « comme si on

MACHINE A VAPEUR

l'eût jeté avec violence du haut d'une tour (1). »

Otto de Guericke saisit avec sagacité la cause de cet accident : l'ouvrier avait négligé de donner au vase de cuivre une forme parfaitement sphérique dans toutes ses parties ; or la forme sphérique est la seule qui puisse garantir un récipient vide d'air des effets de la pression considérable que le poids de l'air extérieur exerce sur lui dans tous les sens.

Un nouvel appareil ayant été construit avec les soins nécessaires, l'expérience, reprise, eut un succès complet, et Tair fut en totalité expulsé, sans autre accident, du récipient métallique.

Mais l'opacité du métal eût dérobé aux yeux les expériences auxquelles on destinait la machine. Otto remplaça donc la sphère de cuivre par un ballon de verre, qui s'ajustait à la pompe aspirante, au moyen d'une garniture de cuivre.

En définitive, la machine à laquelle il s'arrêta, et que l'on trouve encore dans quelques anciens cabinets de physique , se composait d*un ballon de verre, portant une tubulure et un robinet de cuivre, et vissé sur le tuyau d'une petite pompe aspirante placée verticalement au-dessous du ballon. Une manivelle à bras horizontal sert à faire jouer la pompe. Tout l'appareil est supporté par un montant formé de trois pieds de fer.

Cette machine était imparfaite à bien des égards. Elle suffit néanmoins à l'ingénieux physicien de Magdebourg pour démontrer une série de vérités qui jetèrent sur les faits physiques les plus utiles lumières.

Otto de Guericke démontra matériellement le poids de l'air atmosphérique, en pesant un vase dans lequel le vide avait été fait au moyen de sa machine , et le pesant de nouveau, après la rentrée de l'air.

Poursuivant la voie ouverte par Pascal, il

. (1) ■ Ke/ acsigiobusab altùsùna turre^ lapsu graviore, projectut fUisset, » {Ottonis de Guericke Expérimenta nova Uagdeburgica de vacuo tpatio, Anutelodami^ 1673, p. 76.)

expliqua, par le fait de la pression atmosphérique et par rélasticîté de Tair, un grand nombre de faits qui jusque-là avaient paru inexplicables. 11 mit hors de doute, par exemple, ) influence de lair sur la propagation du son, son rôle dans la translation de

la lumière, dans les phénomènes de la combustion , de la respiration et de la vie des animaux.

Mais de tous les faits remarquables dont le bourgmestre de Magdebourg enrichissait la physique naissante , aucun n'excita d'éton- ^ement plus vif ni d'admiration plus méritée que la série d'effets mécanjqîies, véritablement extraordinaires, auxquels il donna naissance en mettant adroitement en jeu la pression atmosphérique. L'expérience qui fut désignée, à partir de cette époque, sous le nom d'expérience des hémisphères de Mag^ debourg attira l'attention de tout le monde savant, autant par roriginalité et la beauté du lait en lui-même, que par T importance des

Fig. 32, — Expérience faite par Otto de Guerickeen 1654, devant le prince de Auerberg.

résultats mécaniques qu'elle laissait entrevoir.

Cette expérience est si généralement connue, que c'est à peine s'il est nécessaire de la rappeler. On sait qu'Otto de Guericke ayant préparé deux demi-sphères de cuivre, réunies l'une à l'autre par l'interposition d'un cuir mouillé, opéra le vide dans l'intérieur de cette sphère, à l'aide de sa machine pneumatique. L'air une fois chassé de l'intérieur du globe, les deux demi-sphères se trouvaient pressées l'une contre l'autre par tout le poids de la colonne atmosphérique qu'elles supportaient ; et cette pression était si considérable, qu'elles résistaient à toutes les forces employées pour les désunir.

Le premier appareil de ce genre, construit par Otto de Guericke, avait un diamètre de trois quarts d'aune de Magdebourg. Cet appareil,suspendu à un poteau, supportait un poids de deux mille six cent quatre-vingt six livres (1315^).

La figure 21 (page 39), qui est la reproduction exacte de l'une des gravures qui accompagnent l'ouvrage latin d'Otto de Guericke,

Expérimenta nova Magdeburgica de vacuo spatio , montre comment l'expérience était disposée. On voit la sphère vide d'air, suspendue par un crochet à un solide poteau.

 cette même sphère Otto de Guericke fit atteler seize chevaux qui, tirant horizontalement en sens contraires, ne purent vaincre la résistance que l'air opposait à la séparation de ses deux parties.

Otto de Guericke construisit ensuite une autre sphère d'une aune (1",19) de diamètre. L'effort de vingt-quatre chevaux ne put rompre l'adhérence de ses deux parties : les hémisphères supportaient sans se séparer, un poids de cinq mille quatre cents livres (2643*').

On voit représentée dans la figure 23 (page il)^ la célèbre expérience des hémisphères de Magdebourg^ d'après la gravure qui accompagne le livre d'Otto de Guericke.

Otto de Guericke varia de cent manières cette curieuse démonstration de la pesanteur de l'air et de ses effets mécaniques.

En 1654, pendant son séjour à Ratisbonne, où l'appelait son emploi de conseiller de Té-

MACHINE A VAPEUR

'^.iA,f

Pig. 23. — Otto de Guericke fait Texpérlence des hémisphères de Magdebourg avec 24 chevaux.

lecteur de Brandebourg, il exécuta devant le prince de Auerberg, envoyé de l'empereur, une expérience des plus remarquables sous ce rapport.

Otto de Guericke vissa à un cylindre métallique le récipient de verre de sa machine pneumatique, dans lequel on avait fait préalablement le vide. Dans l'intérieur de ce cylindre jouait un piston, auquel était attachée, par un anneau, une corde s'enroulant sur une poulie. Vingt personnes étaient employées à retenir la corde. Tout se trouvant ainsi disposé, Otto de Guericke ouvrit subitement le robinet du ballon : l'air contenu dans le cylindre se précipita dans l'intérieur du ballon vide pour en remplir la capacité, et dès lors la pression atmosphérique qui s'exerçait sur la tête du piston, n'étant plus contre- balancée sur sa face inférieure, abaissa aussitôt le piston

jusqu'au fond du cylindre avec tant de vio* lence, que les vingt personnes qui retenaient la corde se trouvèrent soulevées en l'air à plusieurs pieds de hauteur.

La figure 22 (page 40), tirée de l'ouvrage d'Otto de Guericke, montre comment Texpérience était disposée. Le cylindre métallique dans lequel on fait le vide, et le piston qui doit s'abaisser dans ce cylindre, par la pression de l'air extérieur, sont représentés à part, au haut de la figure.

Ce n'était pas sans raison que tous les savants de l'Europe suivaient avec un intérêt et une curiosité extraordinaires les expériences qui s'exécutaient en Allemagne, sur les étonnants effets de la pression atmosphérique ; ce n'est pas sans motifs non plus que nous les avons rappelées avec détail. Par l'effet de la transformation sociale qui, depuis un siècle^

était en train de s'accomplir, l'industrie commençait chez tous les peuples à prendre son essor. Cependant Tâmc manquait au grand corps qui s'organisait : l'industrie n'avait point de moteur, ou n'avait que des moteurs insuffisants. La force des hommes et des chevaux, la puissance des vents, l'action des torrents et des cours d'eau, insuffisantes dans bien des cas, sous le rapport de l'intensité motrice, faisaient défaut dans beaucoup de localités, ou ne pouvaient s'appliquer commodément et avec économie aux besoins de l'industrie. Or, quand on se rappelait que, d'après les découvertes de Pascal, chaque décimètre carré (pour employer les mesures de nos jours) de la surface de tous les corps placés sur la terre, supporte, par l'efifet delà pression atmosphérique, un poids équivalent à 100 kilogrammes, et quand on voyait Otto de Guericke apporter le moyen pratique d'anéantir, à un moment donné, la résistance qui s'oppose à la manifestation de cette force, on ne pouvait s'empccher d'espérer une application prochaine de ce remarquable fait. Tous les physiciens de cette époque étaient frappés de la grandeur et de l'avenir de cette idée, et chacun pressentait qu'il y avait dans les expériences du bourgmestre de Magdebourg les préludes d'une révolution capitale dans les moyens de l'industrie.

Lorsque, par le progrès des temps, les sciences ont amassé un certain nombre de faits théoriques, susceptibles de s'appliquer utilement aux besoins des hommes, il est rare que quelque grand esprit n'apparaisse pas, au moment nécessaire , pour tirer de ces notions générales les conséquences qu'elles renferment , et pour hâter l'instant où l'humanité doit être mise en possession de ces biens nouveaux. L'homme de génie qui devait féconder, pour l'avenir, l'ensemble des belles découvertes dont le récit vient de nous occuper, ne se fit pas attendre. 11 était Français et s'appelait Denis Papiïu