DE LA CRISTALLOGRAPHIE

Loi de symétrie. — Parlant de la loi de symétrie et de la structure dans les cristaux, j'ai associé au nom de Haùy ceux de Rome de Lis le et de Bergman, contrairement à l'usage île la plupart des auteurs qui ont écrit sur ces matières. Moi-même j'ai cru longtemps qu'il fallait attribuer à Haiïy tout le mérite des découvertes fondamentales de la cristallographie. Cette opinion, bien qu'à peu près générale, est loin de la vérité. Pour ce qui est de la loi de symétrie elle a été préparée et pour ainsi dire mise en évidence par les travaux de Rome de Lisle dont la carrière Unissait à l'époque où HaUy commençait ses premières publications, c'est-à-dire vers 178!). Rome de Lisle le premier érigea en science l'étude des formes cristallines. Avant lui on ne croyait pas que la cristallisation fût un caractère constant. Chaque corps avait une certaine allure dans sa cristallisation, comme chaque espèce d'arbre a son port, comme chaque peuple a sa manière de se vêtir. On ne croyait pas du tout que les divers cristaux d'un même groupe fussent les mêmes par la forme, et encore moins qu'ils fussent les mêmes lorsqu'ils provenaient de localités différentes. Ils se ressemblaient au même titre que se ressemblent les chênes de diverses forêts. Les détails n'étaient pas les mêmes. Ainsi au moment de l'impression de l'ouvrage de cristallographie de Rome de Lisle (*), en 1783, parut le premier volume de l'Histoire naturelle des minéraux de Buffon où l'on trouve ce passage : « J'ai observé dans les spaths calcaires des variétés presque innombrables dans la ligure de leurs cristallisations; et en général la forme n'est pas un caractère constant, mais plus équi-

1. Rome de Lisle (J.-B.-L. de). Cristallographie. Paris, 1783, Didot jeune, 4 vol. in-8°. {Xote de l'Édition.)

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voque et plus variable qu'aucun autre des caractères par lesquels on doit distinguer les minéraux » ' .

11 est impossible de marquer la place qui revient à Rome de Lisle comme l'un des fondateurs de la cristallographie avec plus d'exactitude que ne l'a fait Haùy dans le passage suivant de l'une de ses leçons à la première Ecole Normale en 1796. Après avoir rappelé les bizarres hypothèses de Linné et de Tournefort sur la cristallisation, Haiiy ajoute :

« Enfin Rome de Lisle ramena l'étude de la cristallisation à des principes plus exacts. Il mit ensemble tous les cristaux qui étaient composés des mêmes éléments; parmi leurs différentes formes, il en choisit une qui, par sa simplicité, lui parut propre à pouvoir être regardée comme la forme primitive; et en la supposant tronquée de diverses manières, il en déduisit les autres formes et détermina une gradation, une série de passages entre cette même forme et celle des polyèdres qui paraissaient s'en écarter davantage. Aux descriptions exactes et aux figures qu'il donna des formes cristallines, il joignit les résultats de la mesure mécanique de leurs principaux angles; et, ce qui était un point essentiel, il fit voir que ces angles étaient constants dans chaque variété. En un mot, sa cristallographie est le fruit d'un travail immense par son étendue, presque entièrement neuf par son objet, et très précieux par son utilité » (2).

Parmi les variétés d'une même espèce, souvent une forme plus

Fig. a.

Fin. 6.

composée ne diffère d'une forme plus simple que par certaines facettes semblables à celles qui résulteraient des sections faites sur les angles solides ou sur les arêtes de cette dernière. Ainsi dans les formes de

1. Le texte de Buffon porte : « ... Il n'y a guère de formes de cristallisation qui ne soient communes à plusieurs substances de nature différente, mais réciproquement il y a peu de substances de même nature qui n'offrent différentes formes de cristallisation, témoin la prodigieuse variété déformes des spaths calcaires eux-mêmes ... ». (Bi pfon. Histoire naturelle des minéraux. Tome I. Paris, 1783, in-4c, p. 242.)

2. Dans son Traité de minéralogie. Paris, 1801. in-8", tome I. p. 17. Uaûy a employé les mêmes expressions. {Notes de l'Édition.)

l'alun «, b, la figure b a la forme d'un cube dont les 8 angles solides abattus laissent à découvert autant de facettes triangulaires qui suffisamment prolongées conduiraient à une troisième forme de l'alun : l'octaèdre régulier. C'est cette observation fort simple qui fit naître à Rome de Lisle l'idée de la méthode des troncatures, expression consacrée par l'usage et qui lui appartient. Voyant dans beaucoup de circonstances un passage en quelque sorte naturel d'une forme à une autre par troncatures d'angles, comme dans l'exemple que je viens de citer, ou par troncatures d'arêtes, Rome de Lisle essaya de généraliser ce fait; et il ne tarda pas à voir ses prévisions réalisées. Il trouva que clans tous les cas on pouvait par la méthode des troncatures passer d'une forme à une autre et que très souvent le passage était indiqué par la nature elle-même. Ainsi que le fait remarquer Haùy dans le passage que je viens de citer, Rome de Lisle appelle forme primitive cette forme de laquelle il fait dériver toutes les autres dans la série des formes d'une même substance. D'ailleurs il ne cherche dans l'application de sa méthode qu'à faire apercevoir les rapports plus ou moins sensibles qui lient un terme aux autres dans l'ensemble des formes propres à un même corps et nullement à rendre raison des procédés de la nature dans les métamorphoses d'une forme primitive en d'autres formes secondaires. « Je sais très bien, dit-il, que la nature ne commence point par faire un cristal entier pour le tronquer ensuite plus ou moins dans telle ou telle de ses parties. Quand je dis qu'un cristal est tronqué sur ses angles solides ou sur ses bords, j'exprime seulement par ce mot l'apparence sous laquelle le cristal s'offre à nos yeux et j'emploie une expression très connue pour désigner une opération de la nature qui est encore pour nous un mystère impénétrable. » (*)

Il faut reconnaître cependant que Rome de Lisle n'a pas assujetti sa méthode à une règle générale. Il n'énonce pas june loi applicable à tous les cas particuliers. ,11 ne montre pas où est le guide du travail dans la méthode des troncatures, et c'est assurément pour cette raison que la loi dite de symétrie est attribuée exclusivement à l'abbé Haùy. Ce célèbre cristallographe n'a fait pourtant que préciser et en quelque sorte mettre en règle le travail que faisait Rome de Lisle pour chaque cas particulier.

Structure des cristaux. — Tout le monde a entendu raconter cette anecdote piquante dans laquelle Haiiy laissant tomber par mégarde

1. Rome de Lisle. Cristallographie, Préface, p. xxvn-xxviir. Dans le texte original de Rome de Lisle existent quelques variantes. {Note de l'Édition.)

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un prisme hexagonal de spath d'Islande est aussitôt frappe de la manière étrange dont s'est faite la rassure et en déduit bientôt l'ensemble de ses idées sur la structure cristalline. On lira avec intérêt le récit historique que donne Cuvier dans son éloge d'Haûy des premières découvertes de ce célèbre cristallographie ' .

« Ce fut presque sans s'en être douté qu'Haûy fut jeté dans une carrière à laquelle pendant quarante ans il n'avait pas songé à se préparer. Au milieu d'occupations obscures, une idée vient lui sourire; une seule, mais lumineuse et féconde. Dès lors, il ne cesse de la suivre; son temps, ses facultés, il lui consacre tout; et ses efforts obtiennenl enfin la récompense la plus magnifique. Aussi nul exemple ne rnontre-t-il mieux que le sien tout ce que peut opérer de grand, j'oserais presque dire de miraculeux, l'homme qui s'attache avec opiniàtreté à l'étude approfondie d'un objet; et combien cette proposition est vraie, du moins dans les sciences exactes, que c'est la patience d'un bon esprit, quand elle est invincible, qui constitue véritablement le génie.

« Voyant un jour la foule entrer à la leçon de minéralogie de M. Daubenton, il y entra avec elle, et fut charmé d'y trouver un sujet d'étude plus analogue encore que les plantes à ses premiers goûts pour la physique.

« Mais le Jardin du Roi avait un grand nombre d'élèves, et M. Daubenlon beaucoup d'auditeurs qui laissèrent la botanique et la minéralogie ce qu'elles étaient. Peut-être savaient-ils l'une et l'autre mieux que M. Haùy, parce qu'ils les avaient étudiées de meilleure heure; mais cette habitude plus longue était précisément ce qui les avait familiarisés avec des difficultés qu'ils finissaient à force d'habitude par ne plus apercevoir. Ce fut pour avoir appris ces sciences plus tard, que M. Haùy les envisagea autrement. Les contrastes, les lacunes dans la série des idées frappèrent vivement un bon esprit, qui, à l'époque de sa force, se jetait tout d'un coup dans une étude inconnue . Il s'étonnait profondément de cette constance dans les formes compliquées des fleurs, des fruits, de toutes les parties des corps organisés, et ne concevait pas que les formes des minéraux, beaucoup plus simples et pour ainsi dire toutes géométriques, ne fussent point soumises à de semblables lois; car en ce temps-là on ne connaissait pas même encore cette espèce de demi-rapprochement que propose Rome de

1. Eloge historique de M. Haûy, prononcé dans la séance publique de l'Académie royale des sciences, le 2 juin 1823, par M. le Baron Cuvier, secrétaire perpétuel. Mémoires dtt l'Académie royale des sciences de l'Institut de France. VIII, 1829, p. CXLIV-CLXXVIII.

(Note de l'Édition.)

Lisle, dans la seconde édition de sa Cristallographie (parue en 1783) [']. Comment, se disait Hauy, la même pierre, le même sel, se montrent-ils en cubes, en prismes, en aiguilles, sans que leur composition change d'un atome, tandis que la rose a toujours les mêmes pétales, le gland la même courbure, le cèdre la même hauteur et le même développement.

« Ce fut lorsqu'il était rempli de ces idées, qu'examinant quelques minéraux chez un de ses amis, M. Defrance, maître des comptes, il eut l'heureuse maladresse de laisser tomber un beau groupe de spath calcaire cristallisé en prismes. Un de ces prismes se brisa de manière à montrer sur sa cassure des laces non moins lisses que celles du dehors, et qui présentaient l'apparence d'un cristal nouveau tout différent du prisme pour la forme. Hauy ramasse ce fragment; il en examine les faces, leurs inclinaisons, leurs angles. A sa grande surprise, il découvre qu'elles sont les mêmes que dans le spath en cristaux rhomboïdes, que dans le spath d'Islande (2).

« Un monde nouveau semble à l'instant s'ouvrir pour lui. Il rentre dans son cabinet, prend un spath cristallisé en pyramide hexaèdre, ce que l'on appelait dent de cochon; il essaie de le casser, et il en voit encore sortir ce rhomboïde, ce spath d'Islande; les éclats qu'il en fait tomber sont eux-mêmes de petits rhomboïdes; il casse un troisième spath, celui que l'on nommait lenticulaire; c'est encore un rhomboïde qui se montre dans le centre, et des rhomboïdes plus petits qui s'en détachent. Tout est trouvé! s'écrie-t-il; les molécules du spath calcaire n'ont qu'une seule et même forme; c'est en se groupant diversement qu'elles composent ces cristaux dont l'extérieur si varié nous fait illusion; et partant de cette idée, il lui fut bien aisé d'imaginer que les couches de ces molécules s'empilant les unes sur les autres, et se rétrécissant à mesure, devaient former de nouvelles pyramides, de nouveaux polyèdres, et envelopper le premier cristal comme d'un autre cristal où le nombre et la figure des faces extérieures pourraient différer beaucoup des faces primitives, suivant que les couches nouvelles auraient diminué de tel ou tel côté, et dans telle ou telle proportion.

« Si c'était là le véritable principe de la cristallisation, il ne pouvait manquer de régner aussi dans les cristaux des autres substances;

1. 1783 est la date de la première édition. [Note de l'Édition.

2. A la page 10 de son Essai d'une théorie sur lu structure des cristaux, Paris. 1783 [1784], Haiiy s'exprime ainsi : Une observation que je fis sur le spath calcaire en prisme à 6 pans terminé par deux faces hexagones, me suggéra l'idée fondamentale de toute la théorie dont il s'agit.

D'autre part, à la page 23 de la lre édition de sa minéralogie [Hauy. Traité de minéralogie. Paris, 1801, 4 vol. in-8° et 1 vol. in-4° ;86 pi.)], il parle de cette observation comme ayant été faite par hasard sur un cristal de la collection de M. Defrance. {Note de Pasteur.)

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chacune d'elles devait avoir des molécules constituantes identiques, un noyau toujours semblable à lui-même, et des lames ou des couches accessoires, produisant toutes les variétés. M. Haùy ne balance pas à mettre en pièces sa petite collection; ses cristaux, ceux qu'il obtient de ses amis, éclatent sous le marteau. Partout il retrouve une structure fondée sur les mêmes lois. Dans le grenat, c'est un tétraèdre; dans le spath fluor, c'est un octaèdre; dans la pyrite, c'est un cube; dan-, le gypse, dans le spath pesant, ce sont des prismes droits à quatre pans, mais dont les bases ont des angles différents, qui forment les molécules constituantes; toujours les cristaux se brisent en lames parallèles aux faces du noyau; les faces extérieures se laissent toujours concevoir comme résultant du décroissement des lames superposées, décaissement plus ou moins rapide et qui se fait tantôt parles angles, tantôt par les bords. Les faces nouvelles ne sont que de petits escaliers ou que de petites séries de pointes produites par les retraites de ces lames, mais qui paraissent planes à l'œil à cause de leur ténuité. Aucun des cristaux qu'il examine ne lui offre d'exception a sa loi. Il s'écrie une seconde fois, et avec plus d'assurance : Tout est trouvé! »

Ailleurs dans ce même éloge Cuvier ajoute : «Les minéralogistes accusèrent M. Ilauv d'avoir emprunté à Bergman ses idées, lui qui à peine connaissait le nom de Bergman, et n'avait jamais aperçu son mémoire. »

Hauy dit en effet dans la première édition de sa minéralogie publiée en 1801, t. I, p. 18 : V Académie des sciences avait déjà connaissance de mes premiers essais relativement à cet objet (il s'agit delà structure des cristaux), lorsqu'elle reçut le mémoire de Bergman qui me fut communiqué comme étant propre à m' intéresser, par le rapport quil avait avec mon travail (*).

En résumé Bergman a devancé Haûy dans la théorie de la structure des cristaux. La priorité lui appartient sans conteste. Mais d'après les termes de Cuvier et ceux d'Haiiy ce dernier semble n'avoir rien emprunté à Bergman.

Haùy a d'ailleurs maintes fois dans ses écrits reconnu la priorité de Bergman. En 1783 [1784] il fit paraître un petit ouvrage intitulé : Essai d'une théorie sur la structure des cristaux appliquée à plusieurs genres

1. Bergman (T.). De formis cristallorum, praesertim a spatho ortis. Non. Soc. Reg. Scient. Upsal. Act.. I, 177;!. et in : Opuscula physica et chemica. Upsaliae, 1779-1783, 3 vol. in-8°. Vol. II, 1780. p. 1-25 (Tab. I. 19 fig.).

Bergman (T.). Dissertation douzième : De la forme des cristaux et principalement de omis qui viennent du spath. In : opuscules chimiques et physiques, traduits par M. de Morveau, avec des Notes. Dijon, 1780-1785, 2 vol. in-8°. Tome II, 1785, p. 1-27 (PI. II avec 19 fig.). \Note de l'Édition.}

de substances cristallisées, par M. l'abbé Haùy, de l'Académie royale des sciences, professeur d'humanités dans l'Université de Paris. Or, à la page 39 de l'Introduction de cet Essai, Haùy s'exprime ainsi :

« Dans le temps où je commençais à me livrer à l'étude de la structure des cristaux j'ai eu occasion de lire un mémoire de M. Bergman sur la cristallisation qui se trouve parmi ceux de l'Académie d'Upsal pour l'année 1779 [1773]. Le but de cet illustre chimistet comme il en avertit dés le commencement de son Mémoire, est de rapporter la formation de différents cristaux à la figure du spath d'Islande dans lequel l'angle obtus de chaque face est de 101° 1/2. Cette forme est comme la base sur laquelle travaille M. Bergman, pour expliquer la formation de plusieurs spaths calcaires, de l'hyacinthe, du grenat dodécaèdre, de quelques schorls, et de la marcassite à douze plans pentagones. Il conçoit que ces différents cristaux sont formés par des plans tantôt constants, tantôt décroissants, qui s'accumulent sur les faces du rhomboïde central.

« J'ai été frappé surtout de l'explication qu'il donne du spath calcaire à douze faces qui sont des triangles scalènes (dent de cochon) : on la trouvera exposée dans cet ouvrage. Cette explication est très bien vue, entièrement conforme à la nature; et M. Bergman l'a vérifiée lui-même parles fractures faites 'dans le cristal comme je le dirai : et s'il eût également suivi pour les autres cristaux l'indication de la nature; s'il ne se fût point livré à des conceptions purement théoriques (' , qui ne s'accordent point avec l'observation, ainsi qu'on en pourra juger par la discussion où je suis entré au sujet de l'explication qu'il donne du spath à douze plans pentagones, il eût ajouté l'honneur d'avoir obtenu un plein succès à celui d'avoir publié le premier des vues satisfaisantes sur la structure des cristaux. »

Il n'est pas inutile de faire remarquer en terminant ces détails historiques que les observations de Bergman eurent pour point de départ une expérience de Gahn, son élève, qui avait reconnu le clivage et le noyau central du spath calcaire pyramidal ("2). C'est la même observation qu'Haûy dit avoir faite par hasard chez M. Défiance. Il résulte de tout cela que si la véracité et la bonne foi d'Haùy pouvaient être suspectées, ce que je n'oserais croire, il paraîtrait avoir puisé dans le .Mémoire de Bergman ses premières idées et ses premières expériences sur la structure des cristaux. Il y aurait même pris les expressions noyau et décroissement que l'on trouve dans le Mémoire de Bergman.

1. Le texte de Haùy porte : «... des conceptions purement hypothétiques ... ».