Sciences physiques et leurs applications

Sciences physiques et leurs applications

1. – Physique et mécanique

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Physique - Les principaux ouvrages de physique des Arabes sont perdus, et nous n'avons guère que les titres des plus importants, tels, par exemple, que celui de Hassan-ben-Haithem sur la vision directe, réfléchie et rompue, et sur les miroirs ardents. Nous pouvons juger cependant de l'importance de leurs travaux par le petit nombre de ceux parvenus jusqu'à nous. Un des plus remarquables est le traité d'optique d'Alhazen, qui fut traduit en latin et en italien, et servit beaucoup à Képler pour son ouvrage sur l'optique. Il contient des chapitres fort savants sur le foyer des miroirs, le lieu apparent des images dans les miroirs, la réfraction, la grandeur apparente des objets, etc. On y trouve notamment la solution géométrique du pro­blème suivant, qui dépendrait en analyse d'une équation du 4e degré : « Trouver le point de réflexion sur un miroir sphérique, le lieu de l'objet et celui de l’œil étant donnés. » M. Chasles, juge fort compétent, considère cet ouvrage « comme ayant été l'origine de nos connaissances en optique. »

Mécanique - Les Arabes possédèrent, surtout au point de vue pratique, des con­naissances de mécanique fort étendues. Le petit nombre de leurs instruments venus jusqu'à nous et les descriptions que nous ont laissées d'anciens auteurs donnent une haute idée de leur habileté.

Le docteur E. Bernard, d'Oxford, a soutenu que les Arabes ont découvert l'appli­cation du pendule aux horloges ; mais ses raisons ne semblent pas suffisantes pour permettre de leur attribuer une invention aussi capitale. Il est bien probable que l'horloge envoyée par Haroun al Raschid à Charlemagne, et qui donnait les heures en faisant tomber des balles d'airain sur un disque métallique, était simplement une clepsydre, c'est-à-dire une horloge à eau.

Il est certain cependant que les Arabes possédèrent des horloges à poids, fort différentes de la clepsydre. Nous en avons la preuve par les descriptions que donnent plusieurs auteurs, et notamment Benjamin de Tulède, qui visita la Palestine au douzième siècle, de la célèbre horloge de la mosquée de Damas. La description qui va suivre, empruntée à la traduction de M. Sylvestre de Sacy, est due à l'Arabe Djobéir.

« Quand on sort par la porte Djiroum, on voit à droite, dans la muraille de la galerie en face, une sorte de salle ronde en forme de grande voûte, dans laquelle sont deux disques de cuivre percés de petites portes, dont le nombre égale celui des heures du jour, et deux poids de cuivre tombant du bec de deux éperviers de cuivre dans deux tasses percées. Vous voyez les deux éperviers étendre leur cou, avec les poids, sur les deux tasses, et laisser tomber les poids ; cela se fait d'une façon si merveilleuse qu'on croirait que c'est de la magie. Les poids en tombant font du bruit, puis ils rentrent par les trous des tasses dans l'intérieur du mur.

« Aussitôt la porte se referme avec une tablette de cuivre. Cela continue ainsi jusqu'à ce que toutes les heures du jour étant passées, toutes les portes se soient fermées. Pour la nuit, c'est un autre mécanisme. Dans l'arcade qui entoure les deux disques de cuivre, sont douze cercles de cuivre percés, et dans chaque cercle un vitrage. Derrière le vitrage est une lampe que l'eau fait tourner par un mouvement proportionné à la division des heures. Quand une heure s'achève, la lueur de la lampe illumine le verre, et les rayons se projettent sur le cercle de cuivre. Ensuite la même chose a lieu pour le cercle suivant, jusqu'à la fin des heures de la nuit. »

2. - Chimie

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La chimie des Arabes fut mélangée d'alchimie, comme leur astronomie fut mélan­gée d'astrologie, mais ce mélange de science positive et de rêverie ne les empêcha pas de réaliser des découvertes importantes.

Les connaissances de chimie que leur léguèrent les Grecs étaient bien plus faibles. Les corps les plus importants, tels que l'alcool, l'acide sulfurique, l'acide nitrique, l'eau régale, etc., complètement inconnus de ces derniers, furent bientôt découverts par les Arabes. Ils découvrirent aussi les opérations les plus fondamentales de la chimie, telles que la distillation. Quand on écrit dans certains livres que la chimie a été créée par Lavoisier, on oublie trop qu'aucune science, et la chimie moins encore qu'une autre, n'a jamais été créée de toutes pièces, et que les Arabes, il y a un millier d'années, possédaient des laboratoires d'où sortirent des découvertes sans lesquelles celles de Lavoisier eussent été impossibles.

Le plus ancien, et en même temps le plus connu des chimistes arabes, fut Geber. Il vivait vers la fin du huitième siècle. Le nombre d'ouvrages qu'il publia fut considé­rable ; mais plusieurs de ses compatriotes ayant porté le même nom, Il est difficile de savoir ce qui doit lui être attribué. Plusieurs de ses livres ont été traduits en latin. Un des plus remarquables, « la Somme de perfection » fut traduite en français en 1672 ; ce qui prouve combien son autorité se prolongea longtemps en Europe.

Les travaux de Geber forment une sorte d'encyclopédie scientifique, et il faut considérer ce qu'elle contient comme le résumé de la science chimique des Arabes de son époque. On y trouve la description de plusieurs composés, dont il n'avait jamais été fait mention avant lui. Quelques-uns, tels que l'acide nitrique et l'eau régale, sont d'une importance capitale en chimie, puisque, à vrai dire, il n'y aurait pas de chimie possible sans eux.

Geber parait avoir connu également les propriétés de certains gaz. « Lorsque les gaz, dit-il, se fixent sur les corps, ils perdent leur forme et leur nature ; ils ne sont plus ce qu'ils étaient. Lorsqu'on opère la séparation, voici ce qui arrive : ou les gaz s'échapperont seuls, et les corps où ils étaient fixés restent, ou les gaz et les corps s'échapperont tous les deux à la fois. »

Geber croyait avec tous les alchimistes que les métaux étaient composés de plu­sieurs substances inconnues. Il leur donnait, suivant l'usage, des noms quelconques : soufre, mercure, arsenic, etc. ; mais les propriétés de ces éléments supposés n'avaient rien de commun avec celles des corps dont on empruntait les noms : les alchimistes eurent soin de le répéter fréquemment ; et il faut avoir cette indication bien présente à l'esprit pour éviter les graves erreurs commises à leur égard par beaucoup d'auteurs.

Suivant les chimistes arabes, tous les métaux étaient composés des mêmes éléments. Les métaux ne différant les uns des autres que par la proportion de ces éléments, il semblait évident qu'en isolant ces derniers, et les combinant ensuite dans des proportions convenables, on arriverait à obtenir à volonté un métal quelconque, l'or par exemple. La recherche de la transmutation des métaux occupa, comme on le sait, les alchimistes pendant des siècles. Leurs théories, peu éloignées d'ailleurs des idées modernes, ont rendu de réels services à la science en provoquant des recherches qui n'eussent peut-être jamais été effectuées sans elles. On ne découvrit pas ce qu'on cherchait, mais on découvrit ce qu'on n'eût certainement pas trouvé si la transmutation n'avait pas été poursuivie pendant si longtemps.

La préparation d'un grand nombre de composés inconnus pour la plupart avant Geber, tels que l'acide nitrique, l'eau régale, la potasse, le sel ammoniac, le nitrate d'argent, le sublimé corrosif, le précipité rouge, est indiqué dans ses ouvrages. On y trouve aussi, pour la première fois, la description d'opérations fondamentales, telles que la distillation, la sublimation, la cristallisation, la solution, la coupellation, etc.

C'est également aux Arabes qu'est due la découverte d'autres corps d'un usage journalier dans la chimie et l'industrie, tels que l'acide sulfurique et l'alcool. Ils sont décrits pour la première fois dans l'ouvrage de Rhazès, qui mourut en 940. L'acide sulfurique s'obtenait par la distillation du sulfate de fer, et l'alcool par la distillation de matières féculentes ou sucrées fermentées.

La plupart des auteurs arabes qui ont écrit sur les sciences se sont occupés de chimie ; mais les ouvrages les plus importants, en dehors de ceux de Geber et Rhazès, ont été perdus. La valeur de ceux que nous connaissons fait vivement regretter ceux que nous n'avons pas. L'étendue de leurs découvertes ne nous est révélée que par le nombre considérable de composés inconnus avant eux, et dont les noms se trouvent cités dans les ouvrages des médecins arabes. La pharmacie fut véritablement créée par eux ; et nous pourrons juger de leurs connaissances en chimie industrielle par leur habileté dans l'art de la teinture, l'extraction des métaux, la fabrication de l'acier, la préparation des cuirs, etc.

3. - Sciences appliquées.
- Découvertes

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Connaissances industrielles Tout en s'adonnant aux recherches théoriques, les Arabes ne négligèrent pas les applications industrielles. Leurs connaissances scientifi­ques donnèrent à leur industrie une supériorité très grande. Nous ignorons la plupart de leurs procédés, mais nous en connaissons les résultats. Nous savons, par exemple, qu'ils savaient exploiter les mines de soufre, de cuivre, de mercure, de fer et d'or ; qu'ils étaient très habiles dans l'art de la teinture, qu'ils trempaient l'acier avec une perfection dont les anciennes lames de Tolède nous fournissent la preuve ; que leurs tissus, leurs armes, leurs cuirs, leurs papiers avaient une réputation universelle, et que dans bien des branches de l'industrie ils n'ont pas encore été dépassés.

Parmi les inventions dues aux Arabes, il en est d'une importance tellement capi­tale, celle de la poudre par exemple, que nous ne pouvons nous contenter d'une sim­ple énumération et devons entrer dans quelques détails.

Poudre de guerre et armes à feu - Dès l'antiquité la plus reculée, les peuples de l'Asie firent usage de divers mélanges incendiaires dans les combats ; mais ces derniers ne pénétrèrent en Europe qu'au septième siècle de notre ère. On croit qu'ils furent apportés d'Asie par un architecte syrien, du nom de Callinique. Les Grecs du Bas-Empire s'en servirent avantageusement pour repousser les Arabes, lorsque ces derniers mirent le siège devant Constantinople. Sa préparation fut mise au rang des secrets d'État par Constantin Porphyrogénète. Mais ce secret ne fut pas gardé longtemps. D'après les recherches de Reinaud et Favé, c'était un mélange de soufre et de substances combustibles telles que des goudrons de résine et des huiles grasses. Beaucoup d'anciens manuscrits donnent sa préparation.

Les Arabes connurent bientôt la composition du feu grégeois, et il se répandit chez eux au point de devenir, comme nous disent les auteurs cités plus haut, « l'agent principal d'attaque. » Ils l'employaient de cent façons et le lançaient avec toutes sortes d'agents différents. On sait par les récits des croisés l'épouvante qu'il jeta parmi eux. Joinville le déclare la plus horrible chose qu'il ait jamais vue, et le compare à un grand dragon volant dans l'air. Aussitôt qu'il arrivait dans le voisinage du roi, saint Louis « se jetoit à terre, tendoit les mains vers le ciel et disoit en plourant à grans larmes : Biau Sire Dieu Jésus, gardez-moy et tout ma gent. » Terreur un peu chiméri­que d'ailleurs, car si le feu grégeois était très dangereux sur mer lorsqu'on l'employait pour détruire les vaisseaux, il l'était bien peu sur terre, et aucune des chroniques qui parlent des terribles effets de ce composé ne mentionne qu'il ait jamais fait périr quelqu'un. Saint Louis et plusieurs de ses chevaliers en furent couverts sans en avoir éprouvé aucun dommage. Le feu grégeois brûlait, mais n'avait aucune force de projection. On le lançait, mais on ne l'employait pas à lancer des projectiles. C'était un corps combustible, mais n'ayant aucune des propriétés explosives de la poudre.

On a attribué pendant longtemps l'invention de la poudre à Roger Bacon. Ce dernier n'a fait, en réalité, comme Albert le Grand, que reproduire de vieilles recettes, notamment celle donnée par Marcus Graccus dans un manuscrit écrit en 1230 sous le titre de Liber ignium ad comburandos hostes. Plusieurs de ces recettes ont une com­position analogue à celle de la poudre ; mais on n'en faisait usage que comme fusées incendiaires, et elles proviennent évidemment, comme toutes les recettes de chimie du moyen age, des Arabes. Ces derniers firent, du reste, usage des armes à feu à une époque très antérieure aux chrétiens, comme nous allons le montrer.

Les recherches de MM. Reinaud et Favé, précédés, du reste, dans la même voie par Casiri, Andrès et Viardot, ont nettement démontré que l'invention de la poudre à canon, comme substance explosible destinée à chasser des projectiles, est due unique­ment aux Arabes. Les deux premiers de ces auteurs avaient d'abord, dans un primitif travail, adopté l'opinion très répandue, qui attribue cette invention aux Chinois ; mais dans un second mémoire, publié en 1850, ils sont revenus sur cette opinion. La découverte de nouveaux manuscrits leur a fait constater que cette grande découverte, qui a changé tout le système de la guerre, revient aux Arabes : « Aux Chinois, disent-ils, appartient la découverte du salpêtre et son emploi dans les feux d'artifice Pour les Arabes, ils ont su produire et utiliser la force projective qui résulte de la poudre ; en un mot, ils ont inventé les armes à feu. »

Les historiens assurent habituellement que c'est à la bataille de Crécy, livrée en 1346, que l'artillerie apparut pour la première fois ; mais plusieurs passages de divers auteurs arabes prouvent que son emploi fut en réalité bien antérieur à cette date. Parmi les extraits de divers manuscrits traduits par Conde se trouve notamment un passage où on voit qu'un émir, Yakoub, assiégeant, en 1205, un chef de révoltés dans la ville de Mahédra, en Afrique, « combattit ses murailles avec différentes machines, engins, tonnerres des engins qu'on n'avait jamais vus qui lançaient chacun cent énormes jets, et de grosses pierres tombaient au milieu de la ville, et des jets de globes de fer. »

Le passage suivant de l'histoire des Berbères d'Ibhn Khaldoun, n'est pas moins explicite, et indique clairement l'emploi du canon pour les sièges.

Abou-Youzef, sultan du Maroc, mit le siège devant Sidjilmesa, en l'an de l'hégire 672 (1273 de J.-C). Il dressa contre elle les instruments de siège, tels que des medjanik (mangonneaux), des arrada et des hendam à naphte, qui jettent du gravier de fer, lequel est lancé de la chambre du hendam, en avant du feu allumé dans du baroud, par un effet étonnant, et dont les résultats doivent être rapportés à la puissance du créateur. Un certain jour, une portion de la muraille de la ville tomba par le coup d'une pierre lancée par un medjanik et l'on donna l'assaut.

La lecture des manuscrits du temps prouve que l'emploi des armes à feu devint bientôt général chez les Arabes. Ils en firent usage, notamment en 1342, pour défendre Algésiras attaqué par Alphonse XI.

Les Mores de la ville, dit la chronique d'Alphonse XI, lançaient beaucoup de tonnerres contre l'armée, sur laquelle ils jetaient des balles de fer grosses comme de très grosses pommes, et les lançaient si loin de la ville, que quelques-unes d'elles passaient par-dessus l'armée, et d'autres frappaient l'armée.

Les comtes anglais de Derby et de Salisbury, qui assistaient au siège, ayant été témoins des effets de la poudre, rapportèrent bientôt cette découverte dans leur pays, et c'est ainsi que les Anglais en firent usage quatre ans plus tard à la bataille de Crécy.

On connait également par des manuscrits arabes la composition de la poudre dont ils se servaient, et leurs armes de jet. Voici à ce sujet deux passages intéressants d'un manuscrit de la fin du treizième siècle, traduits par Reinaud.

Description de la drogue à introduire dans le madfaa avec sa proportion. - Baroud (salpêtre), dix ; charbon, deux drachmes, soufre, une drachme et demie. Tu le réduiras en poudre fine et tu rempliras un tiers du madfaa ; tu n'en mettras pas davantage, de peur qu'il ne crève, pour cela, tu feras faire par le tourneur une madfaa de bois, qui sera pour sa grandeur en rapport avec sa bouche ; tu y pousseras la drogue avec force ; tu y ajouteras, soit le bondoc (balle), soit la flèche, et tu mettras le feu à l'amorce. La mesure du madfaa sera en rapport avec le trou ; s'il était plus profond que l'embouchure n'est large, ce serait un défaut.

Fabrication du papier - Les Européens du moyen age n'écrivirent pendant longtemps que sur du parchemin. Son prix élevé était un sérieux obstacle à la multi­plication des oeuvres écrites. Il devint même bientôt si rare que les moines avaient pris l'habitude de gratter les oeuvres des grands écrivains de la Grèce et de Rome pour les remplacer par leurs homélies ; et, sans les Arabes, la plupart de ces chefs-d’œuvre de l'antiquité, que l'on nous représente souvent comme ayant été soigneusement gardés au fond des cloitres, eussent été perdus.

Trouver une substance capable de remplacer le parchemin, et analogue au papyrus des Égyptiens, était rendre un immense service à la diffusion des connaissances.

La découverte faite par Casiri à la bibliothèque de l'Escurial d'un manuscrit arabe sur papier de coton remontant à l'an 1009, et antérieur à tous ceux existant dans les bibliothèques de l'Europe, prouve que les Arabes furent les premiers à remplacer le parchemin par le papier.

L'historique de cette invention est aujourd'hui d'ailleurs facile à restituer. De temps immémorial, les Chinois savaient fabriquer du papier avec des cocons de soie. Cette fabrication avait été introduite à Samarcande dès les premiers temps de l'hégire, et quand les Arabes s'emparèrent de cette ville, ils y trouvèrent une fabrique installée. Mais cette découverte précieuse ne pouvait être utilisée en Europe, où la soie était à peu près inconnue, qu'à la condition de remplacer cette dernière par une autre subs­tance. C'est ce que firent les Arabes en lui substituant le coton. L'examen de leurs anciens manuscrits montre qu'ils arrivèrent bientôt dans cette fabrication à une perfection qui n'a guère été dépassée.

Il parait démontré également que c'est aux Arabes qu'est due la découverte du papier de chiffons, dont la fabrication est fort difficile et qui exige des manipulations nombreuses. Cette opinion est basée sur ce que l'emploi de ce papier est de beaucoup antérieur chez les arabes à son usage chez les peuples chrétiens. Le plus ancien manuscrit sur papier qui existe en Europe est une lettre de Joinville à saint Louis, écrite peu avant la mort de ce prince arrivée en 1270, c'est-à-dire à une époque pos­térieure à sa première croisade en Égypte. Or, on possède des manuscrits arabes sur papier de chiffons antérieurs d'un siècle au document qui précède. Tel est, notamment, un traité de paix entre Alphonse Il d'Aragon et Alphonse IV de Castille, portant la date de 1178, et conservé dans les archives de Barcelone. Il provenait de la célèbre fabrique de papier de Xatiba, dont le géographe Edrisi, qui écrivait dans la première moitié du douzième siècle, parle avec éloge.

L'extension que prirent en Espagne, sous les Arabes, les bibliothèques publiques et privées, à peu près inconnues alors en Europe, les obligèrent à multiplier leurs fabriques de papier. Ils arrivèrent à employer, avec une grande perfection, du chanvre et du lin, alors très abondants dans les campagnes.

Application de la boussole à la navigation - La boussole fut inventée par les Chinois, mais nous ne possédons encore aucune preuve qu'elle ait été appliquée par eux à la navigation. Faibles navigateurs, ils ne se livraient guère qu'à la navigation côtière pour laquelle la boussole est peu utile.

Les Arabes furent au contraire de grands navigateurs. Ils étaient en relations fréquentes avec la Chine à une époque où cette vaste contrée était à peine soupçonnée des Européens, et il est probable qu'ils furent les premiers à l'appliquer à la navigation. Ce n'est là cependant qu'une hypothèse, et, faute de preuves, je n'insisterai pas sur elle.

Ce qui n'est certainement pas une hypothèse, c'est que ce fut aux Arabes que les Européens durent la connaissance de cette capitale invention. Eux seuls étaient en relations avec la Chine, eux seuls pouvaient, par conséquent, la faire connaitre en Occident. Les Européens mirent, du reste, un certain temps à en comprendre l'impor­tance, car elle ne fut pas utilisée par eux avant le treizième siècle, alors qu'Edrisi, qui écrivait au milieu du douzième siècle, en parle comme étant d'un usage général chez ses compatriotes.

Ce qui précède prouve que le bilan des découvertes des Arabes dans les sciences physiques n'est pas moins important que dans les mathématiques et l'astronomie. L'énumération suivante en prouve l'importance : Connaissances élevées en physique théorique, surtout en optique, et création d'appareils mécaniques des plus ingénieux. Découverte des corps les plus fondamentaux de la chimie, tels que l'alcool, l'acide nitrique, l'acide sulfurique et des opérations les plus essentielles, telle que la distilla­tion ; application de la chimie à la pharmacie et à l'industrie, notamment à l'extraction des métaux, à la fabrication de l'acier, à la teinture, etc. Découverte de la poudre et des armes à feu ; fabrication des papiers de chiffons. Application probable de la boussole à la navigation et introduction de cette invention fondamentale en Europe.