Oeuvres complètes. Tome XVII. L'horloge à pendule 1656-1666
(1932)–Christiaan Huygens– Auteursrecht onbekend
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Horologium de 1658. | |
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Avertissement.Avant de publier une description de son horloge à penduleGa naar voetnoot1), Huygens en modifia la constructionGa naar voetnoot2): il remplaça la verge à palettes horizontale (voir les Fig. 3 et 4 qui précèdent) par l'ancienne verge verticale (voir la Fig. 8 à la p. 43 qui suitGa naar voetnoot3)). | |
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Tandis que, dans l'horloge de 1657, cette verge formait corps avec la fourchette, dans l'horloge de 1658 la roue (O dans la Fig. 8) du balancier réapparaît: c'est elle qui fait corps avec la verge comme précédemment. Il est vrai que sa dimension est réduite, de sorte qu'il convient de lui donner le nom de pignon - ‘rondsel’ ou ‘ronsel’ selon Huygens, voir la p. 75 - plutôt que celui de roueGa naar voetnoot1). La fonction de ce pignon dans le modèle de 1658 est bien modeste: il n'exécute plus, comme le faisait le balancier dans les jours de sa gloire, de larges oscillations (dont la durée pouvait plus ou moins être réglée par la modification empirique de ce que nous appelons le moment d'inertieGa naar voetnoot2) du corps oscillant): son inertie ne joue qu'un rôle négligeable: ses oscillations sont désormais forcées, synchrones avec celles du pendule qui lui communique son mouvement par l'intermédiaire de la fourchette faisant corps avec la roue P. Une deuxième différence entre les horloges de 1657 et de 1658 c'est qu'on ne trouve plus dans cette dernière les arcs de forme mal définie (voir la p. 11 et la note 4 de la p. 18), dont le but était de rendre les oscillations du pendule isochrones. On remarque en troisième lieu que l'horloge de 1658 a trois aiguilles tandis que celle de 1657 en avait deux. L'aiguille à secondes est venue s'ajouter à celle des minutes et des heures. En quatrième lieu, le pendule de l'horloge de 1657 exécute (en une heure p.e.) un nombre d'oscillations n'ayant aucun rapport avec la durée d'une seconde (voir la note 5 de la p. 14), tandis que dans l'horloge de 1658 le pendule fait une oscillation simple en une seconde. Enfin l'horloge de 1658 telle qu'elle est représentée à la p. 43 et l'horloge de 1657 | |
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telle que nous la trouvons à Amsterdam, diffèrent en ceci que celle de 1658 est mue par un poids et l'autre par un ressort. De ces cinq différences, les deux premières sont essentielles, la troisième et la quatrième sont également importantes, la cinquième seule est accidentelle.
Le redressement de la verge à palettes et la suppression des arcs proviennent, d'après la lettre de Huygens à P. Petit du 1 novembre 1658, d'une double cause. D'une part les arcs, même lorsqu'on avait réussi à leur donner empiriquement la forme convenable, de sorte que les oscillations de différentes amplitudes étaient isochronesGa naar voetnoot3), avaient cet inconvénient que la longueur du pendule devait être modifiée, dès que l'horloge ne conservait plus exactement la position verticaleGa naar voetnoot4); Huygens dit expressément que ‘les roues P et O’ (Fig. 8 de la p. 43) furent introduites pour pouvoir remédier à cet inconvénient en supprimant les arcs. Toutes les oscillations ayant été rendues petites de cette manière, leurs amplitudes pouvaient varier quelque peu sans que la période changeât notablementGa naar voetnoot5). D'autre part, il parle de l'adaptation du pendule aux ‘grands horologes des villes’ qui avaient déjà ‘les palettes mises perpendiculairement’Ga naar voetnoot6). Il est vrai que, tandis que c'était là une excellente raison pour introduire les roues P et O dans les horloges publiques déjà existantes, ce n'en était pas une, semble-t-il, pour modifier la construction des petites horloges. Il apparaît cependant, puisque Huygens nomme les deux choses à la fois, qu'en modifiant sur ce point le mécanisme des petites horloges, il s'inspirait plus ou moins de la construction des horloges publiques telle quelle était après l'adaptation du pendule. Toutefois, comme il revint pour les petites horloges à la verge à palettes horizontale après avoir trouvé la forme véritable, cycloidale, des arcs, il est permis de penser que son désir de rendre petites toutes les oscillations de leurs pendules provenait aussi en grande partie de ce qu'il ne parvenait pas en 1657 et en 1658 à déterminer cette formeGa naar voetnoot7). La petitesse de l'amplitude des oscillations devait | |
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sembler en 1658 le meilleur moyen d'assurer un isochronisme aussi parfait qu'il était possible de le réaliser. Quant à ceux qui mettaient en doute la régularité de la marche du pendule à cause de l'action de la fourchette sur luiGa naar voetnoot1) - objection mentionnée aussi dans l'‘Horologium’Ga naar voetnoot2) - Huygens pouvait répondre que ‘cette manivelleGa naar voetnoot3) n'a pas plus de pouvoir pour lui faire haster son train ordinaire, que vous n'aviez en soufflant dessus’ attendu ‘que la manivelle n'a que justement autant de force qu'il en faut pour faire continuer les vibrations d'une esgale largeur’Ga naar voetnoot4). L'introduction de l'aiguille à secondes était évidemment fort désirable dans les horloges devant servir à des buts scientifiques; comparez les l. 11-15 du troisième alinéa de la p. 272 du T. II. Cette aiguille existait déjà dans les horloges de précision du seizième et dans beaucoup d'horloges du dix-septième siècleGa naar voetnoot5). D'après la figure de l'‘Horologium’ (Fig. 8) l'aiguille des secondes se meut sur le même cadran que l'aiguille des heures, tandis que l'aiguille des minutes se meut sur un deuxième cadran. Il paraît probable que Huygens songait déjà en 1657 à introduire l'aiguille des secondes, puisqu'il considère en cette année (voir la p. 18) des pendules faisant 3600 et 1800 oscillations doubles par heure. D'ailleurs Coster et ses collaborateursGa naar voetnoot6) étaient évidemment libres en général de construire les horloges à pendule, presque toutes destinées à l'usage domestique, comme cela leur semblait bonGa naar voetnoot7) ou comme leurs clients les désiraientGa naar voetnoot8). Dans le modèle de 1658 représenté dans l'‘Horologium’ le pendule est de 5/6 pied: il fait une oscillation double en une seconde. Mais l'horloge de 1658 représentée dans l'Appendice II (Fig. 10, p. 75) a un pendule de 3 pieds et 2 pouces faisant une oscillation simple en une seconde. Une horloge de ce genre (ou plutôt à peu près de ce genre; voir la note 10 de la p. 31) fut réellement exécutée en 1658; voir la lettre du 1 novembre 1658 de Huygens à P. Petit où il dit qu'une horloge avec pendule de 3 pieds avec aiguille à secondes a | |
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été construite pour ses observations astronomiquesGa naar voetnoot9). À la demande de Petit Huygens lui en donna en 1659 une description exacte que nous ne possédons plusGa naar voetnoot10). Quant à la force motrice, nous avons déjà remarqué à la p. 10 que Huygens, en 1658 comme en 1657, songeait avant tout aux horloges mises en mouvement par un poidsGa naar voetnoot11). Coster fabriquait couramment des horloges ‘à ressort’ tout aussi bien que des horloges ‘à contrepoids’ (p. 313-314 du T. II; voir aussi les dernières lignes de la p. 460 du T. III); il a même commencé à se servir du ressort moteur dans les horloges à pendule sans que Huygens en ait eu connaissance d'avance (voir la p. 73 qui suit); apparemment c'est lui ou un de ses collaborateursGa naar voetnoot6) qui a compris le premier que dans les horloges à pendule mues par un ressort la fusée pouvait être suppriméeGa naar voetnoot12). Remarquons encore que Huygens, quoiqu'il semble à cette époque, et encore longtemps après, préférer les horloges à poids, reconnaît cependant que les horloges à ressort sont tout aussi bonnesGa naar voetnoot13).
Le modèle de la Fig. 8. (p. 43) n'est pas celui des horloges publiquesGa naar voetnoot14) telles | |
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qu'elles furent après l'introduction du pendule. Huygens dit que les horloges de Schéveningue et d'Utrecht n'ont que deux roues, dont l'une est évidemment la roue de rencontre. Apparemment, ces horloges n'avaient d'autre aiguille que celle des heuresGa naar voetnoot1). Les pendules introduits étaient longs et lourds; un peu moins cependant qu'on ne l'avait d'abord jugé necessaireGa naar voetnoot2). L'horloge de l'église de SchéveningueGa naar voetnoot3) fut pourvue d'un pendule en janvier 1658Ga naar voetnoot4), celle du dôme | |
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d'Utrecht en octobre de la même annéeGa naar voetnoot5). Comme Huygens parle déjà avant septembre 1658Ga naar voetnoot6) de ‘magna publica Horologia’, munis d'un pendule dont la longueur n'est parfois pas supérieure à 12 piedsGa naar voetnoot7), il paraît que d'autres clochers que celui de Schéveningue - ou un seul au moins - avaient été pourvus de pendules avant que l'horloge d'Utrecht fût raccommodée; mais nous ne savons pas lesquels. Le 18 septembre 1659 il n'y avait pas encore de ville qui eût deux horloges publiques à penduleGa naar voetnoot8). Après cette date, qui fut suivie de près de la mort de S. CosterGa naar voetnoot9), Huygens ne dit plus rien des horloges publiques néerlandaisesGa naar voetnoot10); apparemment il en abandonne le soin aux horlogers jaloux de leur indépendanceGa naar voetnoot11) et compétents dans leur domaine pratiqueGa naar voetnoot12). Quoique les archives des villes néerlandaises ne renferment plus en général de données précises sur les horloges du | |
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dix-septième siècle, nous savons du moins que certaines horloges publiques d'Amsterdam et de Groningue furent bientôt après 1659 pourvues d'‘evenaers’ dont il est dit qu'ils faisaient marcher ces horloges beaucoup plus régulièrementGa naar voetnoot1). En 1663 on installa une horloge à pendule dans la Cathédrale (Nieuwe Kerk) de DelftGa naar voetnoot2), en 1679 un pendule fut adapté à l'horloge de l'église de HattemGa naar voetnoot1). On conserve à Hofwijck, près de la Haye, l'ancienne demeure de Christiaan Huygens après son séjour à ParisGa naar voetnoot3), une barre de fer d'une longueur de 3.20 m, terminée en crochet aux deux extrémités et munie d'une fourchette en forme de V très étroit; le sommet de cette fourchette se trouve à une distance de 1.82 m de l'une des extrémités de la barre et ses deux bras sont situés dans un plan perpendiculaire à la barre. Celle-ci est considérée comme la verge du pendule adapté en 1658 à l'horloge de Schéveningue; mais comme sa longueur (inférieure à 11 pieds rhénans) ne s'accorde pas avec celle mentionnée par HuygensGa naar voetnoot4), cette thèse est inadmissible. En somme la reconstruction que A. Kaiser, horloger de la ville de la Haye, a donnée du mécanisme de l'horloge de Schéveningue doit être considérée comme plus ou moins incertaineGa naar voetnoot5). Notons que suivant Kaiser l'ancien pendule aurait été | |
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accrochéGa naar voetnoot6) à une pièce de fer en forme d'U carré, dont les deux bras verticaux se terminaient par des courroies lesquelles pendant l'oscillation venaient s'adapter chacune à une paire d'arcs ‘cycloïdaux’Ga naar voetnoot7). Si la suspension était telle en effet, il se peut (quoique cette interprétation nous semble fort improbable) que ce soit là ce que Huygens appellera plus tard ‘vierkants werck’ par opposition à son ‘drykantigh slingerwerck’ de 1663Ga naar voetnoot8). | |
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Il n'est certes pas impossible que, quoique les arcs fassent défaut dans l'‘Horologium’ de 1658, l'horloge publique de Schéveningue en ait été pourvue en janvier de cette année (ou peut-être déjà en décembre 1657). Quant à celle d'Utrecht, il semble que si elle avait été pourvue d'arcs en 1658, Huygens aurait mentionné ce fait dans sa lettre à Petit du 1 novembre de cette année. Puisqu'il y dit (T. II, p. 273) que ‘l'on vient d'accomoder la grande horologe à UtrechtGa naar voetnoot1)... la quelle horologe va bien et exactement à merveille’, immédiatement après avoir parlé de la suppression ‘des 2 platines’, il est permis de conclure que cette horloge n'en avait pas. Huygens dit expressément que l'horloge d'Utrecht raccommodée avait la roue P et le pignon O de la Fig. 8 (p. 43); or, ces deux roues furent introduites pour pouvoir supprimer les arcs de 1657. Il est vrai qu'un an après, en septembre 1659, encore avant d'avoir trouvé la vraie forme des arcs, Huygens écrit (T. II, p. 483) qu'il y a quelqu' inégalité dans la marche des grandes horloges, l'amplitude des vibrations étant plus grande après huilage, et que, lorsque les pendules font de grandes oscillations, il y faut attacher les deux petites plaques courbes. Mais rien ne prouve que celles-ci auraient été ajoutées en 1659 ou plus tard à l'horloge du dôme d'Utrecht.
Dans une page datant de beaucoup plus tardGa naar voetnoot2) Huygens écrit: ‘De Horologio oscillatorio, quomodo primum invenerim, ex hodometro’. Les deux derniers mots, écrits au-dessus de la ligne, ont été intercalés après coup. Nous ne croyons pas qu'il faille en conclure que la considération de l'hodomètre ait eu une certaine influence - on se demande laquelle - sur l'invention de l'horloge à pendule. Ce qui est vrai c'est que l'hodomètre, tel qu'il est représenté p.e. chez Vitruve, dont les ouvrages étaient bien connus à la famille Huygens (voir la note 3 de la p. 54), est considéré par quelques auteurs - avec raison sans doute - comme le précurseur des horloges à roues dentéesGa naar voetnoot3). En intercalant les deux mots nommés, il semble que Huygens | |
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ait voulu rappeler ce fait. S'il en était autrement, il aurait dû mentionner l'hodomètre dans l'‘Horologium’ de 1658. Mathématicien et inventeur, peu porté aux recherches historiques, Huygens ne dit rien d'ailleurs sur le développement progressif des horloges à roues dentées. Dans l'‘Horologium’, après avoir cité Pline (p. 45), il passe immédiatement au compteur de Galilée (p. 55). Dans sa dédicace il fait appel aux sentiments patriotiques de ses lecteurs hollandais, tout aussi bien qu'à ceux des membres des États, nous exhortant à ne pas souffrir que la gloire de l'invention de l'imprimerie, du télescope et de l'horloge à pendule soit ôtée à la Néerlande. Plus que du plagiat d'un compatriote, qui cependant est loin de le laisser indifférentGa naar voetnoot4), il s'émeut des plagiats d'étrangers qu'il prévoitGa naar voetnoot5). Il est évident que si nous nous proposions d'écrire l'histoire des horloges, au lieu de publier l'‘Horologium’ de Huygens, nous devrions malgré cette exhortation nous placer à un point de vue | |
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plus généralGa naar voetnoot1). Nous ne pourrions nous contenter de mentionner sans les discuter comme ils le méritent les croquis de Leonardo da VinciGa naar voetnoot2) et l'‘horloge commencé | |
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par Galileo Galilei avec un pendule’Ga naar voetnoot3), sur laquelle nous aurons d'ailleurs l'occasion de revenir en publiant l'‘Horologium oscillatorium’ de 1673, où Huygens (qui reçut la nouvelle de l'existence de cette horloge en mai 1659 - T. II, p. 403 -; voir aussi la p. 8 du T. III) en fait mention lui-mêmeGa naar voetnoot4). Bornons nous ici à citer la lettre de Huygens de décembre 1657 (T. II, p. 109) où il dit que ‘sans miracle il s'est pu faire que quelqu'autre ait eu la mesme pensee que moi’. Cependant, dit-il (T. II, p. 405, mai 1659) ‘on ne peut nier que mon modelle n'ait succedè le premier... si celuy de Galilee n'avoit point eu d'inconvenient il n'est aucunement croyable qu'il n'auroit pas mis en effect une chose si utileGa naar voetnoot5), ou mesme après luy le Serenissime Prince Leopold, lorsqu'il trouva ce modelle... si le pendule est attachè autrement que je n'ay fait, comme si peut estre il tourne sur un aissieu [nous soulignons]Ga naar voetnoot6), le succes n'en scauroit estre si bon’.
Nous avons déjà dit (p. 10) que Huygens s'intéressait à la théorie du pendule depuis 1646. Mais il n'avait encore rien trouvé. Depuis l'adaptation du pendule à l'horloge, il éprouvait sans doute encore plus qu'auparavant le désir de résoudre le problème jadis posé par Mersenne de déterminer par le calcul la longueur du pendule simple isochrone avec un pendule donnéGa naar voetnoot7) outre celui de calculer la période d'oscillation d'un pendule simple, libre ou muni d'arcs. Il s'attaqua avec succès au dernier problème en décembre 1659, au premier depuis novembre ou décembre 1659, mais ce fut seulement en octobre 1664 qu'il trouva la règle générale cherchée (T. XVI, p. 385, 392, 470). |
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