Louis le Grand

LE MUSEE SCIENTIFIQUE
Texte de Paul Deheuvels et Yves de Saint-Do (anciens proviseurs du lycée)

   Histoire d'une naissance
   Critères de choix des appareils mis au musée
   Créateurs et appareils
   Objets de physique amusante ou paradoxale
   Bobine de Masson et bobine de Ruhmkorff
   La chimie
   Les cadrans solaires
   Liste de tous les Objets du musée


 Histoire d'une naissance

   Les objets qui, à une certaine époque, ont été utiles à l'homme furent nombreux; puis, dépassés par de nouvelles technologies, ils devinrent inutiles, encombrants et voués à la destruction tels de vieux chevaux conduits à l'abattoir. Alors vient la raréfaction. Cette menace de disparition fait naître regrets et nostalgie et conduit à la revalorisation de l'objet et au sauvetage des derniers exemplaires que l'on dépose dans ce qui est notre mémoire: le musée. Ce processus vaut pour tout ce que fait l'homme, mais de manière très inégale selon le degré de noblesse que l'on accorde aux objets: les plus nobles sont appelés objets d'art et précieusement conservés. Les moins nobles sont, peut-être, les appareils de sciences physiques, et cela même aux yeux des physiciens. Pourquoi?

   Parce qu'ils sont les outils sans cesse repensés, modifiés, renouvelés de la pensée qui cherche et de l'enseignement qui reproduit la recherche, les appareils scientifiques sont conçus comme éphémères, démontables et réutilisables, s'il se peut, par morceaux. Le physicien, dont le but est de prévoir et d'exprimer des relations du genre si A, alors B, se tourne plus volontiers vers l'avenir que vers le passé; ce n'est donc pas, a priori, un homme de musée. Les appareils dont il n'a plus besoin sont abandonnés, détruits ou réutilisés par morceaux. Ce cannibalisme était pratiqué avant que Monsieur Pierre Provost ne devienne, en 1960, responsable du laboratoire de sciences physiques. Lors de la rénovation des locaux (année 1972 et suivantes), l'obligation de réaménager les collections du lycée l'incita à constituer un musée, avec l'approbation de Monsieur le proviseur Deheuvels et l'aide de Monsieur Noël, architecte.



 Critères de choix des appareils mis au musée

   Quels appareils devait-on mettre dans le musée ? Ils furent choisis: rares, anciens, beaux, témoins d'un passé révolu, témoins des modes de pensée et des théories obsolètes, témoins touchants de l'enthousiaste collaboration des savants qui les conçurent et des artisans qui les créèrent. Ce qui est mystère des formes pour le profane devient à ses yeux beauté étrange et désir d'appropriation. Les antiquaires se sont donc intéressés à ces vieux appareils et il a fallu une circulaire ministérielle, destinée aux responsables de laboratoires, pour rappeler l'interdiction de la vente des vieux appareils dont le prix, sur le marché, est fonction de l'ancienneté et de l'état de marche. L'ancienneté peut se mesurer en années, siècles ou millénaires. On sera alors étonné, et peut-être déçu, d'apprendre que les objets du musée scientifique de Louis-le-Grand datent du XIXe siècle et du début du XXe. Ainsi évalués, ils ne peuvent figurer à côté des silex taillés et des objets de bronze des musées archéologiques. Mais une idée, un agissement, un objet deviennent anciens lorsqu'ils cessent d'être en usage et ne sont plus enseignés. Ignorés des jeunes, ils paraissent étranges à leurs yeux quand ils les découvrent au musée.

   Or ce type de vieillissement peut être extraordinairement rapide et aller en s'accélérant en sciences physiques. Ce n'est pas tout à fait le cas en mécanique classique puisque le concept de moment de force, toujours valable et toujours enseigné, a été introduit par le génial Archimède, deux cents ans avant notre ère, mais il a fallu attendre dix-huit siècles pour que la mécanique classique s'édifie avec Galilée, Varignon, Newvton et autres... à partir du XVIIe siècle. En revanche, l'électromagnétisme est une branche très récente de la physique: elle s'est édifiée tout au long du XIXe siècle; sa construction connut des idées fausses, et elle nous laisse beaucoup d'appareils obsolètes qui constituent une part importante du musée. L'électronique est encore plus récente: si on situe son début à l'invention de la lampe triode par Lee de Forest, elle est née en 1907 et son évolution connut des progrès foudroyants tout au long du XXe siècle. Progrès techniques, course à la miniaturisation, concurrence font que la durée de validité d'une invention (lampes à vide, transistors, puces électroniques...) devient de plus en plus courte et que l'électronique produit un flux de plus en plus important d'objets "muséables" (quoique récents !).

   Les objets du XIXe siècle et d'avant ont été créés dans des conditions souvent artisanales, associant savants et artisans, ces derniers étant aussi d'authentiques physiciens. C'est en pensant à eux que l'on ressent une émotion certaine à la vue de leurs ouvrages. La découverte, sur un appareil, d'une plaque ancienne donnant nom et adresse du fabricant donne plus de valeur à l'appareil, et a souvent été à l'origine de la décision de le "muséer". Par exemple, le musée présente un sphéromètre - appareil qui n'est pas tout à fait obsolète - parce qu'il portait l'inscription: Soleil, opticien, 36 rue de 1'Odéon, Paris. Ainsi seront associés, dans une même présentation, quelques-uns des objets et leurs fabricants.

 Créateurs et appareils

   Ateliers Hippolyte Pixii (1808-1835) et fils
   Ateliers Soleil et successeurs
   Famille Breguet
   Gustave Froment (1815-1865)
   Ateliers Ruhmkorff
   Autres ateliers
   Appareils portant le nom d'un savant

   Les objets répertoriés sont actuellement au nombre de cent soixante (à quelques unités près), d'importance inégale. Les plus importants sont présentés ci-après associés à leurs créateurs.

   Ateliers Hippolyte Pixii (1808-1835) et fils

   Le musée possède quatre appareils sortant de ces ateliers.

La machine de Pixii, utilisant le phénomène d'induction découvert par le grand physicien anglais Faraday en 1831, peut être considérée comme la première machine magnétoélectrique (ou alternateur). Elle fut construite par les Pixii père et fils en 1832. Un aimant en U (inducteur) tournant devant une paire de bobines (induit) y engendre un courant alternatif. Ce type de courant ayant des propriétés méconnues, un commutateur tournant le redresse. Notre machine est, semble-t-il, un objet assez rare. L'anglais Henri Clarke (1815-1895), linguiste remarquable - il connaissait quarante langues -, reproduisit en la modifiant la machine de Pixii (mais avec un inducteur fixe, et un induit tournant). Petite anecdote: exposée à la mairie du XVe arrondissement, elle y fut baptisée machine de Pie XII.

  La machine d'Atwood sert à vérifier le principe d'inertie et à étudier les lois de la mécanique dans le cas particulier de la chute ralentie. Sortie des ateliers Pixii, c'est une imposante colonne d'acajou, avec poulies de cuivre qui a peut-être été offerte au lycée Louis-le-Grand par l'impératrice Joséphine. Elle était coiffée d'une magnifique pomme de pin qui fut sciée pour franchir les portes et a depuis disparu. Georges Atwood (1746-1807) fut professeur à Cambridge. Son invention daterait de 1784. Dans son livre L'Empire immobile, Alain Peyrefitte relate l'histoire de l'ambassade anglaise en 1793 dirigée par Macartney auprès de l'empereur de Chine Quianlong. Parmi les nombreux cadeaux offerts à l'empereur figure une machine d'Atwood. La machine d'Atwood fut introduite dans l'enseignement français après la réforme de l'enseignement scientifique de 1902.


machine de pixii

     Ancien élève du lycée Louis-le-Grand, le général Arthur Morin (1795-1880) imagina un appareil pour l'étude de la chute ralentie des corps; bien quelle ne soit pas trop difficile à trouver, elle ne figure pas dans le patrimoine du musée qui, en revanche, possède une guillotine, acquise en 1928, pour le même type d'expérience. La précision acquise dans la mesure du temps, qui permet une étude précise des mouvements rapides, a rendu ces appareils obsolètes.

   Une lunette et un thermoscope de Rumford (en fort mauvais état) ont pour intérêt de porter la marque Pixii.

 Ateliers Soleil et successeurs

   Jean-Baptiste Soleil (1778-1878) mit son habileté et son intelligence au service de grands savants: Fresnel (1788-1827), Arago (1786-1853), Foucault (1819-1868), Babinet (1794- 1872), Delezenne, etc. Outre le sphéromètre déjà cité, le musée présente un banc d'optique muni de nombreuses pièces d'optique. La maison Soleil fut fondée en 1819 et dirigée par Jean-Baptiste Soleil de 1819 à 1849. Jules DuLoscq (1817-1886), son élève puis son gendre, lui succéda de 1849 à 1883. Il créa et mit au point de nombreux appareils et perfectionna !e saccharimètre Soleil créé par son beau-père. C'est cette version perfectionnée que possède le musée; l'objet, portant l'inscription J. Duboscq à Paris, dut être fabriqué entre 1849 et 1883. Il comporte une pièce inventée par Jean-Baptiste Soleil: le compensateur Soleil. Jules Duboscq fut, très peu de temps, associé à l'un de ses frères, A. Duboscq, et l'enregistreur de mouvements vibratoires du musée de Louis-le-Grand date du temps de cette brève association, ce qui, pour les collectionneurs, serait susceptible de lui donner plus de valeur. Philippe Pellin codirige les ateliers à partir de 1883 avec Jules Duboscq, puis seul à partir de 1886 (décès de Jules Duboscq). Monsieur Pierre Provost a reconnu l'appareil pour l'étude des lois de Descartes (sur la réflexion et la réfraction) dans un vieux catalogue de Philippe Pellia.

 Famille Breguet

   Abraham Breguet (1747-1823) fut un horloger et un mécanicien français. A l'âge de trente-trois ans, il fonde un établissement célèbre qui place l'horlogerie française au premier rang. Il construit des horloges astronomiques, des horloges de marine, des chronomètres, et a l'idée d'utiliser des rubis pour réduire les frottements. Il construit le mécanisme du télégraphe Chappe, et invente un thermomètre métallique dont un exemplaire est présenté au musée. Il s'agit d'un ruban spiralé formé de trois lames de platine, or et argent superposées dont la torsion causée par une variation de température, entraîne la rotation d'une aiguille. Abraham Breguet, membre du Bureau des longitudes, entra à l'Académie des sciences en 1816.

Louis Breguet (1804-1883), petit-fils du précédent, nous intéresse particulièrement car il fabriqua l'un des appareils les plus importants des collections du musée: la bobine de Masson, en 1842. Louis Breguet, horloger et physicien comme son grand-père, construisit de nombreux appareils de précision. Il fut chargé d'établir le premier télégraphe électrique sur la ligne de chemin de fer Paris-Rouen et construisit également un télégraphe à cadran, qu'il inventa peut-être mais dont l'invention est aussi attribuée à Charles Wheatstone (1802-1875). Comme son grand père, il fut membre du Bureau des longitudes (1862) et de l'Académie des sciences (1874).

   Antoine Breguet (1851-1882), fils de Louis, physicien et inventeur, fut placé par son père à la tête de ses ateliers. Le musée possède une dynamo Gramme portant l'inscription: Machine de Gramme, Inv. Sté SGDG, Breguet FT n°15D, dynamo pour laquelle Antoine Breguet utilisa un superbe aimant de Jamin (Jules Célestin Jamin, 1818-1886, a été professeur à Louis-le-Grand). Son fils Louis Charles (1880-1955) est bien connu comme ingénieur constructeur d'avions et d'hélicoptères. La première liaison Paris-New York sans escale fut réalisée en 1930 par Costes et Bellonte à bord d'un avion Breguet XIX.


télegraphe à cadran


 Gustave Froment (1815-1865)
  

Mécanicien, Gustave Froment construit les premiers moteurs électriques. Dans son traité de 1862, Ganot décrit un moteur électrique rotatif comportant une couronne d'électro-aimants fixes qui attirent des barres de fer portées par une roue. Le moteur électrique figurant au musée est encore plus primitif: deux électro-aimants alternativement alimentés par une pile attirent deux armatures dont le mouvement alternatif est transformé en mouvement circulaire par l'habituel système bielle-manivelle. Ce moteur qui fonctionne toujours fort bien daterait de 1852. Voici un savoureux extrait de Ganot: Mais jusqu'ici ces machines n'ont pu être appliquées à l'industrie, la dépense des acides et du zinc qu'elles consomment l'emportant de beaucoup sur celle du combustible dans les machines à vapeur de même "force". Pour comprendre ce texte, il faut savoir qu'à l'époque de Ganot, et de Froment donc, on ne savait produire un courant continu qu'à l'aide de piles qui consommaient de l'acide et du zinc. On méconnaissait encore l'intérêt du courant alternatif, plus facile à produire. Il faudra attendre la dynamo Gramme, utilisable comme source de courant ou comme moteur, pour que le moteur électrique prenne de l'intérêt. Gramme présenta ses travaux à l'Académie des sciences le 17 juillet 1871 et se servir de la dynamo pour transporter à deux kilomètres, sous forme électrique, l'énergie d'une machine à vapeur lors de l'exposition de Vienne en 1873. Or, le texte de Ganot cité plus haut figure dans une édition de 1862. La dynamo motrice étant bien supérieure aux moteurs de Froment, ceux ci n'eurent d'avenir que dans les musées. Il faut néanmoins noter que Froment travailla sur diverses inventions: télégraphe à clavier, métier à tisser, imprimante Hugues, etc.

moteur électrique



 Ateliers Ruhmkorff

  Ruhmkorff (1803-1877), mécanicien et électricien allemand, vint à Paris travailler chez des fabricants d'appareils scientifiques, puis il fonda sa propre maison. Il est surtout connu pour la bobine qui porte son nom, dont quelques exemplaires font partie des collections du musée, et qui, perfectionnée, est toujours en usage. Nous reparlerons plus loin de cette bobine. Le musée possède également un galvanomètre à aimants mobiles qui sort des ateliers Ruhmkorff.


électro-aimant

  Ruhmkorff a construit un électro-aimant dont Faraday avait conçu les plans et avec lequel il a étudié les propriétés magnétiques de la matière (découverte du paramagnétisme, du diamagnétisme) ainsi que la polarisation rotatoire magnétique. Cet électro-aimant est reproduit sur une gravure d'un ouvrage de Jamin, et Monsieur Pierre Provost a eu la surprise de constater que le lycée possédait exactement le même. Cette gravure l'a donc conduit à rechercher, et à trouver dans un tiroir, une pièce polaire manquante, et l'autorise à penser que l'électro-aimant du musée sort des ateliers Ruhmkorff bien qu'il n'en porte pas l'inscription.

   Jules Carpentier (1851-1921), ingénieur sorti de l'École polytechnique, a pris la succession de Ruhmkorff après avoir été ingénieur à la société des chemins de fer PLM (réseau Paris-Lyon-Méditerranée). Un remarquable ampèremètre à aimants mobiles porte l'inscription: Ateliers Ruhmkorff; Carpentier ingénieur-constructeur. Les boîtes Carpentier de résistances étalonnées, shunts et boîte à pont ont été appréciées et très répandues. Il fut aussi opticien - le musée possède un périscope Carpentier, - et fabriqua les premières caméras des frères Lumière. Carpentier fut nommé membre libre de l'Académie des sciences en 1907.

 

   Autres ateliers

   Un appareil précis pour régler les niveaux porte l'inscription M. Eichens, 113 rue de l'Enfer, Paris et obtint le grand prix de l'exposition universelle de 1867; un théodolite de 1868 et un modèle d'échappement à ancre de 1867 sont également de M. Eichens. Le musée possède également: de Brunner à Paris, un goniomètre et un compas d'épaisseur en mauvais état; de Perreaux, Paris, une machine à diviser; de Poulenc, fréres, boulevard Saint-Germain, Paris, des appareils photographiques.


goniomètre



 Appareils portant le nom d'un savant

   Certains sont des appareils de mesure, désormais inutilisés, qui ont joué un rôle important autrefois. Pour la mesure d'un courant électrique: un galvanomètre inventé en 1826 par le physicien italien Leopoldo Nobili (1787-1835); un galvanomètre à aimants mobiles de Lord Kelvin - célèbre physicien anglais qui vécut de 1824 à 1907 -, c'est un fort bel appareil en bon état; des galvanomètres à cadre mobile dus à Deprez (1843-1918) et d'Arsonval (1851-1940). Pour la mesure d'une différence de potentiel électrique: un électromètre de Mascart (1837-1918) et un électromètre de Branly, ce dernier en mauvais état. Pour la mesure d'un champ magnétique: une balance de Cotton - Aimé Cotton, physicien français, vécut de 1868 à 1951.

   D'autres objets mettent en évidence un phénomène qui paraissait étrange à l'époque; on citera la marmite de Papin et l'appareil d'Arago. Denys Papin (1647-1714 ?) inventa sa marmite ou digesteur en 1679. Elle eut un grand succès et tous les savants d'Europe admirèrent cette invention; le roi d'Angletere lui-même voulu avoir son digesteur. L'Académie des sciences lui consacra une séance au cours de laquelle une démonstration fut faite. Le digesteur est connu de nos jours sous le nom de cocotte minute. L'appareil d'Arago (1768-1853), lui, est moins connu: la rotation d'un disque de cuivre à proximité d'une aiguille sur pivot entraîne un changement de direction de celle-ci. Ce phénomène était appelé magnétisme de rotation. On l'explique aujourd'hui par les courants induits dans le disque de cuivre. Ces courants, appelés courants de Foucault, expliquent aussi les phénomènes de freinage mis en évidence dans l'appareil de Foucault. Léon Foucault vécut de 1819 à 1868. Le freinage par courants de Foucault sera utilisé dans les futurs TGV.

   L'appareil appelé cohéreur de Branly permit à Marconi (1874-1937) de réaliser la transmission d'une dépêche par dessus la Manche en 1899 par TSF (télégraphe sans fil). La toute première transmission publique de radio utilisant le cohéreur, en 1894, est le fait d'un professeur de physique de Liverpool, Oliver Lodge. Mais il est excessif, et certainement chauvin, d'attribuer à Edouard Branly (1844-1940) l'invention de la TSF; les propriétés de la limaille de fer, mises en oeuvre dans le cohéreur de Branly étaient déjà connues de l'Italien Calzechi en 1844.

 Objets de physique amusante ou paradoxale

Le physicien "sérieux" utilise l'expérimentation pour vérifier les conséquences d'une hypothèse, d'une théorie, ce qui entraîne parfois une découverte inattendue, laquelle fait rebondir la recherche. Enseignant, le physicien se sert d'un appareil pour démontrer une loi. Mais il arrive qu'une expérience spectaculaire devienne à la mode et soit reproduite ailleurs que dans les laboratoires. On peut, en quelque sorte, parler de physique de salon, de physique amusante. Au début du XVIIIe siècle, on créa des machines électrostatiques d'où l'on tirait de belles étincelles; on échangeait des baisers électriques. Après l'invention, en 1745, de la bouteille de Leyde, que l'abbé Nollet (1700-1770) perfectionna et fit connaître, tout Paris voulut se faire électriser. Nollet déchargeait une bouteille de Leyde à travers une chaîne de volontaires alignés et se donnant la main. C'est ainsi qu'à Versailles, devant le roi, I'abbé fit sauter une compagnie de deux cent quarante gardes françaises. En 1848, Benjamin Franklin et ses amis tuèrent un dindon par décharge électrique, raconte Priestley.

machine electrostatique
Le musée du lycée possède des appareils permettant de réaliser ces expériences amusantes: une superbe batterie de jarres, une machine de Wimshurst à quatre plateaux de verre, magnifique, un appareil pour produire la grêle électrique imaginé par Volta (1745-1827). Des chapelets d'étincelles sont obtenus avec les appareils étincelants. L'effet thermique de la décharge peut être utilisé pour vaporiser une feuille d'or à travers un pochoir afin d'obtenir, sur papier, le portrait de Franklin. Cet effet thermique est mis à profit dans l'expérience dite de la torpille électrique. L'étincelle électrique peut encore déclencher l'explosion d'un mélange tonnant et expulser un bouchon avec le pistolet de Volta. Les expériences amusantes ne sont pas spécifiques d'une époque. Vers l'an 133 avant Jésus-Christ, Héron était le directeur de l'école polytechnique d'Alexandrie. S'il écrivit des livres sérieux Les mécaniques, Catoptrique et Métrique, il fut aussi constructeur d'automates. Bien avant Papin, il utilisa l'énergie thermique de la vapeur d'eau dans l'éolipyle: c'était la première machine à vapeur, curiosité que l'emploi d'esclaves rendait inutile. Inutile également, et quelque peu paradoxale, est la fameuse fontaine de Héron. Le poussah, le cylindre qui remonte un plan incliné, les miroirs conjugués peuvent aussi être classés dans la catégorie des appareils de physique amusante.

batterie de jarres

le poussah

fontaine de Héron

      Amusante ou paradoxale est l'expérience dite des hémisphères de Magdebourg. Ce sont deux hémisphères creux, d'environ dix à douze centimètres de diamètre, dont les bords sont garnis d'un joint qui tient le vide. L'un des hémisphères porte un robinet qui peut se visser sur la platine d'une machine pneumatique; l'autre est muni d'un anneau pour la tirer. Quand la sphère obtenue par la réunion des deux hémisphères contient de l'air, il est facile de séparer les deux moitiés; il faut, au contraire, exercer une très grande force pour les séparer quand on a fait le vide dans la sphère. L'expérience fut réalisée pour la première fois en 1654, devant la diète de Ratisbonne, par Otto Von Guericke (1602-1686), bourgmestre de Magdebourg. Les hémisphères avaient un diamètre de quatre-vingts centimètres et il fallut seize chevaux (huit de chaque côté) pour séparer les hémisphères. Cette expérience eut un immense retentissement et mit à la mode les expériences sur l'air et sur le vide. Il était alors tentant de réaliser une décharge électrique dans les gaz raréfiés: c'est ce que permettait l'oeuf électrique qui figure au musée.



 Bobine de Masson et bobine de Ruhmkorff

Nous accordons une place à part à la bobine de Masson parce qu'elle semble assez rare, peu connue et parce qu'elle fut l'invention d'un professeur, Antoine Masson (1806-1860), sorti de l'Ecole normale supérieure en 1828 et qui enseigna à Louis-le-Grand de 1842 à 1860, ainsi qu'à Centrale et à la Sorbonne. Mais il y eut plusieurs modèles; celle que possède le musée est plus complexe que celle décrite par Jamin dans son petit traité de physique de 1870 - elle est sans doute plus tardive. Voici, en simplifiant, comment elle se présente. Un paquet cylindrique de tiges de fer, d'axe vertical, sert de noyau autour duquel sont réalisés deux enroulements superposés: le plus interne est fait de quelques centaines de spires de fil de cuivre d'assez gros diamètre, c'est la bobine inductrice; le plus externe est fait de quelques milliers de spires de fil de cuivre de faible diamètre.

bobine de Masson

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