Oeuvres complètes. Tome XXI. Cosmologie

[p. 71]

Huygens à l'Académie Royale des Sciences, le niveau.

[p. 73]

Avertissement.

Les travaux de nivellement des membres de l'Académie Royale des Sciences se rattachent tout naturellement à ceux exécutés à l'Observatoire. Sans doute, à l'Académie l'astronomie n'était pas pratiquée uniquement à un point de vue utilitaire. Cependant les avantages que la navigation pourrait recueillir de la perfection des méthodes et des instruments, même sans que les savants se missent consciemment au service des gens de mer, étaient évidents pour les conducteurs de l'état français comme ils l'ont toujours été pour tout gouvernement éclairé. Or, étendre la connaissance utile du monde où nous nous trouvons placés exige évidemment aussi et non en dernier lieu le perfectionnement de la science des choses terrestres. Il fallait donc améliorer les cartes du royaume et plus généralement, pour autant que faire se pourrait, celles de tous les parages de notre planète, ce à quoi il fallait développer l'art de mesurer, dont le nivellage¹⁾ fait partie, et l'appliquer avec assiduité.

Dans sa lettre au Roi de France de 1665²⁾ où il demandait la création d'un Observatoire, Auzout avait cru devoir ajouter qu'il n'y avait pas en Europe de royaume dont les cartes géographiques fussent si fautives et la situation des lieux si incertaine.

Les célèbres mesures de Picard - Huygens parle de sa ‘solertia egregia’³⁾ -

1) Expression de Huygens, Pièce II qui suit.

2) C'est la Dédicace au Roi déjà citée dans la note 12 de la p. 9 qui précède.

3) T. XIII, dernières lignes de la p. 774.

[p. 74]

servant à déterminer la grandeur d'un arc du méridien, qui furent exécutés suivant la méthode de Snellius entre Sourdon, près d'Amiens, et Malvoisine, au sud de Paris, sont de 1669 et 1670; sa ‘Mesure de la Terre’, où il en donne les détails, fut imprimée pour la première fois en 1671⁴⁾. Dans la Pièce ‘Observations faites à Brest et à Nantes pendant l'année 1679’ - nous ne citons que ces observations-ci⁵⁾ - Picard et de la Hire informent le public que Louis XIV avait donné l'ordre aux Académiciens de ‘dresser une carte de toute la France avec la plus grande exactitude qu'il serait possible’⁶⁾. Les Registres de l'Académie des Sciences⁷⁾ mentionnent, en février 1681, un ‘Memoire présenté à M^r. Colbert touchant la Carte du Royaume, par M^r. Picart’.

Vers la fin de sa ‘Mesure de la Terre’⁸⁾ Picard donne la ‘Description d'un [nouvel] instrument propre à observer le niveau’. On voit dans sa figure que la lunette d'approche - ‘de mesme structure que celle que nous avons décrite pour le quart-de-cercle’⁹⁾ - est munie de fils croisés¹⁰⁾. ‘Un chevalet de peintre sert de support à l'instrument’ et il y a des accommodements pour le cas d'inégalité du terrain. Quant au ‘plomb ou perpendicule’ dont le fil se trouve dans une queue verticale attachée au milieu du support horizontal de la lunette, on peut vers le bas ‘passer le doigt pour arrester le plomb en le touchant en dessous’. Une description plus ample de ce niveau, avec une nouvelle figure quelque peu différente de la première¹¹⁾, se

4) Publiée de nouveau dans les ‘Mémoires de l'Académie Royale depuis 1666 jusqu'à 1699’, T. VII, première partie, 1729, p. 1-59.

5) Même T. VII, p. 121-134. Dans ces observations Picard et de la Hire se servent des ‘Eclipses des Satellites de Jupiter, qui est la voye la plus seûre pour déterminer la difference des Meridiens’. Voyez aussi sur ce sujet la p. 652 de notre T. XVIII.

6) Le même Tome des Mémoires contient (entre les p. 180 et 181) la ‘Carte de France corrigée par ordre du Roy sur les observations de M^rs. de l'Académie des Sciences’. On y a marqué aussi les contours, bien différents, de la carte antérieure de 1679 de ‘M. Sanson l'un des plus illustres géographes de ce siècle’.

7) T. IX des Registres, f. 96 v.

8) P. 52-53.

9) Comparez sur l'application aux cadrans d'une lunette (ou de deux lunettes) au lieu de pinnules la l. 14 de la p. 8 et la note 36 de la p. 17 qui précèdent ainsi que le début de la Pièce IV qui suit.

10) Comparez la l. 12 de la p. 8 qui précède.

11) J.B. du Hamel ‘Regiae Academiae Historia’, 1901, P. 177: ‘Mense Maio [anni 1678] Picard demonstrationem suam circa Libellam proposuit quae postea cum aliis ad eandem rem pertinentibus edita fuit’.
Dans le Chap. II du Traité de la Hire dit avoir changé la forme du niveau qui ‘d'abord representoit la lettre T’; ‘elle est à present en forme de croix, ce qui a été fait afin de donner plus de longueur au cheveu qui sert de perpendicule’.

[p. 75]

trouve dans le ‘Traité du Nivellement’ que Picard était sur le point de publier lorsqu'il décéda assez subitement en 1682; le Traité vit le jour en 1684 par les soins de de la Hire¹²⁾: la description du niveau est de la main de ce dernier¹³⁾.

Ce Traité est donc postérieur à la description par Huygens de son niveau à lui (en forme de croix) laquelle parut dans le Journal des Sçavans de janvier 1680 (Pièce V qui suit) et que de la Hire a réimprimée dans le Traité sans aucun commentaire. Le deuxième article de Huygens, celui qu'il publia dans le Journal des Sçavans de février 1680 (Pièce VIII qui suit), ne s'y trouve point. De la Hire a en outre joint au Traité, après la description du niveau de Huygens, celle de ‘celuy de M. Romer sur un de ceux qu'il avoit fait faire lui-même’, avec la maniere de s'en servir¹⁴⁾, et de plus celle d'un niveau de lui-même (d.l. H.) comprenant uue lunette flottante. Il eût pu faire mention d'autres constructions récentes¹⁵⁾, telles que celle de Cassini, Piece VI qui suit¹⁶⁾. Le sujet était à la mode.

Ce n'était d'ailleurs pas uniquement dans le but de dresser des cartes ou de mesurer la grandeur d'un arc du méridien pour établir la grandeur de la terre (considérée

12) Comparez aussi le Cap. II (‘De Libellae usu, ubi de Mechanicis’) de la ‘Sectio Secunda, de rebus Mathematicis anni 1675. & 76. pertractatis’ de la ‘Regiae Academiae Historia’ de du Hamel (p. 149).

13) Préface de de la Hire: ‘J'ay donné une Description entiere de son Niveau comme il s'en servoit ordinairement, dont il ne parloit qu'en passant en renvoyant le Lecteur à son Traitté de la mesure de la Terre, où il l'a expliqué fort au long’.

14) Ce niveau n'est pas mentionné, comme c'est le cas pour les autres instruments de Roemer, dans la ‘Basis astronomiae’ de Horrebow.

15) Préface: ‘Comme plusieurs sçavans geometres ont publié des niveaux construits sur differens principes, qui pourront avoir de grandes utilitez dans des cas particuliers, je me suis persuadé qu'il étoit à propos de faire icy la description de quelques-uns, & principalement de ceux qui peuvent servir aux grands nivellements’.
Dans le T. VIII des Registres de l'Académie (f. 202 v.) il est question, le 17 mai 1679, d'un ‘niveau d'une nouuelle inuention’ de de Hautefeuille ‘auec du mercure, et de l'eau dans deux bouteilles, jointes par un tuyau avec une lunette et un filet au foyer, etc.’. Dans le T. IX on lit à la f. 60 ‘18 Maj. [1680]. M^r. Chapotot a presenté un niveau à la Compagnie de son inuention etc.’ Ce niveau de Chapotot [Chappotot] est également mentionné dans notre T. VIII (p. 298, note; voyez aussi la p. 96 du T. IX), de même que celui de Puyrichard de la même année. Le titre de l'article de Chappotot dans le Journal des Sçavans de juin 1680 est une imitation de celui de Huygens.

16) Il s'agit ici d'une construction de 1679. Mais dans les années précédentes Cassini avait déjà proposé d'autres modèles. À la p. 168 de son ‘Historia’ du Hamel écrit: Varios deinde [1677 et 1678] libellae conficiendi modos proposuit D. Cassinus, cum aquae tum hydrargyri beneficio’.

[p. 76]

comme sphérique) que les Académiciens étaient tenus de s'appliquer au nivellement. Dans sa Préface au Traité de la Hire rappelle que Picard eut ‘une occasion tres-considerable pour mettre [son] instrument en pratique dans les nivellemens des eaux des environs de Versailles [1674] et dans l'examen des hauteurs et des pentes des rivieres de Seine & de Loire’, examen entrepris, en 1677, à la suite du désir de ‘Sa Majesté .. de faire conduire à Versailles la meilleure eau pour boire’¹⁷⁾. De la Hire ajoute: ‘On ne doit pas oublier d'avertir que M. Romer a eu beaucoup de part aux Nivellemens, qui ont esté faits aux environ des Versailles’¹⁸⁾.

Dans une lettre de septembre 1680 (Pièce VII qui suit) Huygens dit qu'on ‘a desia fait bon nombre’ de niveaux de sa façon. Rien ne nous autorise à croire à un succès de longue durée - voyez aussi sur ce sujet l'Appendice II qui suit -, mais nous avons au moins une lettre de de la Hire de décembre 1686¹⁹⁾ où il écrit à Huygens: ‘Vostre niueau est celuy de tous les niueaux qui est le plus en vogue’.

Nous publions ici quelques figures et considérations de Huygens tant antérieures que postérieures à sa lecture de novembre 1679 à l'Académie (Piece V) et à la publication, en janvier et février 1680, de ses deux articles. Pour ces articles eux-mêmes (Pieces V et VIII), affectant comme d'habitude la forme de lettres à l'éditeur du Journal des Sçavans, nous renvoyons au T. VIII.

Dans sa ‘Regiae Academiae Historia’ de 1901 J.B. du Hamel, secrétaire de l'Académie des Sciences, fait une remarque historique importante au sujet du niveau de Picard employé par ce dernier dès 1669: du Hamel écrit à la p. 101, se rapportant aux années 1669 et 1670: ‘Libellae structuram & usum accurate describit’ [Picard] ‘in eo opusculo [il s'agit de la “Mesure de la Terre”] quod anno 1671 publici juris factum est’, ‘ac similis pene est chorobati Vitruvii l. 8 descripti [nous soulignons], adeo ut litteram T utcumque referat’.

17) Traité du Nivellement, p. 284.

18) Ibid. p. 297. Voyez aussi, à la p. 35 de notre T. VIII, la fin de la lettre du 30 septembre 1677 de Römer à Huygens.

19) T. VIII, p. 114.

[p. 77]

Cette remarque a sans doute été écrite en 1670, donc avant l'apparition (en 1673) de la traduction des ‘Dix Livres d'Architecture de Vitruve’ par Cl. Perrault: chez ce dernier la figure du chorobate²⁰⁾ (dernière figure de la p. 244), prise des commentaires de Barbaro²¹⁾ (celle de Vitruve lui-même étant perdue), n'a pas la forme d'un T²²⁾. C'est peut-être à Mariotte que du Hamel a emprunté l'idée que le chorobate aurait eu cette forme.

Il est vrai que le ‘Traité du Nivellement’ de Mariotte, où il avance cette hypothèse²³⁾, n'a été publié qu'en 1677, mais Perrault (qui ne mentionne pas l'hypothèse de Mariotte sur la forme du chorobate) savait assez exactement dès 1673, et sans doute plus tôt, ce que ce savant disait sur l'instrument de Vitruve et sur son niveau à lui: il écrit (l.c.): ‘Pour perfectionner le Chorobate, Monsieur l'Abbé Mariotte de l'Académie Royale des Sciences, a trouvé depuis peu qu'il suffisoit que l'instrument eust trois ou quatre piez de longueur [dans son Traité Mariotte écrit²⁴⁾: ‘Ce niveau est un petit canal de bois d'une seule pièce ... sa longueur ... depuis 2 piés jusques à 5 ou 6]; qu'il n'estoit point necessaire qu'il eust des pinnules, ny mesme qu'il y eust de ligne droite & parallele à la superficie de l'eau le long de laquelle il fallust regarder, etc.’. Nous ajoutons que Mariotte, après avoir critiqué le chorobate, ajoute²⁵⁾: ‘On trouvera de semblables défauts, à peu près, dans les autres niveaux qui sont en usage’, et aussi²⁶⁾ que lorsque les lieux ‘sont de difficile accès, ce qui empêche de se pouvoir servir des niveaux ci-dessus; il faut avoir en chaque lieu un quart de cercle comme ceux avec lesquels les Astronomes prennent les hauteurs des Astres par le moyen des lunettes d'approche qui servent de pinules, etc.’ Dans la ‘Mesure de la

20) En latin: chorobates.

21) Voyez sur Barbaro et Vitruve la note 3 de la p. 54 du T. XVII.

22) Nous sommes également d'avis - l'opinion contraire nous paraît même parfaitement insoutenable - que le texte de Vitruve, chez qui la partie principale du chorobate est une ‘regula longa circiter pedum XX’ (Cap. VI du Lib. VIII ‘De perductionibus & librationibus aquarum, & instrumentis ad hunc usum’) n'indique aucunement la forme d'une lettre T.

23) P. 542 du T. II de l'édition des ‘Oeuvres de M^r. Mariotte’ de 1717 (Leide, P. vander Aa): ‘La double équiére dont on se sert ordinairement, semblable à la lettre T, & qui est le même que le Chorobate décrit par Vitruve ...’

24) Même édition, p. 538.

25) P. 543.

26) P. 555.

[p. 78]

Terre’ de 1671 de Picard on voit tant le niveau en forme de T (nous en avons parlé à la p. 76) que le quart de cercle muni de deux lunettes.

Nous ignorons si Huygens, dans la partie de la feuille 219-220 du Manuscrit E qui fait défaut (voyez la Pièce IV qui suit) avait cité Vitruve, comme il l'a fait ailleurs (sans le nommer) à propos des roues dentées des horloges provenant peut-être de l'hodomètre romain²⁷⁾, ni s'il y avait parlé de Mariotte, de Perrault ou de Picard, ou des niveaux en usage avant ou indépendamment d'eux.

On voit dans les Pièces qui suivent que de 1679 à 1682 Huygens a plusieurs fois modifié son niveau en détail. Il ne nous semble pas nécessaire d'énumérer ici tous ces changements. S'il est un lecteur qui s'intéresse vivement à la forme de la boite ou à la question de savoir si le sirop qui arrêtait le mouvement du poids ballottant était un mélange d'huile d'amandes et de térébenthine, ou bien une seule de ces liqueurs, ou encore de l'huile de lin ou autre chose, il pourra consulter les Pièces elles-mêmes. Nous nous contentons d'observer que la présence de cette liqueur assurait sans doute l'immobilité du plomb mieux que l'eût pu faire l'attouchement avec le doigt dont il était question dans le cas du niveau de Picard. La figure du niveau de Huygens tel qu'il fut d'abord présenté au public se trouve au T. VIII (voyez la Pièce V qui suit); nous aurions pu l'emprunter aux Chartae astronomicae d'où nous n'avons tiré ici que la Fig. 22 de la p. 92 également bien dessinée et quelque peu différente. Il n'est sans doute pas dénué d'importance que Huygens rendit son niveau plus léger par l'emploi du ser blanc au lieu du laiton (Pièces V et VII). Le tuyau carré de la lunette (Pièce III) se trouve aussi chez Picard²⁸⁾. On voit dans la Pièce V que dans son article de janvier 1680 Huygens a supprimé quelques préceptes; il en était sans doute, alors comme dans tous les temps, pour les niveaux comme pour les horloges et pour les instruments de précision en général: les artisans - les maîtres, peut-on dire - qui

27) Voyez la p. 36 du T. XVII. Consultez aussi sur l'intérêt de Huygens pour Vitruve la p. 293 du T. X.
Nous ne parlons pas ici, à propos des horloges, du planétaire d'Archimède conservé à Rome (voyez la note de la p. 174 qui suit) et qu'on ne peut guère se figurer comme dépourvu de roues dentées: nous ignorons jusqu'à quand ce planétaire a subsisté.

28) Dans la ‘Description du Niveau’ de Picard, ou de Picard et de la Hire (Chap. II du ‘Traite du Nivellement’).

[p. 79]

les construaient y mettaient aussi du leur; il était donc inutile et impossible de les astreindre à copier servilement un modèle²⁹⁾.

Ce qui distingue le niveau de Huygens de ceux à lunette d'avant 1680 et explique la vogue dont parle de la Hire, c'est la qualité qu'il relève déjà dans le titre de la Pièce III, ainsi que dans la Piece IV, celle de pouvoir être ‘rectifié d'une seule station’, c.à.d. sans l'aide d'un deuxième observateur se trouvant à une certaine distance³⁰⁾.

29) Voyez ce qui a été dit plus haut sur Chappotot ‘Faiseur d'instrumens de Mathematique’. A la p. 298 du T. VIII Huygens écrit que les nouvelles inventions - ou du moins une partie d'elles - sont ‘des deguisements’ de la sienne; à la p. 96 du T. IX il dit (sept. 1686) que le niveau de Chappotot ‘est fort bien inventè’.

30) On peut consulter dans le ‘Traité du Nivellement’ de Picard et de la Hire les paragraphes du Chap. II intitulés ‘De la rectification, ou verification du Niveau’ et ‘Autre maniere pour la verification du Niveau’. Dans le paragraphe ‘Maniere de se servir [du] Niveau [de Roemer], & de le rectifier’ (même Chap.) il est question ‘comme [pour] le premier niveau’ ‘de deux nivellemens reciproques, ou bien .. de deux nivellemens faits d'une même station à deux points également éloignés d'un côté, & d'autre’.