Qui a inventé l’horloge à pendule ? 

Être alité n’est jamais très amusant, mais cela peut parfois conduire à des découvertes scientifiques. C’est le cas de Christiaan Huygens, astronome néerlandais du 17e siècle. Il a été le premier à signaler le phénomène d’oscillation couplée dans deux horloges à pendule (qu’il a inventées) dans sa chambre, alors qu’il se remettait d’une maladie en 1665.

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Huygens est né en 1629 à La Haye, aux Pays-Bas, dans une famille riche et influente ; son père, Constantijn, était un diplomate qui avait de nombreuses relations utiles dans les milieux gouvernementaux, scientifiques et intellectuels. Le jeune Christiaan est largement scolarisé à domicile par des tuteurs privés. Il montre des aptitudes pour les mathématiques, la mécanique et le dessin, et nul autre que René Descartes – un visiteur fréquent de la maison à l’époque – loue ses compétences en géométrie. Huygens a ensuite étudié les mathématiques et le droit pendant deux ans à l’université de Leyde, avant de s’inscrire au tout nouveau Collège d’Orange à Breda, où il a terminé ses études en 1649.  

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Huygens Senior espérait que son fils suivrait ses traces et deviendrait diplomate, et le jeune homme s’est rendu au Danemark en 1649 pour une mission diplomatique. Mais son père finit par se rendre compte qu’il n’était pas intéressé par une telle carrière, ce qui, combiné à un changement dans les vents politiques, laissa Christiaan libre de se consacrer à plein temps à la recherche dans la maison de son père à La Haye. Ses premières publications sur les mathématiques lui valent une solide réputation en Europe, et il se rend pour la première fois à Paris en 1655, où il trouve facilement sa place dans les meilleurs cercles sociaux et intellectuels.

Les intérêts de Huygen se tournent bientôt vers l’astronomie. Il invente une méthode améliorée pour meuler et polir les lentilles des télescopes et conçoit son propre oculaire, utilisant ses instruments améliorés pour scruter le ciel la nuit. Il découvre la première lune de Saturne en 1655 et, en 1659, il est en mesure de déterminer la véritable forme des anneaux qui entourent la planète, bien que ses conclusions soient contestées pendant les dix années suivantes, jusqu’à ce que les améliorations continues des télescopes finissent par convaincre les derniers astronomes sceptiques.

Son intérêt pour l’astronomie l’a amené à s’intéresser à la mesure précise du temps, qui était si cruciale pour ses observations. Il était également intrigué par la découverte de l’isochronisme par Galilée (des pendules de même longueur ont la même période d’oscillation). Huygen a terminé le prototype de sa première horloge à pendule à la fin de l’année 1656 et a engagé un horloger local, Salomon Coster, pour en construire d’autres. Il a fait breveter le dispositif le 16 juin 1657. (Ses modèles se sont avérés beaucoup plus précis que les horloges de table à ressort de l’époque, avec une dérive de seulement quinze secondes par jour contre quinze minutes pour les autres formes de chronométrage. D’autres améliorations ont permis d’accroître cette précision, à tel point que les horloges à pendule ont dominé le secteur de la mesure du temps pendant des centaines d’années, jusqu’à l’invention de l’horloge à quartz en 1927.

C’est également à cette époque que la communauté scientifique s’est attaquée au problème de la mesure de la longitude en mer. Le scientifique anglais Robert Hooke, par exemple, expérimentait une horloge à ressort. Les essais de Huygens n’étaient pas suffisamment précis, mais il pensait pouvoir adapter son dispositif à pendule pour résoudre le problème. Il construit plusieurs horloges à pendule à cette fin, qui sont dûment testées en mer en 1662 et 1686, avec des résultats mitigés.

En 1673, il publie un traité fondamental de tous ses travaux sur les pendules, l’Horologium Oscillatorium. Il y décrit divers phénomènes connexes, comme le fait que les périodes des pendules dépendent de la largeur de leur oscillation. (Il décrit également l’oscillation couplée – ce qu’il appelle « une étrange sorte de sympathie » – ayant remarqué, alors qu’il était cloué au lit par une brève maladie, que lorsqu’il plaçait deux horloges à pendule l’une à côté de l’autre, elles se synchronisaient et commençaient à osciller dans des directions opposées. Il espérait exploiter cet effet pour résoudre le problème de la longitude, pensant que deux horloges de ce type pourraient se réguler mutuellement, mais la Royal Society avait alors perdu confiance dans les horloges à pendule comme solution possible.

 

Huygens a suggéré que cet effet était dû à des « mouvements imperceptibles » dans les poutres en bois qui soutenaient les horloges. En 2000, des physiciens de Georgia Tech ont mené des expériences et ont constaté que l’intuition de Huygens à ce sujet était correcte. Il s’agit en effet de petites vibrations : lorsque les pendules se balancent, les horloges exercent des forces infimes sur la poutre qui les relie.

Pour aller plus loin dans vos connaissances, lisez l’article « Comment fonctionnent les montres et horloges à quartz ?« 

Huygens est élu à la Royal Society de Londres en 1670 et est membre fondateur de l’Académie des sciences française en 1666, sur le modèle de l’institution correspondante en Angleterre. Mais lorsque sa santé a commencé à décliner en 1670, il a demandé que tous les documents non publiés soient donnés à la Royal Society de Londres. Il craignait que l’Académie ne soit finalement dissoute parce qu’elle était « mélangée à des teintes d’envie, parce qu’elle était soutenue par des suppositions de profit, parce qu’elle dépendait entièrement de l’humeur d’un prince et de la faveur d’un ministre ». Ces craintes se sont avérées infondées : L’Académie prospère jusqu’à ce jour, bien que le déclenchement de la guerre franco-néerlandaise en 1672 mette à mal les relations de Huygens avec la Société.

 

Sa santé continuant à se détériorer – il souffrira toute sa vie de dépressions, entre autres – Huygens se retire dans la maison familiale en Hollande, mais il se désole de l’isolement intellectuel qui en résulte. Il a tout de même réussi à composer un traité, Cosmotheoros, l’une des premières discussions publiées sur la possibilité d’extraterrestres. Il a été publié à titre posthume en 1698. Huygens est mort chez lui, à La Haye, le 8 juillet 1695.