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Robert Hooke

scientifique polymathe anglais (1635-1703)

Robert Hooke est un scientifique polymathe anglais né le 18 juillet 1635 ( dans le calendrier grégorien) à Freshwater (Île de Wight) et mort le à Londres. Il est considéré comme l'un des plus grands scientifiques expérimentaux du XVIIe siècle et l'une des figures clés de la Révolution scientifique de l'époque moderne.

Robert Hooke
Robert Hooke, reconstruction à partir des descriptions de ses collègues Aubrey et Waller.
Fonction
Secretary of the Royal Society
-
Henry Oldenburg
Biographie
Naissance
Décès
Sépulture
Formation
Westminster School (-)
Christ Church (-)
Université d'Oxford (jusqu'en )Voir et modifier les données sur Wikidata
Activités
Père
John Hooke (d)Voir et modifier les données sur Wikidata
Mère
Cecily Gyle (d)Voir et modifier les données sur Wikidata
Autres informations
A travaillé pour
Corporation de la Cité de Londres (à partir de )
Gresham College (à partir de )
Royal Society (à partir de )
Robert Boyle (-)Voir et modifier les données sur Wikidata
Membre de
Maîtres
Robert Boyle, Christopher Wren (d), Richard Busby (en)Voir et modifier les données sur Wikidata
Directeurs de thèse
Œuvres principales
Micrographia (), loi de Hooke, Church of St Mary Magdalene (d), Montagu House, Bethlem Royal Hospital at Moorfields (d)Voir et modifier les données sur Wikidata
signature de Robert Hooke
Signature
Plaque commémorative

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L'historien britannique des sciences Allan Chapman l'a appelé le « Léonard d'Angleterre[1] ».

Biographie

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Robert Hooke naît le à Freshwater (Île de Wight, Royaume-Uni). Fils du révérend John Hooke (1648), curé de la paroisse de Freshwater, et de Cecily Gyles (1665), il est le dernier de quatre enfants.

Robert Hooke ne s'est jamais marié, mais son journal[Note 1] montre qu'il n'a pas vécu sans affection[2].

Ancien vitrail Robert Hooke à St Helen's Bishopgate (détruit).

En 1653, Hooke étudie au Wadham College de l'université d'Oxford, pendant le Protectorat ; il y rencontre Thomas Willis et Robert Boyle, dont il devient l'assistant. Il devient membre d'un groupe dense de fervents royalistes dirigés par John Wilkins, l'« Invisible College » (ou « collège philosophique »), qui donnera naissance en 1660 à la Royal Society[3]. En 1660, il découvre la loi de Hooke. En 1662, il est nommé démonstrateur à la Royal Society, et responsable des expériences (« Curator of Experiments ») exécutées lors des réunions. Le , il est élu fellow à la Royal Society. En septembre 1665, il publie son livre, Micrographia, qui contient de nombreuses observations réalisées à l'aide de microscopes et de télescopes. En 1665, il est nommé professeur de géométrie au Gresham College. En 1676, il publie ses travaux dans A Description of Helioscopes, and Some Other Instruments[Note 2]. De 1677 à 1683, il est le premier secrétaire de la Royal Society. En 1678, il publie ses travaux dans De Potentia Restitutiva[Note 3]. En 1705, est publié à titre posthume Discourse of Earthquakes (The Posthumous Works of Dr. Robert Hooke).

Robert Hooke meurt le au Gresham College à Londres et son corps est inhumé à l'église St Helen's Bishopsgate à Londres. L'emplacement de sa tombe est inconnu. Il existait dans cette église un vitrail commémoratif, mais il a été détruit le quand l'Armée républicaine irlandaise provisoire a fait exploser une bombe dans le quartier de Bishopsgate. Une plaque commémorative, dite « blue plaque », est apposée près de l'angle sud-ouest de l'église St Helen[4].

En 2003, pour le tricentenaire de sa mort, un mémorial est érigé sur le mur de la crypte de la cathédrale Saint-Paul de Londres, à côté de la tombe de « son ami et collègue, Sir Christopher Wren ». Une citation de Micrographia entoure complètement le mémorial[5].

  • Mémoriaux Robert Hooke
  • Dans la cathédrale Saint-Paul de Londres.
    Dans la cathédrale Saint-Paul de Londres.
  • Plaque Boyle-Hooke du Mémorial Shelley à Oxford.
    Plaque Boyle-Hooke du Mémorial Shelley à Oxford.
  • Au Gresham College à Londres.
    Au Gresham College à Londres.
  • Mémorial à Freshwater (île de Wight).
    Mémorial à Freshwater (île de Wight).

Travaux

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Physique

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En 1658-1659, sur demande de Robert Boyle, il a construit la première pompe à air[6] (sur la base des esquisses d'Otto von Guericke et des travaux de Ralph Greatorex (en)), qui va permettre à Boyle de définir la première loi sur les gaz (la Loi de Boyle-Mariotte) en 1662. L'historien anglais des sciences Robert Gunther a suggéré que Hooke, collaborant et effectuant les observations avec Boyle, peut très bien avoir développé les aspects mathématiques de la loi de Boyle-Mariotte[7].

Vers 1660, Robert Hooke étudie les irisations produites par la lumière blanche sur les lames minces, telles les bulles de savon, les minces couches d'huile, les anneaux de couleur engendrés par le contact d'une lentille convexe et d'un plan, ainsi que la décomposition d'un rayon lumineux au travers d'un prisme. Pour expliquer ces phénomènes, et compte tenu de la forme répétitive de ces figures, il est l'auteur d'une des premières théories ondulatoires de la lumière, qui lui vaut sa première confrontation[8] avec Isaac Newton, en mettant en échec ses conclusions[9], et sa théorie corpusculaire de la lumière.

L'explication scientifique des interférences lumineuses ne viendra qu'avec le médecin et physicien anglais Thomas Young en 1800, qui confirmera l'aspect ondulatoire de la lumière[Note 4]. En 1660, il découvre la loi de Hooke d'élasticité, qui décrit la variation linéaire de tension avec l'extension, résumée dans « ut tensio sic vis » ce qui signifie « telle extension, telle force » ou « l'allongement est proportionnel à la force », correspondant à l'anagramme no 1 :

  • Physique
  • Pompe à air construite pour Robert Boyle.
    Pompe à air construite pour Robert Boyle.
  • Le ressort spiral (Loi de Hooke).
    Le ressort spiral (Loi de Hooke).
  • Instrument pour mesurer l'élasticité des ressorts (Loi de Hooke).
    Instrument pour mesurer l'élasticité des ressorts (Loi de Hooke).

Il découvre les propriétés de la courbe de la « chaînette renversée » (« inverted catenary curve » ou « courbe caténaire renversée »). Il l'exprime ainsi en 1675, par « Ut pendit continuum flexile, sic stabit contiguum rigidum inversum », ce qui signifie approximativement « De la même façon que pend un fil flexible, s'élève l'arche rigide, mais de manière inversée »[Note 5], correspondant à l'anagramme no 2 [10]:

Chaînette / chaînette renversée.

L'application pratique directe est la construction d'une voûte ou d'un dôme : la courbe formée par une chaîne de suspension, lorsque renversée, donne la forme d'un arc de maçonnerie « parfait », contenant et suivant la ligne de poussée. Ce modèle de construction sera ensuite utilisé par des physiciens, par exemple Giovanni Poleni à Rome, ou par des architectes : Jacques-Germain Soufflot à Paris, Antoni Gaudí à Barcelone, Eero Saarinen à Saint-Louis, etc.

Apparemment, Robert Hooke avait annoncé sa découverte à la Royal Society autour de 1671, mais il se méfiait de son rival Isaac Newton qui était au courant des travaux de tous les fellows et membres, par le premier secrétaire de l'institution Henry Oldenburg (qu'il accusa par ailleurs d'espionnage[11]). C'est la raison pour laquelle il n'a pas fourni de détails jusqu'en 1675, puis résumé et chiffré ses découvertes sous forme d'anagrammes, afin d'en conserver l'antériorité (méthode courante de protection des découvertes scientifiques, utilisée par exemple, par Galilée, Huygens ou Newton, tout en se donnant du temps pour les contrôler).

En 1676, dans une annexe à son livre Une description des hélioscopes, et divers autres instruments, il indique en p. 31 :

  • alinéa 2 : avoir trouvé « a true mathematical and mechanical form of all manner of arches for building » : « une véritable forme mathématique et mécanique de toutes sortes d'arches pour le bâtiment » ⇛ la solution est l'anagramme no 2[12] ;
  • alinéa 3 : pour sa loi d'élasticité linéaire « The true Theory of Elasticity or Springiness » ⇛ la solution est l'anagramme no 1[12].

En 1678, il publie plus en détail ses travaux dans De Potentia Restitutiva, Or of Spring, Explaining the Power of Springing Bodies, to which are Added Some Collections.

Il n'a pas fourni, de son vivant, les traductions latines des anagrammes, celles-ci n'ont été données que par son exécuteur testamentaire en 1705, deux ans après sa mort[13].

Mécanique

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Joint universel de Hooke.

Robert Hooke est généralement considéré comme l'inventeur du joint de Hooke ou joint universel, bien que le principe du couplage flexible était déjà connu depuis longtemps (joint universel de Gaspar Schott en 1664, mais décrit à tort comme un joint homocinétique)[14].

Il est couramment utilisé en mécanique, au bout des arbres qui transmettent un mouvement de rotation. Il se compose d'une paire de charnières, orientées à 90° : l'une et l'autre sont reliées par un arbre transversal, formant une croix. Le joint universel a pour gros avantage, par rapport au joint simple, le joint de Cardan, de conserver sur l'arbre de sortie la vitesse de rotation de l'arbre en entrée, quel que soit l’angle formé (mais inférieur à 45°), entre les deux arbres : on parle alors de joint ou d'accouplement homocinétique[Note 6].

Il a aussi conçu des appareils, comme une machine à vapeur, sans jamais l'avoir construite[15].

Horlogerie

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Image animée d'un échappement à ancre utilisé dans les horloges à pendule.

À partir de 1657, il étudie les travaux de l'astronome italien Giovanni Riccioli. Il est fasciné par la mécanique, et axe ses travaux sur le chronométrage, auquel il a apporté une importante contribution : l'introduction du pendule ou du balancier, comme une meilleure régulation des horloges, ou des montres, le ressort spiral ou hélicoïdal, pour améliorer le chronométrage dans une montre, et il existe des preuves substantielles permettant d'affirmer, que Hooke l'a développé indépendamment et une quinzaine d'années avant Christian Huygens (qui a publié son propre travail dans le Journal des Sçavans en ). la proposition d'un chronométreur précis pouvant être utilisé pour trouver la longitude en mer (alors un problème critique pour la navigation), et avec l'aide de Boyle et d'autres, il a tenté de le breveter, en 1670, l'invention d'un élément capital à la régulation : l'échappement à ancre, qui est un système d'engrenage où la roue d'échappement est rivée sur le pignon d'échappement, d'une façon telle que la forme de ses dents varie suivant que le plan d'impulsion est totalement sur l'ancre, totalement sur la dent ou encore partagé entre la roue et l'ancre. En horlogerie, l'échappement est un mécanisme généralement placé entre la source d'énergie (ressort, poids, etc.) et l'organe réglant. L'échappement a pour but d'entretenir et de compter les oscillations du pendule d'une horloge ou du balancier d'une montre[Note 7].

Optique

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Robert Hooke est l'un des premiers scientifiques à construire et utiliser un microscope composé[16], un assemblage de lentilles multiples, habituellement au nombre de trois : un oculaire, une lentille de champ et un objectif. Il donne ainsi, vers 1665, de nombreux conseils pour la fabrication des microscopes au fabricant londonien Christopher Cock (en), appareils qu'il utilisait ensuite pour ses travaux[17].

Cette attribution semble inexacte, car Zacharias Janssen avait déjà construit des microscopes similaires en 1590. Néanmoins, les microscopes de Hooke atteignaient un grossissement de 50 fois[17], ce qui était bien supérieur aux instruments précédents. Cependant, ces microscopes étaient des instruments à lentilles composées, qui souffraient grandement d'aberrations sphériques.

Biologie

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Son apport en biologie est très important. On lui attribue ainsi la première description d'une cellule biologique faite à partir de l'observation de végétaux. Hooke décrit en 1665 un œil de mouche et une cellule de liège (dans « Observation XVIII » de Micrographia). Il a été le premier à utiliser le mot « cellule » en 1667[Note 8].

En 1678, le savant néerlandais Leeuwenhoek avait envoyé à la Royal Society un rapport mentionnant la découverte de « petits animaux » (les bactéries et les protozoaires). Robert Hooke avait alors été mandaté par l'institution pour examiner les conclusions de Leeuwenhoek. Il l'a fait avec succès et ainsi ouvert la voie à l'acceptation générale des découvertes de celui-ci. Hooke a noté que les microscopes simples de Leeuwenhoek ont donné des images plus claires que son propre microscope composé, mais a indiqué qu'ils étaient plus difficiles à utiliser : « attaquant mes yeux », et ont « beaucoup tendu et affaibli ma vue ».

Toutefois, ni Robert Hooke ni ses contemporains comme le médecin et naturaliste italien Marcello Malpighi, ne comprirent l'importance de cette notion de « cellule », et c'est seulement au XIXe siècle qu'elle s'imposera. Ce n'est qu'en 1839, que le physiologiste, histologiste, et cytologiste allemand Theodor Schwann, proposera sa théorie cellulaire : tous les êtres vivants sont formés d'un ensemble d'unités de construction de même type, les cellules.

  • Biologie
  • Dessin des premières « cellules » observées dans des coupes d'écorce d'arbre par Robert Hooke en 1665.
    Dessin des premières « cellules » observées dans des coupes d'écorce d'arbre par Robert Hooke en 1665.
  • Dessin d'une puce dans Micrographia.
    Dessin d'une puce dans Micrographia.
  • Dessin d'un pou dans Micrographia.
    Dessin d'un pou dans Micrographia.

Paléontologie et géologie

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Certaines de ses idées ont été particulièrement en avance sur leur temps. Son analyse microscopique de bois pétrifié l'a amené à conclure que celui-ci et d'autres fossiles étaient, en fait, les restes d'êtres vivants. Ses recherches l'ont conduit à l'idée que ceux-ci ne représentaient que des taxons d'êtres vivants, inconnus ou mal connus, et que certains pourraient bien être les restes d'espèces disparues.

Robert Hooke pensait que l'extinction des espèces était possible si une catastrophe géologique suffisamment grave s'était produite. Cette idée n'a pas eu beaucoup de soutien à son époque, probablement parce que l'extinction des espèces allait à l'encontre de la notion théologique d'un monde naturel parfait, créé par Dieu[Note 9].

Le Discours sur les tremblements de terre (Discourse of Earthquakes[18]), publié deux ans après sa mort en 1705, montre que son raisonnement géologique était allé encore plus loin. Suivant les traces de Léonard de Vinci, il a expliqué la présence de coquilles fossiles sur les montagnes et dans les régions intérieures, par des soulèvements de terrains, situés précédemment sous le niveau de l'eau : « Il ne semble pas improbable, que les sommets des montagnes les plus hautes et les plus considérables dans le monde se soient trouvés sous l'eau, et qu'ils semblent probablement avoir été les effets de certains très grands tremblements de terre ».

Robert Hooke a continué toute sa vie à étudier les fossiles et les comparer avec les organismes vivants[19]. Il avait ainsi saisi, deux siècles avant Charles Darwin, le principe cardinal de la paléontologie, en précisant que les fossiles sont des restes d'organismes vivants, et qu'ils peuvent être utilisés pour nous aider à comprendre l'histoire de la vie[20].

Robert Hooke a ouvert tout un monde de l'explication scientifique de l'histoire de la Terre et même présenté les bases d'un cycle des roches, précédant ainsi le géologue écossais James Hutton de plus d'un siècle[21].

Astronomie

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Illustration à la critique de The posthumous works of Robert Hooke...publiée sur les Acta Eruditorum en 1707

Un des problèmes les plus ardus abordés par Robert Hooke était la mesure de l'éloignement d'une étoile. Il choisira l'étoile Gamma Draconis, la plus brillante de la constellation du Dragon, en appliquant la méthode de la détermination de la parallaxe. Après plusieurs mois d'observations, en 1669, Hooke pensera que le résultat souhaité était atteint. On sait maintenant que l'équipement de Robert Hooke était beaucoup trop imprécis pour permettre un calcul correct.

En 1725, l'astronome britannique James Bradley, choisira aussi Gamma Draconis, pour ses observations qui lui permettront de découvrir le phénomène de l'aberration de la lumière.

Robert Hooke effectuera de nombreuses observations sur les taches solaires, sur Jupiter, dont il découvrira, en 1664, la Grande Tache rouge et en reconnaîtra la rotation. Il effectuera aussi des observations des anneaux de Saturne, et de diverses comètes. Il découvrira en 1664, Gamma Arietis, le premier système d'étoiles triples, dans la constellation du Bélier.

Parmi ses autres réalisations d'instruments, il construira en 1673, le premier télescope grégorien, en collaboration avec l'astronome et mathématicien écossais James Gregory.

Les activités de Robert Hooke en astronomie ne se sont pas cantonnées à l'étude de la distance stellaire. Son Micrographia contient des illustrations de l'amas ouvert d'étoiles des Pléiades, ainsi que des cratères lunaires, pour lesquels il a réalisé des expériences pour étudier leur formation. En son honneur, des cratères sur la Lune (en) et sur Mars (en), ainsi que l'astéroïde (3514) Hooke, portent son nom.

En mécanique céleste, il tentera d'expliquer le mouvement des planètes, et en 1672, de prouver que la Terre se déplace sur une orbite elliptique autour du Soleil. Il formule le principe de la gravitation dans un écrit daté de 1674 et intitulé « An attempt to prove the motion of the Earth from observations » (Un essai pour prouver le mouvement de la Terre à partir d'observations)[22],[23].

En 1678, il suggère la loi en carré inverse pour expliquer les mouvements planétaires en se basant sur l'analogie avec l'optique. Hooke correspondra à ce sujet avec Newton le [Note 10],[24] et lui demandera son opinion sur l’hypothèse suivante : la composition des mouvements célestes en un mouvement direct selon la tangente (mouvement inertiel) et un mouvement d’attraction vers le centre du corps : « … mon hypothèse est que l’attraction est toujours en proportion inverse du carré de la distance entre les centres… ». Newton lui répondra le [Note 11],[25],[26].

Hooke semblait incapable de démontrer mathématiquement sa conjecture. Cependant, il réclama la priorité sur la loi du carré inverse lorsque les travaux de Newton furent connus en 1687. Cette prétention engendrera une amère dispute avec Newton, qui éliminera toutes références à Hooke dans son œuvre maitresse, les Principia. Hooke lui reprochera de s'être inspiré de ses travaux, sans le citer, pour sa découverte de la loi de l'attraction universelle[27].

L'un des contrastes entre les deux hommes était que Newton était avant tout, un pionnier dans l'analyse mathématique et ses applications, tandis que Hooke était un expérimentateur, et qu'il n'est pas surprenant de constater qu'il ait laissé quelques-unes de ses idées, comme celles sur la gravitation, peu développées. Cela rend compréhensible la manière dont, en 1759, Alexis Clairaut, le mathématicien et éminent astronome français dans le domaine des études gravitationnelles, a fait sa propre évaluation, des travaux de Hooke en ce domaine : « Il ne faut pas penser que cette idée […] de Hooke diminue la gloire de Newton », Clairaut écrit : « L'exemple de Hooke sert à faire voir quelle est la distance entre une vérité qui est entrevue, et une vérité qui est démontrée »[Note 12],[28].

  • Astronomie
  • Télescope achromatique de Hooke.
    Télescope achromatique de Hooke.
  • Dessin des anneaux de Saturne, dans Philosophical Transactions.
    Dessin des anneaux de Saturne, dans Philosophical Transactions.
  • Dessins de la Lune et des Pléiades, dans Micrographia.
    Dessins de la Lune et des Pléiades, dans Micrographia.
  • Micromètre de William Gascoigne utilisé par Robert Hooke, pour le calcul de la taille des comètes et autres corps célestes.
    Micromètre de William Gascoigne utilisé par Robert Hooke, pour le calcul de la taille des comètes et autres corps célestes.
  • Cratère lunaire Hooke.
    Cratère lunaire Hooke.

Téléphonie

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Téléphone acoustique de Hooke

Hooke est l'inventeur du premier téléphone, le téléphone à ficelle, en 1665. Il s'agissait d'un système non électrique reliant deux dispositifs acoustiques avec un fil tendu entre les deux. Il indiquera dans Micrographia : « en employant un fil tendu, j'ai pu transmettre instantanément le son à une grande distance et avec une vitesse sinon aussi rapide que celle de la lumière, du moins incomparablement plus grande que celle du son dans l'air »[29].

Météorologie

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Robert Hooke et Christopher Wren ont collaboré pour inventer divers instruments pour mesurer et enregistrer les conditions météorologiques[30].

  • En 1665, il a construit un hygromètre à cadran, utilisant une barbe d'avoine provoquant la déviation d'une aiguille selon son allongement ou son raccourcissement, pour mesurer l'humidité de l'air.
  • Le , la Royal Society a demandé à Hooke d'effectuer des bulletins météorologiques quotidiens, avec l'espoir que des méthodes de prévisions météorologiques pourraient être développées. Un mois plus tard, Hooke, par absence de norme de description et de classification des phénomènes, a présenté ses propres méthodes pour l'observation des conditions météorologiques, contenant toutes les principales fonctions utilisées dans l'observation moderne, c'est-à-dire :
    • que les observations quantitatives doivent être effectuées avec des instruments calibrés de la même façon, dans un réseau de stations ;
    • que les observations qualitatives doivent permettre l’analyse du ciel à partir du même langage codifié (la classification sera rendue universelle avec l'utilisation du latin, par le pharmacien et météorologue anglais Luke Howard en 1803).
  • En 1665, Hooke a inventé un thermomètre à alcool, basé sur une échelle de température référencée sur le zéro degré du point de fusion de la glace, dont les degrés correspondaient à des millièmes du volume initial, et qui a été adoptée par la Royal Society, et conservée jusqu'à la première moitié du XVIIIe siècle. La graduation de Hooke n'a pas été utilisée par les constructeurs contemporains, qui ont préféré recourir à deux points fixes[31].
  • En 1670, le pluviomètre à augets basculants, (inventé par Christopher Wren en 1662 et dont le mécanisme est encore présent dans les pluviomètres actuels), a été repris par Robert Hooke, et amélioré dans une invention complexe, permettant de mesurer simultanément divers paramètres météorologiques (le météographe)[33].

Par la suite, de nombreux philosophes de la nature, à travers toute l'Europe, ont tenu des registres météorologiques détaillés, couvrant parfois des décennies. Robert Hooke ayant suggéré et rédigé ces méthodes d'observation[Note 13] doit être reconnu comme étant le père de la météorologie scientifique[Note 14],[34].

  • Météorologie
  • Baromètre à cadran de Hooke, vers 1660
    Baromètre à cadran de Hooke, vers 1660
  • Instruments de météorologie, de Hooke
    Instruments de météorologie, de Hooke

Architecture

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Dôme de la Cathédrale Saint-Paul de Londres.

Robert Hooke était arpenteur (géomètre) et architecte à la ville de Londres, et assistant de Christopher Wren, l'architecte en chef de la ville. C'est à ce titre qu'il a contribué avec Wren à la reconstruction de la ville, à la suite du grand incendie de Londres de septembre 1666 et à la reconstruction de la cathédrale Saint-Paul de Londres. Contrairement à une croyance populaire très répandue, la conception de la coupole intermédiaire ne relève pas du modèle de construction de la « chaînette renversée », prôné par Robert Hooke. Bien que les deux architectes, Christopher Wren et Robert Hooke, aient eu connaissance des propriétés remarquables de cette courbe, ils étaient incapables à l'époque, d'en trouver une formulation mathématique exacte (qui n'est venue qu'en 1691 avec Jacques Bernoulli, Leibniz et Huygens). On retrouve dans l'esquisse pour la construction du dôme, datant de 1690[Note 15], une « approximation » de la courbe de la chaînette renversée : cette courbe est une parabole cubique (voir la figure 2 du document en référence, et les trois courbes superposées). Le dôme est formé par le conoïde, dėcrit par la rotation de la demi-parabole cubique y=x3, sur l'axe des ordonnées[35].

Il a participé à la conception (ou conçu lui-même) d'autres bâtiments, comme l'Observatoire royal de Greenwich à Londres, Montagu House à Londres, le Bethlem Royal Hospital à Londres (démoli au XIXe siècle), le Collège royal de médecine à Londres (démoli au XIXe siècle), Ragley Hall (en), à Alcester dans le Warwickshire, Ramsbury Manor (en), à Ramsbury dans le Wiltshire, et l'église paroissiale de Sainte Marie-Madeleine (en), Willen (en) à Milton Keynes, Buckinghamshire. Hooke a également participé à la conception de la Bibliothèque Pepys (en) au Magdalene College, à Cambridge[36].

Il a également travaillé sur la conception du Monument au Grand incendie de Londres, en y associant une fonction scientifique. En effet, Hooke et Wren, tous les deux astronomes passionnés, ont installé dans la colonne un télescope zénithal pour l'observation des transits astronomiques. Malheureusement, des mesures précises, effectuées par Hooke à l'achèvement de l'édifice en 1676, ont montré que la colonne, sensible au vent, rendait le télescope inutilisable pour des observations scientifiques. De plus, les vibrations engendrées, déjà à l'époque, par la circulation urbaine dans Fish Street Hill (en) et à l'approche du Pont de Londres[Note 16], la rendait aussi inutilisable pour l'astronomie[37]. De nos jours, on peut toujours y voir l'héritage de Hooke dans l'escalier en colimaçon et la chambre souterraine d'observation[38].

Dans la reconstruction après le grand incendie de Londres, Hooke a proposé la refonte de l'urbanisme des rues de Londres sur une grille, composée de larges boulevards et d'artères, un modèle utilisé ensuite dans la rénovation de Paris, de Liverpool, et dans de nombreuses villes américaines. Cette proposition a été cependant contrecarrée par les arguments sur les droits de propriété, ainsi que par des propriétaires, qui ont subrepticement changé les limites de leurs propriétés. Cependant, Hooke a été en mesure de régler bon nombre de ces litiges, en raison de sa compétence en tant que géomètre et de sa diplomatie en tant qu'arbitre ou médiateur.

Pour une étude plus approfondie du travail de Hooke en architecture, consulter le livre de Michael Cooper[39],[Note 17].

  • Architecture
  • Le dôme de la cathédrale Saint-Paul de Londres.
    Le dôme de la cathédrale Saint-Paul de Londres.
  • L'Observatoire Royal de Greenwich, Londres.
    L'Observatoire Royal de Greenwich, Londres.
  • Montagu House, Bloomsbury, Londres.
    Montagu House, Bloomsbury, Londres.
  • Ragley Hall, Alcester, Warwickshire.
    Ragley Hall, Alcester, Warwickshire.
  • Église de Sainte Marie-Madeleine, Willen, Milton Keynes.
    Église de Sainte Marie-Madeleine, Willen, Milton Keynes.
  • Bibliothèque Pepys, Magdalene College, Cambridge.
    Bibliothèque Pepys, Magdalene College, Cambridge.
  • Monument au Grand incendie de Londres.
    Monument au Grand incendie de Londres.
  • Télescope zénithal de Hooke.
    Télescope zénithal de Hooke.
  • Mémorial Robert Hooke, à la base de la colonne.
    Mémorial Robert Hooke, à la base de la colonne.

Œuvres

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Micrographia.

Son principal ouvrage est : Micrographie (Micrographia) (1665)[40], qui est immédiatement un grand succès. Le livre présente ses observations réalisées à l'aide de microscopes et de télescopes. Ses très belles gravures sur cuivre sont particulièrement spectaculaires. Les planches sur les insectes ainsi que le texte contribuent à faire avancer les observations faites à l'aide du nouveau microscope. Les planches sont dépliables et d'un format plus grand que le livre. Même si ce livre est surtout célèbre pour ses observations faites à l'aide du microscope, Micrographie décrit aussi des corps planétaires lointains. Samuel Pepys, parle dans son journal de Micrographie comme étant « le livre le plus ingénieux que jamais j'ai lu dans ma vie »[41].

Son journal 1672-1683

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La contribution de Robert Hooke à la science et à l'architecture est clairement révélée dans son journal[42]. Celui-ci a été acheté par la Ville de Londres en 1891, avec une autre partie de ses archives[43] dans le cadre d'une vente aux enchères à Moor Hall, Harlow. Ils avaient auparavant été conservés par George Lewis Scott (en), un membre antiquaire, fellow de la Royal Society.

Le journal se déroule du au , et montre ses pensées, les comptes rendus de ses expériences scientifiques, son travail de géomètre de Londres, sa collaboration avec son collègue et ami Christopher Wren. Le journal décrit également ses soirées dans les tavernes et cafés de la ville, son alimentation, ses symptômes physiques, ses états mentaux, et les résultats des expériences médicamenteuses réalisées sur lui-même (il avait une déformation de la colonne vertébrale, et a souffert d'une série de maladies mineures, qui peuvent avoir contribué à sa réputation d'irascibilité).

Contrairement à son travail scientifique publié, son journal n'est pas d'une lecture facile[2]. C'est le livre de mémoire d'un homme secret en quête perpétuelle. L'utilisation de symboles dans son journal est la preuve de sa capacité à exprimer la science d'une manière plus rationnelle et compréhensible à l'échelle internationale. Sa vie privée et sentimentale est aussi cachée par l'utilisation des symboles, et en particulier celui des Poissons ♓.

Le , le Journal de Robert Hooke a fait partie des 9 inscriptions pour 2014 du Royaume-Uni, au registre mondial de l'UNESCO[44].

In-folio de Robert Hooke

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Lors d'une évaluation de routine dans une maison de campagne dans le Hampshire, en janvier 2006, un représentant de la maison d'enchères Bonhams, a trouvé dans un grenier, parmi des vieux papiers relatifs à la vie de John Ray, naturaliste et taxonomiste du XVIIe siècle, un livre volumineux de 535 pages, composé de notes manuscrites du XVIIe siècle, reliées entre elles au XVIIIe siècle. L'évaluateur a jugé la découverte importante et a fait réaliser une expertise[45].

Celle-ci a révélé un corps de travail de Robert Hooke, indexé à titre posthume par son éditeur William Derham, et conservé depuis plus de trois siècles, dans la famille Derham. Le manuscrit consigne, en particulier, la période où il a servi de secrétaire de la Royal Society, après la mort d'Henry Oldenburg en 1677. Le document montre son auteur dans les deux rôles, en tant que scientifique expérimental et en tant qu'administrateur. Plus important encore, cela révèle d'année en année, de réunion en réunion, le bouillonnement intellectuel de la période 1661–1691 où la science, au sens moderne, est née[46].

  • Partie 1 – Les rivalités et les conflits sur les inventions, signifiaient que Robert Hooke n'avait pas confiance dans les comptes rendus officiels des activités de la Royal Society, laissés par Henry Oldenburg, son prédécesseur au secrétariat. Par conséquent, le document commence par des copies correctives des activités, conçues comme un rapport définitif des événements décrits. En fait, les écrits de Robert Hooke et d'Henry Oldenburg s'enrichissent mutuellement[47].
  • Partie 2 – En tant que secrétaire, Robert Hooke avait rédigé les descriptions originales des réunions de la Royal Society à partir de la fin des années 1670 et ces minutes rugueuses forment la deuxième partie du document :
    • il relate, en particulier, les rapports difficiles entretenus avec Isaac Newton, avant la parution des Principia en 1687[48] ;
    • il contient du matériel scientifique qui a été perdu ou déformé dans les rapports officiels de la Royal Society, comme par exemple, les versions plus complètes de grandes découvertes scientifiques, telle la confirmation des observations de Leeuwenhoek sur les micro-organismes[49].

Une souscription publique, visant à l'acquisition du document, avait été lancée par Lord Martin Rees, le président de la Royal Society, et à laquelle ont participé plus de 150 donateurs, dont un généreux donateur anonyme. L'appel au public a été complété par une subvention de 575 000 livres sterling, accordée par la fondation Wellcome Trust, pour l'acquisition du manuscrit et la vulgarisation du contenu au plus large public. Contre toute attente lors de la mise aux enchères du , le lot a été retiré in extremis de la vente, car la Royal Society a réussi à acheter le manuscrit, de gré à gré, (estimation d'un million de livres sterling)[50], le retourner dans ses archives le , et ainsi « le sauver pour la Nation[51],[52] ».

Portraits

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Il n'y a, à ce jour, aucun portrait authentifié de Robert Hooke, et ceci est souvent attribué à la relation conflictuelle qu'il entretenait avec Isaac Newton. À l'époque de Hooke, la Royal Society se réunissait au Gresham College, mais quelques mois après la mort de Hooke en 1703, Newton est devenu le président de la société et le lieu de réunion a été déplacé. Lorsque le déménagement a été finalisé quelques années plus tard, en 1710, à Crane Court[53], le portrait de Hooke, à la Royal Society, avait disparu, et n'a, aujourd'hui, toujours pas été retrouvé. Newton avait alors supervisé le déménagement et on suppose que le portrait a disparu pendant cette période d'incertitude[54].

Dans son numéro du , le magazine Time a publié un portrait supposé de Hooke. Cependant, les investigations d'Ashley Montagu ont mis en lumière le fait que le portrait n'avait pas de lien vérifiable avec Hooke. De plus, Montagu a fait valoir que les descriptions contemporaines écrites de l'apparence de Hooke tendaient à valider un autre portrait, mais qu'aucune n'était en accord avec celui rapporté par le Time[Note 18].

En 2003, l'historienne Lisa Jardine a affirmé qu'un portrait récemment découvert représentait Hooke[Note 19], mais cette proposition a été réfutée par William Jensen de l'université de Cincinnati. En réalité, le portrait en question était celui de Jean-Baptiste Van Helmont, un savant flamand.

  • La Royal Society à Crane Court (1873)
    La Royal Society à Crane Court (1873)
  • Jean-Baptiste van Helmont, vers 1674, par Mary Beale
    Jean-Baptiste van Helmont, vers 1674, par Mary Beale
Portrait d'un mathématicien (collection particulière), portrait supposé de Robert Hooke vers 1680, par Mary Beale

Le professeur de biologie cellulaire végétale, le Dr Lawrence Griffing de l'Université A&M du Texas a indiqué en 2019 qu'il pensait avoir trouvé le portrait perdu de Robert Hooke dans la représentation du savant, faite vers 1680, par la peintre et portraitiste anglaise Mary Beale. Griffing note les similitudes physiques frappantes entre le sujet de l'œuvre de Beale, intitulée « Portrait d'un mathématicien », et les portraits de Hooke tels que documentés par ses pairs[55].

L'homme dans la peinture de Beale est assis avec une posture quelque peu courbée et se caractérise par une peau claire, des cheveux bruns ondulés et des traits anguleux du visage. De même, une description du naturaliste anglais Richard Waller (en) en 1705 dépeint Hooke comme « pâle et maigre » avec un regard « pointu » et des cheveux « très longs » de couleur brun foncé. Il fait également référence à la cyphose dorsale de Hooke, qui lui donne cet aspect voûté[Note 20]. La peinture de Beale offre d'autres indices révélateurs. Griffing souligne que le paysage au-dessus de l'épaule gauche du sujet correspond à une vue de la rivière du Château de Lowther (en) et de son église, l'église Saint-Michel, que Hooke a redessinée en vue de sa rénovation effectuée entre 1685 et 1686.

Enfin, le sujet dessine un diagramme qui, selon Griffing, pourrait être le rendu d'un manuscrit inachevé de Hooke et non publié en 1685[56], maintenant conservé à la Bibliothèque Wren (en) du Trinity College à Cambridge, qui démontre mathématiquement que s'il existe une force centrale constante, le mouvement d'un objet en orbite autour de cette force forme une ellipse (par exemple, des planètes en orbite autour du soleil). Cette référence aux orbites elliptiques, dit Griffing, a peut-être attiré la colère de Newton, rival de longue date de Hooke et futur président de la Royal Society entre 1703 et 1727[57].

Beale a peint une vue partielle d'un appareil sur la table à gauche du sujet. Compléter le modèle révèle qu'il s'agit d'un planétaire (un modèle mécanique du système solaire) représentant Mercure, Vénus et la Terre en orbite elliptique autour du Soleil[Note 21]. C'est une version physique du dessin du mouvement elliptique également affiché sur la table. Pour Griffing, cela fournit des preuves supplémentaires de la nature du dessin et du fait que cet homme est Hooke[58].

Quant'à l'absence du portrait de Hooke à la Royal Society, Griffing précise que le déménagement de la Royal Society a pris en fait huit ans, au cours desquels beaucoup d'instruments scientifiques et de documentation sont devenus désordonnés voire chaotiques. L'idée que le portrait de Hooke aurait pu disparaître pendant cette période est en fait tout à fait raisonnable.

Cependant, la peinture de Beale, qui représente le sujet illustrant l'orbite elliptique d'une planète en réponse à la gravité, a été achevée avant la publication de Principia Mathematica de Newton en 1687 dans laquelle il introduit et établit le même concept. Hooke et Newton se sont affrontés amèrement pendant de nombreuses années pour savoir qui a le plus contribué à la découverte des ellipses orbitales. Griffing dit que tout ce qui remettrait en question la prééminence de Newton sur le sujet, en particulier un portrait de Hooke, aurait agacé le scientifique notoirement colérique[57].

Notes et références

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Notes

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  2. ↑ A Description of Helioscopes, and Some Other Instruments (1676).
  3. ↑ De Potentia Restitutiva, Or of Spring, Explaining the Power of Springing Bodies, to which are Added Some Collections (1678).
  4. ↑ Bernard Balland, Optique géométrique : imagerie et instruments, PPUR presses polytechniques, 2007, 860 pages, (ISBN 978-2-8807-4689-6 et 2-8807-4689-2).
  5. ↑ Lectiones Cutlerianæ, or, A collection of lectures, physical, mechanical, geographical, & astronomical : made before the Royal Society on several occasions at Gresham Colledge (1679), paragraphe 2, alinéa 3.
  6. ↑ Le terme homocinétique a été inventé en 1928 par l'ingénieur mécanicien Jean-Albert Grégoire.
  7. ↑ Échappements et moteurs pas à pas, Fédération des Écoles Techniques de Suisse.
  8. ↑ F. Dufey, Biologie cellulaire, Éditions C.R.P., Kinshasa, 1986, p. 55.
  9. ↑ Sommes-nous tous voués à disparaître ? : idées reçues sur l'extinction des espèces, Eric Buffetaut, Cavalier Bleu éditions, 2012, (ISBN 978-2-8467-0434-2).
  10. ↑ La lettre de Hooke à Newton été vendue aux enchères chez Sotheby's en avril 1918. Publiée en 1952, elle est maintenant la propriété de la bibliothèque de l'Université de Yale à New Haven (Connecticut)
  11. ↑ La lettre de Newton en réponse à Hooke a été vendue aux enchères chez Sotheby's le et acquise par le British Museum. La lettre a été publiée et commentée en par l'historien belge des sciences Jean Pelseneer (1903-1985).
  12. ↑ Jean-Baptiste Joseph Delambre, Histoire de l'astronomie au XVIIIe siècle, Bachelier, 1827, p. 10.
  13. ↑ Hooke Robert, A method for making the history of the weather (1663), Royal Society.
  14. ↑ Hooke Robert, Description of instrument for collecting the wind or making the slower motions of the air more sensible (1668), Royal Society.
  15. ↑ Esquisse du dôme (1690), conservée au British Museum, référence : PD 1881-6-11-203
  16. ↑ Seul pont à Londres, permettant de franchir la Tamise, jusqu'en 1750
  17. ↑ (en) Michael Cooper, A more beautiful city : Robert Hooke and the rebuilding of London after the Great Fire, Londres, Sutton Publishing Ltd, , 271 p. (ISBN 0-7509-2959-6).
  18. ↑ (en) M. F. Ashley Montagu, « A Spurious Portrait of Robert Hooke (1635–1703) », Isis, vol. 33,‎ , p. 15-17 (DOI 10.1086/358521).
  19. ↑ (en) Lisa Jardine, The Curious Life of Robert Hooke : The Man who measured London, Harper Perrenial, , 422 p. (ISBN 978-0-00-715175-2), p. 15-19
  20. ↑ Hooke souffrait depuis l'âge de seize ans de la Maladie de Scheuermann.
  21. ↑ Le premier planétaire moderne n'a été construit qu'en 1704 par Thomas Tompion, horloger et facteur d'instruments scientifiques, proche collaborateur de Hooke. Griffing pense que Mary Beale a peint ici le prototype d'un planétaire de Hooke.

Références

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  1. ↑ (en) Allan Chapman, England's Leonardo : Robert Hooke and the seventeenth-century scientific revolution, Bristol, Institute of Physics Publishing, 2004,, 330 p. (ISBN 978-0-7503-0987-5 et 0-7503-0987-3)
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Liens externes

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