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MÉMOIRES RELATIFS AU PENDULE.

INTRODUCTION HISTORIQUE.

Lorsque la Société de Physique me fit l'honneur de me charger de la publication des Mémoires relatifs au pendule, ma première idée fut de relier entre eux ces Mémoires, nécessairement peu nombreux, par un historique qui ferait connaître la suite des perfectionnements qu'ont reçus la théorie et les applications du pendule. Mais, dès que j'eus commencé à rassembler les matériaux de cette Introduction, je m'aperçus bien vite que j'avais dans les mains une telle multitude de documents, qu'un résumé historique ne parviendrait jamais à en donner une idée même très incomplète. De là est né le double travail que j'ai mis en tête des deux Volumes que la Société de Physique ajoute à sa Collection. Ce travail comprend une liste bibliographique et chronologique des Travaux et Mémoires relatifs à la théorie et aux applications du pendule, depuis Galilée jusqu'en 1885 inclusivement; et une Introduction historique, dans laquelle j'ai essayé de résumer les progrès successifs de la Science sur ces deux points.

J'ai pris pour base de mes recherches bibliographiques le travail très étendu que le Major John Herschel a publié en 1879 dans le Volume V des Operations of the great trigonometrical Survey of India, sous le titre : A bibliographical List of Works relating to Pendulum Operations in connection with the problem of the Figure of the Earth. J'ajoute immédiatement que cet illustre Savant a bien voulu mettre très gracieusement à ma disposition les compléments qu'ils avait préparés depuis 1879 pour une nouvelle Mém. de Phys., IV.

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édition de son travail; je suis heureux de lui témoigner ma profonde gratitude pour ce prêt d'une générosité rare.

Mais le but de Sir J. Herschel est plus restreint d'une part, et, d'une autre, plus étendu que celui que je me suis proposé. Il considère uniquement le pendule appliqué à la détermination de la gravité et de la forme de la Terre; je voulais considérer le pendule comme instrument de Physique, et je devais par conséquent citer les applications qui en ont été faites, soit à la mesure du temps, soit à l'étude de phénomènes spéciaux. Sir J. Herschel a été conduit, par l'objet même qu'il se proposait, à comprendre dans sa Liste beaucoup de Mémoires purement géodésiques, où la considération du pendule n'intervient que très incidemment ou même pas du tout. On ne trouvera donc pas dans la Liste que je publie tous les Mémoires cités par mon illustre devancier; en revanche, on y en trouvera un grand nombre dont il n'avait pas à parler.

Les riches bibliothèques de l'Institut, de l'Observatoire et de l'École Normale m'ont fourni à peu près tous les documents de ma Bibliographie; j'ai vérifié moi-même l'existence, le titre et la date de la très majeure partie des Ouvrages et Mémoires que j'ai cités. Un petit nombre seulement, et des moins importants, ne me sont connus que par des citations empruntées à des Catalogues de bibliothèques ou de librairie ces articles sont marqués d'un astérisque. J'ai donc la confiance de présenter un travail sur la véracité duquel les Physiciens et les Astronomes peuvent se reposer en toute sécurité.

Les deux Volumes consacrés au pendule ne pouvant contenir qu'un petit nombre de Mémoires, j'ai ajouté dans la Bibliographie, à l'énoncé des titres, des citations souvent étendues des Ouvrages qui n'avaient pu être publiés in extenso. Ces citations sont nombreuses surtout dans la première Partie, qui s'étend de Galilée aux premières années du xix siècle, parce qu'il m'a semblé que les Mémoires de cette époque sont, en général, d'un accès moins facile, surtout pour les savants éloignés des grands centres scientifiques, que ceux qui ont paru depuis dans des Recueils beaucoup plus répandus et universellement connus. L'ensemble de ces citations et des Mémoires publiés in extenso forme ainsi une histoire vraiment documentaire du pendule, que je vais maintenant essayer de résumer en quelques pages.

L'histoire du pendule naît avec la découverte de l'isochronisme de ses oscillations vers 1589, et l'établissement des lois de son mouvement par Galilée en 1629. Quelques auteurs ont voulu faire honneur de la loi d'isochronisme et de son application à la mesure du temps, soit aux astronomes arabes (Bernard d'Oxford, 1684), soit à Justus Bürji ou Byrgius (Becher, 1680), soit à Descartes (Bordas-Demoulin, 1876). Rien n'est venu démontrer l'exactitude de ces prétentions, que j'ai discutées à l'art. Galilée, 1639.

Par un singulier hasard, la première application du pendule, en dehors de son emploi sous la forme de pendule quasi simple pour la mesure du temps, souleva une question dont nous n'avons pas encore aujourd'hui la solution. Calignon de Perrins, gentilhomme du Dauphiné, remarqua qu'un pendule de 30 pieds, abandonné au repos, exécutait chaque jour des oscillations alternatives spontanées, analogues au flux et reflux de la mer, indiquant un changement dans la verticale ou une légère titubation de l'axe de la Terre. (Lettre à M. Valès, trésorier général du Dauphiné, rapportée par Gassendi, 1643.) Ce phénomène, que l'on désigna par le nom de réciprocation, c'est-à-dire mouvement alternatif du pendule, souleva bien des discussions, qui prirent fin une première fois par les expériences de Bouguer sous le dôme des Invalides (1754), et celles du P. Ximenes sous le dôme de Florence (1757). Ressuscitées par Andreas Mayer (1767), elles sont revenues à l'ordre du jour dans ces derniers temps, et plusieurs savants ont cherché, mains en vain, à mettre en évidence l'action luni-solaire sur de longs pendules: comme les expériences du P. Ximenes, elles n'ont prouvé que l'existence des courants d'air et l'inégale dilatation, aux différentes heures de la journée, des murs auxquels est suspendu le pendule.

La deuxième application dans l'ordre chronologique est celle du pendule aux horloges. La substitution d'un pendule rigide au balancier des anciennes horloges a marqué un tel progrès dans les appareils destinés à la mesure du temps, que plusieurs pays se sont disputé la gloire d'avoir donné le jour à l'auteur de cette application du pendule. J'ai indiqué, à l'article Huygens, 1657, les sources auxquelles devra recourir le lecteur curieux de connaître les pièces sur lesquelles les avocats de Galilée, d'Huygens, de Bürji ont appuyé les droits de leurs clients. La conclusion qu'on

en doit tirer me paraît être celle-ci : Galilée et Huygens ont seuls droit à la gloire de la première application du pendule aux horloges. Galilée en eut l'idée dès 1641; le dessin du mécanisme qu'il avait imaginé a été retrouvé et publié par M. Albèri (1856) ('). Huygens fit connaître et breveter son horloge à pendule en 1657, sans avoir aucune connaissance du projet de Galilée. Ce projet, en effet, par la mort de son auteur, puis par la négligence de Vincenzo Galilei et de Viviani, n'avait jamais été publié et ne fut même jamais complètement réalisé. L'honneur de l'application du pendule aux horloges doit donc rester à Huygens, les inventions qui restent cachées n'y ayant aucun droit, ainsi que conclut très justement M. Biot (1858).

Dès 1665, Huygens observa la curieuse influence de deux horloges à pendule, qui se mettent d'accord l'une avec l'autre, lorsqu'elles sont fixées sur le même support. Cette influence a été étudiée ensuite par Ellicott (1739), puis par Savart (1839); Poisson, en 1830, puis M. Resal, en 1873, en ont donné la théorie mathématique.

En 1669, l'abbé Picard remarque l'action de la température sur la marche des horloges à pendule, qui retardent en été et avancent en hiver. L'invention du pendule à gril, par Harrison (1725), et celle du pendule à mercure, par Graham (1726), permirent de corriger ce défaut. Sans empiéter sur le domaine de l'horlogerie pure, j'ai cru devoir citer dans la Bibliographie les travaux relatifs à la construction du pendule des horloges et aux diverses formes qu'on lui a données, pour annuler les influences de la variation de température et de la variation de densité de l'air. Celle-ci paraît avoir été reconnue par Oerstedt (1809); elle fut étudiée ensuite par Jürgensen, le célèbre horloger danois (1828 et 1832).

Lorsque, au lieu de compenser le pendule d'une horloge, on le rend, au contraire, aussi sensible qu'on le peut à l'action de la température, cette horloge devient une sorte d'intégrateur dont la marche est à chaque instant fonction de la variation de tempéra

(') Un dessin un peu différent avait été envoyé par Viviani et par l'entremise de Boulliau, en 1659, à Huygens, dans les papiers duquel il a été retrouvé par Van Swinden, qui l'a publié en 1817.