Inventions et découvertes

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Découvrir la Terre

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u XVe siècle, quand Christophe Colomb part vers l’ouest en espérant atteindre les Indes, il est parfaitement conscient que la Terre est ronde et qu’on peut en faire le tour. Pourtant, il y a encore à cette époque des marins pour penser qu’on tombe dans un abîme en s’éloignant trop au large ou en franchissant l’équateur !

La Terre est ronde Comme nous vivons à la surface de la Terre, nous n’avons pas le recul suffisant pour en avoir une vision d’ensemble et, de notre point de vue, elle paraît plate. De nombreux savants de l’Antiquité (à partir de 400 av. J.-C. environ) apportent pourtant la preuve qu’il s’agit d’une sphère. Ils ont remarqué que les bateaux qui s’éloignent au large disparaissent progressivement : d’abord la coque, puis les voiles, puis le haut du mât. Cela ne peut s’expliquer que s’ils se déplacent sur une surface courbe, sinon ils deviendraient de plus en plus petits, mais resteraient entiers. On a aussi observé que lors des éclipses de Lune, l’ombre de la Terre, qui se projette sur notre voisine, est arrondie : c’est bien la preuve que la Terre est une sphère. Des hommes ont pourtant longtemps continué

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de croire à une Terre plate, au moins jusqu’à ce que Magellan prouve le contraire en réalisant le premier tour du monde (1519-1521). Les photos prises aujourd’hui par les cosmonautes nous montrent la sphère bleue de notre planète dans toute sa splendeur...

En 1450, on représente encore la Terre comme un disque entouré par l’océan.

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Observer et découvrir

Erreur de calcul Curieusement, les premiers grands navigateurs du XVe siècle ont calculé leur voyage sur une Terre plus petite que celle d’Ératosthène.

C’est pourquoi Christophe Colomb croyait être arrivé aux Indes alors qu’il n’avait même pas fait la moitié du chemin ! À Alexandrie À Syène

Alexandrie

Syène

Sous toutes les coutures Mais quelle est la dimension de notre planète ? Le premier qui cherche à la mesurer est le savant grec Ératosthène. Nous sommes vers 240 avant notre ère. Il a remarqué que, le jour du solstice d’été, à Syène (aujourd’hui Assouan, en Égypte), le soleil est au zénith puisqu’il éclaire même le fond des puits : il n’y a pas de zone d’ombre.

En revanche, à Alexandrie, à 840 km de là et au même moment, un bâton planté verticalement porte une ombre. Connaissant la distance entre les deux villes, et ayant mesuré l’angle que font les rayons du soleil à Syène et à Alexandrie, Ératosthène en déduit que la Terre est ronde et calcule sa circonférence : il trouve 40 000 km, ce qui est très proche de la réalité… Le rayon de la planète (du centre de la Terre à sa surface) ne sera calculé que bien plus tard, au XVIIIe siècle.

Dans le système de Copernic, le Soleil est au centre de l’univers.

alors que notre planète est perdue dans un espace immense, mais la plupart des astronomes la placeront néanmoins au centre de l’univers.

Elle y restera jusqu’à ce qu’un moine polonais du nom de Copernic (1473-1543) la fasse tourner autour du Soleil. Il faudra attendre la découverte des galaxies, au début du XXe siècle, grâce aux premiers télescopes géants, pour que l’on comprenne enfin que la Terre n’est qu’une planète anonyme tournant autour d’une étoile insignifiante (il en existe de bien plus grosses et de bien plus lumineuses) perdue dans la banlieue d’une galaxie elle-même noyée parmi des milliards d’autres...

L’univers est immense Un demi-siècle avant Ératosthène, Aristarque de Samos a cherché à mesurer la distance de la Terre à la Lune et au Soleil. On découvre

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Peser et mesurer

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l n’y a guère plus de deux siècles que tout le monde (ou presque) utilise les mêmes unités de mesure. En France, par exemple, avant que la Révolution n’impose le mètre, il existait 294 unités de longueur ! Selon les régions, on mesurait en pouces, en pieds du Pérou, en points du pied du Roi, en cannes de Toulouse, etc. Impossible de s’y retrouver !

La pesée des âmes par la déesse Maât est un important rituel dans l’Égypte ancienne.

L’âme du défunt doit être la plus légère possible, c’est-à-dire exempte de péchés, pour pouvoir accéder au paradis.

Les balances Dès les débuts de la civilisation, les hommes ont eu besoin de peser des objets. Les plus anciennes illustrations qui représentent des balances à fléau ont au moins 4 000 ans. Les modèles les plus rudimentaires, pour peser les objets de peu de valeur, sont en bois : un simple bâton avec deux courges creuses à ses extrémités, et une encoche pour point d’appui.

Comme “poids”, on utilise d’abord des galets, puis des morceaux de métal. On s’aperçoit ensuite que la pesée est plus facile avec un levier plus court que l’autre et un seul poids glissant sur le bras le plus long.

Sur le curseur, on peut alors lire directement le poids de l’objet :

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c’est la balance “romaine” ; les pèsebébés modernes fonctionnent sur ce principe.

Poids lourds et poids plumes À l’époque de la Révolution française, on sait effectuer des pesées au millième de gramme près, précision indispensable pour les expériences de chimie. Chez les commerçants, dans les cuisines et dans les salles de bains, on utilise désormais des balances électroniques.

La balance la plus sensible (elle ne sert que dans certains laboratoires)

La balance de Roberval, avec ses deux plateaux identiques, a été utilisée pour la pesée des denrées alimentaires jusqu’à l’apparition des balances électroniques.

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Observer et découvrir

Deux poids, deux mesures...

réagit au milliardième de milliardième de gramme, et peut peser… des microbes ! À l’inverse, il existe aussi des balances pour peser des objets très lourds, des véhicules par exemple : c’est le pont-bascule, imaginé dès 1744 par John Wyatt, et qui existe depuis 1820.

Longueur, volume et poids ont besoin d’une référence universelle afin que dans le monde entier on puisse parler de choses comparables entre elles. Ici, on voit le litre étalon, le mètre étalon et le kilo étalon.

En 1790, en France, l’Assemblée constituante décrète la suppression des anciennes mesures, pour les remplacer par un système unique et simple. Le groupe de savants chargé de ce travail fournit de nouvelles unités, adoptées officiellement quelques années plus tard. On y trouve le mètre et le kilogramme (liés entre eux car 1 kg correspond à la masse de 1 décamètre cube d’eau), mais aussi la seconde pour la mesure du temps et le degré pour celle des températures.

Ce système, appelé “métrique”, est décimal (ce qui facilite les calculs).

Il s’est progressivement imposé dans le monde entier, même s’il reste encore quelques retardataires.

Définition du mètre Le mètre est une unité de mesure devenue quasi universelle, mais il n’a guère plus de deux siècles d’existence. Sa première définition, en 1799, est assez simple : 1 m correspond au dix millionième du méridien terrestre mesuré entre le pôle Nord et l’équateur.

Pour matérialiser le mètre, afin qu’il serve de modèle, on a fabriqué une barre de métal de cette longeur, appelée “mètre étalon”. Pour que le mètre puisse être reproduit partout, on a finalement adopté une définition plus universelle, par rapport à des phénomènes physiques comme la vitesse de la lumière : 1 m correspond ainsi à la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 de seconde.

Le mètre, le kilogramme et le litre sont les trois unités de mesure les plus utilisées dans la vie courante, mais il en existe quantité d’autres.

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De la tête aux pieds « Celui qui mange l’estomac plein creuse sa tombe avec ses dents», affirme un proverbe turc. Dès l’Antiquité, nos ancêtres savent que le secret d’une bonne santé, physique et mentale, repose sur une bonne hygiène de vie, à commencer par l’alimentation. Le corps a besoin, pour bien se porter, que l’on soit bien dans sa tête : « Mens sana in corpore sano », écrit le poète latin Juvénal au Ier siècle de notre ère: « un esprit sain dans un corps sain ».

Et si cela ne suffit pas, le chirurgien est là. Nourrir le corps, l’entretenir, le soigner, le réparer : un vaste programme ! Les inventeurs auraient-ils les yeux plus gros que le ventre ?...

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Du crayon au stylo bille

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vant l’invention du crayon, les hommes traçaient des signes avec les seuls instruments qu’ils avaient sur eux en permanence : leurs doigts ! Ils se servaient probablement de l’index, qu’il suffisait de tremper dans une teinture déjà préparée. Puis, pour dessiner ou écrire avec plus de finesse, on a utilisé une touffe de poils rassemblés à l’extrémité d’un manche en bois, l’ancêtre du pinceau.

Une bonne mine pour le crayon Au Moyen Âge, on écrit avec de petits bâtonnets de plomb ou avec une pointe d’argent, métaux tendres qui laissent une trace sur les parchemins.

Puis, ces “mines” sont remplacées par du graphite, une variété de carbone très friable, qu’on enrobe d’une gaine de cuir : le crayon est né.

Le cuir est ensuite abandonné au profit du bois. Le seul endroit au monde où l’on ait trouvé du graphite solide (et non en poudre comme ailleurs) se situe en Angleterre. À la Révolution, quand cessent les relations économiques entre ce pays et la France, l’ingénieur français Nicolas Jacques Conté

est chargé de trouver un système de remplacement : il cuit à très haute température un mélange d’argile et de poudre de graphite.

C’est cette méthode que nous utilisons encore aujourd’hui.

La plume, de l’oie au métal

Passionné de peinture mais aussi de mécanique et de physique, Nicolas Jacques Conté se livre à de nombreuses expériences. C’est lors de l’une d’elles qu’il perd l’œil gauche.

Les premières encres Les premières encres ne sont pas liquides ! Ce sont des poudres ou des blocs compacts qui ne sont dilués qu’au moment de leur utilisation. À l’époque des pharaons (3200 av. J.-C.), on trouve déjà des textes écrits sur des papyrus avec de l’encre noire (à base de suie ou d’oxyde de fer) ou rouge (à base de terre ou de cinabre, le minerai dont on extrait le mercure). Les Chinois fabriquent également de l’encre depuis longtemps, mais la fameuse “encre de Chine”, noire et indélébile, à base de suie, de colle de riz et de substances aromatiques, est plus récente (vers 250).

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Jusqu’au XVIIe siècle, on écrit à la plume, dont on trempe l’extrémité dans un encrier.

Mais qu’elles soient d’oie, de vautour ou de pélican, les plumes s’usent vite, et à partir de 1700, on commence à fabriquer des “plumes” en métal. À la même époque apparaissent les premiers porteplumes avec réservoir d’encre intégré. Mais le système n’est pas très au point et l’encre fuit souvent.

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Communiquer, tousÀ l’eau reliés!

Une machine qui tire… des lettres!

La première machine à écrire fabriquée en série date de 1873. Conçue par une équipe d’ingénieurs (les Américains Sholes, Glidden et Soule), elle a été construite et assemblée par un certain Remington... le plus grand fabriquant d’armes de l’époque !

Le stylo bille conquiert le monde C’est en observant la trace laissée par une boule de pétanque sur le sol après une averse de pluie, que le journaliste hongrois Lazslo Biro a eu l’idée du stylo bille !

Une bille de 1 mm de diamètre roule sur elle-même dans un réservoir d’encre; elle se couvre d’encre avant de déposer celle-ci sur le papier.

Breveté en 1938, le procédé est vite adopté par les aviateurs anglais en raison de sa facilité d’utilisation.

En 1953, le baron Marcel Bich lance la fabrication industrielle de stylos jetables qui ne bavent plus : c’est la “pointe Bic”, dotée d’une encre à séchage rapide. Il s’en vend aujourd’hui plus de 12 millions par jour dans le monde.

La fin des fuites En 1884, aux États-Unis, Lewis Edson Waterman, agent d’assurances, se trouve chez un client pour signer un contrat important. Il prend un stylo à réservoir, mais celui-ci fuit sur le précieux contrat, et la signature est reportée. Entre-temps, un concurrent moins malchanceux se présente et emporte l’affaire.

Furieux, Waterman s’enferme dans un atelier pour trouver une solution au problème. Pour éviter les “pâtés” et les fuites, il cherche à réguler l’échange entre l’encre et l’air ; il crée de minuscules canaux sous la plume, pour rendre le débit d’encre régulier, et baptise d’ailleurs son premier stylographe “le Régulier”.

La cartouche d’encre date de 1927.

La firme japonaise Pilot est la première à doter ses stylos d’une pointe en acier, puis en tungstène.

Les billes sont désormais presque aussi dures que le diamant.

Un stylo bille permet de produire entre 2,5 et 3,5 km d’écriture !

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