Expérience du puy de Dôme : Pascal, Périer et la querelle du vide

« Les hauteurs du vif-argent ont été prises fort exactement ; mais celles des lieux où les expériences ont été faites, l’ont été bien moins. » La phrase se lit presque à la fin d’une lettre écrite à Clermont le 22 septembre 1648, et celui qui la signe, Florin Périer, conseiller à la Cour des aides d’Auvergne, y désigne de lui-même le point faible de sa mesure. Trois jours plus tôt, il a lu à la demi-ligne près la hauteur d’une colonne de mercure dans un tube de verre, au pied puis au sommet du puy de Dôme, la ligne valant un douzième de pouce, un peu plus de deux millimètres. L’écart d’altitude entre les deux stations, il ne l’a pas mesuré. Il l’estime à « environ 500 toises », la toise valant six pieds, et regrette de n’avoir pas eu le loisir de jalonner la montagne de cent en cent toises. On ne lit cette lettre que parce que son destinataire, son beau-frère Blaise Pascal, l’a fait imprimer à Paris quelques semaines plus tard, à la suite d’une lettre de sa propre main dont l’original n’a jamais été retrouvé.

« La nature, qui n’est point animée »

Le tube vient d’Italie. Le 11 juin 1644, Evangelista Torricelli décrit à son ami Michelangelo Ricci un tube de verre d’environ deux brasses, quelque 115 centimètres selon le Museo Galileo de Florence, rempli de mercure et renversé dans une cuvette du même métal, où la colonne descend puis s’arrête vers une brasse et quart, environ 70 centimètres, en laissant au-dessus d’elle un espace apparemment vide. Torricelli attribue l’arrêt au poids de l’air qui presse sur la cuvette. En face, les collèges de l’époque moderne, entre la fin du XVᵉ siècle et la Révolution, enseignent comme une maxime que la nature a horreur du vide, l’horror vacui des traités latins, et que cette répugnance retient le liquide. La maxime n’a rien d’absurde pour qui la manie, puisqu’elle rend compte des pompes, des seringues et des siphons.

La nouvelle passe les Alpes par la correspondance du minime Marin Mersenne. À Rouen, à l’automne 1646, Pierre Petit, intendant des fortifications, refait l’expérience avec les Pascal. Blaise a vingt-trois ans. Il varie les liquides et les tubes, et les verriers rouennais lui fournissent des tuyaux dont la longueur varie selon les témoins, de quarante à cinquante pieds, quarante-six d’après Pascal lui-même, dans le relevé qu’en a fait Armand Le Noxaïc à partir de six récits du temps. En octobre 1647 paraissent à Paris les Expériences nouvelles touchant le vide. Pascal y soutient qu’un espace aussi grand qu’on voudra peut demeurer vide de toutes les matières connues, mais il garde la maxime de l’horreur, qu’il dit universellement reçue. Le jésuite Étienne Noël, recteur du collège de Clermont à Paris, lui oppose que cet espace est rempli d’un corps subtil. Les 23 et 24 septembre 1647, Descartes, de passage à Paris, est venu voir Pascal malade, et l’on a parlé de l’expérience d’Italie.

C’est de là que part la lettre que Pascal adresse à Périer, datée de Paris le 15 novembre 1647. Il y rappelle une expérience faite « ces jours passés » en présence de son beau-frère, deux tuyaux l’un dans l’autre, le vide dans le vide, où le mercure du tube intérieur tombe entièrement dès que plus aucun air ne le presse. Il concède que ce résultat peut encore s’expliquer « assez probablement par l’horreur du vide », et qu’il n’ose pas quitter la maxime. Son doute tient dans une phrase de philosophie naturelle, la nature, « qui n’est point animée, ni sensible », ne pouvant éprouver d’horreur, puisque les passions supposent une âme pour les ressentir. Il lui faut une expérience qui sépare les deux causes. S’il y a moins d’air au-dessus du sommet d’une montagne qu’au-dessus de son pied, le mercure doit y descendre, alors qu’on ne saurait soutenir que la nature abhorre le vide davantage en bas qu’en haut. Pascal demande une montagne « élevée pour le moins de cinq ou six cents toises », proche d’une ville où vive une personne capable de l’exactitude nécessaire, et il ajoute qu’il a déjà fait espérer l’expérience aux curieux de Paris, Mersenne en tête, qui l’a annoncée par lettres en Italie, en Pologne, en Suède et en Hollande.

Seize livres de vif-argent

Périer reçoit la lettre à Moulins, où le retient une commission en Bourbonnais. Rentré à Clermont, il attend pendant des mois un jour où le sommet sorte des nuées. Le samedi 19 septembre 1648, le temps est « fort inconstant », mais vers cinq heures du matin le puy se découvre, et il fait prévenir ceux qui voulaient en être. Ce sont le père Bannier, minime, plusieurs fois correcteur, c’est-à-dire supérieur, de son couvent, M. Mosnier, chanoine de la cathédrale, MM. La Ville et Begon, ses collègues de la Cour des aides, et M. La Porte, docteur en médecine. À huit heures, tous sont au jardin des Minimes, « presque le plus bas lieu de la ville ».

Périer verse dans un vaisseau seize livres de mercure, qu’il a rectifié pendant les trois jours précédents, et prend deux tubes de verre de même grosseur, longs de quatre pieds, scellés à un bout. Il fait l’expérience ordinaire dans chacun, rapproche les deux tubes sans les sortir du bain et trouve dans l’un et l’autre 26 pouces 3 lignes et demie au-dessus de la surface du vaisseau, soit 0 711 mètre dans la conversion que donne Louis Figuier en 1867. Il recommence deux fois. Il fixe ensuite l’un des tubes à demeure, marque au verre la hauteur du mercure et prie le père Chastin, religieux de la maison, d’y observer de moment en moment, toute la journée, s’il arrive du changement.

L’autre tube monte au sommet avec une partie du même mercure. On y trouve 23 pouces 2 lignes, trois pouces une ligne et demie de moins qu’aux Minimes, environ 85 millimètres. Le résultat, écrit Périer, « nous ravit tous d’admiration et d’étonnement », au point qu’on recommence cinq fois en divers endroits du sommet, tantôt à couvert dans la petite chapelle, tantôt au vent, sous la pluie ou dans le brouillard, en purgeant chaque fois le tube de son air. La hauteur ne bouge pas. À la descente, en un lieu appelé la Font de l’Arbre, Périer refait l’expérience deux fois et le chanoine Mosnier une troisième, qui donnent toujours 25 pouces. De retour aux Minimes, le père Chastin rapporte que son tube n’a pas varié de la journée, quoique le temps ait été tour à tour serein, pluvieux, brumeux et venteux.

Le lendemain, le père de La Mare, oratorien et théologal de la cathédrale, qui avait assisté aux essais du matin, propose de recommencer au pied et au sommet de la plus haute tour de Notre-Dame de Clermont. Vingt toises de différence y donnent environ deux lignes. Périer dresse alors une petite table où la colonne baisse à mesure que le lieu s’élève, d’une demi-ligne pour sept toises jusqu’aux trois pouces et plus des cinq cents, et c’est juste après cette table, et après avoir offert que « tous ces Messieurs » signent la relation si Pascal le désire, qu’il place sa phrase sur les altitudes mal prises.

Le tube témoin du père Chastin

Dans la lettre de Pascal se trouvait une phrase qu’on cite peu. « Je ne touche pas aux moyens de l’exécuter », écrivait-il, parce qu’il savait que Périer n’omettrait aucune des circonstances nécessaires. Ce qui fait aux yeux des commentateurs l’exemplarité du 19 septembre a donc été conçu à Clermont : le tube laissé en bas sous la garde d’un religieux pour vérifier que la colonne ne varie pas avec le temps, la répétition au sommet par tous les temps, la station intermédiaire qui montre une baisse graduelle, le mercure rectifié, les témoins choisis parmi des personnes « aussi savantes qu’irréprochables ». La Linda Hall Library, qui range l’épisode parmi les expériences les plus célébrées du XVIIᵉ siècle, y voit une expérience cruciale avant la lettre, avec son contrôle et ses témoins. Le mot de contrôle appartient à une autre époque, mais la pratique est bien là, et elle revient à Périer.

Pascal n’a pas mis le pied sur la montagne.

Il était à Paris, où il refait l’essai en haut et en bas de la tour Saint-Jacques-de-la-Boucherie, haute de 24 à 25 toises, avec plus de deux lignes d’écart, puis dans une maison « haute de 90 marches », où il trouve une demi-ligne. La légende de l’ascension circule pourtant, et la notice qu’a rédigée l’université d’Oklahoma pour son exposition Galileo and Experimentation le fait encore gravir le puy, tube en main. Les bibliothèques de Clermont Auvergne Métropole écrivent de leur côté que Pascal fut le premier savant au monde à prendre une montagne pour terrain d’expérience, formule qui oublie Périer, et la préface où Mersenne, d’après la Bibliothèque nationale de France, avait décrit l’expérience à faire.

Faute de nivellement, personne en 1648 ne connaît la hauteur réelle de la pente. La toise vaut 1 949 mètre dans l’équivalence que retient l’académie de Poitiers, si bien que les 500 toises de Périer font un peu moins d’un kilomètre, et le sommet culmine aujourd’hui à 1 465 mètres. Les Traités de l’équilibre des liqueurs et de la pesanteur de la masse de l’air, publiés en 1663 après la mort de Pascal, annoncent au futur qu’à cinq cents toises de montée le mercure « sera baissé de trois pouces dix lignes », alors que Périer en avait mesuré trois pouces une ligne et demie pour « environ » cinq cents toises. L’écart tient peut-être au point de départ que suppose le calcul, et que le passage ne précise pas.

Peter Dear a proposé en 1990 de replacer ces expériences françaises dans une réflexion sur le cours ordinaire de la nature, la norme contre laquelle on jugeait alors un miracle, et le catalogue de la Wellcome Collection renvoie à ces pages de son article pour le puy de Dôme.

Un papillon collé à la page 17

Le Récit de la grande expérience de l’équilibre des liqueurs paraît à Paris, chez Charles Savreux, à la fin de 1648. Vingt pages in-quarto, un titre de départ sans page de titre, et des initiales en guise de noms, B. P. pour Pascal, F. P. pour Périer. L’opuscule assemble la lettre de Pascal du 15 novembre 1647, la lettre et la relation de Périer, données comme des copies, le récit de la tour Saint-Jacques et un avis au lecteur. La notice du catalogue général de la Bibliothèque nationale de France signale, au milieu de la page 17 et sur cet avis, un papillon collé qui ajoute vingt lignes au texte, dont les trois dernières sont imprimées sur une bande de papier recouvrant le libellé primitif. Elle ne dit pas ce que cachait la bande. Un exemplaire est conservé à la bibliothèque de l’Arsenal sous la cote 4O S-3294 (7).

L’avis au lecteur range les opinions sur le vide en trois degrés. La nature souffrirait sa destruction plutôt que le moindre vide, ou bien elle en a horreur, mais d’une horreur qui a des limites, ou bien elle n’en a aucune, et « il ne s’est encore trouvé personne » pour avancer la troisième. Quatre ans plus tôt, la lettre de Torricelli à Ricci rangeait les opinions selon une échelle très proche et disait, elle aussi, ne connaître personne qui eût admis le vide sans résistance de la nature. Rien ne prouve que Pascal ait lu cette lettre. Le nom de Torricelli n’apparaît pourtant nulle part dans les vingt pages, et Louis Rougier relevait que Pascal connaissait la priorité de l’Italien en mars 1648, qu’il la reconnaîtrait encore en 1651, et qu’à la fin de 1648 il paraissait l’avoir oubliée.

Mersenne n’a pas lu le Récit. Il est mort le 1er septembre 1648, dix-huit jours avant l’ascension. En juin 1649, Descartes demande encore à Pierre de Carcavi le succès d’une expérience « qu’on m’a dit que Monsieur Pascal avait faite ou fait faire sur les montagnes d’Auvergne », et Carcavi lui répond le 9 juillet qu’elle est imprimée depuis quelques mois. En 1651, l’affaire de priorité revient par la province. À Montferrand, voisine de Clermont, le prologue d’une soutenance de thèses au collège des jésuites, dédiée à Paul de Ribeyre, premier président de la Cour des aides, laisse entendre qu’un auteur s’est attribué une expérience de Torricelli. Pascal proteste par une lettre à Ribeyre du 12 juillet 1651, à laquelle Ribeyre répond le 26 juillet pour apaiser l’incident. Léon Brunschvicg, éditeur de Pascal, tenait cette lettre de défense pour un « tissu d’inexactitudes ».

Descartes réclame l’idée

Le 13 décembre 1647, moins d’un mois après la date que porte la lettre à Périer, Descartes écrit à Mersenne qu’il avait « averti M. Pascal d’expérimenter si le vif-argent montait aussi haut lorsqu’on est au-dessus d’une montagne que lorsqu’on est tout en bas », et qu’il ne sait s’il l’aura fait. En 1649, informé du résultat par Carcavi, il se fait plus net. C’est lui qui avait prié Pascal, « il y a deux ans », de tenter l’expérience en l’assurant du succès, et Pascal, ajoute-t-il, n’y aurait pas pensé, étant « d’un avis contraire ». La lettre du 17 août 1649 paraît en 1667 dans le troisième tome des lettres de Descartes publiées par Claude Clerselier.

La revendication dort deux siècles et demi. Au printemps 1906, Félix Mathieu publie dans la Revue de Paris, en livraisons datées du 1er avril, du 15 avril et du 1er mai, un réquisitoire sans détour. La lettre du 15 novembre 1647 n’aurait pas été écrite à cette date dans l’état où on la lit, et Pascal l’aurait antidatée pour couvrir un double emprunt, l’idée de la montagne à Descartes, l’expérience du vide dans le vide à Adrien Auzout. L’argument chronologique a du poids. D’après Rougier, Périer avait quitté Pascal vers le 10 septembre 1647, et si l’expérience des deux tuyaux s’est faite devant lui, les « jours passés » de la lettre couvrent deux mois. Les défenseurs de Pascal ont proposé deux issues, un bref séjour de Périer à Paris au début de novembre, ou une lettre commencée à la fin de septembre et achevée à la mi-novembre, la maladie de son auteur l’ayant laissée en suspens.

Le procès n’a jamais été clos, faute de document. Il n’existe aucun autographe de la lettre à Périer, rappelle Simone Mazauric, et la date de novembre 1647 n’est garantie que par Pascal lui-même, qui l’imprime. Louis Rougier, philosophe et historien des sciences, avait rédigé, sans doute dès 1927, un livre entier sur l’affaire, De Torricelli à Pascal, resté manuscrit jusqu’à ce que Mazauric l’édite en 2010, et l’un de ses chapitres s’intitule « L’insincérité de Pascal ». Rougier donne raison à Descartes sur l’idée de la montagne, mais il refuse la seconde moitié du réquisitoire, car le texte invoqué par Mathieu, la Gravitas comparata du père Noël, prouve seulement que Pascal avait imaginé après le 2 mai 1648 une expérience du vide dans le vide, qui n’est pas celle de la lettre. Depuis 1906, résume Mazauric, il est devenu presque impossible de parler de ces travaux sans statuer sur la sincérité de Pascal, et elle donne à ce débat sur le débat le nom de méta-querelle.

Le camp adverse aligne des arguments sérieux. Jean Mesnard, dans sa notice de 1970, constatait qu’après l’édition Brunschvicg de 1908 l’opinion avait prévalu que l’accusation de faux était dénuée de fondement. L’idée de la montagne, surtout, n’appartenait à personne en propre, puisque Mersenne l’avait décrite dans une préface imprimée et que la lettre de Pascal dit elle-même qu’elle avait été annoncée à l’étranger, et Charles Brunold écrivait dès 1949 que la réponse avait couronné un effort collectif. Quant aux expériences de Rouen, qu’Alexandre Koyré soupçonnait au colloque de Royaumont de 1954 d’être en partie des expériences de pensée, une reconstitution conduite en décembre 2009 a montré, selon Armand Le Noxaïc, que celle des tubes d’eau et de vin rouge devenait réalisable avec un vin enrichi en alcool. Koyré s’était sans doute inspiré, note Mazauric, d’une formule très voisine que Mathieu employait déjà en 1906.

La pièce qui pèse le plus, à notre sens, est aussi la plus courte. La lettre de Descartes à Mersenne est écrite en décembre 1647, avant tout résultat, à un correspondant qui connaissait les deux hommes, et elle prouve que l’idée circulait entre Descartes et Pascal dès l’automne, sans dire lequel l’avait formée le premier.

Beaucoup manque. Aucun autographe de la lettre de Pascal, une lettre de Périer imprimée comme une copie, et des signatures de témoins proposées, jamais publiées, dont on ignore si elles ont été recueillies. La relation ne donne le prénom d’aucun témoin, ce qui rend fragile toute identification, et un appendice publié en 2015 par Sylvain Matton se demande si le Petrus Moinerius ami de Gassendi est un Pierre Mosnier, sans que rien, dans la lettre de Périer, permette de dire si le chanoine de la Font de l’Arbre portait ce prénom.

Torricelli dans les Alpes

Dans les réserves de la Wellcome Collection, à Londres, une toile de 61 centimètres sur 91,8 porte le numéro 45911i. Ernest Board l’a peinte vers 1912, parmi plus de vingt-six scènes d’histoire de la médecine et des sciences commandées par Henry Wellcome. Le guide du musée historique de médecine de Wellcome, imprimé à Londres en 1913, l’enregistre à la page 28 sous le numéro 276, comme la découverte du baromètre par Torricelli expérimentant dans les Alpes, en 1643.

L’expérience de Torricelli avait été décrite depuis Florence, dans une lettre de 1644.

Aujourd’hui, la fiche du musée intitule la toile « Pascal’s experiment in the Puy de Dôme », précise que l’expérience fut menée par Florin Périer le 19 septembre 1648, et indexe le tableau sous trois noms, Périer, Torricelli et Pascal.

En 1937, le musée Wellcome en tire un diorama pour l’Exposition internationale des arts et techniques de Paris. La photographie qui en fut prise en janvier 1938 a été recataloguée en novembre 2021, et son titre parle toujours d’Evangelista Torricelli inventant le baromètre. La Linda Hall Library, à Kansas City, ne connaît aucun portrait de Florin Périer, et les seuls traits qu’on puisse lui prêter sont ceux des personnages que Board a peints sur une toile que le guide de 1913 rangeait sous le nom de Torricelli.

Pour aller plus loin

Les hémisphères de Magdebourg d’Otto von Guericke prolongent la querelle du vide du côté du Saint-Empire, avec d’autres instruments et un autre public. La correspondance de Mersenne montre comment les nouvelles d’expériences circulaient en Europe avant les journaux savants, et le Port-Royal où entre Jacqueline Pascal éclaire l’autre versant de la vie de son frère.

Au milieu du XVIIᵉ siècle, beaucoup de savants pensent encore que la nature a « horreur du vide » et ne le laisse jamais se former. En 1648, une expérience faite sur une montagne d’Auvergne, le puy de Dôme, aide à montrer que l’air a un poids. On l’attribue d’ordinaire à Blaise Pascal. Les documents de l’époque racontent une histoire plus partagée.

Un tube de mercure venu d’Italie

En 1644, à Florence, le savant Evangelista Torricelli remplit de mercure un tube de verre d’un peu plus d’un mètre, puis le retourne dans une cuvette pleine du même métal. Le mercure descend et s’arrête vers 70 centimètres. Au-dessus, il reste un espace qui semble vide.

Torricelli pense que c’est le poids de l’air, appuyant sur la cuvette, qui retient la colonne. D’autres expliquent le phénomène par l’horreur du vide.

En 1646, à Rouen, le jeune Pascal refait l’expérience avec Pierre Petit, chargé des fortifications. En 1647, il publie un petit livre sur le vide, mais il garde encore l’ancienne explication.

Une lettre et une montagne

Dans une lettre datée du 15 novembre 1647, Pascal demande à son beau-frère Florin Périer, magistrat à Clermont, de faire l’expérience au pied puis au sommet d’une montagne. S’il y a moins d’air au-dessus du sommet, le mercure doit y descendre. Pascal ne dit pas comment s’y prendre. Il fait confiance à Périer.

La journée du 19 septembre 1648

Périer attend des mois un jour sans nuages. Le 19 septembre 1648, à huit heures, il se trouve dans le jardin du couvent des Minimes, le lieu le plus bas de Clermont, avec un religieux, un chanoine, deux magistrats et un médecin, qui servent de témoins.

Il remplit deux tubes. Dans les deux, le mercure s’arrête à la même hauteur, environ 71 centimètres. Il laisse un tube au couvent et demande au père Chastin de le surveiller toute la journée.

Avec l’autre tube, la petite troupe monte au sommet du puy de Dôme, environ 500 toises plus haut, un peu moins d’un kilomètre. Là-haut, le mercure ne monte plus qu’à 23 pouces 2 lignes, environ 8 centimètres et demi de moins qu’en bas. Périer recommence cinq fois, dans la petite chapelle, au vent, sous la pluie. Le résultat ne change pas. À mi-pente, le mercure s’arrête entre les deux hauteurs.

De retour au couvent, le père Chastin explique que son tube n’a pas bougé de la journée. Le lendemain, Périer refait l’essai en bas et en haut de la plus haute tour de la cathédrale. Là aussi, la colonne baisse un peu.

Périer reconnaît lui-même un point faible. Il a mesuré le mercure très exactement, mais il a seulement estimé l’altitude des lieux.

Ce que Pascal a fait

Pascal n’est jamais monté sur le puy de Dôme. Il est resté à Paris, où il a refait l’essai au pied et au sommet de la tour Saint-Jacques. Pourtant, certains textes d’aujourd’hui le montrent encore en train de gravir la montagne.

Les gestes qu’on admire dans cette expérience, comme le tube laissé en bas pour comparer, ont été choisis par Périer.

Un petit livre et une dispute

À la fin de 1648, Pascal fait imprimer à Paris un livret de vingt pages qui réunit sa lettre et le récit de Périer. Le nom de Torricelli n’y apparaît pas.

En décembre 1647, le philosophe René Descartes écrivait déjà qu’il avait conseillé à Pascal de faire cette expérience sur une montagne. En 1906, un auteur, Félix Mathieu, accuse Pascal d’avoir changé la date de sa lettre pour paraître le premier. On ne peut pas trancher, car l’original de la lettre n’a jamais été retrouvé. Beaucoup de spécialistes ont ensuite jugé l’accusation sans fondement. L’idée de la montagne circulait d’ailleurs chez plusieurs savants de Paris.

Un tableau qui change de nom

À Londres, la Wellcome Collection conserve un tableau peint vers 1912 par Ernest Board. En 1913, il était présenté comme Torricelli faisant une expérience dans les Alpes. Aujourd’hui, le musée le décrit comme l’expérience de Périer au puy de Dôme. On ne connaît aucun portrait de Florin Périer.

La revendication de Descartes, l’accusation de 1906 et le détail du livret imprimé en 1648 occupent l’article classique.