Newton, un homme qui bâtit un univers

I. La peste

1665. Newton a vingt-deux ans. La peste interrompt la vie de Cambridge.

L’ombre de la grande peste de Londres s’étend dans le pays. Il regagne Woolsthorpe, dans le Lincolnshire, la ferme de pierre où il est né. Jusqu’au printemps 1667, il y passe une grande partie de son temps, avec un bref retour à Cambridge entre-temps.

On appellera plus tard les années 1665–1666 ses « années miraculeuses ». Non pas une nuit où tout aurait été révélé, mais une période de travail exceptionnellement dense. Le nom évoque aussi l’année 1905 d’Einstein.

Que se passe-t-il dans cette maison ?

Newton développe ses recherches sur les séries, les fluxions et les quadratures. Il donne une nouvelle organisation aux rapports entre taux de variation et quantités accumulées. Le calcul infinitésimal ne surgit pas du vide : Fermat, Descartes, Wallis, Barrow ont ouvert des chemins. Newton va très loin sur une terre où il y a déjà des empreintes.

Il étudie la lumière avec des prismes. Le blanc se déploie en une bande colorée ; les couleurs correspondent à différents degrés de réfraction. Le fameux partage en sept couleurs ne signifie pas que la nature fournisse sept morceaux séparés. L’essentiel est ailleurs : le verre n’a pas abîmé un blanc simple et pur. La lumière blanche contenait déjà des composantes différentes.

Il commence aussi à réunir dans une même question les corps qui tombent et la Lune. La gravité qui attire la pomme peut-elle s’étendre jusque-là ? La théorie mûre de la gravitation universelle exige encore une vingtaine d’années de raisonnements, de discussions et de vérifications.

Vingt-deux ans. La peste. La campagne. L’image saisit. Elle ne montre pourtant pas un homme coupé de tous ses prédécesseurs et correspondants, créant à partir de rien la physique entière.

L’année 1905 d’Einstein laisse quatre articles importants. Chez Newton, trois recherches grandissent ensemble : mathématiques, optique, gravitation. L’un travaille dans un bureau des brevets ; l’autre s’est éloigné de la routine universitaire. Ni l’un ni l’autre ne se trouve sur la grande scène savante que l’on imagine.

La souffrance ne produit pas automatiquement des découvertes. L’isolement n’est pas une ordonnance pour devenir génial. Nous voyons quelqu’un poursuivre son travail après la rupture du quotidien.

Dans les images de cet essai, Newton penche vers la construction, Einstein vers le travail du ciseau. Ce n’est pas distribuer une fois pour toutes les rôles de bâtisseur et de démolisseur. Einstein construit aussi. Et la construction de Newton entame l’ancienne frontière entre le ciel et la terre.

II. Construire

En 1687 paraissent les Principes mathématiques de la philosophie naturelle. Les Principia. Un livre qui transforme les questions que pourront poser ceux qui viendront après.

Trois lois du mouvement.

La première : dans un référentiel inertiel, si la résultante des forces extérieures est nulle, un corps reste au repos ou poursuit un mouvement rectiligne uniforme. Le mouvement n’a pas besoin d’une main qui le pousse sans relâche.

La deuxième relie le changement du mouvement à la force appliquée. Dans la formulation moderne usuelle, pour une masse constante, la résultante s’écrit F = ma.

La troisième : deux corps en interaction exercent l’un sur l’autre des forces égales et opposées. Elles s’appliquent à des corps différents ; elles ne s’annulent donc pas d’elles-mêmes sur un seul corps.

Ajoutons la gravitation universelle : pour deux masses ponctuelles, l’attraction est proportionnelle au produit des masses et inversement proportionnelle au carré de leur distance. F = Gm₁m₂/r². Pour faire entrer les corps célestes étendus dans le calcul, il faut encore de la géométrie, des distributions de masse et des démonstrations.

Quelques principes ouvrent un espace de calcul étonnant.

La pomme tombe. La Lune tourne autour de la Terre. La Terre autour du Soleil. Les marées, les orbites de Kepler, les comètes qui passent, la courbe d’une pierre lancée près du sol : ces phénomènes entrent dans une langue mécanique commune. Mais calculer précisément les marées, la Lune ou les interactions de nombreux corps demande bien davantage que quatre phrases.

En négligeant la résistance de l’air et en supposant la pesanteur constante près du sol, la pierre décrit une parabole. Dans le problème gravitationnel idéal à deux corps, on peut déduire les orbites de type képlérien. Une hypothèse n’est pas une honte. La préciser, c’est donner au calcul un sol où se tenir.

Sous nos pieds et au-dessus de nos têtes : les mêmes principes. Voilà la force de cette construction. La pomme et la Lune n’ont plus à relever de deux physiques sans rapport.

La tradition aristotélicienne distinguait les mouvements de l’éther céleste et les transformations des quatre éléments terrestres. L’astronomie ultérieure, Galilée et d’autres avaient déjà ébranlé cette limite. Newton porte ce changement à une échelle nouvelle, où les conséquences se déduisent systématiquement.

Plaçons un instant Qin Shi Huang à côté de lui. L’un réunit des territoires sous des normes administratives communes ; l’autre réunit le ciel et la terre dans une langue mathématique. Les ordres s’imposent par le pouvoir ; les théories physiques doivent affronter les mesures. La comparaison porte sur l’ambition d’unifier, non sur une équivalence entre les êtres humains et les objets.

La durée d’une dynastie ne mesure d’ailleurs pas la vie d’une théorie. La dynastie Qin unifiée dure environ quinze ans. La mécanique newtonienne traverse deux siècles et travaille encore aujourd’hui.

III. Il savait où demeurait l’inconnu

La construction est puissante. Newton ne déclare pas pour autant avoir tout expliqué.

Comment la gravité agit-elle, au fond ?

Des centaines de milliers de kilomètres séparent la Terre et la Lune. Écrire leur relation n’est pas en connaître la cause ultime.

Dans le Scholie général ajouté aux Principia en 1713, il écrit : Hypotheses non fingo. « Je ne feins pas d’hypothèses. » Il n’a pas encore déduit des phénomènes la cause de ces propriétés de la gravité.

Arrêtons-nous sur la distinction. Je peux calculer un mouvement avec une grande précision. Cela ne signifie pas que je sais déjà pourquoi la nature possède une telle puissance.

Il ne s’agit pas d’interdire les conjectures scientifiques. Newton lui-même avance ailleurs des hypothèses et des questions sur l’éther et l’action de la matière. Ici, il refuse de présenter une explication non étayée comme un savoir acquis.

Plus de deux siècles après, la relativité générale décrit la gravitation par la géométrie de l’espace-temps. Un corps en chute libre suit une géodésique dans un espace-temps courbe. Les variations du champ gravitationnel se propagent ; les ondes gravitationnelles vont à la vitesse de la lumière. La description géométrique ne rend pas ces changements instantanés.

Dans le langage de cet essai, Newton réserve une place à l’inconnu. Une théorie qui calcule très bien n’est pas nécessairement l’explication dernière.

On peut rapprocher cette attitude de son contraire, la répression des désaccords par les interdictions de livres sous Qin. Mais une question physique non résolue et le droit d’une personne à parler ne sont pas le même « reste ». La durée de deux époques ne prouve aucune loi historique qui récompenserait les bons et punirait les méchants.

Les intérêts de Newton ne s’arrêtent pas à la porte de la mécanique.

Bien avant les Principia, il travaille longuement sur l’alchimie et la théologie. Il copie des manuscrits, expérimente, compare des récits d’histoire ecclésiastique, lit Daniel et l’Apocalypse, cherche à dater les prophéties. Ces travaux partagent sa table avec les mathématiques. Ils ne constituent pas une retraite entamée une fois la physique « terminée ».

Dans ces pages aussi, il cherche un ordre caché. Nous pouvons interroger ce désir sans tirer un diagnostic des sujets étudiés, ni décider à sa place que le succès l’a convaincu de tout savoir.

En 1720, un autre ordre lui coûte cher : la bulle des mers du Sud. L’étude des transactions dessine une première vente profitable, puis de nouveaux achats à prix élevés. La perte est importante. Les vingt mille livres souvent citées mêlent estimation et récit transmis ; elles ne signifient pas qu’il ait fini sans un sou.

Une phrase lui est largement attribuée : on pourrait calculer les mouvements célestes, mais non la folie des hommes. Sa transmission est moins sûre que le texte des Principia. Gardons-la comme l’écho d’une histoire, non comme une parole enregistrée auprès du livre de comptes.

Une orbite lunaire et une décision de marché réclament des savoirs différents. Perdre de l’argent ne réfute pas la gravitation universelle. Cela rappelle seulement qu’une précision conquise dans un domaine ne donne pas la maîtrise de toute la vie. F = ma n’est pas la science entière des êtres humains.

IV. L’autre face

Savoir bâtir une théorie puissante ne garantit pas que l’on traitera les autres avec justice.

Newton et Leibniz développent indépendamment le calcul infinitésimal. Les premiers travaux de Newton précèdent ceux de Leibniz ; Leibniz publie le premier et apporte des notations et des méthodes décisives. La querelle de priorité dépasse ensuite les mathématiques. Elle engage la réputation, les accusations de plagiat et le pouvoir institutionnel.

En 1712, la Royal Society forme une commission d’enquête. Newton, son président, s’implique étroitement dans la sélection des pièces et la rédaction du rapport. Celui-ci défend sa priorité tout en suggérant injustement un plagiat de Leibniz. Newton en publie ensuite un commentaire anonyme. Qu’une partie au procès prononce son propre jugement par la voix de l’institution n’est pas un détail que sa grandeur rendrait négligeable.

Les conflits avec Hooke, en optique et sur la gravitation, laissent aussi des blessures. Des récits ultérieurs transforment même l’absence de portrait de Hooke en destruction commise par Newton. Or il n’est pas certain qu’un tel portrait ait jamais été accroché à la Royal Society. Les querelles sont réelles ; la destruction n’en découle pas.

Une autre table l’attend à la Monnaie royale. Il en devient contrôleur en 1696, puis directeur en 1699. Il interroge suspects et informateurs, rassemble des témoignages, poursuit les faux-monnayeurs. Ce ne sont pas des jeux mathématiques sur le papier. Ses enquêtes s’inscrivent dans un système pénal sévère ; certains accusés sont exécutés.

La ferme, les articles, la commission, les pièces et les interrogatoires. Un talent n’éclaire pas tout. Une faute ne réduit pas non plus toutes les œuvres en cendres.

Les théorèmes d’incomplétude de Gödel concernent certains systèmes formels. Ils ne prouvent pas qu’une personnalité serait « cohérente mais incomplète ». Pour juger l’usage que Newton fait du pouvoir, il faut des lettres, des actes, les personnes touchées — pas un sceau mathématique apposé sur une appréciation morale.

Le renoncement de Washington au pouvoir n’efface pas le fait qu’il a tenu des personnes en esclavage. L’objection d’Einstein à la complétude quantique, elle, ne peut être rangée à côté de l’esclavage et des injustices institutionnelles comme une faute morale de même nature. Chaque question exige son examen. Une grande œuvre n’est pas un certificat d’innocence ; critiquer quelqu’un ne lui retire pas sa place d’être humain.

V. Sur les épaules des géants

En 1676, Newton écrit à Hooke : « Si j’ai vu plus loin, c’est en me tenant sur les épaules de géants. »

La lettre reconnaît aussi les travaux de Descartes et de Hooke. On a lu cette phrase comme une marque de modestie ; on y a soupçonné une raillerie. Inutile de faire reposer une psychologie invérifiable sur la taille de Hooke. Regardons d’abord la relation que les mots reconnaissent.

Sa construction ne part pas de zéro.

Kepler décrit les régularités des mouvements planétaires. Galilée fait avancer l’étude de la chute et du mouvement. Descartes renouvelle les rapports entre algèbre et géométrie. Barrow, Wallis et ceux qui fournissent observations et questions sont aussi sur la route. Les encouragements de Halley et son soutien à la publication aident les Principia à quitter la table de travail.

Newton hérite de ces travaux et les transforme. Il ne range pas simplement des fragments inchangés dans une boîte. Il fait en sorte que des résultats auparavant séparés puissent se déduire et s’éprouver les uns les autres.

Confucius et Homère, placés près de lui, éclairent un point commun limité : transmettre n’exclut pas créer. Le « transmettre » de Confucius, comme le passage de la tradition homérique de l’oralité au poème constitué, ne se réduit pas à un homme éditant un livre. Aucun des deux n’est une première version de la mécanique newtonienne.

Pourtant, le neuf pousse souvent là où d’autres ont déjà vécu, interrogé, chanté. Nommer ses prédécesseurs ne diminue pas son propre travail.

Transmettre n’est pas seulement répéter. Ce qui passe dans d’autres mains peut acquérir de nouvelles relations et de nouvelles forces.

VI. Deux cents ans

Combien de temps la construction de Newton tient-elle ?

Des Principia de 1687 à la relativité restreinte de 1905 : deux cent dix-huit ans. Jusqu’à la relativité générale de 1915, dix ans de plus. Ces dates correspondent à des remaniements distincts des questions d’espace, de temps et de gravitation.

Durant cette longue période, la mécanique newtonienne transforme profondément l’ingénierie et l’astronomie. Avec elle et ses prolongements, on construit ponts, navires, chemins de fer ; on calcule les trajectoires des planètes et des comètes. Les recherches sur la chaleur, l’électricité, le magnétisme et la lumière se développent aussi. La physique ne s’est jamais réduite aux Principia.

Les difficultés n’attendent pas Einstein. Au dix-neuvième siècle, l’avance anormale du périhélie de Mercure pose déjà problème. Deux siècles de succès immenses ne sont pas deux siècles sans aucun écart.

Puis Einstein change l’échelle des questions.

La relativité restreinte renouvelle les rapports spatio-temporels aux grandes vitesses ; la relativité générale renouvelle la gravitation. Dans des conditions appropriées, notamment des vitesses très inférieures à celle de la lumière et des champs faibles, les descriptions newtoniennes reparaissent comme d’excellentes approximations.

Approcher n’est pas travailler au hasard. Une approximation a sa précision et ses limites. Une formule suffisante pour un pont peut ne plus suffire en astronomie de précision. Même l’orbite de la Lune demande des corrections relativistes lorsqu’on exige assez d’exactitude.

Dire que l’ancienne théorie est « contenue » dans la nouvelle réclame donc des conditions. La nouvelle explique pourquoi l’ancienne fonctionne si bien sur un vaste territoire, et où elle ne suffit plus. L’espace et le temps absolus de Newton n’y ont pas déménagé sans changement.

La théorie quantique transforme à son tour la description du monde microscopique. La mécanique classique ne quitte pas pour autant les classes, les usines et les pas de tir. Son utilité persistante ne la rend pas définitive à toutes les échelles.

Cette relation ne s’applique pas indifféremment aux personnages de la série. La clairière de Socrate n’est pas la limite à faible vitesse d’un autre penseur ; l’humanité de Confucius n’est pas l’approximation d’une formule ; la chose en soi de Kant n’est pas une erreur de mesure. Des pensées différentes demandent des échelles de comparaison différentes.

Les domaines de validité de la théorie de Newton sont établis par le raisonnement physique et l’expérience, non par une nouvelle réalisation historique du théorème de Gödel. Le « reste », ici, nous rappelle seulement de regarder ce qui n’est pas encore expliqué.

VII. Newton parmi les autres

Réunissons une dernière fois ces personnages. Ce montage appartient à la lecture proposée par la série ; il ne condamne pas chaque vie à une phrase.

Qin Shi Huang élargit l’uniformité institutionnelle et restreint le désaccord par les interdictions de livres et les mises à mort. Sa dynastie est brève ; ses héritages institutionnels continuent de changer. Washington rend deux fois le pouvoir, sans rendre libres tous les habitants de sa plantation. La royauté unifiée d’Alexandre se fragmente ; les liens culturels ne retombent pas à zéro.

Kant écrit trois Critiques et interroge les limites de la raison. Le Bouddha enseigne à traverser avec un radeau sans s’y attacher, non à détruire tout enseignement. Einstein suit la beauté et l’ordre tout en rencontrant l’écart entre théorie et monde. La tradition homérique porte des voix à travers les générations, jusque dans l’écriture.

Newton, lui, inscrit de nombreux mouvements terrestres et célestes dans des relations mathématiques communes. Les théories suivantes redessinent les frontières de la carte sans en effacer tous les chemins.

Les fusées et les ponts d’aujourd’hui dépendent toujours de la mécanique classique et de ses développements. Son travail n’est pas le seul, ici, dont on puisse hériter. Mais il rend particulièrement concret le fait d’hériter en transformant : l’ancienne formule reste sur le papier, et le calcul atteint toujours les choses.

Ce n’est pas une construction sans lacunes. Elle supporte l’usage répété et demeure soumise à l’épreuve. Être fiable ne signifie pas tout expliquer.

J’aime l’imaginer comme une brique particulièrement solide. Non pour proclamer Newton vainqueur de tous les autres, mais en songeant au nombre de ceux qui peuvent encore lui confier du poids.

À l’entrée du pont imaginé par cette série se trouvent ceux qui taillent, ceux qui bâtissent, ceux que la vie a taillés, ceux qui sont partis. Newton n’est pas tout le pont. Sans sa brique, pourtant, il en manquerait une grande longueur.

VIII. La pomme

Pour finir, revenons à la pomme.

Dans les mémoires qu’il achève en 1752, William Stukeley rapporte une conversation avec Newton en 1726. Ils prennent le thé au jardin. Newton raconte avoir vu tomber une pomme dans sa jeunesse et avoir réfléchi à la gravitation.

Dans ce souvenir, pourquoi la pomme va-t-elle vers le centre de la Terre plutôt que de côté ou vers le haut ? Si la matière attire la matière, la pomme attire elle aussi la Terre. La question sort du dessous de l’arbre et s’étend peu à peu jusqu’à la Lune et aux astres.

Ce n’est pas le récit d’une pomme tombant sur une tête, ni une note prise au moment de la découverte et permettant d’en reconstruire toutes les étapes. Mais la manière dont un vieil homme raconte le commencement de son travail mérite aussi d’être écoutée.

Une pomme tombe. Quelqu’un refuse que « c’est ainsi » soit la dernière réponse.

Cet essai appelle cette question un coup de ciseau : rendre étrange ce qui était familier. La suite n’est pas un éclair qui explique tout, mais une vingtaine d’années de calculs, de conversations, de corrections et de construction.

Question : pourquoi la pomme tombe-t-elle ? Réponse : essayer de la relier à la Lune par la gravitation universelle. F = Gm₁m₂/r². La réponse fait aller la question plus loin et laisse d’autres questions ouvertes.

La dernière image restera à Woolsthorpe : un jeune homme d’un peu plus de vingt ans, une maison de pierre, un jardin, une pomme qui tombe. C’est une scène littéraire prolongée à partir d’un souvenir tardif, non une page ajoutée à un journal contemporain manquant.

Plus tard, il construit un ciel et une terre calculables. Pas l’univers entier. Mais assez pour que, sous un arbre, quelqu’un voie de nouveau la Lune.