François Arago

Dominique François Jean Arago, connu simplement comme François Arago (février 1786 – 2 octobre 1853), était un mathématicien, physicien, astronome, franc-maçon, partisan du carbonari et politicien français.

Biographie de François Arago

Les débuts de la vie et du travail

Arago est né à Estagel, un petit village de 3 000 habitants près de Perpignan, dans le département des Pyrénées-Orientales, en France, où son père occupait le poste de trésorier de la Monnaie. Ses parents étaient François Bonaventure Arago (1754-1814) et Marie Arago (1755-1845).

Arago était l’aîné de quatre frères. Jean (1788-1836) a émigré en Amérique du Nord et est devenu général dans l’armée mexicaine. Jacques Étienne Victor (1799-1855) a participé au voyage d’exploration de Louis de Freycinet dans l’Uranie de 1817 à 1821, et à son retour en France s’est consacré à son journalisme et au théâtre. Le quatrième frère, Étienne Vincent (1802-1892), aurait collaboré avec Honoré de Balzac dans L’Héritière de Birague, et aurait écrit de 1822 à 1847 un grand nombre de pièces de théâtre léger, la plupart en collaboration.

Faisant preuve de goûts militaires marqués, François Arago est envoyé au collège municipal de Perpignan, où il commence à étudier les mathématiques en vue du concours d’entrée à l’École Polytechnique. En deux ans et demi, il a maîtrisé toutes les matières prescrites pour l’examen, et bien plus encore, et, en se présentant à l’examen de Toulouse, il a stupéfié son examinateur par sa connaissance de J. L. Lagrange.

Vers la fin de 1803, Arago entre à l’École Polytechnique, à Paris, mais il semble que les professeurs qui y travaillent soient incapables de transmettre des connaissances ou de maintenir la discipline. Le service d’artillerie était son ambition, et en 1804, grâce aux conseils et à la recommandation de Siméon Poisson, il reçut la nomination de secrétaire de l’Observatoire de Paris. Il fait alors la connaissance de Pierre-Simon Laplace et, sous son influence, il est chargé, avec Jean-Baptiste Biot, de compléter les mesures d’arcs méridiens commencées par J. B. J. Delambre et interrompues depuis la mort de P. F. A. Méchain en 1804. Arago et Biot quittèrent Paris en 1806 et commencèrent les opérations le long des montagnes d’Espagne. Biot revint à Paris après avoir déterminé la latitude de Formentera, le point le plus méridional où ils devaient effectuer le relevé. Arago poursuivit les travaux jusqu’en 1809, son but étant de mesurer un arc de méridien afin de déterminer la longueur exacte d’un mètre.

Après le départ de Biot, le ferment politique provoqué par l’entrée des Français en Espagne s’étendit aux Baléares, et la population soupçonnait les mouvements d’Arago et ses incendies au sommet du mont Galatzó (en catalan : Mola de l’Esclop) d’être des activités d’espion pour l’armée d’invasion. Leur réaction fut telle qu’il fut obligé de se rendre à la forteresse de Bellver pour y être emprisonné en juin 1808. Le 28 juillet, il s’échappa de l’île à bord d’un bateau de pêche et, après un voyage aventureux, il atteignit Alger le 3 août. De là, il obtint un passage dans un navire à destination de Marseille, mais le 16 août, alors que le navire approchait de Marseille, il tomba entre les mains d’un corsaire espagnol. Avec le reste de l’équipage, Arago fut conduit à Roses, et emprisonné d’abord dans un moulin à vent, puis dans une forteresse, jusqu’à ce que la ville tombe aux mains des Français, lorsque les prisonniers furent transférés à Palamos.

Après trois mois d’emprisonnement, Arago et les autres furent libérés à la demande du dey d’Alger, et repartirent pour Marseille le 28 novembre, mais alors à portée de vue de leur port, ils furent repoussés par un vent du nord vers Bougie sur la côte africaine. Le transport à Alger par mer depuis cet endroit aurait occasionné un retard fatiguant de trois mois ; Arago, donc, partit par terre, guidé par un prêtre musulman, et l’atteignit le jour de Noël. Après six mois à Alger, il s’embarqua à nouveau, le 21 juin 1809, pour Marseille, où il dut subir une quarantaine monotone et inhospitalière dans le lazaret, avant que ses difficultés ne soient terminées. La première lettre qu’il reçoit, alors qu’il est au lazaret, est d’Alexander von Humboldt ; et c’est là l’origine d’une liaison qui, selon les mots d’Arago, “dura plus de quarante ans sans qu’un seul nuage ne la troubla”.

Études scientifiques

Arago avait réussi à conserver les documents de son arpentage ; et son premier acte, à son retour, fut de les déposer au Bureau des longitudes à Paris. En récompense de sa conduite aventureuse pour la cause de la science, il fut élu membre de l’Académie des sciences de France, à l’âge remarquablement précoce de vingt-trois ans, et avant la fin de 1809, il fut choisi par le conseil de l’École Polytechnique pour succéder à Gaspard Monge à la chaire de géométrie analytique. En même temps, il fut nommé par l’empereur l’un des astronomes de l’Observatoire de Paris, qui fut donc sa résidence jusqu’à sa mort. C’est à ce titre qu’il donna sa série de conférences populaires en astronomie, qui connut un succès remarquable et qui se poursuivit de 1812 à 1845.

En 1818 ou 1819, il procède avec Biot à des opérations géodésiques sur les côtes de France, d’Angleterre et d’Ecosse. Ils mesurent la longueur du pendule des secondes à Leith, en Écosse, et dans les îles Shetland, les résultats des observations étant publiés en 1821, en même temps que ceux effectués en Espagne. Arago a été élu membre du Bureau des longitudes immédiatement après, et a contribué à chacun de ses Annuels, pendant environ vingt-deux ans, à d’importantes notices scientifiques sur l’astronomie et la météorologie, et parfois sur le génie civil, ainsi qu’à d’intéressantes mémoires de membres de l’Académie.

Les premières recherches physiques d’Arago ont porté sur la pression de la vapeur à différentes températures, et sur la vitesse du son, de 1818 à 1822. Ses observations magnétiques ont surtout eu lieu de 1823 à 1826. Il a découvert le magnétisme rotatoire, ce qu’on a appelé les rotations d’Arago, et le fait que la plupart des corps pouvaient être magnétisés ; ces découvertes ont été complétées et expliquées par Michael Faraday.

Arago a chaleureusement soutenu les théories optiques d’Augustin-Jean Fresnel, aidant à confirmer la théorie de Fresnel sur les ondes de la lumière en observant ce qui est maintenant connu comme la tache d’Arago. Les deux philosophes ont mené ensemble ces expériences sur la polarisation de la lumière qui ont permis de déduire que les vibrations de l’éther luminiferous étaient transversales à la direction du mouvement, et que la polarisation consistait en une résolution de la propagation rectiligne en composantes à angle droit l’une par rapport à l’autre. L’invention ultérieure du polariscope et la découverte de la polarisation rotative sont dues à Arago. Il a inventé le premier filtre de polarisation en 1812. Il a été le premier à effectuer une observation polarimétrique d’une comète lorsqu’il a découvert la lumière polarisée provenant de la queue de la Grande Comète de 1819.

L’idée générale de la détermination expérimentale de la vitesse de la lumière, telle qu’elle fut effectuée par la suite par Hippolyte Fizeau et Léon Foucault, fut suggérée par Arago en 1838, mais sa vue défaillante l’empêcha d’arranger les détails ou de faire les expériences.

La renommée d’Arago comme expérimentateur et découvreur repose principalement sur ses contributions au magnétisme dans la co-découverte avec Léon Foucault des courants de Foucault, et plus encore à l’optique. Il a montré qu’une aiguille magnétique, faite pour osciller sur des surfaces non ferreuses, telles que l’eau, le verre, le cuivre, etc., tombe plus rapidement dans l’étendue de ses oscillations selon qu’elle est plus ou moins approchée de la surface. Cette découverte, qui lui valut la médaille Copley de la Royal Society en 1825, fut suivie d’une autre, à savoir qu’une plaque de cuivre en rotation tend à communiquer son mouvement à une aiguille magnétique suspendue au-dessus d’elle, qu’il appela “magnétisme de rotation” mais qui (après une explication de Faradays en 1832) est maintenant connue sous le nom de courant de Foucault. Arago est également en droit d’être considéré comme ayant prouvé la connexion longtemps soupçonnée entre les aurores boréales et les variations des éléments magnétiques. En 1828, il a été élu membre étranger de l’Académie royale des sciences de Suède.

En optique, Arago a non seulement fait d’importantes découvertes par lui-même, mais on lui attribue la stimulation du génie de Jean-Augustin Fresnel, dont l’histoire, tout comme celle d’Étienne-Louis Malus et de Thomas Young, est étroitement liée à cette partie de sa vie.

Peu après le début du XIXe siècle, les travaux d’au moins trois philosophes ont façonné la doctrine de la théorie ondulatoire, ou ondulatoire, de la lumière. Les arguments de Fresnel en faveur de cette théorie ne trouvèrent guère d’écho auprès de Laplace, Poisson et Biot, les champions de la théorie de l’émission ; mais ils furent ardemment épousés par Humboldt et par Arago, qui avait été nommé par l’Académie pour faire rapport sur le document. Ce fut le fondement d’une amitié intime entre Arago et Fresnel, et d’une détermination à poursuivre ensemble d’autres lois fondamentales de la polarisation de la lumière connues par leurs moyens. À la suite de ce travail, Arago construisit un polariscope, qu’il utilisa pour faire des observations intéressantes sur la polarisation de la lumière du ciel. Il a également découvert le pouvoir de la polarisation rotative qu’offre le quartz.

Parmi les nombreuses contributions d’Arago à l’appui de l’hypothèse ondulatoire, il y a l’experimentum crucis qu’il se propose de réaliser pour mesurer directement la vitesse de la lumière dans l’air et dans l’eau et le verre. Dans la théorie de l’émission, la vitesse devrait être accélérée par une augmentation de la densité dans le milieu ; dans la théorie des ondes, elle devrait être retardée. En 1838, il communiqua à l’Académie les détails de son appareil, qui utilisait les miroirs relais employés par Charles Wheatstone en 1835 pour mesurer la vitesse de la décharge électrique ; mais en raison du grand soin requis dans la réalisation du projet, et de l’interruption de ses travaux causée par la révolution de 1848, ce fut le printemps de 1850 avant qu’il ne soit prêt à mettre son idée à l’épreuve ; et alors sa vue céda soudainement. Avant sa mort, cependant, le retard de la lumière dans les milieux plus denses a été démontré par les expériences de H. L. Fizeau et de B. L. Foucault, qui, avec des améliorations de détail, ont été basées sur le plan proposé par lui.

Politique et héritage

En 1830, Arago, qui a toujours professé des opinions libérales de type républicain, est élu membre de la chambre des députés du département des Pyrénées-Orientales, et il met ses talents d’éloquence et ses connaissances scientifiques au service de toutes les questions liées à l’éducation publique, à la récompense des inventeurs et à l’encouragement des sciences mécaniques et pratiques. Beaucoup d’entreprises nationales parmi les plus honorables, datant de cette période, sont dues à son action de sensibilisation – comme la récompense à Louis Daguerre pour l’invention de la photographie, la subvention pour la publication des œuvres de Fermat et de Laplace, l’acquisition du musée de Cluny, le développement des chemins de fer et du télégraphe électrique. En 1839, Arago rapporte l’invention de la photographie à des auditeurs stupéfaits en exposant la première photo prise d’Egypte, le palais de Ras El Tin.

En 1830, Arago fut également nommé directeur de l’Observatoire et, en tant que membre de la chambre des députés, il put obtenir des subventions pour sa reconstruction partielle et l’ajout de magnifiques instruments. La même année, il fut également choisi comme secrétaire perpétuel de l’Académie des Sciences, à la place de Joseph Fourier. Arago se mit à son service et, par sa faculté de se faire des amis, il acquit pour elle et pour lui-même une réputation mondiale. En tant que secrétaire perpétuel, il lui incombait de prononcer des éloges historiques sur les membres décédés ; et pour ce devoir, sa rapidité et sa facilité de pensée, son heureuse piquance de style et ses vastes connaissances l’adaptaient particulièrement. Il fut élu membre honoraire étranger de l’Académie américaine des arts et des sciences en 1832.

En 1834, Arago se rendit de nouveau en Ecosse, pour assister à la réunion de la British Association à Edimbourg. De cette époque à 1848, il mène une vie relativement tranquille – bien qu’il continue à travailler au sein de l’Académie et de l’Observatoire pour produire une multitude de contributions à tous les départements de sciences physiques – mais à la chute de Louis-Philippe, il quitte son laboratoire pour rejoindre le Gouvernement provisoire (24 février 1848). Il se voit confier deux fonctions importantes, qui n’avaient jamais été confiées à une seule personne auparavant, à savoir le ministère de la Marine et des Colonies (24 février 1848 – 11 mai 1848) et le ministère de la Guerre (5 avril 1848 – 11 mai 1848) ; dans le cadre de la première fonction, il améliore les rations dans la marine et abolit la flagellation. Il abolit également les serments politiques de toutes sortes et, contre un ensemble d’intérêts financiers, réussit à obtenir l’abolition de l’esclavage dans les colonies françaises.

Le 10 mai 1848, Arago est élu membre de la Commission du pouvoir exécutif, un organe directeur de la République française. Il est nommé Président de la Commission du pouvoir exécutif (11 mai 1848) et occupe cette fonction de chef d’État provisoire jusqu’au 24 juin 1848, date à laquelle la démission collective de la Commission est soumise à l’Assemblée nationale constituante. Début mai 1852, alors que le gouvernement de Louis Napoléon exige de tous ses fonctionnaires un serment d’allégeance, Arago refuse péremptoirement et présente sa démission de son poste d’astronome au Bureau des longitudes. Mais le président du prince refusa de l’accepter et fit “une exception en faveur d’un savant dont les travaux avaient fait briller la France et dont le gouvernement regretterait d’aigrir l’existence”.

Cape Gregory en Oregon fut nommé par le capitaine Cook le 12 mars 1778 d’après Saint Gregory, le saint de ce jour-là ; il fut rebaptisé Cape Arago d’après François Arago.

Les dernières années

Arago est resté un républicain constant jusqu’à la fin, et après le coup d’État de 1852, bien que souffrant d’abord de diabète, puis de la maladie de Bright, compliquée par l’hydropisie, il a démissionné de son poste d’astronome plutôt que de prêter le serment d’allégeance. Napoléon III donna des directives pour que le vieil homme ne soit en aucune façon dérangé, et qu’il soit laissé libre de dire et de faire ce qu’il voulait. En été 1853, Arago fut conseillé par ses médecins d’essayer l’effet de son air natal, et il se mit donc en route pour les Pyrénées orientales, mais ce fut inefficace et il mourut à Paris. Sa tombe se trouve dans le célèbre cimetière du Père Lachaise à Paris. Arago était un athée.

Nommé d’après Arago

L’association d’études de physique appliquée de l’Université de Twente a été nommée d’après Arago. Son nom est l’un des 72 noms inscrits sur la Tour Eiffel. L’astéroïde extérieur de la ceinture principale 1005 Arago, un anneau intérieur de Neptune, le cratère lunaire Arago ainsi que le cratère martien Arago ont également été nommés en son honneur.

Honneurs

  • Royaume de Belgique : Officier de l’Ordre de Léopold.
  • 1842 Pour le Mérite des Sciences et des Arts.