Microscope et Révolution Scientifique

Le microscope fut l'une des inventions les plus importantes de la révolution scientifique, ouvrant des mondes complètement nouveaux et miniaturisés. Les premiers microscopes furent inventés dans le premier quart du XVIIe siècle aux Pays-Bas, mais très vite, des scientifiques de toute l'Europe utilisèrent cet instrument pour faire de nouvelles découvertes, souvent déconcertantes, dans les domaines de la botanique, de l'entomologie et de l'anatomie.

Les premiers microscopes

Les premiers microscopes optiques apparurent au début du XVIIe siècle, peu après l'invention du télescope, que l'on attribue généralement au lunetier flamand Hans Lippershey (c. 1570 à vc. 1619). Un an ou deux plus tard, Galilée (1564-1642) fabriqua un télescope de qualité supérieure, avec lequel il observa le ciel dans les moindres détails, publiant ses découvertes dans Sidereus Nuncius (Le messager des étoiles) en 1610. Le microscope vit lui aussi le jour aux Pays-Bas, son invention étant généralement attribuée à Cornelius Drebbel (1572-1635) ou à Hans Janssen. Comme le télescope, le microscope utilise deux lentilles placées dans un tube creux. Le modèle de Drebbel suivait la conception du télescope non pas de Galilée, qui avait une lentille concave et une lentille convexe, mais de Johannes Kepler (1571-1630), qui utilisait deux lentilles convexes dans ses instruments. Bien que dans ce dernier cas, l'image soit inversée, elle est aussi beaucoup plus claire.

Il y eut très vite des fabricants de microscopes spécialisés, dont John Marshall, qui jouissait d'une grande renommée. Un microscope composé conçu par Marshall, doté de trois lentilles (oculaire, lentille de champ et lentille d'objectif) et de la possibilité d'ajouter de la lumière à l'aide d'une bougie placée sous la base, est aujourd'hui exposé au Science Museum de Londres. Antonie van Leeuwenhoek (voir ci-dessous) était un fabricant privé notable. Il fabriqua plus de 500 microscopes, dont certains avaient un grossissement impressionnant de 270 en utilisant une minuscule bille de verre au lieu d'une lentille de verre plus grande. D'autres adaptations furent réalisées pour améliorer l'instrument, comme l'ajout d'un petit miroir à la base dont l'angle pouvait être ajusté pour diriger plus de lumière vers le spécimen observé. Le fabricant d'instruments Edward Culpeper (1670-1737) rendit ce miroir concave, augmentant ainsi la lumière disponible dans ses microscopes. Il ne suffisait pas d'avoir un excellent instrument, car la préparation des spécimens à observer était une compétence en soi et pouvait faire la différence entre une nouvelle découverte scientifique ou rien du tout.

Les scientifiques ne tardèrent pas à faire bon usage de ce nouvel appareil et commencèrent à étudier ce qui était auparavant indistinct ou invisible à l'œil nu. Les anatomistes, les entomologistes et les botanistes étaient particulièrement enthousiastes à l'idée d'utiliser cette nouvelle invention pour mieux comprendre le monde naturel. En 1625, par exemple, Francesco Stelluti examina en détail le corps des abeilles et publia ses recherches sous le titre Apiarium, la première étude basée sur la science microscopique. De nombreuses autres découvertes et articles académiques suivirent rapidement et, dans la seconde moitié du XVIIe siècle, des ouvrages magnifiquement illustrés furent publiés pour révéler aux lecteurs intéressés ce que l'on pouvait voir exactement à travers les microscopes les plus récents. Il devenait clair qu'un minuscule insecte pouvait être aussi complexe dans sa structure qu'un grand mammifère. L'observation au microscope souleva également des questions troublantes: si une puce parasite a elle-même des puces, ces puces n'ont-elles pas elles aussi des puces, et ainsi de suite ad infinitum? Le microscope avait révélé de nouveaux mondes, mais où s'arrêtaient-ils ? L'invention semblait poser plus de questions que la technologie de l'époque ne pouvait élucider.

Les découvertes des premiers microscopistes

Plusieurs personnages clés ont marqué les débuts de l'histoire du microscope. Marcello Malpighi (1628-1694) était un médecin réputé. Il devint professeur de médecine à l'université de Pise, puis à l'université de Bologne, avant d'occuper le poste de médecin du pape Innocent XII (en fonction de 1691 à 1700). Malpighi fut le premier à utiliser le microscope pour des études anatomiques détaillées et il publia en 1661 son ouvrage Observations anatomiques sur les poumons, où il révéla leur véritable structure. En outre, Malpighi découvrit que les capillaires reliaient les veines et les artères, confirmant ainsi la découverte de William Harvey sur la circulation du sang dans le corps humain. Malpighi réalisa plusieurs autres études approfondies, notamment sur le cerveau humain, la langue, les reins et la peau, ainsi que sur le ver à soie et l'embryon de poulet (fondant ainsi essentiellement la science de l'embryologie). Les recherches de Malpighi sur l'anatomie humaine furent intégrées à l'influent ouvrage Anatomia Humani Corporis (Anatomie du corps humain) de Govard Bidloo (1649-1713), publié en 1685.

Christiaan Huygens (1629-1695) est connu pour ses travaux dans de nombreux autres domaines scientifiques, mais il s'intéressa également aux microscopes, fabriquant des instruments de haute qualité avec son frère Constantijn. Néerlandais, Huygens bénéficia de la fabrication locale de lentilles de haute qualité.

Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723), également originaire des Pays-Bas, apporta certaines des contributions les plus importantes au domaine en plein essor de la microscopie. Ses "contributions comprennent la découverte des globules rouges, de la circulation du sang dans les capillaires, de l'existence des protozoaires et de la nature des spermatozoïdes mâles" (Burns, 166). Il mit également au point une échelle de mesure permettant de comparer les vues de différents spécimens. Les vues les plus inhabituelles que van Leeuwenhoek observa dans ses microscopes, qui utilisaient des billes de verre uniques d'un grossissement incroyable, furent souvent consignées dans des dessins réalisés par des dessinateurs locaux. Les travaux du Néerlandais devinrent si célèbres qu'il put proposer sa maison de Delft comme une sorte de musée ouvert où le public pouvait visiter et voir des diapositives préparées dans les nombreux microscopes qu'il avait installés.

Robert Hooke (1635-1703) publia en 1665 sa Micrographia, un ouvrage fondamental dans ce domaine, qui devint populaire en grande partie grâce à ses illustrations magnifiquement détaillées. Hooke put obtenir des images claires grâce à son scotoscope, c'est-à-dire "un globe rempli de saumure, condensant la lumière entre la source lumineuse de sa lampe et son spécimen" qui "focalisait étroitement les faisceaux intensifiés de la lampe au moyen d'une lentille convexe" (Jardine, 44). Micrographia contient la première utilisation du mot "cellule" en référence à la biologie, dans ce cas, il fut utilisé pour décrire la structure du liège vue au microscope. Un nouveau monde se révélait, qui n'était pas du tout le même que celui que l'on voyait à l'œil nu. Hook, par exemple, démontra que ce qui semblait être à l'œil la pointe unique et acérée d'une aiguille était en fait, lorsqu'on l'observait au microscope, un bout de métal déchiqueté. Hooke, membre de la Royal Society, fut également à l'origine de plusieurs développements techniques du microscope.

Jan Swammerdam (1637-1680) était un entomologiste qui combina sa longue expérience de la dissection avec les nouvelles possibilités offertes par le microscope. Swammerdam concentra tout particulièrement ses lentilles sur la reproduction des insectes et publia son Histoire générale des insectes en 1669. Swammerdam découvrit par exemple que les chenilles contenaient ce qui deviendrait les ailes du papillon après la métamorphose.

Nehemiah Grew (1641-1712) fut le fondateur de l'anatomie végétale basée sur la microscopie; deux ouvrages notables sont The Anatomy of Vegetables Begun (1672) et The Anatomy of Plants (1682). Nommé conservateur des plantes de la Royal Society en 1672, Grew fut le premier à entreprendre une étude approfondie des organes sexuels des plantes.

Accueil du microscope

Si de nombreux scientifiques saluèrent l'arrivée du microscope, d'autres intellectuels le firent également. Les philosophes mécanistes du XVIIe siècle, dont René Descartes (1596-1650) est le plus célèbre, pensaient qu'en étudiant la matière et le mouvement, on pouvait mieux comprendre le monde qui nous entourait. Le microscope semblait tout désigné pour faciliter la compréhension de la mécanique infime de la nature. Cependant, l'accueil réservé au microscope ne fut pas toujours aussi positif.

L'Église chrétienne n'était pas nécessairement opposée aux découvertes du microscope - le tout premier article de Stelluti sur la microscopie fut d'ailleurs dédié au pape Urbain VIII (en fonction de 1623 à 1644). D'une part, le nouvel instrument révélait les détails incroyables et l'ingéniosité de la vie sur Terre; à cet égard, on ne pouvait, si l'on y croyait, qu'accroître son admiration pour l'œuvre de Dieu. Certains théologiens suggérèrent qu'une étude approfondie de la nature pouvait être aussi révélatrice que la lecture de la Bible. En outre, une explication mécanique de la nature ne signifiait pas que des actes divins tels que des miracles ne pouvaient pas se produire (les miracles étaient une croyance largement répandue chez les catholiques, mais pas chez les protestants). Enfin, l'accent mis sur la mécanique du monde réel réduisait l'attrait de la magie et de la superstition, ennemis traditionnels de l'Église. Il subsistait de sérieuses différences entre la philosophie mécaniste et les croyances chrétiennes, notamment l'idée de la transsubstantiation - lorsqu'un prêtre transforme le pain et le vin en corps et en sang de Jésus-Christ au cours d'une messe catholique. La philosophie mécaniste posait également problème à de nombreux protestants, car elle diminuait le rôle actif de Dieu dans les affaires du monde. Même si l'on croyait en Dieu, l'idée que le monde était une sorte d'appareil mécanique qui fonctionnait essentiellement de lui-même était troublante pour beaucoup, et cette croyance conduisit à des accusations d'athéisme (ce qui, à l'époque, signifiait nier la supervision de Dieu plutôt que de nier l'existence même de Dieu).

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Certains partisans de la philosophie naturelle s'inquiétaient de l'impact du microscope (comme ils l'avaient fait pour le télescope et la révolution scientifique). Le débat portait sur la question de savoir si l'on pouvait faire confiance à ces nouveaux instruments et si ce qu'ils révélaient n'était pas une simple supercherie. Certains affirmaient que les preuves fournies par ces instruments, même s'ils faisaient appel à l'œil humain, n'étaient pas les mêmes que celles obtenues par l'utilisation directe des sens. D'autres soutinrent que le microscope montrait à l'humanité ce qui ne devait pas être vu, puisque Dieu nous avait donné des yeux parfaitement bons pour observer le monde et que fouiller plus profondément n'était pas la place de l'humanité et était considéré en quelque sorte comme une impiété.

Héritage

La microscopie connut un déclin au XVIIIe siècle. Le microscope, par exemple, n'était pas un instrument largement utilisé en médecine. L'historien J. Henry en explique les raisons: :

Si le microscope n'est pas devenu aussi essentiel aux études anatomiques que le télescope aux études astronomiques, c'est au moins en partie parce qu'il n'a pas su s'imposer auprès des médecins. La capacité du télescope à accroître la précision de l'astronomie de position garantissait son utilité, mais la connaissance de la structure invisible des organes n'améliorait en rien l'efficacité d'un système médical basé essentiellement sur l'étude et le traitement des symptômes de la maladie... des médecins de premier plan comme Thomas Sydenham (1624-89) et John Locke (1632-1704) ont explicitement rejeté son utilisation. (46)

En bref, le télescope était utilisé pour prouver que les théories existantes étaient fausses, alors que le microscope ne faisait que révéler un nouvel ensemble de théories qu'il fallait désormais créer. En ce sens, selon certains historiens, le microscope n'était pas un élément essentiel de la révolution scientifique, qui était une révolution contre les idées dominantes, souvent celles qui s'étaient imposées depuis l'Antiquité. Mais ce n'est pas tout à fait vrai. Les microscopistes ont pu remettre en cause un certain nombre de croyances dominantes, même si elles n'étaient pas de nature à faire s'écrouler tout l'édifice de la pensée occidentale si elles étaient révisées. Par exemple, on avait longtemps pensé que les très petits insectes étaient créés spontanément à partir d'une sorte de matière invisible. Le microscope révéla que les minuscules insectes suivaient en fait un cycle de reproduction comme les créatures plus grandes. Le microscope, peut-être à juste titre compte tenu de son objectif, a permis de réaliser de petites avancées dans notre connaissance du monde. En réalité, son problème était lié à des déficiences techniques au niveau des lentilles, des éclairages et de la préparation des lames; lorsque ces problèmes seraient enfin résolus, l'instrument prendrait tout son sens.

Il y a un domaine crucial auquel le microscope contribua tout autant que le télescope au cours de la révolution scientifique, et c'est l'idée d'échelle. Pendant des millénaires, l'échelle de notre monde a été considérée comme étant en quelque sorte liée à celle du corps humain, d'où les premiers systèmes de mesure utilisant les doigts, les mains et les pieds. Les télescopes à une extrémité de l'échelle et les microscopes à l'autre ont révélé qu'un tout nouveau système de mesure était nécessaire pour que l'esprit humain puisse saisir, comparer et opposer les merveilles de l'univers visible, depuis une énorme planète lointaine jusqu'aux minuscules poils d'une puce.

Le microscope n'a peut-être pas dominé les débuts de la science comme il aurait pu le faire, mais l'instrument devint populaire dans les maisons des riches. Il devint une sorte de jouet sophistiqué avec lequel on pouvait impressionner les visiteurs, au même titre que les tableaux de famille et le cabinet de curiosités. Bien que moins cher qu'un télescope, un microscope restait un objet de loisir onéreux. Au début du 18e siècle, un microscope typique coûtait environ 5 livres sterling (à l'époque, l'équivalent de trois mois de salaire d'un ouvrier). Samuel Pepys (1633-1703), le célèbre diariste, fut inspiré par le Micrographia de Hooke, qu'il décrivit comme "le livre le plus ingénieux" (Jardine, 42), et décida de dépenser 5 £ et 10 shillings pour acheter un microscope pour son étude. Malheureusement, comme presque tout le monde, Pepys eut beaucoup de mal à voir clairement quoi que ce soit à travers son microscope.

Des microscopes plus performants et beaucoup plus puissants finirent par relancer l'utilisation scientifique de l'instrument. Isaac Newton prédit "que des instruments grossissant trois ou quatre mille fois pourraient faire apparaître des atomes" (Gleick, 94). D'autres penseurs du XVIIe siècle espéraient que les microscopes pourraient un jour montrer les particules de l'air et le mouvement réel de la lumière. Le microscope revint au premier plan de la science au XIXe siècle grâce aux travaux de personnalités telles que Louis Pasteur (1822-1895), dont l'étude pionnière des microbes permit des progrès décisifs dans la lutte contre les maladies et les vaccinations. Lorsque des microscopes plus puissants furent inventés, comme le microscope électronique dans les années 1930, l'instrument avait déjà pris la place qui lui revenait en tant qu'instrument essentiel de la recherche scientifique moderne.