Robert Hooke, savant anglais du XVIIe siècle, fut l'un des esprits les plus féconds de son époque. Sa curiosité insatiable et son ingéniosité l'ont conduit à explorer une multitude de domaines scientifiques, laissant une empreinte significative dans l'histoire des sciences.
Enfance et Formation
Robert Hooke est né le 18 juillet 1635 à Freshwater, sur l'Île de Wight au Royaume-Uni. Il était le fils du révérend John Hooke, curé de la paroisse de Freshwater, et de Cecily Gyles. Enfant de santé fragile, sujet à de fréquentes migraines, ses parents doutaient de le voir atteindre l'âge adulte. Pour cette raison, son père abandonne finalement l'idée de le pousser dans la même voie que lui. Abandonné à lui-même, le jeune Robert se révèle très inventif, construisant des jouets mécaniques ingénieux, par exemple un bateau de guerre entièrement armé, capable de tirer une salve tout en naviguant. Il manifeste aussi de réels talents de dessinateur. Après la mort de son père en 1648, il fut envoyé à Londres en apprentissage auprès d'un portraitiste. Cependant, il préféra poursuivre des études.
En 1653, Hooke entra au Wadham College de l'université d'Oxford, pendant le Protectorat. Il y rencontra Thomas Willis et Robert Boyle, dont il devint l'assistant. Le directeur du collège où il s'inscrit a tôt fait de remarquer ses aptitudes. Il l'héberge, le prend en amitié et l'aide à progresser : Hooke apprend le grec et le latin, tout en se passionnant pour les mathématiques (avec une prédilection pour la géométrie appliquée à la mécanique) et la musique. Il y rencontra également le savant John Wilkins (1614-1672), auprès de qui il développa des projets de machines volantes.
Collaboration avec Robert Boyle et Découvertes sur l'Air
Robert Hooke attira l'attention de Robert Boyle par sa remarquable dextérité et son esprit inventif. Boyle l'engagea comme assistant dans son laboratoire en 1655, et ensemble ils construisirent une machine pneumatique. Cette machine permit à Boyle d'effectuer des expériences cruciales sur le rôle de l'air. Ils constatèrent qu'un combustible actif comme le soufre ne s'enflammait pas dans une enceinte vide, et qu'un animal ne pouvait y survivre longtemps. Hooke essaya par la suite d'interpréter ces résultats, contribuant ainsi aux premières théories sur la combustion et la respiration. Il désigna sous le nom de « nitre aérien » le principe de la combustion et de la respiration. De ce fait, il doit être considéré, avec John Mayow, comme l'un des précurseurs de Lavoisier. Pour expliquer le rôle de l'air, il pense que celui-ci contient une substance semblable à celle que l'on trouve dans le salpêtre ; c'est cette partie de l'air qui nourrit à la fois le feu et la vie.
Carrière à la Royal Society et Contributions Diverses
Hooke devint membre de la Royal Society de Londres en 1663, puis secrétaire en 1678. Il y présenta de nombreuses communications sur des sujets variés, allant des taches solaires et lunaires aux propriétés des cristaux et à la composition de la lumière. Il pressentit l'hypothèse, reprise par Fresnel, selon laquelle la lumière est formée de vibrations transversales. Sa controverse avec Newton entraîna celui-ci à préciser ses idées sur la nature de la lumière et sur son hypothétique support, l'éther. En 1662, il est nommé démonstrateur à la Royal Society, et responsable des expériences (« Curator of Experiments ») exécutées lors des réunions. De 1677 à 1683, il est le premier secrétaire de la Royal Society.
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Ses contributions ne se limitèrent pas à la physique et à la chimie. Il inventa un régulateur pour le balancier des montres (1658), un système de télégraphie optique (1684), plusieurs moyens de voler dans les airs, le baromètre à roue, l'hélioscope (A Description of Helioscopes and Some Others Instruments, 1676), le thermomètre à alcool et le joint universel. Il perfectionna le télescope et proposa de choisir, pour le degré zéro du thermomètre, le point de fusion de la glace.
La Loi de Hooke et l'Élasticité
En 1676, Hooke formula la loi qui porte son nom sur l'élasticité des corps solides. Cette loi stipule que la force nécessaire pour étirer ou comprimer un ressort est proportionnelle à la distance de l'étirement ou de la compression. Cette découverte fondamentale a des applications dans de nombreux domaines de l'ingénierie et de la physique. Il a reproché à Newton d'avoir puisé dans ses travaux, sans les citer, pour énoncer la loi de la gravitation universelle qu'il avait entrevue.
Micrographia et la Découverte des Cellules
La biologie doit beaucoup à Hooke grâce à ses observations microscopiques. Dans son ouvrage Micrographia, or Some Physiological Descriptions of Minute Bodies Made by Magnifying Glasses (1665), il employa le premier le mot « cellules » pour désigner les sortes d'alvéoles qu'il discerna en regardant les coupes de liège au microscope. Hooke décrit les structures répétitives que présente une mince coupe de liège et qu'il nomme « cellules », sans toutefois saisir la portée de sa découverte. Marcello Malpighi et d'autres retrouvèrent des figures semblables dans des coupes de certains parenchymes végétaux. Mais il n'y avait à cette époque ni généralisation possible ni emploi pour les structures ainsi entrevues. En outre, il a étudié la transfusion sanguine, les greffes de peau, etc.
Micrographia (1665) devint immédiatement un best-seller. Le livre présente ses observations réalisées à l'aide de diverses lentilles. Ses très belles gravures sur cuivre sont particulièrement spectaculaires. Ses planches sur les insectes ainsi que le texte contribuent à promouvoir les observations faites à l'aide du nouveau microscope.
On considère souvent Hooke comme l'inventeur du microscope composé, un assemblage de lentilles multiples, habituellement au nombre de trois : un oculaire, une lentille de champ et un objectif. Il donne ainsi de nombreux conseils pour la fabrication des microscopes au fabricant Cristophe Cock. Mais cette attribution semble inexacte car Zacharias Janssen avait déjà construit des microscopes similaires en 1590.
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Architecte et Urbaniste
Après le grand incendie de Londres en 1666, Hooke, ami de sir Christopher Wren, proposa un plan de reconstruction de la ville. Il est l'auteur du monument qui commémore cette catastrophe, ainsi que des plans du Royal College of Physicians. Son journal du 10 mars 1672 au 16 mai 1683, et montre ses pensées, les comptes rendus de ses expériences scientifiques, son travail de géomètre de Londres, sa collaboration avec son collègue et ami Christopher Wren.
Fin de Vie et Héritage
Robert Hooke mourut le 3 mars 1703 au Gresham College à Londres. Son corps fut inhumé à l'église St Helen's Bishopsgate à Londres, mais l'emplacement exact de sa tombe est inconnu. En 2003, pour le tricentenaire de sa mort, un mémorial fut érigé sur le mur de la crypte de la cathédrale Saint-Paul de Londres, à côté de la tombe de « son ami et collègue, Sir Christopher Wren ».
L'héritage de Robert Hooke est immense. Ses contributions à la physique, à la biologie, à l'architecture et à l'invention ont marqué son époque et continuent d'influencer la science et la technologie aujourd'hui. Son esprit curieux et son approche expérimentale restent une source d'inspiration pour les scientifiques du monde entier.
En physique, ses recherches concernent surtout l'optique et la mécanique. Il étudie les couleurs produites par la lumière blanche sur les lames minces, les anneaux de couleur engendrés par le contact d'une lentille convexe et d'un plan, ainsi que la décomposition d'un rayon lumineux au travers d'un prisme. Pour expliquer ces phénomènes, il propose une théorie de la lumière qui lui vaut sa première confrontation avec Newton.
Hooke s'intéresse, en fait, à une foule de sujets. S'il est avant tout un expérimentateur, il ne craint pas d'aborder aussi les concepts théoriques. Mais on peut lui reprocher de traiter de façon trop superficielle les nombreux problèmes auxquels il s'attaque.
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