Et toi tu flottes ?

Quelques mois après avoir publié sa première découverte majeure, celle des satellites de Jupiter (mars 1610) dans « Le Messager des Etoiles » Galileo Galilei est à 45 ans en passe de devenir le savant le plus prestigieux de son époque. Inattaquable car reconnu par les Jésuites du Collège Romain, ce travail d’astronomie sera pour un temps laissé en paix. C’est un autre traquenard que tentent de lui dresser les défenseurs d’Aristote et de Ptolémée : et pourquoi donc, dites-nous, oh splendide découvreur des Etoiles du ciel, les objets flottent-ils ?

Oui pourquoi ?
Un enfant de dix ans rétorquerait de nos jours qu’un objet flotte s’il est plus léger (moins dense) que l’eau. Le bouchon de liège flotte, c’est connu, et le sac poubelle itou. Ou bien alors si sa forme, comme celle de la coque d’un porte-avions en acier, lui fait déplacer un volume d’eau supérieur à sa propre masse. Plus creux que pesant, quoi, nous marmonne Archimède, du fond de sa baignoire : Tout corps plongé dans un fluide, entièrement mouillé par celui-ci ou traversant sa surface libre, subit une force verticale, dirigée de bas en haut et égale au poids du volume de fluide déplacé.
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Notez que même dans le cas de la coque, cela peut se voir encore comme une question de densité « moyenne » de l’objet par rapport au liquide sur lequel il doit flotter. Car le Titanic…

Mais en faisant cette réponse, on est un peu en pilotage automatique, non ?
Revenons au début du débat flottant, un soir d'automne, dans une villa de Toscane, en 1611, en présence de Cosme de Médicis, ancien élève de Galilée.

« La nature de la glace est de condenser les choses », lâche un convive, en pensant citer Aristote.
- Mais non, fulmine Galilée : la glace étant plus légère que l’eau, si l’on allait par ces fadaises, le froid raréfierait.
- Vous riez, Galilée ? La glace est bien plus lourde que l’eau, et c’est sa forme étendue qui la fait demeurer à la surface, entonne un autre.

Qu’est-ce qui fait flotter ? La densité ou la forme ? On constatait en effet qu’une épée coulait, mais qu’une fine aiguille de fer, elle, flottait, alors ? La querelle dura plus d’un an et Galilée se fit, en le ridiculisant, de Ludovico delle Colombe un ennemi qui lui vaudrait bien des déboires et repentirs à genoux, par la suite. Mais sa publication du « Discours sur les corps flottants » est un modèle de la discussion scientifique (et littéraire) car Galilée, outre ses démonstration mathématiques conduisant au principe d’Archimède de manière originale, montre que si des objets minces comme des plaques de métal ou d’ivoire flottent, c’est qu’ils s’enfoncent légèrement, comme la coque d’un navire, sans que l’eau ne les recouvre.

Pas seulement. Galilée ouvre des chemins nouveaux, propose que l’on procède à des expériences de tous genres, pour comparer les densités, et encore avec des figurines de cire. On leur donnerait quantités de formes et l’on verrait bien. Mêlant observation critique, raisonnement déductif, recherche de principes généraux, et découvertes nouvelles (notamment l’intuition sur les atomes), Galilée fut éblouissant. Ses adversaires firent retraite et allumèrent des braseros de haine.

Ce qui est piquant, c’est que Galilée avait à la fois raison et tort. Raison car il voyait juste en disant que ce qui comptait, c’était la relative densité des objets et de l’eau. Raison encore car il avait saisi que l’eau est le seul élément qui en phase solide se dilate (une propriété, on l’ignorait alors, propre à ces molécules) et voit sa densité diminuer en devenant glace.

Et tort car il balayait trop vite les objections sur les minuscules corps flottants. Hors nous savons aujourd’hui que la « tension de surface » cette force qui relie entre elles les molécules à la surface d’un liquide permettent aux objets très fins et légers, délicatement déposés, de flotter, alors que leur densité devrait les faire couler. C’est ainsi que certains insectes marchent sur l’eau et que de « gros malins » boivent la tasse.

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