Toute nouvelle technique bouscule les habitudes et, même lorsqu'elle présente un intérêt indéniable, met souvent un certain temps pour s'imposer.

 Le microscope polarisant, qui a complètement transformé l'étude des roches, ne fait pas exception. La présentation par Henry Clifton Sorby (1826-1908), devant la Geological Society of London, d’une communication maintenant considérée comme marquant le véritable début de la pétrographie microscopique (Sorby, 1858), en dépit d’une conclusion pleine de passion (“there is no connexion between the size of an object and the value of a fact and that, though the objects I - 68 - have described are minute, the conclusions to be described from the facts are great”), déclencha une discussion dont la vigueur a marqué les annales de cette vénérable société.

Son ami Leonard Horner, alors président de la Société, dira plus tard qu’il ne se souvenait pas avoir jamais assisté à une autre séance ayant suscité une vague comparable de scepticisme.

C’est lors de cette discussion que fut opposée à Sorby la citation de Horace-Bénédict de Saussure, mort un demi-siècle plus tôt, déclarant qu’il était ridicule de vouloir étudier les montagnes avec un microscope (Young, 2003, p. 150).

Les plus célèbres pétrographes allemands, Ferdinand Zirkel (1838-1912) et Harry Rosenbusch (1836-1914), qui pourtant seront les grands maîtres de la pétrographie systématique à la fin du XIXe siècle, n’acceptent qu’avec réticence un instrument qui, certes, donne de bien belles images, mais – c'est Ferdinand Zirkel qui l'affirme – « ne permet pas d'identifier les principaux minéraux des roches, quartz ou feldspaths, pyroxène ou amphibole ». La meilleure preuve en est que les milliers de pages de leurs traités, le Lehrbuch der Petrographie pour Zirkel (1866) et le Mikroskopiche Physiographie pour Rosenbuch, dont la première édition pour les minéraux date de 1873, et pour les roches de 1877, ne comportent pas la moindre illustration, aucun dessin quelconque de la texture ou de l’arrangement des minéraux des roches sous le microscope.

Il faut dire que le microscope de Sorby n’était pas polarisant, bien que les appareils nécessaires, notamment le prisme de polarisation qui porte son nom, aient déjà été inventés par les minéralogistes d’Edinburgh, David Brewster (1781-1861) et surtout William Nicol (1770-1851) dès les premières décennies du siècle.

En 1834, l’Anglais William Henry Fox Talbot (1800-1877) eut bien l’idée de combiner prismes de Nicol et microscope pour observer une lame mince de roche, idée également découverte quelques années plus tôt par William Nicol (Young, 2003). Il découvrit alors de spectaculaires phénomènes colorés (Talbot, 1834) mais, intéressé surtout par le développement de la photographie (dont, avec Louis Daguerre, il est considéré comme l’un des principaux pionniers), il ne poursuivit pas plus avant ses études sur les roches.

Il faudra plus d’un demi-siècle pour que, après la guerre franco-prussienne de 1870, le microscope polarisant rentre dans la pratique courante de la pétrographie, après que des progrès très significatifs ont été réalisés dans trois domaines, parfaitement complémentaires :

 - mise au point d’appareils (microscopes polarisants) véritablement performants, utilisables par tout pétrographe et non par les quelques physiciens capables de les mettre au point ;

- généralisation de l’usage des lames minces, utilisables dans tout laboratoire ou centre de recherches ;

- compréhension et interprétation des phénomènes optiques complexes intervenant lorsque la lumière polarisée interagit avec la structure cristalline.
 

Largement méconnue (ou au moins sous-estimée) par beaucoup d’historiens, cette lente évolution constitue une avancée majeure de la science au XIXe siècle. J’en ai tracé les grandes lignes dans un article précédent (Touret, 2006) mais, depuis cette date, de nouvelles données sont apparues. On a notamment retrouvé dans les réserves de l’École des mines quelques-uns des instruments originaux qui ont permis de mettre au point à Paris des microscopes polarisants qui, à l’époque, comptaient parmi les meilleurs au monde. Ce sont ces nouveaux éléments qui sont décrits ci-dessous, avec notamment la mise en évidence du rôle majeur joué par l’astronome de la cour de Florence, Giovanni Battista Amici.

Les microscopes : le rôle essentiel de Giovanni Battista Amici (1783-1866)

Lorsqu’il avait essayé de combiner instruments de polarisation et microscope, William Talbot avait d’abord utilisé des lames de tourmaline, puis les prismes de calcite conçus par William Nicol « supérieurs en clarté et transparence » (Young, 2003, p. 144). Mais, comme l’a aussi remarqué Henry Clifton Sorby, les microscopes de l’époque souffraient du défaut rédhibitoire de comporter des lentilles non achromatiques, produisant lors de l’observation des couleurs se superposant aux teintes de polarisation. L’astronome de la cour de Florence, Giovanni Battista Amici (1783-1866), qui travaillait également sur le problème du chromatisme des télescopes, fit alors une découverte essentielle en réalisant les premiers objectifs véritablement achromatiques (Meschiari, 2003b). Artisan de génie, comme l'étaient Brewster et Nicol, il avait la passion des instruments, construisant dans des ateliers qui, pour l'époque, avaient atteint des dimensions presque industrielles, des appareils de toute sorte, aussi bien télescopes ou autres instruments astronomiques (héliostats) que microscopes. Un peu isolé à la cour de Florence, ne s'exprimant qu'en italien (au moins par écrit), il avait des relations privilégiées avec Paris, d'une part parce qu'il pouvait y rencontrer les meilleurs fabricants d'instruments de l'époque, d'autre part parce que les réunions hebdomadaires de l'Académie des sciences lui ouvraient une audience internationale. Il avait commencé de s’intéresser aux optiques achromatiques dès 1815, pour équiper la lunette de son télescope de Florence, mais reprit ses travaux à partir de 1824, après la lecture d’un rapport de Augustin-Jean Fresnel (1788-1827) sur un objectif conçu par Alexandre-François Gilles, dit Selligue (1784-1845) (Fresnel, 1824). Le problème de l'achromaticité des microscopes était connu depuis le début du siècle, grâce notamment aux travaux des opticiens des Pays-Bas, mais c'était la première fois que l'on pouvait combiner à la fois absence de couleurs (caractéristique des instruments achromatiques) et pouvoir de résolution comparable à celui des microscopes simples. Amici dépassa rapidement les réalisations de Séligue, et, en 1831, il conçut un premier modèle de microscope achromatique polarisant qui permettait de voir les véritables teintes de polarisation, non perturbées par les aberrations. Ce microscope fut présenté devant l’Académie des sciences en 1844, au cours d’un voyage que fit Amici à Paris et à Londres. Également équipé d’une chambre claire, le nouvel appareil suscita un véritable enthousiasme auprès des académiciens, notamment Pierre-Armand Dufrénoy (de son vrai nom Ours-PierreArmand Petit-Dufrénoy (1792-1857), alors directeur de l'École des mines, qui demanda immédiatement à Amici de fabriquer un tel appareil pour le Cabinet de minéralogie de l'École. La commande devait être exécutée pour le début de l'année 1845, ce que ne manqua pas de rappeler Dufrénoy dans une lettre, le 10 janvier 1845 (Meschiari, 2003b): « J'ai l'honneur de Vous rappeler que les expériences que vous avez eu la bonté de répéter devant moi, avec votre microscope ordinaire, aussi qu'avec votre apparat [sic] relatif à la polarisation m'ont tellement intéressé, que je vous ai prié de me faire préparer le microscope analogue pour le Cabinet de Minéralogie de l'Ecole des Mines ». Amici s'excusa auprès de Dufrénoy, (lettre du 14 février), arguant de ce que son atelier a souffert d'une inondation de l'Arno, effectivement restée dans les annales, en date du 14 novembre 1844. Mais, surtout, il s'informe de la législation douanière actuelle en France, demandant expressément – sans doute instruit par l'expérience – que la caisse en provenance de Livourne ne soit pas ouverte à Marseille et, surtout « que la visite douanière soit faite sous les yeux d'une personne intelligente » [che la visita dogana sia fatto sotto gli ochi di persona intelligente].

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Le microscope est prêt en mars, ce qui remplit d'aise Dufrénoy qui « espère qu'avec ce précieux instrument, qui joint à une si vive clarté, un champ considérable, [ses] jeunes confrères pourront entreprendre des recherches qu'il nous a été impossible de faire, sur la constitution intime des roches ». Concernant les problèmes douaniers, la réponse de Dufrénoy ne manque pas de sel, écrite par le plus haut représentant du puissant Corps des mines: « J'ai demandé à M. le Directeur Général des Douanes de m'accorder […] que la boîte ne soit ouverte que sous mes yeux à Paris […]. Je vous prie en outre si on vous demandait une déclaration de la valeur d'accuser seulement 200 fr., les droits de douane sur les instruments scientifiques étant fort élevés ». En fait, le prix réel était de 1000 fr, prix standard pour tous les microscopes sortant des ateliers d'Amici, ce qui montre que le « petit microscope » accompagnant le microscope polarisant était un cadeau, somme payée par un « billet à vue » et dûment entérinée dans les comptes du laboratoire d'Amici (Meschiari, 2003a). Le microscope polarisant comportait douze lentilles achromatiques, dont la disposition était indiquée par une notice technique, accompagnant probablement le microscope, dont l'exemplaire original a été conservé dans le livre de laboratoire d'Amici. On y trouve notamment la disposition des différents groupes de lentilles dans les objectifs et oculaires, partiellement interchangeables, avec les distances précises, à 1/10 mm près. Ces instructions sont suffisamment précises pour que les fabricants d'instruments parisiens, participants à part entière des présentations à l'Académie des sciences, puissent éventuellement reproduire ces instruments. Ceci ne semble pas avoir été fait pour ce premier microscope polarisant, qui devait ressembler à d’autres exemplaires produits à la même époque par les ateliers d’Amici (Meschiari, 2003b). Il n’a pas été conservé à l’École des mines, mais peut-être a-t-il été transféré au Muséum, où il a dû servir de modèle ou même être incorporé dans le microscope construit à cette époque par (ou pour) Alfred-Louis-Olivier Legrand Des Cloizeaux (1817- 1897).