À chaque époque sa mesure du temps

Depuis toujours, l’humanité s’est préoccupée de mesurer cette notion à la fois insaisissable et indispensable : le temps. De superstition en science, en passant par les religions du monde entier, l’appréhension du temps a évolué mais celui-ci conserve cette aura un peu mystique, qui fait travailler les imaginations. L’homme n’a pas attendu l’invention de la montre pour mesurer le temps qui passe. Étrangement, ce défi l’a même motivé au point de lui donner des ailes en matière de créativité. À l’aube de la civilisation Plusieurs milliers d’années avant notre ère, l’homme avait déjà compris le rythme des années, des saisons, de la lune, l’alternance des jours et des nuits. Partout à travers le monde, il attribuait aux dieux cette régularité cyclique. Bien qu’aujourd’hui encore on ne sache pas expliquer précisément leur sens et leur présence, les premières constructions architecturales, dolmen et menhir en France, obélisque en Égypte, ont des raisons d’être diverses : tombes, repères pour voyageurs, repères astronomiques, sites religieux... Dans ce dernier cas, l’ombre du soleil ou de la lune tombe à un instant donné sur un lieu précis en lien étroit avec la religion. Le gnomon, simple bâton planté verticalement dans le sol, permet facilement, en n’importe quel endroit, d’observer le mouvement de l’ombre du soleil ou de la lune. C’est l’ancêtre du cadran solaire, utilisé partout sur les cinq continents. Les Anciens attribuent son invention à Anaximandre de Milet, vers l’an 600 avant J-C. Aujourd’hui, on sait que cette invention est beaucoup plus ancienne. L’extrémité de l’ombre d’un bâton planté verticalement parcourt très régulièrement un arc : on fabrique un instrument formé d’une tige, appelée style, et d’un cadran, horizontal ou vertical, sur lequel sont gravés des traits indiquant l’heure. Cadrans solaires, clepsydres et sabliers Les premiers cadrans n’ont pas encore les graduations des heure et, même au Moyen Âge, on trouve sur les chantiers un cadran solaire à 4 traits, n’indiquant que les moments du début et de la fin du travail des ouvriers, et ceux de la pause. Ce n’est qu’au XVIe siècle que l’heure est définie comme la 24e partie du temps séparant deux passages du soleil au zénith. On trouve des cadrans solaires verticaux sur pratiquement toutes les églises : les clercs sont les artisans de leur large diffusion. Les Croisés, au XIVe siècle, rapportent aussi des cadrans solaires inclinés, plus précis. Les spécialistes sont appelés cadraniers, et parcourent le pays pour satisfaire une forte demande. Et même après l’invention de l’horloge, coexisteront sur la façade des cathédrales les cadrans solaires et les cadrans des horloges. L’histoire du cadran solaire est liée à celle de l’horloge à eau – la clepsydre – et à celle du sablier. Leurs utilisations sont complémentaires. La clepsydre est une horloge à eau, connue aussi bien des Égyptiens que des Amérindiens ou des Grecs. Un vase percé laisse s’écouler de l’eau. Celle-ci est mesurée par des graduations à l’intérieur du vase, correspondant à des intervalles de temps. Le cadran solaire donne l’heure pendant le jour, alors que la clepsydre peut le faire la nuit. Néanmoins, il est nécessaire tous les jours de réaliser des réglages en utilisant un cadran solaire. La clepsydre tient une grande importance dans la vie des cités. On connaît le goût des Grecs pour la politique, la polémique, la justice : la clepsydre sert pour limiter la durée des discours ou des plaidoiries. Parmi les réalisations les plus connues, citons la clepsydre offerte par le calife de Bagdad à Charlemagne, en 807, mettant en action des automates, et la gigantesque clepsydre réalisée en Chine par Su-Sung pour l’empereur, vers 1090, de plus de 10 mètres de haut. Dans les pays où l’eau est rare, la clepsydre est remplacée par le sablier. L’inconvénient de ce dernier est qu’il faut souvent le retourner pour mesurer des intervalles de temps relativement longs, mais il indique avec une bonne précision la durée d’une tâche à accomplir. Son histoire parcourt les siècles et il est utilisé alors que les horloges ont été inventées. À titre d’anecdote, Christophe Colomb, en 1492, a besoin de connaître l’heure pour faire le point sur sa situation. En effet, si déterminer la latitude du navire est facile depuis longtemps à partir de la position du soleil à midi ou de l’étoile polaire la nuit, trouver la longitude nécessite de faire un calcul d’estimation de la distance parcourue entre deux points. Christophe Colomb connaît les horloges... à poids, lourdes, encombrantes et incapables de fonctionner sur un navire. Il a donc à bord un sablier qu’un matelot doit retourner dès que le dernier grain de sable est tombé. La durée d’une coulée est voisine de la demi-heure. Mais la position calculée reste bien loin de la réalité. Enfin, la bougie est aussi utilisée à la fois pour s’éclairer la nuit et pour connaître l’heure, à l’aide de graduations. Elle fait le bonheur des insomniaques. Sans être précise sur de longues durées, elle est précieuse pour des durées plus courtes. En Chine, de magnifiques horloges fonctionnent par combustion de bâtons d’encens. La lampe à huile joue le même rôle. Les graduations de temps sont peintes ou gravées sur le réservoir. Les horloges Les premières horloges apparaissent au XIIIe siècle, elles n’ont pas forcément un cadran et ne possèdent qu’une aiguille, celle des heures. Le principe est simple : un poids accroché à une corde enroulée autour d’un axe horizontal entraîne une aiguille dans un mouvement de rotation. La difficulté est de régulariser le mouvement du poids dans un mouvement uniforme. Pour ce faire, un mécanisme de régulation appelé «échappement» est mis au point. Il bloque la chute du poids un bref instant à des intervalles de temps réguliers. À la cathédrale de Strasbourg, l’échappement est réalisé par une pièce métallique appelée «foliot». Au départ, la précision n’est pas excellente, jusqu’à une heure de décalage par jour, aussi ne faut-il pas être étonné de remarquer parfois un cadran solaire situé au-dessus de l’horloge. Mais les améliorations techniques apportent rapidement une bonne précision et, dans toute l’Europe, de magnifiques horloges sont construites, associant souvent sur plusieurs cadrans l’heure, les signes du zodiaque, les saisons, les planètes, ou encore les dates des fêtes religieuses. C’est avec le remplacement du poids par un ressort comme source d’énergie potentielle que la dimension des horloges peut être considérablement réduite et qu’apparaissent les premiers modèles d’horloges de table, encore imprécis. C’est le physicien hollandais Huyghens qui met au point en 1657, avec l’horloger Coster, la première horloge à balancier, appelée «pendule». Bientôt, un ressort spiral est associé au pendule, et la précision s’en trouve tellement améliorée que chaque horloger finit par utiliser ce mécanisme. Puis la Révolution Française de 1789 voit la prolifération des montres plates de poche... chez les riches, à la suite des travaux de Bréguet, un horloger suisse installé en France. On assiste alors à un véritable travail d’art sur chaque modèle, combinant les formes délicates, les gravures sur or et argent, les insertions de pierres précieuses. Les chronomètres En 1707, l’amiral anglais Sir Cloudsley Shovel, à la tête d’une escadre de 4 navires, se trompe dans son estimation de longitude et fait naufrage près des îles Scilly (ou Sorlingues), au sud-ouest de l’Angleterre. Les 2 000 marins embarqués et leur amiral se noient. Le gouvernement, qui a invité Sir Isaac Newton à réfléchir au problème, offre en 1714 un prix équivalent à 5 millions de francs actuels à qui trouvera la longitude à un demi-degré près (soit 30 km en moyenne). C’est un charpentier-horloger anglais, John Harrison, qui, en 1734, construit un énorme chronomètre de marine de 32,5 kg. Et c’est au cours du voyage du Deptford, en 1761, avec son prototype n°4, nettement plus petit, en forme de montre, qu’il remporte le prix. En 1764, avec le n°5, l’erreur angulaire est de 5,2 secondes (soit une distance de 1 850 m) sur un voyage de deux mois. À terre, le Français Pierre le Roy est considéré comme le père du chronomètre moderne, d’une conception différente de celle de Harrison. Horloges à quartz et horloges atomiques Lorsque vous frappez sur un verre en cristal, vous entendez un son car le cristal vibre avec une fréquence qui lui est propre. C’est pareil pour le quartz. Et si vers 1920 on choisit le quartz comme oscillateur, c’est à cause des charges électriques qui apparaissent et disparaissent en permanence à sa surface, au rythme des vibrations. C’est l’effet piézo-électrique. Ces vibrations, par l’intermédiaire d’un circuit électronique, sont à l’origine du déplacement des aiguilles d’une montre. La précision obtenue est dix fois plus grande que celle de la meilleure des montres mécaniques : 1 seconde en 6 ans. La première horloge à quartz, en 1930, avait l’allure d’un réfrigérateur tourné à l’horizontale. Mais en 1970, la miniaturisation est telle qu’apparaît la première montre-bracelet à quartz. Toujours à la recherche de la meilleure précision, pour répondre aux besoins des télécommunications ou de la navigation, les savants poursuivent leurs recherches, et en 1958 ils mettent au point l’horloge atomique, dont la précision est de 1 seconde pour 3 000 ans. Le principe est basé sur le fait qu’un atome absorbe ou émet de l’énergie à une fréquence encore plus précise que celle du quartz. L’atome retenu est le césium C. Il va sans dire que les progrès des nouvelles technologies, et en particulier ceux faits en physique quantique, déboucheront sur de nouveaux modes de mesure du temps. Peut-être finirons-nous même par effectuer ces fameux voyages dans le temps qui en font rêver plus d’un. Nathalie Bontems