Africa-Press – Gabon. Thomas Harriot a parfois été nommé le Galilée ou le Kepler anglais en raison de ses intérêts astronomiques mais, un siècle après Léonard de Vinci, il incarne en réalité magnifiquement le polymathe de la Renaissance. Né en 1560 et issu d’un milieu modeste de la ville d’Oxford, il put entrer au collège de St Mary’s Hall en 1577. L’université était alors très favorable aux études scientifiques. Au XIVe siècle, les logiciens du Merton College y avaient développé des études mathématiques sur la physique du mouvement. Le fruit essentiel de leur travail est l’application de la théorie euclidienne des proportions à la comparaison des mouvements variés, par l’intermédiaire de diagrammes. Ce calculus aboutit à la détermination de la vitesse moyenne d’un mouvement uniformément varié et, par conséquent, à la comparaison des effets de deux mouvements uniformément variés – un calcul nécessaire à la compréhension de la chute des corps.
Thomas Harriot a-t-il été formé à ces questions? On ne peut le prouver mais, plus tard dans sa vie, ces enjeux le passionnèrent. Dans les années 1570, en tout cas, des enseignants de St Mary’s Hall, comme le révérend Richard Hakluyt, promeuvent les récits de voyages transocéaniques d’Humphrey Gilbert et de Francis Drake ainsi que la cartographie nouvelle inspirée des travaux du mathématicien John Dee. C’est probablement par le biais de Richard Hakluyt que Thomas Harriot, brillant mathématicien, trouve au début de l’année 1583 un emploi auprès de sir Walter Raleigh. Ce tumultueux favori de la reine Elizabeth 1re souhaitait bâtir pour sa souveraine un empire colonial tourné vers le Nouveau Monde. Dans la tour de Durham House, l’hôtel particulier de Walter Raleigh, Thomas Harriot écrit ainsi en 1584 l’Arcticon , un traité de navigation sous les hautes latitudes, et observe les étoiles depuis le toit avec une lunette astronomique. Il manipule aussi des instruments de navigation comme la boussole, l’astrolabe et le bâton de Jacob, qui lui permettent de mesurer la hauteur du Soleil ou de l’étoile Polaire au-dessus de l’horizon et d’avoir ainsi en mer une idée approximative de la latitude.
La fascination pour la mer conduit Thomas Harriot à embarquer en 1585 pour de nouveaux horizons. À bord d’un vaisseau de Walter Raleigh, le Tyger, il prend part à une expédition constituée de sept navires pour la côte de ce qui s’appellera plus tard la Virginie.
Il est accompagné du dessinateur John White, bien décidé à saisir l’image de l’Amérique, de ses plantes, de ses animaux et de ses habitants. Il trompe l’ennui de la longue traversée en prenant des notes sur la technologie des cordages et des voiles ainsi que sur le vocabulaire imagé des marins. Arrivé sur l’île de Roanoke, Thomas Harriot observe les habitudes des Algonquins et s’engage dans la composition d’un dictionnaire en phonétique pour échanger avec eux. Un an plus tard, il profite du passage de la flotte de sir Francis Drake pour revenir à Londres, laissant la colonie à un triste destin puisqu’elle disparaîtra après l’hiver suivant.
Des hypothèses mathématiques sur la nature des arcs-en-ciel
En juillet 1586, le savant entreprend d’améliorer sa cartographie et les courbes loxodromiques (trajectoire suivie par un navire qui garde un cap constant) pour naviguer sur le globe par la science des triangles nautiques. Son approche trigonométrique est l’occasion pour lui de renouer avec les mathématiques et l’algèbre avant d’écrire son Brief and True Report of the New Found land of Virginia (Récit bref et véridique de la nouvelle terre de Virginie) pour rapporter son expérience américaine, non seulement à Raleigh et ses pilotes, mais aussi au public anglais susceptible d’investir dans l’aventure transatlantique. La guerre avec l’Espagne, qui envoie son Invincible Armada en 1588, retarde ces projets. Entre-temps, Thomas Harriot se tourne vers l’exploitation des terres de Walter Raleigh en Irlande et le perfectionnement de tables de navigation par l’observation astronomique.
Vers 1591, Thomas Harriot se met au service d’un ami de Walter Raleigh, Henry Percy, 9e comte de Northumberland, un jeune homme passionné de sciences et de jeux de cartes connu sous le surnom de comte Sorcier. À cette époque, Walter Raleigh n’était plus en mesure de subvenir aux besoins de son mathématicien car le chevalier avait été envoyé par la reine à la Tour de Londres en raison de son mariage secret avec une demoiselle d’honneur de la souveraine. En 1592-1593, Walter Raleigh et Thomas Harriot pâtissaient d’une terrible réputation car un pamphlet jésuite soutenait que les deux hommes et le comte de Northumberland formaient une école d’athéisme, dite école de la nuit. L’accusation contre les conjurateurs n’était peut-être pas sans fondement étant donné leur pensée fort libre sur la notion d’âme immortelle, sur l’atomisme ainsi que leur goût pour la spéculation intellectuelle en général, mais elle était largement exagérée. Un procès contre Walter Raleigh, dans le Dorset, blanchit en tout cas le groupe de la périlleuse mise en cause.
Thomas Harriot décide ensuite de se concentrer surtout sur les mathématiques et la physique. Le comte de Northumberland l’invite alors à résider dans son palais non loin de Londres: Syon House. Il y bénéficie d’un laboratoire d’alchimie et d’optique, d’une riche bibliothèque tenue par le médecin Walter Warner et de la compagnie de jeunes savants comme Richard Hues, fabricant de globes terrestres, de Nicholas Hill, atomiste convaincu, et de sir Thomas Aylesbury, féru comme lui d’astronomie. Les ressources intellectuelles d’un tel cercle profitent grandement aux recherches de Thomas Harriot. Dans le domaine de l’optique, il poursuit l’étude de la réflexion et de la réfraction de la lumière dans divers milieux (air, eau, huile…) à partir des écrits de Ptolémée et d’Ibn Al Haytham. Il est l’un des premiers à donner les formules des angles d’incidence et de réfraction de la lumière, qu’il vérifie par des expériences et des calculs. Avec des prismes, il diffracte la lumière et formule des hypothèses mathématiques sur la nature des arcs-en-ciel.
Thomas Harriot est également passionné par l’algèbre, qui lui fournit un instrument redoutable pour étudier les phénomènes physiques. Il invente ses propres symboles et abréviations pour écrire ses équations: les indices pour les puissances, les signes d’inégalité, la lettre « n » là où nous écrivons « x « , etc. Il s’inspire beaucoup ici des livres du moine Michael Stifel et de l’algébriste François Viète, présents dans la bibliothèque du comte. Il résout des équations du deuxième et du troisième degré et jongle avec variables et paramètres. Il sait réduire quantité de polynômes et étudie la théorie des nombres, notamment ce qu’il appelle les nombres triangulaires, ou encore les notions de probabilité. Tout se trouve résumé dans son Artis Analyticae Praxis publié de façon posthume. Il invente aussi une écriture en base 2 à partir de 0 et de 1 pour remplacer le système décimal. Il poursuit aussi des recherches en géométrie. C’est ainsi qu’il s’intéresse aux coniques, en particulier à la géométrie des paraboles et des hyperboles.
Un observateur de la Lune, des satellites de Jupiter et des comètes
Dans le domaine de l’astronomie, et grâce à des lunettes astronomiques qu’il nomme « troncs optiques « , il observe la Lune et ses mers, les satellites de Jupiter, dont il prouve le mouvement autour de la planète géante en même temps que Galilée. Il observe également les comètes dont il juge qu’elles appartiennent bien au monde céleste et non au monde sublunaire aristotélicien décrit dans les Météores.
La fin de vie de Thomas Harriot fut toutefois assez difficile, d’abord parce que ses protecteurs connurent des déboires politiques. Le comte de Northumberland, impliqué dans la conspiration des poudres, sera emprisonné de 1605 à 1621 à la Tour de Londres et Walter Raleigh, également accusé d’avoir participé à la conspiration contre le roi Jacques Ier puis soupçonné de complicité avec l’Espagne après une aventure ratée en Guyane à la recherche de l’Eldorado, connaîtra le même sort. Thomas Harriot essaya d’aider Henry Percy, lourdement imposé, en chassant ses créditeurs au moyen de la loi mathématique des intérêts composés, et apporta son soutien à Walter Raleigh, plongé dans l’écriture d’une très savante Histoire du Monde, en étudiant pour lui l’histoire des religions. Las, ce dernier mourut sous la hache du bourreau en 1618, et le tabac rapporté du Nouveau Monde que le mathématicien s’était mis à priser lui occasionna un cancer de la cloison nasale et une mort extrêmement douloureuse.
Les sciences au service de la guerre
L’approche scientifique de Thomas Harriot n’était pas purement théorique. Travaillant au service d’un riche mécène passionné par la guerre, il se lance dans des recherches sur la balistique et résout une énigme posée par le mathématicien italien Tartaglia: comment traiter mathématiquement de la puissance d’un boulet de canon en se servant de la science médiévale des calculatores? En même temps que Galilée, et partant des mêmes prolégomènes que lui, il mathématise ainsi la théorie de la chute des corps et soupçonne en 1610 une accélération des corps en chute libre observant la loi des carrés. Il étudie également la géométrie des fortifications modernes et même les calculs de la mise de bataillons au carré. Il suggère aussi que ce qu’il a appris des coniques peut lui fournir des solutions pour la construction navale des galions corsaires et pour le dimensionnement de leurs mâts. Plus prosaïquement encore, sa compréhension de l’hydraulique et de sa physique l’amène à proposer des moyens pour résoudre les problèmes de plomberie du château de Syon House, propriété des comtes de Northumberland.
Par Pascal Brioist, professeur d’histoire à l’université de Tours, membre du Centre d’études supérieures de la Renaissance.
