Dernière mise à jour le 25 juillet 2022 .
Le microscope est un instrument que nous avons presque tous utilisé pendant nos études. Vous souvenez-vous des cours de sciences durant lesquels vous deviez placer une préparation entre deux lames minces avant de pouvoir l’observer ? Grâce à cet appareil d’optique, il est facile de se plonger dans les merveilles de l’infiniment petit. L’invention du microscope est souvent attribuée aux lunetiers hollandais Hans et Zacharias Janssen ou au savant italien Galilée. Pourtant, aucun indice historique ne permet à ce jour d’identifier avec certitude son créateur ou de connaître la date exacte de cette découverte. Mais quand et comment le microscope a-t-il été mis au point ? Retournons dans le passé et tentons de résoudre cette énigme !
Les origines des sciences optiques : de la Mésopotamie à la Rome antique
Avant d’entrer dans le vif du sujet, nous vous proposons de faire un rapide tour d’horizon des prémices de l’optique. Connue par de nombreuses civilisations anciennes, cette science « a pour objet l’étude de la lumière et de la vision », d’après la définition du Robert.
Les premières découvertes archéologiques : les lentilles de Nimroud et de l’île de Rhodes
Lors des fouilles menées sur le site de Nimroud en Iraq dans les années 1850, l’archéologue Austen Henry Layard met au jour un objet surprenant. Il s’agit d’un disque de quartz correspondant vraisemblablement à la plus ancienne lentille à usage optique qui nous soit parvenue. Datée de 750-710 av. J.-C., elle se trouve actuellement dans les collections du British Museum de Londres. Si certains chercheurs demeurent sceptiques quant à sa fonction, d’autres affirment qu’elle a pu servir de loupe !
Il faudra ensuite attendre les années 1920 pour que de nouvelles lentilles soient découvertes sur l’île de Rhodes. Élaborées entre le VIIIe et le VIIe siècle av. J.-C., elles sont cerclées de bronze et présentent une face plate ainsi qu’une face bombée. Leur pouvoir grossissant de 2 fois permettait ainsi aux graveurs et autres orfèvres de réaliser leurs travaux avec précision.
L’avènement de l’optique dans la Grèce antique
Le terme « optique » vient du grec ancien η ̔οπτικη ́ qui signifie « l’art de voir, la science de la vision, l’optique » selon le Centre National de Ressources Textuelles et Lexicales du CNRS (CNRTL). Platon, Aristote, Euclide, Ptolémée et Galien sont en effet les précurseurs de ce que nous appelons aujourd’hui les sciences optiques.
Le mathématicien Euclide (325-265 av. J.-C.) a par exemple étudié la capacité de l’œil à discerner différentes tailles d’objets. Dans son traité Optica, le savant grec Claude Ptolémée (100-168 apr. J.-C.) aborde le principe de réfraction de la lumière entre deux milieux transparents.
La première trace écrite relative à l’utilisation d’une lentille grossissante se trouve dans la comédie grecque d’Aristophane (445-380 av. J.-C.) : Les Nuées. L’auteur mentionne en effet un cristal permettant d’allumer un feu grâce à la concentration des rayons du soleil.
Le témoignage des auteurs romains
Les écrits de Sénèque le Jeune (4 av. J.-C.-65 apr. J.-C.) et de Pline l’Ancien (23-79 apr. J.-C.) confirment que les Romains employaient également des dispositifs d’optique. Sénèque évoque une expérience consistant à regarder un objet à travers un globe en verre rempli d’eau pour augmenter sa taille.
Quant à Pline, il relate une anecdote selon laquelle Néron aurait utilisé une émeraude convexe pour pouvoir mieux observer les gladiateurs s’affronter dans l’arène. L’empereur était-il atteint de myopie ?
Les premiers instruments grossissants : focus sur les travaux des scientifiques du Moyen-Âge
Nous avons vu que les Grecs et les Romains connaissaient bien le grossissement des objets. Il faut toutefois attendre le Moyen-Âge pour que l’optique revienne au goût du jour.
Le traité du mathématicien arabe Ibn al-Haytham
Plusieurs savants musulmans se sont intéressés aux sciences de la vision durant l’époque médiévale. Parmi eux, nous citerons le célèbre mathématicien Ibn al-Haytham (965-1039), plus connu sous le nom d’Alhazen en Europe. Né en Iraq, il passe la majeure partie de sa vie en Égypte.
Ce savant expérimente notamment l’amplification des objets grâce à un fragment de verre de forme plano-convexe. Il réalise aussi une synthèse de l’ensemble des connaissances relatives à l’optique en tentant de les mettre en relation avec les mathématiques et la physique. Son Opticae Thesaurus devient ainsi un ouvrage de référence durant plusieurs siècles et influence même les scientifiques des périodes postérieures.
Les recherches du penseur anglais Roger Bacon
Roger Bacon (1214-1294) est un religieux franciscain anglais considéré aujourd’hui comme l’un des plus éminents savants européens du Moyen-Âge. À la suite d’Ibn al-Haytham, il décide de rassembler l’intégralité des recherches liées aux sciences optiques dans un recueil se voulant accessible au plus grand nombre. Il rédige ainsi vers 1267 son Opus majus et l’agrémente de divers diagrammes géométriques explicatifs. Il y décrit notamment les principes de réfraction et de réflexion de la lumière et met en évidence certaines erreurs d’observation en astronomie.
Bacon réalise également une loupe à partir de lentilles de verre et nomme son invention « reading stone » (« pierre de lecture »). Cet instrument était principalement employé dans les abbayes par les moines, lors de leurs minutieux travaux d’enluminure. Peu de temps après, les premières lunettes de vue font leur apparition !
L’invention du microscope optique aux XVIe-XVIIe siècles : d’Hans et Zacharias Janssen à Robert Hooke
Nous vous invitons à faire un nouveau saut dans le temps ! Nous nous trouvons maintenant à la Renaissance et de grandes découvertes essaiment à travers toute l’Europe.
Hans et Zacharias Janssen, Galilée : les « pères » du microscope ?
Contrairement à ce que l’on peut souvent lire, la date précise ainsi que l’identité de l’inventeur du microscope demeurent inconnues à ce jour. De nombreux articles attribuent le crédit de cette innovation à Hans Janssen et à son fils Zacharias (vers 1588-1631), deux fabricants de lunettes hollandais.
Entre 1590 et 1595, ils auraient ainsi eu l’idée de superposer deux lentilles convexes dans des tubes coulissants afin de pouvoir grossir des petits objets jusqu’à 10 fois. C’est du moins ce que prétend Zacharias dans une lettre adressée au diplomate néerlandais William Boreel. Ce dernier n’ayant vu l’instrument que bien des années plus tard, cette paternité demeure donc plus que contestable !
Il en va de même en ce qui concerne Galilée (1564-1642). En 1609, le savant italien affirme qu’il a mis au point un « télescope qui verra beaucoup plus distinctement les minuscules particules ». Constitué de deux lentilles respectivement convexe et concave, il le nomme « occhiolino » (« clin d’œil »). Ce n’est qu’en 1625 que Giovanni Faber (1574-1629), membre de l’Académie des Lyncéens de Rome, suggère de désigner cet instrument par le terme « microscopio » (« microscope »).
Il n’existe donc aucune preuve historique permettant de savoir qui a inventé cet appareil en premier. Les doutes planant autour de cette découverte résultent peut-être aussi du fait qu’elle a pu être réalisée par plusieurs personnes de façon indépendante !
Le microscope à lentille simple d’Antoni van Leeuwenhoek
Drapier de profession, le néerlandais Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) est surtout connu pour ses recherches dans les domaines de la biologie et de la microscopie. C’est dans les années 1660 qu’il fabrique un microscope optique simple afin de pouvoir compter le nombre de fils dans les tissus qu’il travaille. Il réussit à monter une minuscule lentille de verre sur un support en laiton percé d’un trou laissant passer la lumière !
Cet appareil permettait d’obtenir un grossissement allant jusqu’à 300 fois tout en conservant une image d’une assez bonne qualité. Passionné par les sciences du vivant, van Leeuwenhoek commence donc à examiner des micro-organismes provenant d’échantillons d’eau de pluie ainsi que des spermatozoïdes.
Assez difficile à manipuler, le microscope à oculaire simple ne fut toutefois pas produit à grande échelle et ne resta que peu utilisé dans la recherche.
Le microscope composé de Robert Hooke
Parallèlement à Antoni van Leeuwenhoek, le scientifique britannique Robert Hooke (1635-1703) met au point l’un des premiers microscopes composés. Constitué d’un oculaire, d’une lentille de champ ainsi que d’un objectif, cet appareil se caractérisait par un grossissement de 50 fois.
Il fournissait pourtant des vues assez dégradées, puisqu’il était doté de plusieurs lentilles convexes. En effet, il avait le désavantage de présenter une aberration chromatique, c’est-à-dire une altération des images, plus importante que les microscopes à lentille unique. C’est pour cette raison que Hooke recourait également à ce type d’instrument lors de ses recherches.
Dans son ouvrage de référence Micrographia, il consigne donc le détail de la fabrication du microscope simple ainsi que ses diverses avancées en matière de microscopie. C’est toutefois grâce à un instrument composé qu’il put distinguer dans un échantillon de liège des cavités entourées d’une paroi qu’il nomma « cellules ».
La fabuleuse histoire du microscope : ce qu’il faut retenir
L’invention du microscope résulte d’une longue série de découvertes, de tâtonnements et d’innovations effectués par l’homme depuis les époques les plus anciennes. Les Mésopotamiens, les Grecs et les Romains furent ainsi les précurseurs des sciences de la vision en employant des lentilles de verre pour agrandir des objets et peut-être même corriger leur vue. Les savants de l’ère médiévale, comme Ibn al-Haytham et Roger Bacon, mirent ensuite au point des outils grossissants plus élaborés.
Ce n’est qu’aux XVIe et XVIIe siècles que le premier microscope a vraisemblablement été fabriqué. Mais qui a inventé cet instrument d’optique ? Si l’on ne peut répondre à cette question, il n’en demeure pas moins que cette fantastique innovation fut le fruit de plusieurs millénaires d’observations et de réflexions !
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Sources :
D. Bardell, « The Invention of the Microscope », Bios 75/2, 2004, p. 78-84.
