La conférence présentée lors de l’assemblée générale de l’AMOPA de Maine-et-Loire le 24 janvier 2026 avait pour objectif de faire découvrir les diverses facettes du génie de Christiaan Huygens en tentant de démontrer ses talents de précurseur dans de multiples domaines scientifiques. Le texte qui suit passe en revue de manière non exhaustive les principaux thèmes abordés par le savant des Provinces-Unies tout au long de sa vie.
On énumère ici ces domaines, sans ambition du respect de la chronologie ni de suivi d’un fil conducteur. En effet, Huygens poursuivait en permanence ces travaux en simultané, abordant dans sa correspondance toutes sortes de thématiques entremêlées avec des récits sur sa vie personnelle [1] : sa santé, ses récits de voyage, ses rencontres, ses opinions sur les uns ou les autres, etc. Ainsi, ses échanges épistolaires s’adressaient tout aussi bien aux sommités scientifiques ou politiques qu’à sa famille proche ou ses relations. Il est donc délicat d’extraire de tout ceci ce qui a trait spécifiquement à chaque thème.
Christiaan Huygens.
Christiaan Huygens est né en 1629 à La Haye, dans une famille de la haute société des provinces unies, gouvernées par Frédéric Henri de Nassau, prince d’Orange et troisième fils de Guillaume le Taciturne. Il voit le jour dans une nation naissante en plein essor culturel, dans les sciences, la philosophie, les arts, après les soubresauts du siècle passé lors de la mise en place de ces provinces unies affranchies du joug espagnol : c’est l’essor du siècle d’or hollandais.
Son père, Constantijn Huygens, est très proche du pouvoir : il est le secrétaire des princes d’Orange, vieille lignée dont le titre a été obtenu par Guillaume le taciturne après le décès de son cousin René de Chalon. Constantijn est un brillant intellectuel qui s’intéresse à l’art et plus spécifiquement la musique. Il est compositeur et pratique divers instruments.
On est alors entouré de grands hommes tels que René Descartes et Marin Mersenne avec lequel s’établira une correspondance féconde avec Christiaan Huygens. Christiaan Huygens tisse des liens forts avec son frère Constantijn avec qui il travaillera pour construire ses télescopes, son frère Lodewijk avec lequel il développera la science des probabilités, et sa sœur Suzanna avec qui il aura une correspondance volumineuse au cours de ses voyages.
Précurseur de Newton dans l’étude de la gravité 1646.
C’est en septembre 1646, âgé alors de 17 ans, qu’il a un échange épistolaire avec son frère aîné Constantijn au cours duquel il pose le principe de la chute des corps. Son exposé montre sans équivoque que sa vision de ce principe est exacte, affirmant qu’un corps projeté avec une vitesse initiale horizontale suit un parcours parabolique. Il accompagne ses propos dans cette correspondance par plusieurs schémas très explicites (figure 1), devançant ainsi sur ce point Newton (1642-1727).
Marin Mersenne (1588-1648) ayant pris connaissance des travaux de Huygens sur la chute des corps par l’intermédiaire de son père Constantijn, débute une correspondance avec lui. Mersenne aussi s’intéresse au sujet de la gravité ainsi que du centre de gravité des objets. Huygens lui écrit, en termes ici retranscrits :
« Tout ceci doit être considéré comme en une place où il n’y a point d’empêchement d’air ni d’autre chose, mais seulement une uniforme attraction d’en bas, soit grande ou petite ».
« Ce que la paille et la laine tirées hors d’un canon tombe court ne procède d’autre chose que de l’empêchement de l’air ».
L’opposition à Galilée : Équation de la Chaînette 1646.
Il s’agit ici de déterminer l’équation mathématique de la courbe suivie par une chaînette ou un câble uniforme suspendu entre deux points. Ce problème a été longtemps étudié. Galilée s’y est exercé et a opté à tort en 1638 pour une forme parabolique. Le mathématicien Joachim Jung (1587-1657) apporta la preuve de la forme non parabolique de la chaînette.
Ce résultat fut confirmé par Christiaan Huygens en 1646 qui chercha à déterminer l’équation en question.
Cette dernière équation fut finalement découverte en 1691 conjointement par Huygens, Leibniz et Bernouilly : il s’agit d’un cosinus hyperbolique.
La figure 2 représente le dessin final de Huygens démontrant que le parcours de la chaînette ne suit pas une parabole. Il écrit : « … par conséquent, aucune chaînette ne pend le long d’une ligne parabolique ».
Premier voyage en France 1655.
Huygens séjourne en France de juillet à décembre 1655. Il passe par Paris, visite Orléans, Tours et atteint la ville d’Angers où il soutient sa thèse de doctorat en droit le 1er septembre 1655. Il rejoint ensuite Orléans par la Loire.
La théorie des probabilités 1657.
Huygens s’intéresse aux probabilités avec Blaise Pascal et Pierre Fermat, à partir de ce qu’on appelle « le problème des partis » qui est un problème mathématique portant sur les jeux de hasard : c’est le fondement même du calcul des probabilités.
Christiaan Huygens crée par la suite la notion fondamentale d’«Espérance mathématique » et rédige l’ouvrage « Du calcul des jeux de hasard ». Jacques Bernouilly insèrera le traité de Huygens dans son ouvrage « Ars Conjectandi ».
Son frère échafaude avec lui une théorie sur l’espérance de vie d’après une statistique de John Graunt (1620-1674).
Les oreilles et la lune de Saturne (1655).
Tous les astronomes de l’époque s’interrogent sur la nature de ce que l’on nomme « les oreilles » ou « les anses » de Saturne. Depuis Galilée, toutes les hypothèses sont sujettes à des discussions acharnées. Roberval dit : « Ces exhalaisons ont peu d’épaisseur laissant beaucoup d’air libre et diaphane entre elles et l’astre ».
Huygens lui répond, ayant constaté la disparition récurrente de ces oreilles : « Si les anses étaient produites d’une exhalaison, il n’y a pas beaucoup d’apparence qu’elles ne renaîtraient si précisément à des certains temps et le quitteraient de même ».
La figure 3 représente un dessin de Saturne et Jupiter, accompagnée de ses quatre satellites réalisés par Huygens.
Huygens comprit alors que ces oreilles étaient des anneaux qui disparaissaient périodiquement en fonction de la position relative de la terre par rapport à Saturne sur leurs orbites respectives (figure 4).
Huygens fit également des observations sur Venus et Mars et découvrit surtout le premier satellite de Saturne que l’on nomme maintenant Titan.
D’autres talents.
Afin d’effectuer ces observations, Huygens fabriqua ses télescopes [2] avec son frère Constantijn ainsi qu’une machine à tailler et polir les lentilles. Il s’inspira parfois de l’astronome Cassini pour ses réalisations mais également de Leeuwenhoek pour la fabrication de microscopes en 1678. La figure 5 représente le microscope de Huygens.
Christiaan Huygens entra à l’académie royale de Paris lors de sa fondation en 1666. Colbert luit accorda toute sa confiance. Dans son laboratoire parisien, il eut Denis Papin comme assistant qui améliorera ultérieurement l’une de ses inventions pour mettre au point la machine à vapeur. Denis Papin soutint sa thèse de médecine à l’université protestante d’Angers vers 1669.
Huygens est aussi l’un des théoriciens de la lumière [3], optant pour une vision ondulatoire et à vitesse finie, a contrario de certains de ses collègues qui optèrent pour une interprétation corpusculaire. Ces controverses étaient déjà révélatrices des événements qui opposeront les scientifiques au XIXe et au XXe siècle. C’est en 1678 qu’il édita son « traité de la lumière ».
Christiaan Huygens était aussi musicien et théoricien de la musique, innovant alors cette science par l’apport de l’algèbre et du logarithme dans la définition de la gamme.
L’Horlogerie et l’utilisation du pendule [4].
Malgré tout ce qui vient d’être suggéré, le plus grand talent de Huygens s’exerça en horlogerie. C’est dans ce domaine qu’il apporta une révolution technologique par l’utilisation du pendule qui remplaçait le foliot, invention du XIVe siècle.
On passait brusquement de l’horloge qui pouvait prendre une heure de retard par jour, à un nouveau modèle dont l’erreur n’excédait pas quelques minutes pour la même période.
C’est à la suite de l’observation de Galilée sur l’isochronisme* du pendule [5] au siècle précédent que Huygens eut l’idée de l’utiliser pour l’horlogerie.
Il jugea cependant nécessaire de modifier la trajectoire du pendule oscillant, lui faisant abandonner un parcours circulaire au bénéfice d’un parcours cycloïdal*. En effet, le tautochronisme* n’est pas assuré pour une trajectoire circulaire, à l’inverse de ce qui est de la cycloïde. Cette modification assure l’isochronisme du pendule quelle que soit l’amplitude de ses oscillations.
Afin d’obtenir ce parcours cycloïdal, Huygens agrémenta le pendule de deux lamelles métalliques latérales afin d’incurver le fil du pendule. La figure 6 représente l’horloge équipée de ses deux lamelles.
*Isochronisme : un pendule est isochrone s’il oscille toujours à la même période indépendamment de l’amplitude de son mouvement.
*Courbe tautochrone : toute courbe sur laquelle un corps pesant parvient toujours simultanément au point le plus bas, quel que soit le point de cette courbe d’où il est parti.
*Cycloïdal : La cycloïde est une courbe décrite par un point d’un cercle roulant sans glisser sur une droite.
Le problème des longitudes en mer.
Le critère incontournable en navigation est la détermination de la position du navire, que ce soit pour les déplacements à vocation commerciale ou militaire. La détermination de la latitude ne pose aucun problème au marin, ce qui n’est pas le cas de la longitude qui nécessite la connaissance de l’heure locale et de l’heure au point de départ du navire, et ceci avec la plus grande précision.
L’invention de l’horloge à pendule fut un grand espoir dans ce domaine sachant qu’une avance ou retard d’une seconde sur l’appréciation de l’heure entraîne une erreur de position de 463 mètres du navire à l’équateur. Huygens a donc cherché tout au long de sa vie à optimiser le fonctionnement de ses horloges, les rendant de plus en plus performantes.
On inventa donc à cette époque ce qu’on appelle des chronomètres de marine, tout d’abord à pendule, puis à ressort spiral inventé par Huygens, remplaçant le pendule à partir de 1675 dans toutes les montres. Cela étant, Huygens continua à construire des chronomètres de marine à pendule jusqu’à la fin de sa vie. La figure 7 représente le chronomètre de marine à pendule de Huygens, en 1685.
C’est en 1675 que Huygens mit au point le balancier à ressort spiral [6] (figure 8). Ce dispositif remplaçait avantageusement le pendule par ses dimensions bien plus compatibles avec la création d’une montre.
Son inconvénient était l’instabilité en température du matériau constituant le ressort, ce qui fit que Huygens préféra le pendule pour la construction des chronomètres de marine. L’élaboration de nouveaux alliages pallia ultérieurement ce défaut, permettant ainsi la fabrication de chronomètres de marine à ressort spiral ainsi que de toute montre moderne.
Dernier séjour à Paris, Révocation de l’édit de Nantes.
En 1681, Huygens souffrant doit quitter Paris, accompagné de sa sœur Susanna et de son beau-frère Philippe Doublet. Il ne reviendra pas en France.
En 1683, Colbert, son protecteur décède. En 1684, Huygens n’est pas rappelé à Paris et son père Constantijn, âgé de 89 ans, proteste en vain auprès du premier écuyer de Louis XIV en novembre de la même année.
En janvier 1685, l’université protestante de Saumur est fermée et en août, le président de l’Académie Royale des Sciences sollicite Huygens pour qu’il accueille aux Pays-Bas, Pierre de Vilmandy, professeur de philosophie à l’université de Saumur.
En octobre 1685, c’est la révocation de l’édit de Nantes.
Les mathématiques pures.
Au cours des dernières années de sa vie, à partir de 1691, Huygens se consacra largement à l’étude des mathématiques pures, les outils algébriques s’étant largement déployés depuis sa toute jeunesse. Le calcul différentiel avait vu le jour et l’écriture même avait évolué. Huygens communiqua abondamment avec Leibniz et le Marquis de l’Hospital notamment à propos du folium de Descartes (figure 9), courbe étudiée depuis l’époque de ce dernier qui la pensait constituée de quatre « pétales » réparties chacune dans un quadrant du plan.
Malgré la complexité du calcul à mener, Huygens détermina l’aire de la boucle de cette courbe ainsi que l’expression de l’asymptote des branches infinies.
Huygens est reconnu comme étant le dernier mathématicien à avoir résolu des problèmes uniquement par la géométrie et a le mérite d’avoir fait le pont avec le calcul algébrique, laissant la place aux mathématiciens comme Leibniz et les frères Bernouilly.
Polémiques et incivilités [6].
La vie de Christiaan Huygens fut jalonnée d’oppositions et de critiques, à commencer par les héritiers (filiaux ou moraux) de Galileo Galilei qui revendiquèrent la paternité de la création de la première horloge à pendule sans pouvoir le justifier.
Jean de Hautefeuille et Robert Hooke pour leur part revendiquèrent la création du balancier spiral sans pour autant, l’un comme l’autre parvenir à un modèle pertinent.
L’horloger Isaac Thuret tenta en vain de s’approprier une part de l’invention du balancier spiral qu’il avait réalisé sur la commande de Huygens en le présentant à Colbert.
L’abbé Catelan contesta la véracité du tautochronisme de la cycloïde en 1682, soit 25 ans après la mise au point de l’horloge de Huygens. A la même époque des savants tels que Leibniz, Johann Bernouilly, de l’Hospital ont aussi dû répondre aux objections de Catelan.
Épilogue.
Le 9 juillet 1695 au matin, Christiaan Huygens rend son dernier souffle après plusieurs mois de lutte contre la maladie qui le poursuivait depuis plusieurs années.
Le 26 juillet 1695, Gottfried Wilhelm Leibniz écrit à Henri Basnage de Beauval : « Je viens d’apprendre, Monsieur, la mort de Monsieur Huygens : La perte de l’illustre M. Huygens est inestimable […], il a égalé à mon avis la réputation de Galilée et de Descartes ».
Bel éloge en effet pour cet homme qui fut le précurseur de nombreux développements ultérieurs dans de multiples domaines scientifiques.
Références.
[1] « Œuvre complète de Huygens, Correspondance », Tomes I à XX, La Haye Martinus Nijhoff Société hollandaise des sciences (1888 à 1905).
[2] « Christiaan Huygens and his telescopes » Louwman collection of historics telescopes, Wassemaar, The Nederlands.
[3] « Traité de la Lumière par Christian Huygens », Gauthier-Villars, Librairie du bureau des longitudes, 1920.
[4] « L’invention du pendule » Jean Laviolette, revue de l’ANCAHA n.20, p 9 -15, 1977.
[5] « Isochronisme et Mesure du Temps : Huygens et le pendule cycloïdal », Christiane Vilain, Contribution à une approche historique de l’enseignement des mathématiques, Université d’été de Nantes, 12-17 juillet 1997.
[6] « Le développement du ressort spiral de Huygens (1660-1676) », Rob Memel, Horlogerie Ancienne, revue de l’A.F.A.H.A. n°98, Décembre 2025.
Conférence de Marc Bourcerie
Marc Bourcerie, professeur honoraire des universités, est membre du bureau de l’AMOPA de Maine-et-Loire et officier des Palmes académiques. Il est également membre du conseil d’administration de l’Association Française des Amateurs d’Horlogerie Ancienne (A.F.A.H.A.). Il est l’auteur ou co-auteur de plusieurs ouvrages :
- Composants intégrés, 1995, DUNOD
- Réseaux de Pétri, Élaboration pour les systèmes de Production, 2011 TECHNOSUP-ELLIPSES
- Mathématiques IUT-GEII 2ème Année, 2018, ELLIPSES, co-auteur : Frédéric Guegnard,
- Le temps, Aspects Scientifiques et Historiques, 2019 ISTE, co-autrice : Émeline Bourcerie-Savary
Site Internet : https://amopa49.fr/
Contacter : contact@amopa49.fr
Webmestre : Henri-Marc Papavoine