MATIÈRE (physique)États de la matière
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Historique de la recherche sur l'état de la matière
L'expérience immédiate de la matière est commune à tous les hommes, depuis qu'ils sont doués de raison. La distinction entre solide et liquide était certainement présente à l'esprit de nos ancêtres de la préhistoire. Cependant, on peut se contenter de faire remonter les interrogations scientifiques sur les différents états de la matière à plusieurs lignes d'observations ou d'activités humaines, intimement liées à la « manière d'être », solide ou fluide, de la matière. Ces domaines sont la métallurgie, la météorologie empirique (que l'on songe à l'importance de la glace, de la neige et, bien sûr, de la pluie), la joaillerie et la médecine.
La métallurgie a occupé l'homme depuis le Néolithique, et la perfection de nombreux artefacts démontre bien le savoir-faire et les compétences acquises dans ce domaine depuis des temps très lointains (5 000 ans). Il faut garder à l'esprit que certains métaux comme l'or, l'argent ou le cuivre se présentent naturellement à l'état natif et que certains autres, comme le fer, sont facilement obtenus par réduction des minerais dans des feux à combustion lente (le dégagement de CO au lieu de CO2 permettant la réduction des oxydes en métal). La maîtrise de la métallurgie par les hommes de l'Antiquité passait par une connaissance précise de certains procédés et des comportements de la matière. En particulier, il faut convenir que la notion d'état liquide et d'état solide, et leur lien avec « quelque chose » comme la chaleur, corollaire objectif des techniques de fonderie, remonte à la plus haute antiquité. Lorsque le célèbre savant allemand Agricola rassemble dans le De re metallica (publication posthume, 1556) les connaissances métallurgiques de son temps, il livre un ouvrage in folio de plusieurs centaines de pages comportant de très nombreuses planches et des descriptions d'ateliers de métallurgie saisissantes de précision. Une distinction entre métaux et terres était établie depuis longtemps : les premiers devaient être refroidis pour durcir, les secondes chauffées. Dans son contexte, cette distinction, parfaitement discriminante, était éminemment scientifique ; on connaissait ainsi sept métaux (or, argent, mercure, cuivre, fer, étain, plomb).
La joaillerie a également attiré et fasciné l'homme depuis son origine, mais cette attirance a dans le même temps contribué à l'éveil de la curiosité et d'une recherche des causes de la manière d'être des pierres (dureté, diaphanéité, couleur, « vertus », etc.). Les interrogations sur les roches sont fort anciennes. La Bible comporte de très nombreuses mentions de cristaux ou de minéraux, souvent à l'occasion de descriptions de couronnes serties, de portes incrustées ou d'autres parures. Le quartz, l'agate, l'amiante, l'émeraude, le porphyre, le béryl..., un grand nombre de roches et de minéraux étaient connus dans l'Antiquité et, s'ils n'ont pas fait l'objet d'un traitement aussi approfondi que les objets de la médecine ou de la biologie, ils apparaissent dans quelques ébauches de traités rassemblés sous le terme générique de « lapidaires ». Théophraste, Dioscoride, Strabon, « Hermès Trismégiste » (pseudonyme probable de divers auteurs alexandrins) en sont les auteurs. Leur héritage nous est parvenu grâce aux savants arabes ou persans, au premier rang desquels Avicenne.
Les questions posées par le phénomène du durcissement étaient particulièrement claires en présence d'un des éléments les plus communs et les plus présents dans la vie de l'homme, l'eau. Le processus de congélation a alimenté tous les courants scientifiques s'interrogeant sur la composition des corps depuis que l'homme s'interroge sur la nature. Empruntons cette fois un exemple à l'Asie – en avance sur l'Europe sur plusieurs points : les Chinois ont remarqué depuis plus de deux mille ans, soit quinze siècles avant les Occidentaux, le caractère hexagonal [...]
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Écrit par :
- Vincent FLEURY : chargé de recherche au C.N.R.S., laboratoire de physique de la matière condensée, École polytechnique, Palaiseau
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Pour citer l’article
Vincent FLEURY, « MATIÈRE (physique) - États de la matière », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 06 février 2023. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etats-de-la-matiere/