Opticks

L’Optique de Newton est une étude de la lumière en trois livres, publiée en anglais en 1704 (une version latine a suivi en 1706). Elle explore la nature fondamentale de la lumière à travers la réfraction par prismes et lentilles, la diffraction à l’aide de fines feuilles de verre, et la manière dont les couleurs se mélangent à partir de la lumière spectrale ou de poudres de pigments. Il s’agit du deuxième grand ouvrage de physique de Newton, aux côtés de l’Astronomiae Pars Optica de Kepler et du Traité de la lumière de Huygens, comme texte clé de la révolution scientifique.

Le livre est en grande partie un recueil d’expériences et de leurs conclusions, couvrant ce qui deviendra plus tard l’optique physique. Il ne se concentre pas sur l’optique géométrique — la réflexion par les miroirs ou la réfraction entre milieux — mais étudie plutôt la nature de la lumière, la couleur et la diffraction (que Newton appelait « inflexion »). Newton détaille ses expériences de 1672 sur la dispersion, montrant comment la couleur naît de l’absorption, de la réflexion ou de la transmission sélectives des composants de la lumière.

Sa percée majeure a renversé l’idée ancienne selon laquelle la lumière pure est blanche et devient colorée en se mélangeant à l’obscurité. Il a prouvé le contraire : la lumière est composée de teintes spectrales distinctes (rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet), et toutes les couleurs, y compris le blanc, proviennent du mélange de ces teintes. La couleur, soutenait-il, est une propriété physique — chaque teinte se réfracte à un angle spécifique — mais c’est aussi une sensation mentale, non une propriété inhérente aux objets ou à la lumière elle-même.

Par exemple, superposer du rouge et du violet provenant de deux spectres crée du magenta, une couleur absente du spectre. En reliant les extrémités du spectre, il a formé un cercle chromatique qui prédit les mélanges et décrit les similitudes perçues entre les teintes. Newton a également été un pionnier des réseaux de prismes multiples, qui deviendront plus tard essentiels pour les lasers accordables.

L’Optique diffère nettement des Principia. Publiée en anglais plutôt qu’en latin, elle a contribué à favoriser l’écriture scientifique en langue vernaculaire. Son style est accessible, même pour un lecteur moderne, avec des expressions familières et des métaphores, contrairement aux Principia denses. Au lieu de preuves géométriques à partir d’axiomes, l’Optique définit des termes et démontre des propositions par des expériences détaillées.

La phrase d’ouverture de Newton énonce que son but n’est pas d’expliquer la lumière par des hypothèses, mais de prouver des propriétés par le raisonnement et les expériences. Une expérience cruciale a montré que le « degré de réfringibilité » (angle de réfraction) d’une couleur est fixe et ne peut être modifié par une réflexion, une réfraction ou des filtres supplémentaires. L’ouvrage sert de manuel pour l’expérimentateur, montrant comment généraliser à partir d’observations et écarter les explications concurrentes par des tests.

Contrairement au « Je ne forge aucune hypothèse » des Principia, l’Optique se risque à des conjectures au-delà des preuves — par exemple, que la lumière se comporte comme des corpuscules, ou que les couleurs correspondent harmoniquement aux tons musicaux.

Newton avait initialement prévu quatre livres mais a abandonné le dernier sur l’action à distance. Il a plutôt conclu l’Optique par un ensemble de questions — des interrogations et des affirmations sans réponse. Les premières questions étaient brèves ; les suivantes sont devenues de longs essais.