ARTheque - STEF - ENS Cachan | L'imagination créatrice chez le fondateur de la métallographie : Floris Osmond (1849- 1912)

FONDATEUR DE LA METALLOGRAPHIE

FLORIS OSMOND (1849-1912)

Nicole CHEZEAU-CRES AT Faculté des Sciences et des Techniques Université de Haute-Alsace, Mulhouse

MOTSCLES: IMAGINATION CREATIVITE ANALOGIE mSTOIRE DES SCIENCES -METALLOGRAPHIE.

RESUME: Le métallurgiste français Floris Osmond a joué un rôle fondamental dans l'émergence d'une véritable science du métalàla fin du 19ème siècle. Dans ce travail, nous cherchonsàdécouvrir à travers une analyse de sa vie et de son œuvre scientifique, quels ont été les divers facteurs (personnels ou liés au contexte de l'époque) qui ont influencé sa créativité. Peut-on en tirer des conclusions sur les moyens de développer l'imagination scientifique actuellement ?

SUMMARY : Floris Osmond, the French metallurgist, played a central part in the emergence of a real science of metal at the end of the nineteenth century. This work attempts to discover, through an analysis of his life and scientific work, which factors (either personal or due to the period) had an influence on his creativity. Can conclusions be drawn about the ways of developing scientific imagination to-day?

1. INTRODUCTION

Floris Osmond est néà Paris le 10 mars 1849. Il mourut le 18 juin 1912.ilentre à l'Ecole centrale des Ans et Manufactures en 1869, puis débute aux Forges de Denain, fm 1874, oùilest chargé du laboratoire et de l'aciérie.ilva acquérirà Denainlaréputation d'un chimiste extraordinaire. Il quittera son poste en mai 1880 pour aller travailler aux Aciéries du Creusot. En 1885,àl'âge de trente six ans,ilpublie, avec J. Wenh, son fameux mémoire sur "la Théorie cellulaire des propriétés de l'acier". Osmond avait apparemment peu d'attrait pour l'industrie dont le caractère utilitaire et commercial ne convenait pas à son esprit de plus en plus attiré par la science pure, et malgré un contexte favorable,ilquitte le Creusot. Vers1885 Osmond s'installe doncàParis. Etant célibataire, ses revenus suffisent largementà le libérer des contraintes matérielles.ils'adonne à la recherche pour son plaisir et installe un petit laboratoire dans son appanement. Il sera également accueilli à la Sorbonne dans le laboratoire du Professeur Troost. Sa surdité concoun à le retrancher du monde.TI travaillera jusqu'en1909,seul ou presque.

Indépendance, passion, ténacité sont les traits essentiels qui sous-tendent:

- son amour désintéressé de la science ; Osmond dont les découvenes scientifiques ont transformé la métallurgie n'a voulu en recueillir aucun bénéfice et n'a pas recherché les honneurs.

-l'étendue et la variété de ses connaissances scientifiques: Osmond, le premier, comprit que la métallographie était un carrefour où se rejoignait des branches multiples de la Science et de la Technique. Osmond était non seulement un scientifique de grande valeur mais aussi un poète, un lettré, un amateur d'an, un humoriste. Il manie avec facilité la langue latine et rime volontiers.TIa traduit en français un poème du XYllIème siècle, intitulé "Ferrum". Osmond comptait au nombre des savants français les plus réputés à l'étranger. A son décès laRevue de Métallurgie fera paraître, en hommage à sa personnalité et son talent, les lettres reçues des métallurgistes du monde entier.Onpeut

ytrouver des expressions telles que"fondateur des théories modernes des alliages fer-carbone" de Wurst.; Stead l'appelle"le plus grand pionnier de la science et le prince de la métallographie" ; Howe estime que sa vie"d'une beauté rare et d'une magnifique puissance d'inspiration" doit faire l'objet d'une "reconnaissance permanente et publique". Sur sa tombe on trouve la simple épitaphe:

Floris Osmond créateur de la métallographie

Tous les commentaires le concernant insistent donc sur son côté créatif. Nous avons déjà relevé fondateur - pionnier - puissance d'inspiration - créateur; nous trouverons encore dans un discours pour la commémoration de son centenaire, précurseur, perspicacité de la vision. Tous insistent sur l'originalité de la pensée et des résultats d'Osmond. Si l'on admet que :

- U( .. .)L'invention est la découverte de nouvel/es associations jusque là inconnues (.. .)" (DELGADO 1985(1» ;

- "(.,,)L'homme existe par le mélange et la restructuration originale, des informations engrangéesdan sa mémoire, c'est-à-dire par son imagination créatrice(".)"(LABORIT 1970(2».

Ons'aperçoit qu'Osmond possédait au plus haut point cette faculté de restructurer des idées ou des techniques existantes, de les recadrer pour en faire sortir quelque chose de complètement nouveau. lidit lui-même: "(. ..)Nous avons essayé de relier entre eux, et de rapporteràun petit nombre de causes simples, les phénomènes si complexes que présentent le "travail et l'emploi des aciers (...)" OSMOND(5)·

Cette faculté de combiner entre eux des éléments d'information existants pour obtenir de nouvelles associations, dépend certainement d'un certain nombre de facteurs favorables que nous avons essayé de découvrir, à la fois par une étude des textes consacrésàce sujet, et par l'analyse de l'oeuvre d'Osmond.

2. RICHESSE DE L'ENSEMBLE INFORMATIONNEL

U( .. .)On ne peut imaginer, c'est-à-dire créer, des formes, des ensembles nouveaux, sans en

avoir auparavant accumulé les éléments. La création est une cueillettejamaisterminéecfinformations multiples. Plus est riche l'ensemble informationnel, plus on aura de chance d'augmenter la fréquence de la création de structures nouvelles (...)"(LABORIT1970(2».

U(. ..)La créativité a besoin de matériaux et d'expériences pour donner forme à une peinture ou un édifice ou pour organiser une usine industrielle (...)"(DELGADO1985(1».

Osmond avait des connaissances scientifiques d'une étendue et d'une variété étonnante. Son "ensemble informationnel" était très riche puisqu'on le verra apparaître dans ses travaux, à la fois comme : physicien chimiste cristallographe minéralogiste physicochimiste ingénieur -métallurgiste, de sorte qu'aucun des divers aspects et interactions des phénomènes ne lui échappaient.

3. EFFORT ORGANISE - TRAVAIL INCESSANT

"(...) Legénie ne natt pas de l'improvisation, un long effort, un lent travail sont nécessaires. Il naît d'abord d'un dur labeur, d'un entraînement intensif. Comment avez-vous trouvé les lois de la gravitation? Demandait-onàNewton. - "En y pensant toujours" - répondait-il. L'effort est la base essentielle de la création. Mais faut-il encore l'organiser, l'ordonner, le rendre conscient (...)" (LABORIT1970(2»

Osmond était un chercheur prolifique. Bien qu'i! ait presque toujours travaillé seul, il a publié plus d'une centaine de notes et mémoires dont les plus importants ont été traduits en anglais, allemand, russe, suédois. TI était de plus d'une habileté expérimentale incomparable, ne laissant rien dans l'ombre, ne négligeant aucun détail. L'ampleur de ses connaissances, associéeàla qualité de son travail expérimental, lui ont permis de faire une synthèse qui n' avait jamais été tentée auparavant sur les propriétés de l'acier. TI est le premieràavoir eu l'idée d'utiliser en même temps toutes les

techniques connues alors d'exploration des propriétés physiques (malléabilité· densité· dilatabilité-pouvoir thennoélectrique - conductibilité), chimiques et magnétiques de l'acier.liva y ajouter deux techniques nouvelles qu'ilcréepour les besoins de sa recherche:

- (1885) La métallographie microscopique : observation au microscope de sections d'acier polies et attaquées chimiquement. Ses observations au microscope, combinées avec tous les essais physiques, chimiques, magnétiques, sont la base de son premier mémoire fondamental "Théorie cellulaire des propriétés de l'acier"(OSMONDetWERTH,1885(4».Les idées qu'il y expose ne sont pas nouvelles, prises chacune séparément, mais c'est la première fois qu'elles sont réunies de façon cohérente dans une théorie qui s'appuie sur la réalité de la structure de l'acier.

- (1887) L'analyse thermique : la mise au point en 1887 par H. Le Chatelier du thennocouplePt - PtRhodié 10%qui pennet de mesurer des températures élevées avec précision, apporte aux métallurgistes l'outil qui leur manquait. Osmond a l'idée de l'utiliser pour suivre, en fonction du temps, l'évolution de la température du fer et de l'acier lors du chauffage et du refroidissement. Celle technique,appelée analyse thermique, devient (et restera) l'outil privilégié dela

recherche sur les alliages. Elle pennetàOSMOND,dans son 2ème article fondamental paru en1887 "Transformations du fer et du carbone dans les fers, les aciers et les fontes blanches"(5),de déterminer les points de transfonnation du fer et des aciers.lidéduit de ces mesures une théoriedela

trempe qui, bien qu'encore incomplète, est la première théorie existant sur le sujet, que l'on peut qualifier de scientifique. La trempe pratiquée depuis les débuts de l'âge du fer était restée jusqu'à Osmond une technique empirique entourée de mystère et de secrets sans aucune explication théorique.Sa remarquable facultéde faire des associations originales se retrouve dans son 3ème article important publié en 1895 et intitulé"Méthodes généra/es pour /' analyse micrographique des aciers au carbone"(6),dans lequel il combine les approches microscopiques et thermiques pour définir et décrire les différents constituants de l'acier.

4. UTILISATION D'ANALOGIES

Le rôle de l'analogie dans la pensée scientifique est un sujet de controverse en épistémologie. Beaucoup de savants se méfient des analogies (qualifiées souvent de gratuites ou d'hasardeuses). Selon THOMet col. 1978(3), la réponse est la suivante:

- "Une analogie, lorsqu'elle a été formalisée, c'est-à-dire rapportéeàun archétype bien défini, est nécessairement vraie. Mais alorsily a peu à tirer, excepté la possibilité de métaphores plus ou moins poétiques. Si on contraire l' analogie ne peut être formalisée, alors elle est nécessairement conjecturale (hasardeuse). De cefait elle peut conduire à des conséquences nouvelles et imprévues (par transposition d'unfait observé sur l'un des substrats au substrat mis enparal/èle). Mais on n'a évidemment aucune certitude que l' analogie joue pour ce fait particulier. Ce n'est qu'en courant le risquede /'erreur qu'on peut trouver du nouveau" .

Dans son premier article,"Théorie cellulaire des propriétés de l'acier" (OSMONDetWERTH, 1885(4»,Osmond fait une analogie originale entre la structure des aciers qu'il observe au microscope

et la structure cellulaire biologique, d'où le titre de l'article. Il s'agit bien d'une analogie hasardeuse par mise en parallèle de deux morphologies définies sur des~spacessubstrats disjoints : l'espace physique régi par les lois de la physique et de la chimie, et le vivant.Ilexpose son analogie en ces tennes;

- "Par une assimilation, un peu forcée peut-être, mais qui a l'avantage de prêter aux faits d'observation une expression frappante. nous comparerons la granulation ferreuse au noyau, le carbureà l'enveloppe des cellules organiques et nous appelerons l'ensemble cellule simple".

Une autre analogie féconde surgit dans son oeuvre, lorsqu'il tente avec l'aide deLeChatelier, d'améliorer sa première théorie de la trempe. L'étude scientifique du phénomène débouchait sur de grandes difficultés d'interprétation des faits expérimentaux alors connus. EcoutonsLeCHA1ELIER (1968(7) raconter comment Osmond et lui découvrirent la solution au cours d'une séance de travail que l'on pourrait qualifier d'historique.

- Osmond vint un jour me dire : - "Je n'arrive pasàinterpréter les résultats de mes observations surla constitution des lICiers; voudriez-vous un jour nous réunir pour discuter ensemble cette question 1"

- Nous primes rendez-vousà mon laboratoire, où devant le tableau noir nous discutâmes pendant plus de deux heures. A la fm nous fmÎmes par nous mettre complètement d'accord, et nous faire une idée très nette de la constitution de l'acier, de ses lIaI1sformations sous l'action de la chaleur et du mécanisme de la trempe.

En gros, cette théorie estlasuivante. Aux températures élevées, supérieuresà 900°,l'acier est constitué par une solution solide absolument homogène, dite aujourd'hui austénite. Au refroidissement cette dissolution se comporte exactement comme les solutions aqueuses.Laseule particularité des aciers est qu'en raison dela viscosité du métal,il apparaît des retards à la cristallisation, des phénomènes de sursaturation qui permettent d'éviterparun refroidissement rapide le dédoublement et la cristallisationséparéede deux constituants: ferrite et cémentite: c'est le phénomène dela trempe. Cette explication delaconstitution de l'acier a été une véritable découverte.

Alafindecette conversation, Osmond me dit : - "J'aimerais bien savoir lequel de nous deux a eu cette idée, et commentily a été conduit: je ne m'en rendspascompte". Il nous fut impossible de trouver une réponseà cette question, nos idées avaient progressivement évolué et l'analogie avec les véritables dissolutions s'était introduite dans nos esprits d'une façon inconsciente ..."

5 COMPTABILISATION DE L'EXPERIENCE PASSEE POUR LA DEPASSER

"(...) Les découvreurs seraient enfait l'expression, à une époque donnée, de la connaissance accumulée par l'espèce humaine. Ils actualisent en quelque sorte l'évolution historique, car la découverte ne peut se faire qu'en comptabilisant l'expérience passée et en la dépassant (...)"

(LABORIT 1970(2».

Osmond débute son premier mémoire sur l'acier(1885) par ces mots; "Nous essayerons, ne fut-ce que pour donner un cadreàde nouvel/es recherches, de résumer tout ce que nous avons pu recueil/ir, acquérir sur cette importance question" .Dans son 2ème mémoire, en1887, il a encore approfondi le sujet et élargi ses connaissances sur les travaux antérieurs.

n

travaux antérieurs que nous avons entrepris ces essais."

Plus tard, dans son article paru en 1900 "Sur la Cristallographie du fer" pour situer ce nouveau problème (OSMOND(S», il commence par examiner toutes les sources d'information sur la cristallographie des métaux ferreux dontildispose. Il connaît parfaitement les oeuvres des savants du XVllIème siècle (Buffon, Grignon, Guyton de Morveau) qui se sont intéressés au problème. Il les cite et reproduit leurs planches d'illustrations les plus intéressantes. Il examine ensuite les travaux plus récents. On trouve donc chez Osmond àla fois une parfaite connaissance de l'évolution historique du problème (comptabiliser) et le désir de relier ces informations entre elles et avec de nouvelles (et de les dépasser).

6. L'INDIVIDU EST LE PRODUIT D'UNE EPOQUE

U( .. .)L'imagination créatrice ne crée probablement rien, elle se contente de découvrir des

relations, dontl'homme n'avait pas encore conscience. Certes, la mise en évidence de ces relations sera d'autant plus facile et plus utile que nous n'avons pas tous les joursàredécouvrir le feu. En cela, un individu est le produit d'une époque (...

r

Pour évaluer ce dernier facteur, dont on ne peut direa priori s'il est favorable ou non, mais dont le rôle est prépondérant, il faut replacer le travail d'Osmond dans le contexte de l'époque .Toutes les découvertes scientifiques du XIXème siècle vont être mises àprofit par la sidérurgie pour déboucher sur des progrès techniques qui vont permettre une production massive de fonte de fer, puis d'acier, àun prix de revient de plus en plus bas. L'apothéose des constructions métalliques, du machinisme et de la mécanique, sera illustrée par les Expositions universelles de la seconde moitié du XIXème siècle. Cependant la Tour Eiffel sera encore construite en 1889 en fer puddlé car les propriétés de l'acier n'étaient pas encore assez bien connues. Osmond et les métallographes de la fm du siècle vont faire progresser les connaissances sur l'acier de façon spectaculaire en dix ans. Sur mer comme sur terre, tout l'armement dépend de la sidérurgie. La société dans laquelle Osmond vit et travaille, de sa sortie de l'Ecole Centrale en 1872 à sa retraite en 1909, est donc dominée par l'industrialisation, par le développement fulgurant des usages du fer et de l'acier dans tous les domaines, aussi bien pacifiques (transports, machines, constructions, ouvrages d'art) que militaires (canons, obus, blindages ).

7. CONCLUSION

Que peut-on retenir de l'analyse de la vie et de l'oeuvre d'un personnage aussi créatif que F.Osmond? On a vu qu'il possédait:

- une culture scientifique vaste et pluridisciplinaire ;

- l'aptitudeà faire des analogies originales ; - une vaste culture historique dans sa discipline;

et emID que son travail avait été influencé par l'ambiance et les besoins de son époque. L'émergence de la science du métal était de toutes façons inéluctable en cette fin du XIXème siècle. Les besoins et la production étaient tels que l'acier devait forcément livrer ses secrets. Maisà qui? On peut supposer que c'est la conjoncture dans la personne d'Osmond d'un certain nombre de facteurs favorablesàla créativité qui lui a permis d'être le personnage principal de l'émergence de la métallographie.

La puissance et la perfection du travail ainsi que l'aptitude aux analogies sont des facteurs purement personnels sur lesquels la société n'a pas de prise L'influence du contexte de l'époque est globale et ne peut être contrôlée; par contre, sur les deux facteurs restant on peut envisager une action.

TIsemble ressortir, de cette analyse que l'Histoire des Sciences et des Techniques devrait faire partie de la formation de tous les scientifiques.

Une vaste culture pluridisciplinaire n'est plus guère envisageable pour un seul homme en notre fin de XXème siècle (on ne peut plus comme Osmond être à la fois physicien chimiste -cristallographe - ingénieur - métallurgiste - physico-chimiste de haut niveau ). TIsemble donc que c'est la recherche elle-même qui doit être pluridisciplinaire, les différents spécialistes ayant la possibilité et le devoir de se réunir autour d'un thème pour essayer justement de faire surgir de nouvelles associations.

8. BIBLIOGRAPHIE

(1)DELGADO (J.), 1985. - Bases biologiques du réel et de l'imaginaire.Imaginaire et Réalité. Colloque de Washington.Ed. Albin Michel.

(2) LABORIT (H.), 1970. -L'lwmme imaginant. Collection 10-18.

(3) THOM (R.), LEJEUNE (C.), DUPONT (J.P.), 1978. -Morphogénèse et imaginaire. CIRCE, Série Méthodologie de l'Imaginaire. Editions Lettres Modernes.

(4)OSMOND (F.), WERTII (J.), 1885. - Théorie cellulaire des propriétés de l'acier. InAnnales des Mines, VIII, 5-84.

(5) OSMOND (F.), 1887. - Transformation du fer et du carbone dans les fers, les aciers et les fontes blanches.Mémorial Ani//erie de Marine, 3ème livraison.

(6).OSMOND (F.), 1895. - Méthode générale pour l'analyse micrographique des aciers au carbone. InBulletin d'Encouragement pour l'Indépendance Nationale,mai,4 (10), 480..

(7) LeCHATELIER (F.), 1968. -Henry le Chatelier, sa vie, son oeuvre, son temps. Edité par la Revue de Métallurgie.

(8) OSMOND (F.),1900. - Sur la cristallographie du fer. InAnnales des Mines, 9 (17),110. (9).CHEZEAU (N.), 1989. -Le rôle de Floris Osmond dans l'émergence d'une science du métalàla fin du XIXe siècle. Mémoire de DEA en Epistémologie et Histoire des Sciences.