De l’impossibilité de l’expérience cruciale en physique : synthèse historique soutenant la critique par Duhem des conséquences de la mesure de la vitesse de la lumière dans l’eau

En 1850, Foucault compare expérimentalement la vitesse de la lumière dans l’air à sa vitesse dans l’eau. Comme il est alors reconnu que la théorie ondulatoire et celle des projectiles encore en compétition prédisaient des résultats inverses à une telle mesure, Foucault « déclare le système de l’émission incompatible avec la réalité des faits ». Dans sa Théorie Physique, Duhem s’empare pourtant de cet exemple pour illustrer sa démonstration épistémologique de l’impossibilité de l’experimentum crucis en physique. Ainsi, l’ambition du présent article est-elle d’augmenter la démonstration de Duhem de preuves historiques relatives à la question de la vitesse de la lumière dans l’eau. On passera effectivement en revue les quatre opinions majeures quant à la nature de la lumière envisagées de 1637 à 1801, menant chacune des théories concluant que le rapport des sinus est constant et égal au rapport des vitesses dans les deux milieux ; mais défendue chacune par au moins deux auteurs concluant à des rapports de vitesses inverses – donc à des prédictions inverses quant au résultat d’une éventuelle expérience de Foucault. La convergence des indices historiques confirmera ainsi que la nature de la lumière, considérée isolément, n’est en rien contrainte par la mesure de sa vitesse dans l’eau.

In 1850, Foucault was the first to compare experimentally the velocity of light in air to its velocity in water. As the wave and projectile theories competing at the time predicted inverse results to such a measurement, Foucault "declared the emission system incompatible with the reality of the facts". Yet, in his Physical Theory, Duhem uses this very example to illustrate his epistemological demonstration of the impossibility of the experimentum crucis in physics. Thus, the ambition of the present article is to augment Duhem’s demonstration with historical evidence relating precisely to the question of the speed of light in water. We will review the four major opinions on the nature of light developed between 1637 and 1801; all leading to theories concluding that the ratio of sines is constant and equal to the ratio of the velocities in the two media, but all being defended by at least two authors concluding to inverse ratios of those velocities and thus to opposite predictions on the result of an experiment such as Foucault’s. The convergence of historical evidence will then confirm that the nature of light, considered in isolation, is in no way constrained by the measurement of its speed in water.