Guglielmini

Giovanni Battista Guglielmini est un physicien né à Bologne le 19 novembre 1760 et mort dans la même ville  le 17 décembre 1817.  Il a travaillé à la démonstration du mouvement de rotation de la Terre, et à des expériences sur la chute des corps. Ses expériences ont définitivement validé les théories de Copernic. Il reste à ce jour reconnu comme le premier expérimentateur scientifique à avoir fourni une démonstration mécanique de la rotation de la Terre, ouvrant la voie à une longue lignée de physiciens qui, de Benzenberg à Foucault, perfectionneront ce qu'il avait entrepris avec une rigueur et un courage intellectuel exceptionnels.

Issu d'une famille modeste, ill fréquente le séminaire de sa ville natale et ne parvient à s'inscrire à l'université et à obtenir son diplôme de philosophie en 1787 que grâce aux bourses obtenues auprès de l'Assunteria de l'université. Il reçoit la tonsure dans sa jeunesse et porte le titre d'abbé, mais ne semble pas avoir reçu d'ordres supérieurs, et mourra célibataire. On ignore s'il est apparenté à l'illustre ingénieur et médecin bolonais Domenico Guglielmini, qui avait été surintendant général des travaux hydrauliques de Bologne un siècle auparavant, en tout cas, il n'en est pas le descendant direct. 

Introduit par son maître Sebastiano Canterzani, professeur de mathématiques, auprès du cardinal Ignazio Gaetano Boncompagni Ludovisi, le jeune savant accompagne ce dernier à Rome en 1788, après sa nomination comme légat pontifical à Bologne. C'est dans ce contexte romain, sous la protection d'un puissant ecclésiastique éclairé, que Guglielmini commence à concevoir et à préparer les expériences qui vont définir toute sa carrière scientifique. 

Le moment est propice à la corroboration empirique des théories de Copernic, qui, bien que toujours inscrites à l'Index des livres prohibés, peuvent désormais être étudiées et démontrées grâce à la clairvoyance éclairée du pontife bolonais Benoît XIV. Guglielmini s'inscrit ainsi dans une longue tradition de physiciens cherchant à prouver par l'expérience ce que la théorie héliocentrique implique depuis Galilée : si la Terre tourne sur elle-même, un corps lâché du haut d'une tour ne tombe pas exactement à la verticale de son point de départ, mais dévie légèrement vers l'est, parce que le sommet de la tour se déplace plus vite que sa base dans le sens de la rotation terrestre. 

En 1789, il publie à Rome son premier traité, les Riflessioni sopra un nuovo esperimento in prova del diurno moto della terra (Réflexions sur une nouvelle expérience pour prouver le mouvement diurne de la Terre). Avec ce texte, Guglielmini espère obtenir l'autorisation d'effectuer l'expérience à Saint-Pierre de Rome. Malheureusement, son protecteur Boncompagni Ludovisi est écarté cette même année du secrétariat des États pontificaux et décède l'année suivante, laissant ainsi le philosophe bolonais sans appui dans la capitale. C'est pourquoi Guglielmini rentre à Bologne en 1790, où il rejoint immédiatement l'Accademia delle Scienze de l'Institut local.

Encouragé par ses collègues, il choisit la tour Asinelli comme emplacement idéal pour son "épreuve du poids". Avec ses près de cent mètres de hauteur, elle avait déjà servi à d'autres expériences scientifiques, notamment celles de triangulation menées par les jésuites Riccioli et Grimaldi dans les années 1640. C'est en effet dans cette même tour degli Asinelli que Riccioli avait, un siècle auparavant, expérimenté sur la chute des corps en vue de contredire Galilée. La tour présente toutefois un inconvénient : en raison de ses caractéristiques constructives  (elle comporte encore aujourd'hui de nombreux trous où des poutres avaient été insérées lors de sa construction et de son entretien), l'expérience ne peut pas être considérée comme véritablement concluante. L'Académie lui propose alors la tour de la Specola au Palazzo Poggi, siège de l'Institut, pour réaliser le même test. Guglielmini effectue une seconde tentative à la tour degli Asinelli en 1791, dans des conditions méthodologiques très rigoureuses. 

Seize boules sont lâchées d'une hauteur de 73 mètres environ, entre juin et septembre 1791, et le fil à plomb est fixé en février 1792 , le tout de nuit et pour la plupart après minuit, afin de minimiser les perturbations liées à la circulation. Les déviations moyennes mesurées vers l'est et vers le sud sont respectivement de 8,4 lignes et 5,3 lignes, tandis que les calculs théoriques donnaient 7,6 et 6,2 lignes. L'accord entre observation et calcul, bien qu'imparfait, est suffisamment convaincant pour asseoir la réputation scientifique du physicien bolonais. 

En 1792, il publie l'ensemble de ses travaux dans un mince volume in-octavo, le De diurno terrae motu experimentis physico-mathematicis confirmato opusculum, qui retrace dans sa préface l'histoire et la description de ses expériences, reprend dans un premier article le contenu des Riflessioni, défend ses conclusions contre ses contradicteurs dans un second article, et présente les résultats dans un troisième. L'ouvrage porte l'imprimatur du Saint-Office de Bologne. 

La publication de ce livre pousse Pierre-Simon de Laplace et d'autres savants à s'interroger sur certains aspects de la théorie physique de Guglielmini. Les erreurs contenues dans ses formules, reprises ensuite par d'autres, servent précisément d'aiguillon à Gauss et à Laplace pour élaborer la théorie correcte du mouvement relatif dans un référentiel en rotation. En 1803, Laplace et Gauss obtiennent indépendamment l'un de l'autre l'expression mathématique de la déviation vers l'est. Quant à la déviation vers le sud que Guglielmini avait cru mesurer, Laplace la juge théoriquement impossible et la considère comme une imperfection de la méthode expérimentale. 

La virtuosité expérimentale et les précautions minutieuses de Guglielmini servent néanmoins de modèles à ses successeurs Johann Friedrich Benzenberg en 1802 et 1804, puis Ferdinand Reich en 1831, et la cohérence interne de ses résultats n'est jamais dépassée. Sa théorie est juste en ce qu'elle considère la trajectoire absolue du corps en chute libre (abstraction faite de la résistance de l'air) comme elliptique, ou approximativement parabolique, et le plan orbital comme passant légèrement au nord de la verticale, par le centre d'attraction. 

Sur le plan institutionnel, sa carrière prend un essor considérable à partir des années 1790. En 1794, Guglielmini est nommé professeur de mathématiques à l'université de Bologne, poste qu'il occupe pendant vingt-trois ans jusqu'à sa mort en 1817. Avec l'arrivée de Napoléon en 1796, Guglielmini occupe de nombreuses fonctions académiques, universitaires et politiques. L'astronome désormais célèbre se trouve alors impliqué dans un vaste projet de régulation hydraulique et d'assainissement pour l'ensemble du royaume d'Italie, notamment le bassin du Reno à Bologne, qui l'absorbe presque entièrement de 1803 à 1807. Durant cette période, il renonce à sa chaire d'astronomie et reprend celle du calcul sublime. Ce détour par l'hydraulique n'est pas anodin : il rappelle que Bologne a toujours entretenu un lien étroit entre science et gestion de l'eau, héritage précisément de la tradition inaugurée par l'autre Guglielmini un siècle plus tôt. 

Après un bref séjour à Padoue, il revient à Bologne, se concentre à nouveau sur les mathématiques pures et est même élu recteur pour l'année académique 1814-1815, durant une période délicate où se succèdent les difficiles gouvernements autrichien et murattien. En 1815 paraît enfin l'Elogio di Lionardo Pisano, discours prononcé par Guglielmini lors de l'ouverture de l'année académique 1812, enrichi par la suite d'une histoire approfondie des mathématiques médiévales.