Une brève histoire des garde-temps

Une horloge de clocher du XIV^e siècle se trompait d'environ un quart d'heure par jour. Trois siècles plus tard, une horloge pouvait ne se tromper que de quelques secondes. Qu'est-ce qui a changé ? On pourrait penser à de meilleurs outils, à des roues mieux taillées. Ils ont compté, mais ce n'est pas l'essentiel. L'essentiel tient en une idée : un objet qui oscille à son propre rythme. Fais défiler la frise, puis voyons pourquoi cette idée change tout.

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Avant les engrenages

Le gnomon, un bâton planté au sol, puis le cadran solaire lisent l'ombre du Soleil : ils ne servent à rien la nuit ou par temps couvert. La clepsydre fait couler de l'eau, le sablier du sable. Ils mesurent une durée, mais l'eau coule plus vite quand le récipient est plein, plus lentement quand il se vide ou qu'il fait froid. Les Grecs et les Chinois ont poussé la clepsydre très loin, avec des flotteurs et même des roues dentées, sans pouvoir supprimer ce défaut : le débit dépend des conditions.

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Le foliot : un frein, pas un battement

Vers la fin du XIII^e siècle apparaît en Europe l'horloge mécanique. Un poids descend et fait tourner les roues. Pour qu'il ne tombe pas d'un coup, un échappement à verge le retient, et le libère par petits coups, au rythme d'une barre lestée qui va et vient : le foliot.

Raisonnons. Que se passe-t-il si l'on accroche un poids deux fois plus lourd ? Le foliot est poussé plus fort, il va et vient plus vite, et l'horloge avance. Si la corde frotte un peu plus en hiver, le foliot ralentit et l'horloge retarde. Le foliot n'a aucun rythme à lui : il bat à la vitesse que le moteur lui impose. Ce n'est pas un oscillateur, c'est un frein. D'où ce quart d'heure d'erreur par jour, et ces horloges souvent dépourvues d'aiguilles, qui se contentaient de sonner.

Vers 1500, le ressort moteur remplace le poids et l'horloge devient portable. Les premières « montres » de Nuremberg, attribuées à Peter Henlein, se portent en pendentif. Mais un ressort pousse fort quand il est bien remonté, faiblement quand il se détend ; avec un foliot, la montre avance le matin et retarde le soir.

Le pendule : un rythme qui ne dépend pas de la poussée

Fais l'essai avec une balançoire. Pousse-la un peu, puis beaucoup, en comptant la durée d'un aller-retour. Elle va plus loin, plus vite, mais la durée d'un aller-retour change à peine. Selon son biographe, Galilée l'aurait remarqué jeune homme, en observant une lampe qui se balançait dans la cathédrale de Pise. Un pendule a une période propre, fixée par sa longueur, et presque pas par la force avec laquelle on le pousse. (Presque : les grandes oscillations sont un peu plus lentes que les petites. Les horlogers le savent et les limitent.)

En 1656, le savant néerlandais Christiaan Huygens place un pendule au cœur d'une horloge. Désormais, c'est le pendule qui impose le rythme, et le moteur ne fait que l'entretenir. L'erreur tombe d'un quart d'heure à une dizaine de secondes par jour. Il reste un problème : un pendule ne fonctionne que posé et immobile. Dans une poche ou sur un bateau qui roule, il ne vaut plus rien. En 1675, Huygens trouve la réponse : un balancier rappelé par un ressort en spirale, le spiral réglant. Comme le pendule, il a sa propre période ; contrairement à lui, il fonctionne dans toutes les positions.

Une question de vie ou de mort : la longitude

En octobre 1707, une escadre de la Royal Navy se croit loin des côtes et se brise sur les rochers des îles Scilly, au large de l'Angleterre. Plus de 1 400 marins meurent. La cause : les navigateurs ne savaient pas où ils étaient en longitude. En 1714, le Parlement britannique promet jusqu'à 20 000 livres, une fortune, à qui saura la déterminer en mer.

Pourquoi est-ce une affaire d'horloge ? La Terre fait un tour, 360°, en 24 heures, soit 15° par heure, ou 1° toutes les 4 minutes. Si tu emportes l'heure de ton port de départ et que tu lis l'heure locale au Soleil, chaque 4 minutes d'écart te placent 1° plus à l'est ou à l'ouest. Le prix exigeait un demi-degré de précision, soit 2 minutes d'erreur au bout de six semaines de mer. Fais la division : la montre ne devait pas dériver de plus de trois secondes par jour, sur un navire qui roule, dans le chaud et le froid.

L’usine, puis le cristal

Au XIX^e siècle, l'échappement à ancre suisse s'impose et la montre s'industrialise : pièces interchangeables, machines-outils, et un système d'« établissage » où chaque atelier fabrique sa partie (ébauches, pierres, spiraux, boîtes, cadrans), dans le Jura suisse comme en Franche-Comté.

En 1969, Seiko commercialise l'Astron, première montre-bracelet à quartz. Son battement est un petit cristal de quartz qui vibre plusieurs milliers de fois par seconde, entretenu par un circuit électronique. Elle ne dérive que de quelques secondes par mois, et coûte à sa sortie le prix d'une voiture. Les montres à quartz d'aujourd'hui battent presque toutes à 32 768 fois par seconde. Pourquoi ce nombre ? Parce que 32 768 = 2¹⁵ : le circuit n'a qu'à diviser la fréquence par deux, quinze fois de suite, pour obtenir exactement une impulsion par seconde. Le quartz devient vite bon marché : en moins de vingt ans, l'horlogerie suisse passe d'environ 90 000 emplois à moins de 30 000. Puis, dans les années 1990, la montre mécanique revient, non plus parce qu'elle serait la plus précise, mais pour ce qu'elle est : une machine que l'on peut comprendre, démonter et régler à la main.