Les mathématiques à Lille

• 1. L'époque.
  • 1.a. Lille et la région.
  • 1.b. L'école des chauffeurs mécaniciens.
  • 1.c. Le lycée de Lille.
  • 1.d. L'école d'ingénieurs de Lille.
  • 1.e. Le contexte de l'enseignement.
• 2. La création de la Faculté des Sciences de Lille en 1854.
• 3. Les premiers mathématiciens de la Faculté.
  • 3.a. Mahistre.
  • 3.b. Mahistre et Guiraudet.
  • 3.c. Guiraudet et David.
• 4. Les thèses et la recherche.
  • 4. a. Les thèses.
  • 4. b. Les travaux scientifiques.
    • 4. b. i. Travaux de Mahistre.
    • 4. b. ii. Travaux de Guiraudet.
    • 4. b. iii. Travaux de David.

1. L'époque.

     1.a. Lille et la région.

Après le coup d'état du 2/12/1851, le Second Empire, d'abord autoritaire, se libéralise à partir de 1860, date à laquelle la guerre d'Italie fait se rompre l'alliance de l'Empire et de l'Eglise. Comme Paris, Lille se transforme : " on fait sauter les murailles : les bollwerks deviennent des boulevards ", la rue nationale, dite impériale à l'époque, est percée. Wazemmes, Esquermes, Moulins et Fives sont annexés. La ligne de chemin de fer Paris-Lille, inaugurée en 1846[1], nécessite l'agrandissement de la gare de voyageurs. La gare de marchandises de Saint-Sauveur est construite ainsi que la Halle de la rue Solférino. Le choléra reste endémique jusqu'aux années soixante, l'insalubrité de Lille construite sur un terrain marécageux, se résorbe par l'installation du système de distribution des eaux, entre 1869 et 1873. La Compagnie de Fives-Lille, créée vers 1861, fabrique des locomotives et des machines à vapeur. La Bourse des valeurs de Lille est ouverte, Roubaix Tourcoing est un centre textile de renommée mondiale. La Compagnie minière d'Anzin date du milieu du XVIIIe siècle, la houille du bassin d'Oignies est découverte et exploitée un siècle plus tard. Les sols commencent à être mis en valeur. Cependant, malgré cette prospérité économique, le sous développement scolaire de la région est notable.

[1]    Le père d'Henri Béghin a démissionné de l'armée (il sortait de l'Ecole Polytechnique) pour participer à la fondation de la Société des chemins de fer du Nord. Voir notice d'Henri Béghin faite par Robert Mazet. Annales de l'ENS.1969.

      1.b. L'école des chauffeurs mécaniciens.[2]

En 1856, le médecin Auguste Gosselet [3] , qui préside alors la Société des Sciences, de l'Agriculture et des Arts de Lille, et qui invita Victor Hugo [4] pour lui faire connaître la situation déplorable des pauvres de Lille, propose la création de cours municipaux à l'intention des chauffeurs mécaniciens, instituant un des premiers enseignements professionnels de niveau secondaire de la région. Cette initiative résulte de l'explosion d'une machine à vapeur qui détruit une filature de Lille et fait cinq morts. Ces machines à vapeur équipent alors les locomotives et toutes les industries : mines, filatures, tissages, constructions mécaniques, sucreries, distilleries, brasseries, etc. La main d'oeuvre, non formée aux règles élémentaires de fonctionnement et d'entretien, est sujette à de multiples accidents. Mahistre, en tant que spécialiste des machines à vapeur, fait partie de la Commission issue de la Société pour créer cette Ecole, et quelques années plus tard, Guiraudet, Secrétaire de la Société, fait un rapport sur son fonctionnement.

[2]  Philippe Marchand, "Une expérience de formation professionnelle d'adultes : le cours municipal des chauffeurs mécaniciens de Lille", Histoire de l'éducation, INRP, mai 1995, no 66.
[3]   Le géologue Jules Gosselet est le neveu du médecin Auguste Gosselet
[4]   " Caves de Lille, on meurt sous vos plafonds de pierre ", Victor Hugo, Les Châtiments.1853

      1.c. Le lycée de Lille.[5]

Depuis 1802, un seul lycée, situé à Douai, prépare l'Ecole Polytechnique et autres grandes écoles, pour les trois départements du Nord, Pas-de-Calais et Sambre et Meuse. A Lille, il n'y a qu'un simple collège municipal établi dans l'ancien couvent des Recollets, rue des Arts [6]. La chaire de mathématiques de ce collège municipal est occupée par Testelin, puis, à son décès, par Delezenne. La discipline scolaire, à l'époque, est très dure, quasi-militaire. Ce collège, trop petit, n'a pas de prison, au désespoir de certains notables qui y voient une incitation à l'anarchie. Citons, comme élève de ce collège, le jeune Faidherbe, qui prépare ensuite l'Ecole Polytechnique à Douai et y intègre en 1838. Le musée, la bibliothèque municipale, les écoles académiques, le collège municipal, font du quartier de la rue des Arts le centre culturel de la ville. La construction du lycée de Lille, au même emplacement, est décidée vers 1845, on prévoit grand car la Faculté des Sciences et l'Ecole Préparatoire de Médecine et Pharmacie y seront logées. L'inauguration du lycée impérial se fait en 1852 en présence du ministre Fortoul et de l'archevêque de Cambrai qui bénit la chapelle. En 1857, les classes préparatoires à Polytechnique et Saint-Cyr ouvrent. Le lycée prend le nom de lycée Faidherbe en 1893.

[5]   Jacques Godard, Le lycée Faidherbe de Lille. Ses origines. Son histoire, E. Raoust, 1952.
[6]   La rue des Arts est maintenant appelée boulevard Carnot.

     1.d. L'école d'ingénieurs de Lille.[7]

La même année (1854) que la Faculté des Sciences, est créée l'Ecole Professionnelle, nommée ensuite Ecole Industrielle, puis Ecole Impériale des Arts Industriels, puis Institut industriel, agronomique et commercial du Nord, connue plus tard sous le sigle d'IDN et actuellement d'Ecole Centrale de Lille. La ville, aidée par le gouvernement, appuyée par les villes du Nord et par les départements voisins, a créé cette école pour former des contremaîtres qui auront bientôt le titre d'ingénieurs industriels. A l'époque, on distingue les ingénieurs d'état, issus de l'Ecole Polytechnique, de l'Ecole des Ponts et chaussées, des Mînes de Paris, des écoles militaires, et les ingénieurs civils issus de l'Ecole Centrale de Paris, de Lyon, des Mînes d'Alès, Saint-Etienne, etc. Le baccalauréat n'est pas exigé à l'entrée de cette école, mais l'admission est soumise à des épreuves du niveau des matières scientifiques du baccalauréat ès lettres. Un des points essentiels de la formation de ces ingénieurs civils de Lille porte sur la connaissance des machines à vapeur. Il est délivré un enseignement pratique dans l'école, et la faculté leur délivre un enseignement " d'ordre plus élevé mais non moins pratique " en mécanique appliquée particulièrement. Tous les détenteurs de la chaire de mécanique de la faculté des sciences enseigneront en titre dans cette école.

[7]    Patrick Lagneaux, Pierre Omnes, Bruno Tréhin, La création de l'IDN, Publication IDN, 1996

     1.e. Le contexte de l'enseignement.

Riemann fait sa leçon inaugurale Sur les hypothèses qui servent de fondement à la géométrie à G&omul;ttingen en 1854, Gauss décède un an plus tard, à 88 ans, dans cette ville. Cauchy décède en 1857, à 68 ans. Vers 1852, l'agrégation et l'Ecole Normale Supérieure sont réformées. Des nouveaux programmes de l'enseignement des sciences, qui doit être " simple et utile ", sont dorénavant encadrés par des inspecteurs généraux de l'enseignement supérieur : Le Verrier pour les mathématiques et Dumas pour les sciences physiques et naturelles. Julie Daubié est la première femme bachelière de France en 1861, elle a, à cette date, 37 ans. Elle a présenté cet examen à Lyon, l'académie de Paris ayant refusé sa candidature. Seulement 14 femmes seront reçues au baccalauréat lors des 12 années suivantes. Emma Chenu, la deuxième bachelière de France après Julie Daubié, est reçue à la licence de mathématiques en 1868, à la Sorbonne.

2. La création de la Faculté des Sciences de Lille en 1854.

En 1810, les facultés des sciences de Grenoble et Strasbourg existent déjà, Mahistre passe sa thèse dans cette dernière ville en 1850. Vers 1830, il y en a quatre autres facultés des sciences en France, hors la Sorbonne. Dans la région Nord, se trouve l'Université de Douai, fondée en 1562 [8] à partir d'un édit de Philipe II d'Espagne émanant de Madrid et reconduit sous le Premier Empire. C'est sans doute, pour des raisons de transferts de ville à ville politiquement délicats, que Lille ne figure pas parmi les premières facultés des sciences existantes. L'importance démographique et économique de l'agglomération justifie le choix de Lille en 1854, ainsi que l'existence de la Société des Sciences, de l'agriculture et des Arts de Lille où siègent, entre autres, Macquart et Delezenne. Cette société donne, à partir du début du XIXe siècle, l'impulsion au mouvement scientifiquecommercial et industriel faisant peu à peu de la ville le centre de l'activité intellectuelle de la région Nord. Sous l'égide de la société et avant la création de la faculté, des cours municipaux de niveau universitaire en chimie, physique et histoire naturelle sont dispensés, des écoles sont créées. La société recueille et publie des communications scientifiques. De nombreux mathématiciens en feront partie et la présideront parfois. Créée plus tard, en 1873, sous l'impulsion de Kuhlmann [9] , la Société Industrielle du Nord décerne un prix annuel que certains mathématiciens recevront.

En 1854, la France est divisée en 16 circonscriptions académiques, Douai en reste le siège pour les cinq départements du Nord, Pas-de-Calais, Somme, Aisne, Ardennes, et des Facultés des Sciences sont créées dont celle de Lille. La création simultanée des Facultés répond aussi à la nécessité de constituer les jurys du baccalauréat. Les moyens alloués aux nouvelles Facultés sont faibles. Pasteur dit en 1858 : " qui voudra me croire quand j'affirmerai qu'il n'y a pas au budget de l'instruction publique, un denier affecté au progrès de la science par les laboratoires ". Dans ces premières années, les séances solennelles de rentrée concernent la Faculté et l'Ecole Préparatoire de Médecine et de Pharmacie, créées en même temps, et logées au même endroit.

[8]  Selon Jean Lestocquoy ( Histoire de la Flandre et de l'Artois, PUF, 1965), vers 1562, de nombreuses villes du Nord s'agitent, gagnées par les idées nouvelles de la Réforme, qui leur donnent aussi prétexte de se rebeller contre l'occupant espagnol. La région est en proie aux bandes de brise-image, et les pillages sévissent. L'abbé François Richardot, évêque d'Arras, est un artisan de cette création qui accompagnera le réveil des idées souhaité, l'université de Louvain étant trop loin.
[9]   " Le devoir du savant est d'éclairer l'industriel ", Kuhlmann

3. Les premiers mathématiciens de la Faculté.

     3.a. Mahistre.

La chaire de mécanique rationnelle est confiée à Gabriel Mahistre, doyen d'âge parmi les tenants des quatre chaires créées. Mahistre est originaire de l'Hérault, sa famille est honorable mais déshéritée. Un pasteur le remarque et l'encourage à faire des études de théologie à Montauban, puis à Strasbourg où sa passion pour les sciences lui fait abandonner le projet d'entrer dans les ordres. Il enseigne comme régent [6] à Belfort après sa licence, puis à Chartres où il fait un cours public remarqué sur La coupe des pierres. Il est nommé professeur de mathématiques au lycée de Saint-Omer et soutient sa thèse sur la mécanique rationnelle et la mécanique céleste à Strasbourg. Certains écrits évoquent une classe de mathématiques spéciales à Saint-Omer où aurait officié Mahistre. Ceci semble peu probable étant donné l'importance relative de Saint-Omer et le nombre très limité de telles classes dans les régions.

Dès son entrée en fonction à la Faculté, Mahistre, spécialiste des machines à vapeur, fait un cours de mécanique (systèmes de distribution, travail de la vapeur dans les cylindres des machines) et un cours de calcul différentiel. L'enseignement de calcul différentiel, qui comprend de la géométrie infinitésimale, des notions de topographie et de géométrie descriptive, est suivi assidûment par quelques maîtres répétiteurs (qui répètent les cours magistraux des titulaires de chaire afin d'aider les élèves) des lycées de Lille, Douai, Hazebrouck, etc. ; il en est de même du cours de mécanique rationnelle. Par contre le cours de mécanique appliquée a un public d' "environ cent personnes parmi lesquelles un grand nombre de contremaîtres de fabriques", dont, en particulier, les élèves de l'Ecole Professionnelle.

[10]   Le régent correspond à professeur principal dans une classe.

      3.b. Mahistre et Guiraudet.

La lourdeur de l'enseignement de mathématiques et de mécanique amènent Pasteur à insister auprès du Ministre de l'Instruction Publique pour obtenir en Novembre 1856 la nomination d'un professeur adjoint chargé du cours de mathématiques : il s'agit d'Alexandre Guiraudet, ancien élève de l'ENS, professeur au lycée Saint Louis de Paris, qui enseignera les théories nécessaires à la résolution des problèmes scientifiques et mécaniques : le calcul différentiel et intégral, le calcul des variations. Mahistre continue d'enseigner la mécanique appliquée aux élèves de la licence et de l'Institut des Arts, à travers l'étude des machines, la résistance des matériaux, l'hydraulique. Mahistre publie de nombreux mémoires au CRAS et à la Société des Sciences de Lille, sur les applications de la mécanique à l'industrie, dans la tradition de la mécanique des machines introduite en France par Coriolis et Poncelet vers 1820. Sa théorie du régulateur à force centrifuge est utilisée dans l'industrie. Il apparaît rapidement que les cours de mathématiques requièrent de solides notions préalables et on réclame le rétablissement du baccalauréat ès sciences mathématiques qui a été supprimé en 1851. Etant le professeur le plus âgé, Mahistre devient Doyen intérimaire au départ de Pasteur en 1857 et sera remplacé dans ce poste par le chimiste Girardin en 1858. Les raisons de ce choix sont restées inconnues. Mahistre publie alors son Cours de mécanique appliquée, ouvrage de 500 pages précédemment autographié [11] et publié par abonnement. Travailleur infatigable, il remplit à la limite de ses forces la tâche pour laquelle il a été nommé. A moins de 50 ans, il meurt malheureusement de maladie en 1860, lisant à la veille de sa mort deux notes à la Société impériale des Sciences de Lille. Il laisse sa veuve et six enfants, dont trois de moins de 6 ans, sans grandes ressources [12] . La renommée de Mahistre et les sociétés de secours suppléent heureusement à cette situation. En moins d'un mois, 12 000 francs sont récoltés auprès des industriels du Nord, et la société de secours des Amis des Sciences, fondée par le chimiste Thénard en 1857, attribue une rente de 1 200 francs à Madame Mahistre.

[11]   L'autographie consiste à reproduire au moyen d'une encre spéciale.
[12]   Les allocations familiales ne sont créées que bien plus tard, vers 1932. La loi de 1853 institue un régime de pension par répartition pour les fonctionnaires et prévoit une pension de réversion réduite au tiers pour les veuves.

      3.c. Guiraudet et David.

Guiraudet est alors promu professeur. Il est le seul mathématicien pendant deux ans. Il reprend, outre son cours de calcul différentiel et intégral, le cours de mécanique où il introduit l'étude des fourneaux et chaudières, de la production de fumées, de la machine à détente et à deux cylindres, connue dans le Nord sous le nom de machine de Woolf, puis, plus tard, il enseigne la transmission de mouvements, les engrenages, les excentriques. Cet enseignement se fait, faute de moyens, sans expérimentation, seulement avec des dessins. Guiraudet publie régulièrement des mémoires à la Société, ils portent sur des aperçus historiques concernant le calcul des variations et le calcul infinitésimal, la théorie des surfaces et surtout la cristallographie géométrique.

Une nouvelle chaire de mathématiques pures est créée en 1862, elle est occupée par Claude David. Né à Lons-le-Saunier, David est un ancien élève de l'ENS. Nommé, sans être consulté, inspecteur de l'Académie de Strasbourg, il préfère venir à Douai et est connu comme brillant professeur de mathématiques spéciales au lycée impérial. David introduit dans ses cours la géométrie descriptive, la trigonométrie sphérique et des éléments d'astronomie. Les notes de David écrites pour la Société des Sciences de Lille concernent la géométrie des courbes et surfaces.

En 1864, David décède. Guiraudet, seul, occupe la chaire de mathématiques pures et appliquées jusqu'en 1872. L'autre chaire de mathématiques pures est transformée en chaire de géologie occupée par Jules Gosselet, l'enseignement de géologie étant jusqu'alors absent à la Faculté. A. Guiraudet est nommé doyen en 1868, après Girardin. En 1873, le chimiste Viollette lui succède.

4. Les thèses et la recherche.

      4. a. Les thèses.

Trois titres universitaire existent pour les sciences : le baccalauréat, la licence de sciences et le doctorat. Les candidats à la licence sont des répétiteurs ou des maîtres de collège, le statut d'étudiant n'apparaît qu'en 1880, avec la création de bourses. Pour toute la France, de 1850 à 1860, on recense en moyenne 80 licences de sciences délivrées par an.

Sur la période 1810-1890, il y a eu en sciences mathématiques : 184 thèses soutenues à Paris et 44 en province, il n'y en a pas eu à Lille. Ces thèses sont souvent des thèses de mécanique ou d'astronomie. Sur cette période, huit thèses de sciences sont soutenues à Lille : quatre en chimie, une en chimie-physique, une en botanique, deux en géologie. On peut expliquer l'absence de soutenance de thèses de mathématiques à Lille jusqu'en 1911 et leur nombre dérisoire jusqu'en 1960, par le faible nombre de mathématiciens universitaires lillois. Si la recherche en mathématique nécessite une concentration intense et soutenue pendant des temps très longs, elle exige aussi des échanges pour confronter et faire émerger les idées. On verra apparaître, lors de la période suivante, les liens très forts entretenus avec Paris où sont soutenues la plupart des thèses.

      4. b. Les travaux scientifiques.

Ces " travaux particuliers des personnels " sont évoqués par les doyens lors des cérémonies solennelles de rentrée pour rendre compte de l'activité de l'année universitaire écoulée et sont rapportés dans les Annales.

      4. b. i. Travaux de Mahistre.

• 1. "Des limites des vitesses de rotation qu'on peut faire prendre à certaines roues, sans avoir à craindre leur rupture, sous l'effort de la force centrifuge", CRAS [13] et Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1856-57.
• 2. "Des limites des vitesses qu'on peut imprimer aux trains de chemins de fer, sans avoir à craindre la rupture des rails", CRAS et Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1856-57.
• 3. "Du travail de la vapeur dans les cylindres des machines, en tenant compte de tous les espaces libres du système distributeur", CRAS et Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1856-57.
• 4. "Note sur une amélioration à introduire dans le régime économique des machines à vapeur du système de Wolf", CRAS et Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1856-57.
• 5. "Mémoire descriptif d'une roue destinée à produire la détente variable de la vapeur, en laissant constante la course de la glissière, et en maintenant ainsi le conduit de vapeur toujours ouvert au même degré", CRAS et Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1856-57.
• 6. "Note sur le calcul de la vaporisation d'une machine travaillant à la détente du maximum d'effet", CRAS et Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1856-57.
• 7. "Des limites de la pression dans les machines travaillant à la détente du maximum d'effet", CRAS et Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1856-57.
• 8. "Une note sur la mesure de la force utile prise sur une machine à vapeur sans avoir recours à l'emploi du frein", CRAS, 1858.
• 9. "Une note sur le calcul des condensations et autres pertes de vapeur qui se font dans les conduits des machines, depuis la chaudière jusque dans le cylindre moteur, avant la détente", CRAS et Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1858.
• 10. "Une note sur le calcul de la force nécessaire pour mouvoir une clef de robinet, ou un axe conique pressé et maintenu dans la gaine par l'action de la vapeur", CRAS et Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1858.
• 11. "Un mémoire sur les sections à donner aux tuyaux destinés à conduire la vapeur des générateurs aux cylindres des machines", CRAS, 1858.
• 12. "Un mémoire sur le mouvement des manivelles simples et des volants dans les machines à vapeur à double effet", CRAS, 1858.
• 13. Cours de mécanique appliquée, Paris, Mallet-Bachelier, 1858, 500 p.
• 14. "Note sur les pertes de travail dues à l'excentricité dans les roues à grande vitesse tournant autour d'un axe vertical", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1858-59.
• 15. "Mémoire sur la transmission du mouvement à l'aide de courroies sans fin", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1858-59.
• 16. "Note sur le travail absorbé par le frottement dans les crapaudines et dans les guides", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1860.
• 17. "Note sur la transmission du mouvement dans certaines circonstances particulières", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1860.

[13]    CRAS signifie Comptes Rendus de l'Académie des Sciences.

      4. b. ii. Travaux de Guiraudet.

• 1. Exhumation du mémoire sur "la figure et la construction de voûtes" de l'Abbé Bossut, 1859-60.
• 2. "Mémoire sur la cristallographie géométrique", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1860-61.
• 3. "Note sur les points à indicatrices paraboliques dans les surfaces courbes et sur les points singuliers des lignes plates", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1860-61.
• 4. "Aperçu historique sur l'origine et les progrès du calcul des variations", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1861-62.
• 5. "Note historique relative à l'invention du calcul infinitésimal", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1862-63.
• 6. "Dynamique du point matériel libre ou assujetti à se mouvoir sur une surface fixe", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1863-64.
• 7. "Etude sur la cristallographie géométrique", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1864-65.
• 8. "Mémoire sur les trois premiers systèmes cristallins", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1865-66.
• 9. "Mémoire sur la cristallographie", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1866-67.
• 10. "Théorie des surfaces courbes et le mouvement du point matériel sur une surface", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1870-71.
• 11. "Cristaux du système rhomboédrique ou hexagonal", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1871-72.

      4. b. iii. Travaux de David.

• 1. "Mémoire sur la courbure des surfaces, les lignes de courbure et la détermination des surfaces qui ont toutes leurs lignes de courbure planes", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1860-61.
• 2. "Sur la théorie générale des développantes", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1861-62.
• 3. "Résolution de quelques cas particuliers des équations linéaires différentielles", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1861-62.
• 4. "Calcul de la durée des saisons en fonction de la longitude du périhélie", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1861-62.
• 5. "Intégration des équations à coefficients variables qui admettent des intégrales de formes déterminées", Mémoire de la Société des Sciences de Lille, 1862-63.