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\datereceived{2024-01-10}
\dateaccepted{2024-06-13}
\ItHasTeXPublished
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\CDRsetmeta{articletype}{history-of-sciences}

\title{Denis Papin: sa vie, son {\oe}uvre}
\alttitle{Denis Papin: his life and work}

\author{\firstname{Bernard} \lastname{Vivier}}
\address{Association Pau Wright Aviation, Pau, France}
\email{bernard.vivier@gmail.com}

\keywords{\kwd{Papin}\kwd{Digesteur}\kwd{Vapeur}}
\altkeywords{\kwd{Papin}\kwd{Digesteur}\kwd{Steam}}

\begin{abstract} 
Docteur en médecine, Denis Papin n'aura jamais exercé son art.
Très attiré par les sciences, il sera l'assistant de grands
savants, notamment de Christian Huygens et de Robert Boyle. Adepte de
la méthode expérimentale, il est l'inventeur du
\og Digesteur\fg, ancêtre de la \og cocotte minute\fg, puis
posera les principes expérimentaux de l'utilisation de la vapeur
comme force motrice. L'homme de science ne fera jamais commerce de ses
inventions et recherchant des protecteurs capables de pourvoir au
financement de ses travaux, il fut un savant nomade, alors que son
protestantisme le maintenait hors de France. Sa fin de vie fut
difficile et il mourut en 1713 sans voir la concrétisation
industrielle de ses travaux. En effet, en 1712, Thomas Newcomen et
Thomas Savery réalisent le prototype d'une pompe à vapeur pour
assécher les mines, qui connaitra un grand succès et qui n'est autre
que la mise en {\oe}uvre, à bonne échelle, des expériences de
Papin.
\end{abstract} 

\begin{altabstract} 
A doctor of medicine, Denis Papin never practised his art. He was very
interested in science, and worked as an assistant to a number of great
scientists, including Christian Huygens and Robert Boyle. An enthusiast
of the experimental method, he invented the ``Digesteur'', the ancestor
of the ``cocotte minute'', and laid down the experimental principles
for the use of steam as a motive force. As a man of science who never
traded his inventions, and who sought protectors capable of providing
for the funding of his work, he was a nomadic scientist, even
though his Protestantism kept him out of France. His life came to a
difficult end, and he died in 1713 without seeing the industrial
realisation of his work. In fact, in 1712, Thomas Newcomen and Thomas
Savery produced the prototype of a steam pump to dry out mines, which
was a great success and was nothing other than the implementation, on a
large scale, of Papin's experiments.
\end{altabstract} 


\begin{document}
\maketitle

%\end{noXML}

%\xsection{}

Contemporain de Charles Huygens, Robert Boyle, Isaac Newton et de
Gottfried Wilhelm Leibnitz, qui fut d'ailleurs pour lui un ami
fidèle, Denis Papin a certainement sa place parmi ces
célébrités, en ayant apporté, par
l'expérimentation, la validation de principes physiques qui seront,
notamment avec la machine à vapeur, le {\og}~moteur~{\fg} de la
révolution industrielle, vers la fin du XVIII\textsuperscript{e} siècle.

Le colloque de Saumur fut une excellente opportunité de dresser un
bilan de la vie et de l'{\oe}uvre de Denis Papin, qui furent, selon les
époques, mises en lumière, puis méconnues ou adaptées
à l'imagerie populaire et enfin appréciées comme il se
devait.

Né à Chitenay en août 1647, Denis est issu d'une famille
de religion protestante, ce qui aura un impact important sur sa vie,
bien avant la révocation officielle de l'édit de Nantes, en
1685.

Les études de médecine qu'il achève en 1669 ne le
conduisent pas à exercer. Passionné de physique, il s'y
consacre et sans doute sur la recommandation de l'épouse de
Colbert, qui était originaire de Blois~\cite{2} et dont on avait dû attirer
l'attention sur ce jeune homme brillant (fig.~\ref{fig1}), devient en 1671 l'assistant de
Christian Huygens, alors directeur de l'Académie royale des sciences créée à l'initiative de Colbert.

%\def\figurename{Photo}
\begin{figure}
\includegraphics{fig01}
\vspace*{-8pt}
\caption{Reproduction gravée d'une statue en marbre de Papin, réalisée par le sculpteur A.~Calmels en 1849 pour le Salon de 1850-1851~\cite{1}. Source : Gallica -- Bibliothèque nationale de France.}
\label{fig1}
\vspace*{-8pt}
\end{figure}

Ce poste remarquable, alors qu'il n'a que 24 ans, lui permet de
travailler avec ce grand savant et de mener avec lui, en 1673, une
expérience qui démontre un principe moteur dû à une
combustion qui provoque un vide partiel.

Un cylindre contenant de la poudre à canon enflammée contient
un piston qui, après obtention d'un vide partiel, descend en
dépla\c{c}ant une charge de 70~kg sur 30~cm\,{\ldots} Les
résultats de cette expérience seront, plus tard, repris par
Papin dans un autre contexte.

La pression de l'autorité royale sur les protestants commence bien
avant 1685 et c'est très certainement sur la perception que son
avenir n'est pas en France que Denis Papin, recommandé par Huygens,
part pour Londres en 1675 et y devient assistant de Robert Boyle,
pionnier de la méthode expérimentale et qui dirigeait alors la
Royal Society dont il était l'un des fondateurs.

C'est en travaillant dans le laboratoire de Boyle que Papin réalise
une invention remarquable~: il con\c{c}oit qu'en
{\og}~\emph{pressant}~{\fg} l'eau dans un contenant, elle doit
chauffer davantage.

Pour vérifier cette théorie, en ayant pour objectif de mettre
au point un outil permettant aux pauvres de se nourrir à peu de
frais, il invente le {\og}~Digesteur~{\fg}, cylindre contenant eau et
aliments, chauffé et qu'il équipe d'une soupape de
sûreté (fig.~\ref{fig2}).

%\def\figurename{Photo}
\begin{figure}
\includegraphics[scale=0.42]{fig-2-digesteur.png}
%\vspace*{-8pt}
\caption{Reproduction gravée d'un Digesteur, également appelé ``marmite de Papin''~\cite{4}. Source : Gallica -- Bibliothèque nationale de France.}
\label{fig2}

%{\vspace*{.8pc}}
\end{figure}

Il vient tout simplement d'inventer l'autocuiseur~!

Son invention le rend célèbre et le fait entrer à la Royal
Society en 1680, alors que de nombreuses cuisines des cours d'Europe
s'équipent de {\og}~Digesteurs~{\fg} et que, multipliant les
expériences, combinant Digesteur et moyens de faire le vide, il
découvre la conservation des aliments sous bocal\,{\ldots} et
transforme les os en gelée (servie dans les h\^{o}pitaux pendant de
nombreuses années\,{\ldots}). Il est bien possible que l'on ait
là, aussi, l'origine de la {\og}~jelly~{\fg} anglaise\,{\ldots}

Publié d'abord en anglais, son mémoire~\cite{3} le sera en fran\c{c}ais
en 1682 (fig.~\ref{fig3}).

%\def\figurename{Photo}
\begin{figure}
\includegraphics{fig03}
\vspace*{-5pt}
\caption{Couverture du mémoire de Papin~\cite{3}. Source : Gallica - Bibliothèque nationale de France.}
\label{fig3}
\vspace*{-8pt}
\end{figure}

Totalement tourné vers la science et de nouvelles recherches, Denis
Papin n'organisera aucune exploitation industrielle du Digesteur et ne
cherchera même pas à en tirer des revenus pour de futures
expériences.

C'est là un trait constant de sa vision de l'homme de science~: il
lui apparaît normal que celui-ci, au service de la société,
ait son quotidien assuré et ses recherches garanties par le
mécénat privé ou d'\'Etat. Savant pauvre, il passera sa
vie à rechercher des subsides et des soutiens, sans songer à
exploiter ses inventions, mais souvent au risque de lasser.

Même si, à l'époque, aller d'une capitale à l'autre
était chose courante, Denis Papin va se lancer dans une vie de
{\og}~savant nomade~{\fg} qui ne lui permettra pas de se fixer.

C'est ainsi qu'il ira en Italie, à Venise, où la
Sérénissime entend créer une académie des sciences et
lui demande d'en assurer la création. Parti en 1682, il reviendra
à Londres en 1684, les fonds affectés venant à manquer. 

En 1688, il pense avoir trouvé en Allemagne, auprès de
l'électeur de Hesse, à la fois un poste (professeur de
mathématiques à Marbourg) et un mécène lui offrant un
laboratoire pour ses expériences et des fonds pour les conduire.

C'est donc en Allemagne qu'il va faire preuve à la fois de
continuité dans ses travaux commencés à Paris et poursuivis
à Londres et d'un surprenant éclectisme en se lan\c{c}ant dans
les inventions les plus diverses.

\`A ce chapitre de {\og}~l'inventeur prolifique~{\fg}, lors du séjour
allemand, l'on peut citer, sans ordre particulier~: un pressoir à
cidre pneumatique, un soufflet géant pour l'aération des mines,
un alambic à air pulsé, une lanterne sous-marine pour attirer
les poissons\,{\ldots} un lance-grenades pneumatique et même un
coussin pneumatique, ancêtre de nos matelas pneumatiques et qui
équipa, à sa grande satisfaction, la voiture de Leibnitz~!

Ne cessant de se voir reprocher de dépenser des fonds sans
résultat {\og}~commercial~{\fg} tangible pour son commanditaire, il
est certain que Papin était tenté d'en trouver\,{\ldots}

Il constatait amèrement~: {\og}~\emph{Les princes ont tant de
sortes d'occupations qu'ils ne pensent guère aux sciences}~{\fg}.

Mais au milieu de toutes ces inventions de circonstance (y compris,
d'ailleurs, la réalisation de deux sous-marins, dont l'un aurait
été essayé en 1695), l'on constate qu'un travail
fondamental se poursuit autour des thèmes de travail sur le vide et
l'eau.

C'est en effet en 1690, à Marbourg, que Denis Papin décide de
revenir aux acquis fondamentaux des travaux parisiens, enrichis par
ceux issus du Digesteur. L'idée est simple~: la poudre à canon
étant malcommode, la remplacer par de l'eau semble évident. En
chauffant, on fera ensuite le vide en condensant la vapeur.

Un montage expérimental est réalisé sur la base d'un petit
système de cylindre-piston de 4~cm de diamètre sur lequel le
cycle expansion/condensation est réalisé. C'est un plein
succès, le piston, en redescendant sous la pression
atmosphérique, soulève un poids de 30~kg (fig.~\ref{fig4}).

%\def\figurename{Photo}
\begin{figure}[!htbp]
\includegraphics{fig04}
{\vspace*{-10pt}}
\caption{Représentation gravée de l'expérience de Marbourg~\cite{5}.}
\label{fig4}
\end{figure}

Les résultats sont publiés dans un mémoire intitulé
{\og}~Nouveau moyen de produire des forces mouvantes extrêmement
grandes~{\fg}~\cite{5}.

Denis Papin a parfaitement conscience de l'importance de ce qui vient
d'être démontré et de sa portée. Il écrit à cet
égard~: {\og}~Cette invention se pourrait appliquer à
tirer l'eau des mines, jeter des bombes, ramer contre le vent.

Cette force serait préférable à celle des
galériens pour aller vite en mer.~{\fg}

Il sait cependant que les techniques métallurgiques de l'époque
ne permettent pas encore de réaliser des tubes bien rectifiés
et des pistons munis d'une étanchéité allant au-delà de
la pression atmosphérique, mais il se montre confiant dans les
capacités industrielles futures. Restant {\og}~scientifique~{\fg},
il lui para\^{i}t normal de ne pas entrer dans les techniques de
réalisation, laissant cela aux hommes de l'art\,{\ldots}

Si les principes de la machine à vapeur sont bien ainsi posés
et que sa vision de ses développements lui apparaît claire, il
estime aussi que l'une des premières applications pourrait être
la navigation maritime. Le problème étant la transmission du
mouvement à\,{\ldots} un autre dispositif qu'une rame.


Denis Papin conçoit alors une roue à aubes, qu'il
expérimente avec succès sur une petite barque. Estimant ne plus
pouvoir recevoir en Allemagne les fonds suffisants pour poursuivre ses
travaux et sa position s'étant affaiblie après l'explosion d'un
canon expérimental à vapeur (!), il décide de rentrer en
Angleterre en utilisant, jusqu'au port de Brême, avant un
embarquement, sa barque munie de roues à aubes et mue par des
matelots.

L'aventure va bientôt s'arrêter, car, refusant de payer des
droits de passage à des bateliers, il va voir sa barque
détruite à M\"{u}nden.

L'imagerie populaire française s'emparera de cet incident et
l'infortuné Papin sera, au XIX\textsuperscript{e} siècle, dessiné sur
sa barque, munie d'un foyer, en cours de démantèlement~\cite{6} !
Naturellement, une telle chaudière à vapeur était
techniquement irréaliste en 1707\,{\ldots} (fig.~\ref{fig5}).

%\def\figurename{Photo}
\begin{figure}[h!]
\includegraphics{fig05}
{\vspace*{-.5pc}}
\caption{Représentation gravée du démantèlement du bateau de Papin~\cite{6}.}
\label{fig5}
{\vspace*{-.4pc}}
\end{figure}

Il va continuer son voyage, pensant trouver des fonds à Londres et
estimant que, sur le modèle de sa barque, {\og}~{il sera
facile d'en faire d'autres o\`{u} la machine à feu s'appliquera
fort commodément~{\fg}}~\cite{7}{\ldots}

Il avait parfaitement raison, mais sa vision était fort en avance,
puisque ce n'est que le 9 août 1803 que l'américain Robert
Fulton fait naviguer sur la Seine le premier bateau à vapeur, ou,
comme le disait Denis Papin {\og}~{mis en mouvement par le
feu}~{\fg}~!

\`A Londres, tout a changé. Isaac Newton dirige la Royal Society et
ne le reçoit pas bien. Sa réputation de perpétuel
quémandeur le précède et les soutiens ne sont pas au
rendez-vous. Disposant de moins en moins de ressources, il s'isole et
craint que ses inventions ne lui soient volées. Il y décède
sans doute, selon de récentes recherches, en 1713.

Denis Papin avait ouvert la voie. 

Dès 1712, Thomas Newcomen et Thomas Savery réalisent une pompe
à vapeur pour assécher les mines, qui n'est autre que la mise
en \oe{}uvre, à bonne échelle, de l'expérience de Papin en
Allemagne. Il est bon de souligner que Papin avait travaillé avec
Savery, en Angleterre et que le mémoire et les expériences de
Papin y étaient connus\,{\ldots} Les pompes Newcomen resteront en
service pendant environ 75~ans.

Il est indéniable que les travaux de Papin sur le vide et l'eau,
depuis 1679 jusqu'au cylindre/piston de 1690, ont ouvert la voie vers
la réalisation des machines à vapeur industrielles~\cite{8}.

Nous pourrions conclure, avec l'illustre François Arago~:

{\og}~L'homme de génie est toujours méconnu quand il
devance trop son siècle~{\fg}~\cite{9}.

\section*{Déclaration d'intérêts}

Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas
de parts, ne re\c{c}oivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait
tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre
affiliation que leurs organismes de recherche.


\printbibliography

%
%\section*{Bibliographie principale et crédits photo}
%\mbox{}\vspace*{-6pt}
%\begin{itemize}
%\item {\og}~Notice sur Denis Papin --- éloge historique par le
%Dr.~Fran\c{c}ois Ducoux~{\fg} Sté. académique de Blois, 1854
%
%\item {\OE}uvres numérisées de Denis Papin --- Gallica
%
%\item \url{https://www.francearchives.gouv.fr} --- Denis Papin
%
%\item {\og}~La manière d'amollir les os et de faire cuire toutes
%sortes de viandes en fort peu de temps et à peu de frais~{\fg}.
%\url{https://www.gutenberg.org} --- Denis Papin
%
%\item {\og}~Nouvelle manière pour lever l'eau par la force du
%feu~{\fg}. Denis Papin --- \url{https://archive.org}
%
%\item Louis Figuier, {\og}~Les Grandes Inventions anciennes et
%modernes, dans les sciences, l'industrie et les arts (1861)~{\fg} 
%
%\item Fran\c{c}ois Arago, {\og}~Hommage à James Watt~{\fg}.
%Séance de l'Académie des Sciences du 18~décembre 1834
%\end{itemize}

\back{}

\end{document}
