Les sciences appliquées dans la civilisation arabo-islamique : chimie et physique comme exemples 

Introduction : 

Dès le IIIe siècle de l’Hégire, les sciences développées dans le monde arabo-islamique commencèrent à se détacher progressivement de la philosophie et de la religion, pour s’orienter vers une approche plus expérimentale, empirique et appliquée. C’est ainsi qu’émergèrent de nombreuses sciences utilitaires, répondant aux besoins nouveaux et croissants d’une société en pleine expansion et en recherche constante d’outils pratiques. 

Parmi ces disciplines se trouvent la chimie et la physique, qui illustrent de manière éclatante la capacité de la civilisation islamique à intégrer, assimiler, mais aussi innover dans le domaine des sciences expérimentales. 

Dès lors, plusieurs interrogations s’imposent : 

• Quelles ont été les transformations apportées par les savants musulmans à ces deux disciplines ? 

• Quels sont les principaux accomplissements chimiques et physiques issus de la civilisation islamique ? 

• Comment ces avancées ont-elles influencé la société arabo-musulmane ? 

• Et jusqu’à quel point leur impact s’est-il étendu au-delà du monde islamique, favorisant une rencontre féconde avec la civilisation européenne ? 

I. La Chimie dans la civilisation arabo-islamique 

1. Origine et terminologie du mot “chimie” 

Al-Khwārizmī, grand érudit, affirmait que le terme « chimie » (al-kīmiyā’) trouve son origine dans la langue arabe. Il explique : 

« Ce nom est arabe, issu de la racine kamā, yakmī, qui signifie “cacher”, “dissimuler”. » 

On disait ainsi : kamā al-shahāda – il a caché son témoignage, c’est-à-dire qu’il l’a tu. Cette connotation d’occultation renvoie aux racines anciennes de cette discipline, lorsque la chimie appartenait encore au domaine du secret, de l’ésotérisme, voire du mysticisme. 

Les Arabes ont désigné cette science par divers noms reflétant soit la nature des matières étudiées, soit la méthode suivie, tels que : 

• ‘Ilm aṣ-ṣan‘a (la science de l’artisanat), 

• ‘Ilm at-tadbīr (la science du procédé), 

• ‘Ilm al-ḥajar (la science de la pierre), 

• ‘Ilm al-mīzān (la science des équilibres). 

2. Des origines alchimiques à la rationalité expérimentale 

Dans ses débuts, la chimie au sein de la civilisation islamique fut fortement influencée par la quête alchimique consistant à transformer les métaux vils en or ou en argent. Ibn Sīnā rapporte cette conception dominante — tout en la critiquant — en ces termes : 

« C’est ôter à une substance minérale ses propriétés propres, pour lui en conférer d’autres, et ainsi transformer un corps quelconque en or ou en argent. » 

 

De même, Ibn Khaldūn réfute sévèrement cette prétention, qualifiant l’idée même de transmutation métallique de pur fantasme. Dans un chapitre intitulé “Refus des promesses de la chimie et dénonciation de ses dérives”, il affirme qu’imiter la nature dans sa capacité à modifier les essences est impossible, et que ces pratiques relèvent non pas de la science, mais de l’illusion, de la magie, voire de l’imposture. 

II. Les apports scientifiques des chimistes musulmans 

Malgré ces débuts teintés de mysticisme, la chimie va rapidement s’affranchir de l’alchimie grâce aux efforts rigoureux des savants musulmans. Leurs observations, leurs expériences répétées et leurs déductions fondées ont jeté les bases d’une science expérimentale autonome, tournée vers la compréhension des substances et leur utilisation au service de l’homme. 

Contrairement à d’autres disciplines islamo-arabes fortement influencées par les traductions grecques, la chimie musulmane s’est majoritairement développée par voie empirique, loin des spéculations antiques souvent erronées. Les textes traduits de cette époque, d’ailleurs, sont attribués à des figures légendaires et manquent souvent de fondement. 

C’est au IIIe siècle de l’Hégire que la chimie musulmane connaît son âge d’or. Débarrassée de la magie, elle devient une discipline fondée sur la manipulation réelle des substances, la mise en œuvre d’appareils spécialisés, et la systématisation de procédés reproductibles. En découleront de nombreuses inventions, découvertes et innovations remarquables. 

3. Classification des substances et appareils inventés 

Les savants musulmans, dans leur quête de maîtrise de la matière, ont distingué deux grandes catégories de substances : 

• Les corps fixes (ajṣād) : or, argent, fer, cuivre, plomb, étain, zinc. Ils résistent à l’action du feu. 

• Les substances volatiles (arwāḥ) : soufre, arsenic, mercure, ammoniac. Ces matières se volatilisent au contact du feu. 

Pour mener à bien leurs expérimentations, les chimistes ont conçu des instruments sophistiqués : 

• Le creuset double : un récipient percé, superposé à un autre, permettant de séparer le métal pur de ses impuretés par fusion. 

• L’alambic (al-inbīq) et le corps de distillation (al-qir‘) : pour l’extraction des essences et la distillation de l’eau de rose. 

• L’āthāl : récipient utilisé pour la sublimation du soufre et du mercure. 

Ils ont également développé une série de procédés chimiques fondamentaux, parmi lesquels : 

• la distillation (taqtīr), 

• la sublimation (taṣ‘īd), 

• la calcination (taklīs), 

• la filtration (tarshīḥ), 

• la cristallisation (tablūr), 

• l’incinération (iḥrāq), 

• l’amalgame (tazwīj), 

• et l’extraction (istinzāl). 

4. Découvertes majeures et contributions pratiques 

Parmi les découvertes les plus marquantes des chimistes musulmans figurent celles du kohol (alcool) et des acides minéraux. Ces substances, fondamentales pour l’évolution de la chimie moderne, ont été obtenues grâce à la maîtrise de la distillation, un art dans lequel excellaient les savants arabes. 

Le savant Abū al-Qāsim al-Zahrāwī (mort en 404 H / 1013 EC) décrit ainsi en détail le procédé de distillation du vinaigre. Quant à Jābir ibn Ḥayyān, il fut le premier à remarquer les propriétés hautement inflammables de l’alcool, ouvrant ainsi la voie à son usage dans la recherche et l’armement chimique. 

Il écrit à ce sujet : 

« Le feu qui jaillit à l’ouverture des fioles remplies de vin bouilli, de sel et d’autres substances aux propriétés étonnantes — que certains jugent sans valeur — est en réalité d’une grande importance pour ces sciences. » 

Grâce à leurs expérimentations avancées, les chimistes musulmans ont réussi à préparer de nombreux composés nouveaux, tels que : 

• l’huile de vitriol (ḥamḍ az-zāj) – acide sulfurique, 

• l’eau d’argent (mā’ al-fiḍḍa) – acide nitrique, 

• l’eau régale (mā’ adh-dhahab) – mélange d’acides capables de dissoudre l’or, 

• as-sulaymānī – chlorure mercurique, 

• ḥajar jahannam – nitrate d’argent, 

• milḥ al-bārūd – salpêtre (nitrate de potassium), 

• az-zāj al-akhdar – sulfate de cuivre. 

Ces découvertes ont marqué une rupture avec l’héritage grec, encore empreint de spéculation, pour inaugurer une nouvelle ère de chimie expérimentale, appliquée à des domaines concrets. 

5. Vers une chimie industrielle : techniques et usages 

Les savants musulmans ont su appliquer leurs acquis chimiques à des secteurs variés, annonçant ainsi les premiers jalons de la chimie industrielle : 

• Dans l’artisanat : ils mirent au point des procédés pour la teinture des tissus, le tannage des cuirs, le polissage des métaux et leur purification. 

• Dans la parfumerie : ils composèrent des essences complexes, et développèrent des méthodes de distillation des fleurs. 

• Dans la guerre : ils utilisèrent les propriétés explosives du salpêtre pour concevoir les premiers canons à poudre en al-Andalus. 

Ibn al-Athīr rapporte à ce propos : 

« Les Arabes employèrent, lors de la bataille des Zanj en 269 H, des substances qui, appliquées au bois, le rendaient ininflammable. » 

6. Techniques métallurgiques et traitement des métaux 

Les savants musulmans maîtrisèrent également l’art du travail des métaux : 

• Al-Kindī rédigea un traité sur la fabrication des sabres et des alliages. Il y mentionne la production d’un métal proche de l’acier, obtenu en traitant le fer avec des extraits végétaux riches en cyanamide, donnant au métal des teintes rouges ou bleutées. 

• Il inventa aussi un procédé pour préserver les métaux de la rouille, en les enduisant durant leur fabrication de substances protectrices contre l’humidité et l’air. 

7. Étude des pierres précieuses et gemmologie 

Al-Kindī s’intéressa également aux pierres précieuses : leurs variétés, propriétés et gisements. Il composa plusieurs traités sur le sujet, comme “Traité sur les gemmes précieuses” et “Traité sur les pierres”. 

À ce propos, Al-Bīrūnī déclara : 

« Je ne connais, dans ce domaine, d’œuvre plus brillante que celle d’Abū Yūsuf Ya‘qūb ibn Isḥāq al-Kindī. Il a su innover dans tous les savoirs qu’il a abordés. » 

 

8. Transfert des savoirs et impact sur l’Occident 

Ce riche héritage chimique arabe n’est pas resté confiné au monde islamique. Il fut progressivement traduit en latin dès le XIIe siècle, et servit de socle à la Renaissance scientifique européenne. 

De nombreux traités furent ainsi étudiés dans les grandes universités européennes, et conservés encore aujourd’hui dans les bibliothèques occidentales sous forme de manuscrits. 

II – La Physique dans la civilisation arabo-islamique 

1. Réception et dépassement de l’héritage grec 

Le terme « physique » chez les Grecs désignait la science du mouvement, car, selon eux, rien n’est plus manifeste dans la nature que le changement. Le mouvement était donc pour eux l’expression première de l’activité naturelle. 

Les savants musulmans héritèrent de ce savoir grec par le biais des traductions, notamment d’ouvrages tels que : 

• Les phénomènes optiques d’Euclide, 

• Des traités sur les instruments sonores (comme la trompe ou l’orgue) attribués à Mortus, 

• Le Traité du rythme d’Aristoxène, 

• De la voix de Galinus (Galen). 

Mais les penseurs de l’Islam ne se contentèrent pas de traduire ces œuvres : ils les critiquèrent, les corrigèrent, puis les enrichirent de leurs propres recherches et expériences, faisant de la physique l’une des sciences appliquées les plus florissantes dans leur civilisation. Ils posèrent ainsi les bases d’une véritable physique expérimentale, particulièrement dans les domaines : 

• de l’optique (la lumière), 

• de l’acoustique (le son), 

• de la gravité (ou magnétisme). 

2. L’étude de la lumière (علم المناظر) 

L’un des plus anciens domaines d’intérêt fut l’optique, que les savants musulmans nommaient ‘ilm al-manāẓir. Ils formulèrent des théories originales et innovantes sur la lumière et la vision. 

Parmi les pionniers : 

• Al-Kindī écrivit plusieurs traités importants : Sur les miroirs ardents, Sur le mouvement de la lumière, Sur la réfraction. 

Il étudia le comportement de la lumière (réflexion, angles d’incidence), et le phénomène de l’illusion optique produit par les lentilles et les miroirs concaves ou convexes. 

Il affirma que la lumière se déplace à une vitesse si élevée qu’elle semble instantanée — une intuition proche des lois modernes de la relativité. 

• Abū Bakr al-Rāzī aborda aussi la lumière et la vision. Dans son Livre sur la manière de voir, il réfuta l’idée grecque selon laquelle la vue résulte d’un rayon sortant de l’œil. Cette critique fut approfondie par le célèbre savant Ibn al-Haytham. 

3. Ibn al-Haytham, maître de l’optique 

Al-Ḥasan ibn al-Haytham (965 – 1039 EC), connu en Occident sous le nom d’Alhazen, est considéré comme le père de l’optique moderne. 

Dans son œuvre majeure, Kitāb al-Manāẓir (Le Livre d’optique), il établit les fondements d’une science de la vision basée sur l’expérimentation : 

• Il démontra que la lumière se propage en ligne droite et que la vision se produit non par un rayon émis par l’œil, mais par la réception de la lumière émise par les objets. 

• Il décrivit minutieusement l’anatomie de l’œil, les illusions d’optique, les propriétés des lentilles, les effets de la réfraction et de la réflexion. 

• Il inventa le principe de la chambre noire (qamara), préfigurant la photographie. 

Son œuvre fut traduite en latin et influença durablement les savants européens comme Roger Bacon et Kepler. 

4. La science du son (علم الصوت) 

Les savants musulmans s’intéressèrent aussi aux phénomènes sonores. Le premier à les aborder d’un point de vue physique fut Al-Kindī. Il remarqua que : 

• Le son a besoin de temps pour se transmettre. 

• Il établit un lien entre l’intensité du son et la distance, anticipant des notions fondamentales d’acoustique. 

Les Ikhwān aṣ-Ṣafā’ (Frères de la pureté), groupe encyclopédique du Xe siècle, définissaient le son comme : 

« Une vibration dans l’air provoquée par le choc entre deux corps. » 

Ils en distinguèrent deux catégories : 

• Sons d’origine vivante : comme la parole, le rire, les cris humains ou animaux. 

• Sons inanimés : sons naturels (tonnerre, vent, choc des pierres) et sons mécaniques (tambours, flûtes). 

Ils établirent un lien entre sons et mathématiques, considérant la musique comme une harmonie des proportions — anticipant les bases de la musique acoustique moderne. 

5. Le mouvement, la gravité et les forces invisibles 

Les savants musulmans abordèrent également les questions du mouvement des corps, de la gravitation et des forces naturelles. 

• Al-Kindī réfuta les thèses d’Aristote sur le repos naturel. Il affirma que le mouvement est la nature même des corps, et que les corps sont mus dès leur origine. 

Il écrivit trois traités réfutant l’idée d’un repos absolu ou d’un corps inerte. 

• Al-Rāzī adopta une position semblable, estimant que le mouvement est une propriété interne et constante de la matière. 

Ces conceptions anticipaient les lois du mouvement formulées bien plus tard par Newton. 

6. Premiers aperçus de la gravitation universelle 

Les savants musulmans observèrent avec perspicacité la force d’attraction entre les corps : 

• Thābit ibn Qurra expliqua la chute des objets par une affinité naturelle avec la Terre. 

• Ibn Khurradādhbih compara l’attraction terrestre à celle de l’aimant pour le fer. 

• Les Ikhwān aṣ-Ṣafā’ décrivirent la sphéricité de la Terre, sa suspension dans l’air et son attraction gravitationnelle centrale, expliquant la forme sphérique par l’attraction des masses vers un même centre. 

Ils affirmaient : 

« La Terre est une sphère suspendue dans l’air, maintenue par la force qui attire vers son centre, telle une pierre aimantée attirant le fer. » 

Conclusion 

À l’issue de cette étude, plusieurs résultats essentiels se dégagent : 

• La chimie peut être considérée comme une science arabo-islamique par excellence. Après avoir été, dans les civilisations antiques, un domaine mêlé de magie, de croyances occultes et d’alchimie spéculative, elle fut, grâce aux efforts des savants musulmans et à leur méthode rigoureuse fondée sur l’observation, l’expérimentation et l’accumulation de données empiriques, érigée en science appliquée autonome, obéissant à des lois précises et des fondements solides. Elle devint une science au service de l’homme, orientée vers l’étude des substances, la compréhension de leurs propriétés et leur exploitation dans des buts pratiques. 

• Le IIIe siècle de l’Hégire (IXe s. EC) fut véritablement l’âge d’or de la chimie dans la civilisation islamique. Les découvertes et inventions se sont multipliées, notamment : 

• la classification des substances (entre “corps” et “esprits”), 

• la fabrication d’instruments de laboratoire, 

• l’élaboration de procédés chimiques nouveaux tels que la distillation, la calcination, la filtration et la cristallisation. 

• Cette activité scientifique intense permit à la chimie de franchir une étape décisive : le passage du domaine de la spéculation théorique à celui de l’expérimentation en laboratoire, puis à l’application industrielle. Les savants découvrirent et synthétisèrent des composés inédits tels que : 

• l’alcool, 

• l’acide sulfurique, 

• le nitrate d’argent, 

• la poudre noire (nitrate de potassium), 

• et de nombreuses autres substances chimiques utilisées dans les domaines de l’industrie, de la médecine et de l’armement. 

• Les musulmans utilisèrent leurs découvertes à des fins artisanales et industrielles : teinture des tissus, tannage des cuirs, fabrication du verre et des parfums, métallurgie, et même dans le domaine militaire avec la mise au point de canons utilisant la poudre à canon dans l’Andalousie islamique. 

Sur le plan de la physique, l’apport des savants musulmans fut tout aussi remarquable : 

• Ils ne se contentèrent pas de traduire les ouvrages grecs, mais les critiquèrent, les corrigèrent, puis développèrent leurs propres théories et systèmes explicatifs. Leurs contributions s’étendirent à plusieurs branches de la physique, notamment : 

• l’optique, 

• l’acoustique, 

• la gravitation et le mouvement. 

• L’optique, que les musulmans nommaient ‘ilm al-manāẓir, fut révolutionnée par Ibn al-Haytham, qui développa une nouvelle théorie de la vision reposant sur la réception des rayons lumineux émis par les objets vers l’œil (et non l’inverse, comme le pensaient les Grecs). Il mena des expériences rigoureuses, étudia les phénomènes de réflexion et de réfraction, et mit au point la chambre noire, préfigurant l’appareil photographique. 

• En acoustique, Al-Kindī et les Ikhwān aṣ-Ṣafā’ étudièrent la nature vibratoire du son, ses lois de propagation dans l’air, ses rapports avec l’espace et le temps, et les bases mathématiques de la musique — une pensée étonnamment proche des conceptions modernes de l’acoustique physique. 

• Concernant la gravité et le mouvement, les savants musulmans anticipèrent des lois fondamentales : 

• Al-Kindī et Ar-Rāzī défendirent l’idée que le mouvement est inhérent à la matière, préfigurant les lois de Newton. 

• Thābit ibn Qurra, Ibn Khurradādhbih et les Ikhwān aṣ-Ṣafā’ abordèrent la notion d’attraction gravitationnelle, expliquant la chute des corps, la stabilité de la Terre dans l’espace, et sa forme sphérique maintenue par une force centripète naturelle. 

Enfin, toutes ces connaissances scientifiques et ces progrès expérimentaux accomplis dans la civilisation arabo-islamique, furent transmis à l’Europe par le biais des traductions (souvent vers le latin), notamment aux XIIe et XIIIe siècles. Ils constituèrent un socle fondamental de la Renaissance scientifique européenne et de l’émergence de la science moderne. 

 

Ce legs illustre ainsi la contribution décisive de la civilisation islamique au progrès de l’humanité, et rappelle que la science, pour s’épanouir, a besoin d’un environnement intellectuel libre, rationnel, ouvert, et porté par des finalités nobles au service de l’homme. 

Source : Dr. Nasser Hammami, « Les sciences appliquées dans la civilisation arabo-islamique : la chimie et la physique comme modèle », publié dans la Revue JiL des sciences humaines et sociales, n°79, novembre 2021, p. 117.