Les minéraux

De tout temps, les hommes ont été fascinés par les formes symétriques des minéraux. Cette symétrie et la perfection des faces des cristaux résultent de lois naturelles restées longtemps mystérieuses, qui ont mis à l’épreuve, pendant des millénaires, l’imagination des chercheurs, pour aboutir finalement à la découverte de la structure interne des cristaux, cela seulement depuis deux siècles environ. L’étude se poursuit toujours.

Déjà, dans la Grèce antique, Aristote et Théophraste effectuèrent un certain nombre de recherches sur les minéraux. À cette époque, ils en avaient déjà distingué soixante sortes différentes, classées selon leurs propriétés : malléabilité, combustibilité, caractère métallique. Ces connaissances furent utilisées et approfondies par les médecins musulmans. Dès l’an 1000, al-Biruni était capable de déterminer de manière exacte, par un procédé physique, la densité des minéraux. Il fut également le premier à découvrir à l’intérieur des cristaux de petites inclusions liquides constituant, d’après lui, les résidus de la substance à partir de laquelle se forment les cristaux. Or l’étude de ces inclusions n’a sérieusement débuté qu’il y a un demi-siècle ! La minéralogie ne fit guère de progrès importants pendant les siècles qui suivirent, jusqu’en 1556, date à laquelle parut l’ouvrage du médecin et naturaliste allemand Georgius Agricola. De re metallica, ouvrage traitant des mines, de la métallurgie et de la minéralogie, trois domaines étroitement liés à cette époque.

C’est en 1669 que le savant danois Nicolaus Steno fit sans doute la découverte la plus importante, qui permis de pressentir enfin la structure interne des cristaux. Steno mesura à l’aide de goniomètres d’application et de rapporteurs les angles dièdres des différentes faces de cristaux symétriques et découvrit que, dans la même espèce de minéral, les dièdres opposés des faces restaient toujours constants et égaux. Peu importait, par exemple, si un cristal de quartz provenait des « fentes alpines », du marbre de Carrare ou des mines du Harz : dans tous les cristaux de quartz, les angles dièdres opposés du prisme hexagonal étaient toujours de 120°.

Steno appela ce phénomène capital pour la cristallographie la loi de la constance des angles dièdres. Il supposa dès lors que cette symétrie devait résulter d’une disposition intérieure particulière.