La lyre enchantée de Charles Wheatstone (1821)
La lyre enchantée
Wheatstone présenta sa lyre enchantée en juillet 1821 sous le nom technique d'acoucryptophone, néologisme inspiré du grec qui signifie littéralement « écoute d'un son caché ».
Le dispositif fut exposée à Londres, au 118 Pall Mall, dans la boutique familiale, à partir du 12 juillet 1821. L'exécution de compositions de Dussek, Haendel, Kalkbrenner, Mozart et Streibelt étaient annoncées en s'adressant à la fois aux scientifiques et aux amateurs de musique. Le 16 juillet The Morning Post écrit :
"We cannot sufficiently express our approbation of a novel musical invention called the Enchanted Lyre ; its performance;, whether effected by mechanisms or by more extraordinary means, surprises the auditor with a brillancy of execution and beauty of expression which we think can scarcely be excelled. We hope the ingenious inventor will find a reward in public encouragement equal to the importance of the discovery".
Voici la description que donne The Literary Gazette (15 septembre 1821) de la lyre enchantée
LA LYRE ENCHANTÉE.
Nous avons été très heureux d'avoir vu l'exposition à Pall Mall d'un instrument baptisé «Lyre Enchantée», invention de M. Wheatstone. La salle d'exposition présente une œuvre d'une belle facture, en forme de lyre ancienne, suspendue au plafond. Ses cornes se terminent par des embouchures rappelant des clairons.
Son centre est recouvert de chaque côté de plaques d'un brillant éclat métallique, et on y trouve une serrure ornée, semblable à celle d'une horloge, permettant de la remonter. Ce qui n'est évidemment qu'une ruse, car l'instrument ne produit certainement pas de sons mélodieux suite à cette opération. Tout autour, un léger arceau, d'environ un mètre cinquante de diamètre, est soutenu par des fixations tout aussi légères au sol.
L'inventeur rejette tout mécanisme (bien qu'il remonte la machine) et affirme que l'exécution de la Lyre Enchantée résulte entièrement d'une nouvelle combinaison de pouvoirs. Quoi qu'il en soit, son exécution est à la fois brillante et magnifique. La musique semble en émaner ; les sonorités sont très douces, l'expression douce ou puissante, et l'ensemble est véritablement charmant.
Nous avons écouté la pièce de bataille de Steibelt avec un plaisir sincère, et avons été tout aussi enchantés par plusieurs autres compositions à la mélodie simple et à l'harmonie plus complexe.
M. Wheatstone prétend pouvoir donner un concert, produisant, par les mêmes moyens, une imitation de divers instruments à vent et à cordes : en attendant, les mélomanes se régaleront d'entendre la Lyre Enchantée se produire pendant une demi-heure."
La lyre enchantée de Charles Wheatstone est une des premières démonstrations des possibilités de transmission de musique en recourant à un fil.
Charles Wheatstone (1802-1875), un pionnier de la télégraphie électrique
Charles Wheatstone est né le 6 février 1802 à Barnwood dans le Gloucestershire et est une des figures pionnières de la télégraphie. Son père, marchand de musique dans le chef-lieu du comté, s'était installé avec sa famille en 1806 au 128 Pall Mall, à Londres. Il enseignait la flûte et fabriquait et vendit des instruments de musique. Cette ambiance familiale a développé l'intérêt du jeune Charles pour l'acoustique : il chercha à comprendre les propriétés du son, comme le timbre, en termes de vibrations. La possibilité de transmettre les sons sur de longue distance constituera une de ses questions initiales. Il travaillera dans ce domaine de recherche durant quinze ans, notamment en étudiant la transmission mécanique du son, les démonstrations visibles des vibrations et les propriétés de la colonne d'air vibrante.
En 1821, il attira l'attention en exposant un instrument qu'il appela «la lyre enchantée» (enchanted lyre).
Parmi ses autres inventions, on retiendra le concertina anglais (instrument de musique à vent apaprenté à l'accordéon), un des premiers microphones, le pont de Wheatstone (instrument de mesure de la résistance électrique, le stéréoscope à miroirs et le principe même de la stéréoscopie, un des premiers télégraphes électriques (le télégraphe de Cooke et Wheatstone) et une méthode de chiffrement (chiffre de Playfair)
Le visiteur pouvait voir un appareil en forme de grande lyre ancienne suspendue au plafond et entourée, sans le toucher, d'un cerceau recouvert de velours, soutenu au sol par trois tiges (ou peut-être des tubes creux, selon un témoin oculaire perplexe). Les pavillons de la lyre ressemblaient à des clairons courbés vers le sol et les disques de chaque côté du corps de l'instrument avaient une apparence métallique. La lyre était suspendue à un fil de laiton traversant le plafond et relié aux tables d'harmonie des instruments d'une pièce située au-dessus, où des musiciens invisibles jouaient de la harpe, du piano et du dulcimer. Au début, seuls des instruments à cordes étaient utilisés, car Wheatstone avait constaté que, s'il était relativement facile de transmettre ainsi le son d'instruments dotés de cordes et de tables d'harmonie vibrantes, il était presque impossible de coupler la lyre à des instruments comme la flûte, dont la seule vibration était celle d'une colonne d'air.
Wheastone démontrait ainsi que si les tables d'harmonie de deux instruments étaient jointes, les notes jouées sur l'une étaient reproduites sur l'autre.
L'appareil suscita une attention considérable dans les milieux scientifiques et auprès du public. Des comptes rendus de sa performance furent publiés dans The Gentleman's Magazine de juillet 1821, le Repository of Arts du 1er septembre 1871 et dans la Literary Gazette du 15 septembre 1821. Il était précisé que l'appareil pouvait jouer une cinquantaine de pièces, dont certaines complexe et difficiles, mais le principe de fonctionnement ne fut pas divulgué. Certains exprimèrent leur scepticisme, argumentant que les oeuvres étaient exécutées par un musicien placé dans la pièce voisine (The New Monthly Magazine, 1822). La lyre enchantée devint, un peu comme l'Invisible Girl quelques années plut tôt, une attraction curieuse, au même titre qu'une soi-disant sirène empaillée, ainsi qu'en témoigne le Français A.J.B. Defauconpret.
Dans son article «New Experiments on Sound», publié dans les Annals of philosophy de Thomson en août 1823, Wheatstone le décrivit en détail.
Les lois de la communication des vibrations phoniques étant plus évidentes dans les conducteurs linéaires, je limiterai le présent article à un résumé de leurs principaux phénomènes.
Lors de mes premières expériences sur ce sujet, j'ai placé un diapason, ou une corde tendue sur un archet, à l'extrémité d'une tige de verre ou de métal de cinq pieds de long, communiquant avec une table d'harmonie. Le son était entendu aussi instantanément que lorsque le diapason était en contact immédiat, et il cessait aussitôt que la tige était retirée de la table d'harmonie, ou le diapason de la tige. Il en résulte que les vibrations, inaudibles lors de leur transmission, sont multipliées par la rencontre d'un corps sonore et deviennent très sensiblement audibles.
En poursuivant mes recherches sur ce sujet, j'ai découvert des moyens de transmettre, au moyen de tiges beaucoup plus longues et d'épaisseurs très réduites, les sons de tous les instruments de musique dépendant des vibrations de corps solides, ainsi que de nombreux types d'instruments à vent.
Il est étonnant de constater comment toutes les variétés de mélodie, de qualité, d'audibilité et toutes les combinaisons d'harmonie sont ainsi transmises sans altération, et rendues audibles par communication avec un récepteur approprié. L'une des applications pratiques de cette découverte est présentée à Londres depuis environ deux ans sous le titre de «La Lyre Enchantée». L'illusion était si parfaite dans ce cas, grâce à l'intense état vibratoire de l'instrument alternatif et à l'interception des sons de l'instrument excitant distant, qu'elle a été universellement imaginée comme l'un des plus grands efforts d'ingéniosité dans le mécanisme musical. Les détails des modifications importantes dont cette invention est susceptible, je les réserverai pour une communication ultérieure ; l'apparence extérieure et les effets de l'application individuelle mentionnée ci-dessus ont été décrits dans les principaux journaux périodiques.
L'article "On the Transmission of Musical Sounds Through Solid Linear Conductors, and on their Subsequent Reciprocation", publié par Wheatstone en 1831 constitue une étape marquante de l'histoire de l'acoustique, car il a transformé des observations éparses en une étude expérimentale systématique de la transmission du son à travers des conducteurs solides. Wheatstone a démontré que des sons musicaux complexes, et non de simples impulsions isolées, pouvaient se propager sur de longues distances via des tiges et des fils tout en conservant leur structure harmonique. Wheatstone a également montré que ces vibrations pouvaient être «restituées», c'est-à-dire reconverties en un son audible grâce à une table d'harmonie placée à l'extrémité réceptrice, créant ainsi, de fait, un amplificateur mécanique.
Cette découverte a permis d'établir la distinction cruciale entre la transmission de la vibration et son rayonnement acoustique. Il a étudié l'influence du matériau, des dimensions et de l'élasticité des conducteurs, établissant un lien entre leurs propriétés physiques et l'efficacité de la propagation sonore. Son article passait en revue les travaux antérieurs de Hooke, Chladni et Wünsch, tout en prolongeant leurs expériences bien au-delà de simples démonstrations. Wheatstone a souligné que les conducteurs solides pouvaient transmettre des sons avec une clarté remarquable sur des distances infranchissables par le seul biais de l'air. Ses expériences suggéraient qu'il était possible de transmettre de la musique d'une pièce à une autre, ou, en principe, sur des distances bien plus grandes, sans recourir à aucun dispositif électrique. L'article introduisait ainsi les principes physiques fondamentaux qui seraient ultérieurement exploités par la téléphonie mécanique puis électrique : la transmission fidèle, la réception et l'amplification d'ondes sonores complexes.
Pour les historiens du téléphone, cet article marque la première démonstration rigoureuse du fait que la parole et la musique sont des phénomènes transmissibles, anticipant ainsi de près d'un demi-siècle les fondements conceptuels du téléphone. A partir des années 30, Wheatstone s'est plus intéressé à la télégraphie qu'à la transmission des sons et il ne semple pas que, durant deux décennies, ses expériences sur la lyre enchantée aient peu servi de référence pour d'autres chercheurs ou inventeurs.
La démonstration de la lyre enchantée va cependant être remise à l'honneur dans les années 1850 par John Henry Pepper, le grand spécialiste des innovations et des illusions, devenu directeur du Royal Polytechnic Institute. En décembre 1854, celui-ci présente à ses collègues le "Wheatstone's Telephonic Concert", qui permet la transmission sur grande distance de son musicaux. Le témoignage du correspondant à Londres de la revue Cosmos de l'Abbé Moigno est précieux à ce sujet et indique que les démonstrations de l'appareil son quotidienne à l'Institut.
On notera que le programme des conférences "Music of Light and Sound" que Pepper, donnera aux Etats-Unis dans les années 1873-1874 incluait une présentation du "Wheatstone's Telephone Concert", contribuant à la propagation du mot telephone, encore peu usité Outre-Atlantique et qu'Elisha Gray allait reprendre en 1874 pour son appareil.
Wheatstone est décédé le 19 octobre 1875, soit à peine six mois avant l'obtention du premier brevet de Graham Bell sur le téléphone. Sa contribution sera mise en valeur par l'électricien britannique W.H. Preece qui déclarera que la lyre enchantée est le premier téléphone :
"Elle fut exposée, selon lui, devant un public conquis à l'Adélaïde Gallery ; le professeur Faraday l'utilisait souvent, et le professeur Tyndall l'a fréquemment présentée par la suite à la Royal Institution. Une grande caisse spéciale était placée dans l'une des caves de l'Institution, surmontée d'une tige légère en bois de sapin. Aucun son n'était audible dans la salle jusqu'à ce qu'un plateau léger ou une autre caisse de résonance soit posé sur la tige ; alors, la musique emplissait tout l'espace. Les vibrations de la boîte à musique, avec toute leur complexité et leur beauté, sont transmises à la tige de bois, puis communiquées à la caisse de résonance. Celle-ci les transmet à l'air, qui les achemine jusqu'à l'oreille ; elles sont ensuite transmises au cerveau, procurant ces sensations agréables que l'on nomme musique." (cité in Jeans, 1887).
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Atelier Nadar, Sir Charles Wheatstone (Source : Gallica)
Première annonce de The Enchanted Lyre, The Morning Post, 11 July 1821
Démonstration de la lyre enchantée (source : Bowers, 2001)
The Morning Post, 18 July 1821
La lyre enchantée de Charles Wheatstone au Horniman Museum, Londres
(Source : Vidéo sur la chaîne Youtube MusicalMII)
The Gentleman's magazine, July 1821
The Literary Gazette, 15 September 1821
DEFAUCONPRET A.J.B., Londres en mille huit cent vingt-deux, Librairie de Gide, 1825.
Illustration de la lyre enchantée dans l'article de 1831 de Wheastone.
Annonce des conférences "Music of Light and Sound" de John Henry Pepper à Wahsington, incluant la présentation du "Wheatstone's Telephone Concert."
National Republican, 11 November 1873
Bibliographie
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"The Enchanted Lyre", The Gentleman's Magazine, July 1821 ; repris in Euterpeiad or Muscial Intelligencer, Boston, 13 October 1821, p.115
-
"The Enchanted Lyre" in Repository of Arts, Literature, Commerce, Manufactures, Fashions and Politics, 1st September 1821, pp. 173-175
-
"The Enchanted Lyre", The Litterary Gazette, 15 September 1821, p.586.
-
"The Enchanted Lyre and the Diaphonicon", The New Monthly Magazine, 1st May 1822, pp. 200-201.
-
WHEATSTONE C., "New Experiments on Sound", Annals of Philosophy, August 1823, pp. 81-90 ; repris in WHEATSTONE C., The scientific papers of Sir Charles Wheatstone publsihed by The Physical Society of London, Taylor and Francis, 1879, pp. 1-13.
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WHEATSTONE C., "On the Transmission of Musical Sounds Through Solid Linear Conductors, and on their Subsequent Reciprocation", The Journal of the Royal Institution of Great Britain, v.2, 1831, pp. 223-
-
WILLIAMS C.J.B., "Observations on the Production and Propagation of Sound", The London and Edinburgh philosophical magazine and journal of science 3rd ser., v.6, January 1835, pp. 25-34.
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"Sir Charles Wheatsone", notice nécrologique in Minutes of proceedings of the Institution of Civil Engineers v.47 (1876/77), 1877, pp. 283-290.
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WHEATSTONE C., The scientific papers of Sir Charles Wheatstone, The Physical Society of London, 1879.
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"Professor Wheatstone", in JEANS W.T., Lives of the electricians : Professors Tyndall, Wheatstone, and Morse, Whittaker & co., London, 1887, pp.105-230
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BOWERS B., Charles Wheatstone FRS, 1802-1875, The Institution of Electrical Engineers, 2001
-
DAVIES J.Q. and LOCKART E., Sound Knowledge: Music and Science in London, 1789-1851, University of Chicago Press, 2016.
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