Les musiciens ont été très tôt fascinés par les travaux de Hermann von Helmholtz (1821-1894) relatifs à leur art. Ces derniers se caractérisent par la synthèse inédite d’une approche scientifique « dure » – mobilisant la physiologie, la physique et l’acoustique –, de concepts de théorie musicale pour lesquels l’approche scientifique était alors restée un moyen de légitimation plus qu’un véritable enjeu de connaissance, et enfin de considérations esthétiques que le sens commun place sans doute aux antipodes d’une pensée scientifique. La journée d’étude permettra de rouvrir une fois encore le « dossier Helmholtz », et ce dans la perspective d’une confrontation de son contenu scientifique avec l’état actuel des disciplines qui s’y intéressent : acoustique musicale, biophysique, théorie musicale, histoire des sciences et des idées.

Programme 

Jeudi 16 octobre 

14h introduction (Marc Rigaudière, CRULH/IReMus) 

• 14h30 Françoise Willmann, Université de Lorraine – Nancy / CEGIL, « Chance ou mérite ? Helmholtz et le progrès des sciences de la nature à travers ses discours » 
• 15h00 Stéphane Le Gars, chercheur associé au Centre François Viète, Nantes, « La réception des idées de Helmholtz en France : analyse des relations entre physiciens et musiciens (1870-1920) »

15h30 pause 

• 16h00 Marc Rigaudière, Université Paris-Sorbonne / IReMus / CRULH, « La réception des travaux d’acoustique musicale de Helmholtz dans la théorie musicale de la 2^e moitié du 19^e siècle » 

16h30 : discussions et bilan de la demi-journée 

Vendredi 17 octobre 

• 9h30 Patrice Bailhache, Université de Nantes, « L’acoustique musicale de Helmholtz : comment la vérité émerge de l’erreur » 
• 10h Paul Avan, UMR INSERM 1107, Faculté de Médecine, Université d’Auvergne (Clermont-Ferrand).,  « Les sons de combinaison : la place d’Helmholtz entre Tartini et la théorie moderne de l’analyse des sons par la cochlée. »

10h30 pause 

• 11h00 Xavier Charles, chercheur associé à l’Institut de Recherche en Musicologie (IReMus), CNRS / Université de Paris-Sorbonne (UMR 8223), « Entendre Helmholtz : la sensation de justesse » 

11h30 discussions et bilan

Journée d’études « Science et musique : le cas Helmholtz » organisée par Marc Rigaudière les 16 et 17 octobre 2014

Résumés des communications et notices biographiques des intervenants 

• Chance ou mérite ? Helmholtz et le progrès des sciences de la nature à travers ses discours. 

À l’instar de nombre de ses collègues scientifiques, Helmholtz a saisi les grandes occasions (commémorations, réunions savantes, prise de fonction, etc.) pour prononcer des discours tantôt programmatiques, tantôt rétrospectifs, tous très instructifs en ce qui concerne sa propre trajectoire mais aussi l’évolution des sciences de son temps et leurs rapports avec les autres domaines de la connaissance. La lecture de ces discours, leur mise en relation avec ceux de ses collègues et amis, permet de se faire une idée des constellations philosophiques et idéologiques de l’époque, et du positionnement de Helmholtz lui-même dans les débats en cours. Le contexte allemand est celui de la fameuse « marche triomphale » des sciences de la nature et de leur hostilité à la philosophie spéculative : il s’agit d’asseoir la légitimité des sciences, d’imposer leur utilité, de leur donner toute leur place dans la société. La vulgarisation devient un enjeu stratégique important, les programmes scolaires également. Helmholtz prend part aux controverses et, comme d’autres, défend la voie exigeante du sérieux et de l’effort, du sacrifice pour le bien de l’humanité, contre la facilité supposée des envolées métaphysiques, contre les limites d’un enseignement fondé sur les langues et la culture classiques, tout en s’efforçant peut-être plus que d’autres de nuancer son propos.

 Françoise Willmann, MCF-HDR à l’UL-Nancy, est membre du CEGIL (Centre d’Études Germaniques Interculturelles de Lorraine) et membre associée du LHSP (Laboratoire d’Histoire des Sciences et de Philosophie – Archives Henri Poincaré). Son domaine de recherche : science et culture en Allemagne aux xix^e et xx^e siècles. Parmi ses publications sur ce sujet figurent : « “Goethe und kein Ende”. Trois physiologistes du xix^e siècle face au savant Goethe », Le Texte et l’Idée, Centre de Recherches Germaniques de l’Université de Nancy II, 12/1997, p. 49-70 ; « Le port, la métaphore impossible dans les textes des savants allemands du xix^e siècle », in Bel Jacqueline (éd.), Visions du port, Lieu et métaphore, Boulogne-sur-Mer : Les cahiers du Littoral, 3 (2004), p. 293-306. 

• La réception des idées de Helmholtz en France : analyse des relations entre physiciens et musiciens (1870-1920) 

À la suite de la traduction par Georges Guéroult de la Lehre von den Tonempfindungen de Helmholtz en 1868 (Théorie physiologique de la musique), des travaux menés par des physiciens français vont commencer à nuancer les conclusions musicales des recherches du savant allemand. Les expériences d’Alfred Cornu et Ernest Mercadier réalisées entre 1869 et 1873 à l’École Polytechnique vont se révéler déterminantes dans la réflexion que les musiciens mènent à cette époque sur les liens entre harmonie et mélodie, sur la pratique musicale, voire sur l’enseignement du chant. Notre intervention vise à décrire un contexte scientifique et musical particulier en montrant l’insertion et l’autorité de physiciens dans des débats à caractère musical, mais aussi la conduite d’expériences d’acoustique menées par des musiciens eux-mêmes. Nous nous attacherons donc à montrer comment physiciens et musiciens français ont pu collaborer à cette époque, et quelle influence cette collaboration a pu avoir sur les pratiques scientifiques et musicales.

 Stéphane Le Gars, docteur en histoire des sciences et professeur de physique-chimie en lycée, est chercheur associé au Centre François Viète de Nantes. Après avoir longtemps travaillé sur l’émergence de l’astrophysique en France, il consacre actuellement ses recherches à l’histoire des théories scientifiques de la musique, notamment sur les relations entre physiciens et musiciens en France à la fin du xix^e siècle. 

• La réception des travaux d’acoustique musicale de Helmholtz dans la théorie musicale de la seconde moitié du xix^e siècle 

Si l’ouvrage majeur de Hermann von Helmholtz relatif à l’acoustique musicale (Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik, 1863) a été très remarqué dans le monde scientifique allemand et international dès sa parution, il en va de même pour sa réception auprès des théoriciens de la musique, chez qui il suscite rapidement l’admiration mais aussi la controverse.

Alors qu’il apporte une nouvelle base scientifique à la théorie de l’harmonie par l’apport de données physiques et physiologiques, il consacre aussi la prégnance du modèle des sciences exactes sur la théorie musicale. Si certains voient d’un bon œil ce nouveau positivisme appliqué à la musique, d’autres doutent de sa capacité à traiter des questions artistiques.

Il s’agira dans un premier temps d’évaluer globalement l’influence de Helmholtz dans les écrits de théorie musicale de la seconde partie du xix^e siècle. Quelques exemples seront ensuite commentés, dont celui de Moritz Hauptmann (1792-1868), théoricien, compositeur et cantor de la Thomasschule de Leipzig, celui d’Otto Tiersch (1838-1892), professeur de musique berlinois ayant échangé une brève correspondance avec Helmholtz, ainsi que celui de Arthur von Oettingen (1836-1920), physicien versé dans la théorie musicale. 

Marc Rigaudière, Maître de conférences à l’université de Lorraine (Metz) de 2004 à 2014, et à l’Université de Paris-Sorbonne depuis septembre 2014, est spécialiste de l’histoire de la théorie musicale du 18^e au 20^e siècle, à laquelle il a consacré un ouvrage (La théorie musicale germanique du 19^e siècle et l’idée de cohérence, Société française de musicologie, 2009). Il se consacre également à l’édition critique (Requiem de G. Fauré, Stuttgart : Carus-Verlag) et dirige les Cahiers rémois de musicologie.  

• L’acoustique musicale de Helmholtz : comment la vérité émerge de l’erreur 

Comme physicien et médecin, Hermann von Helmholtz a été le premier à donner une « explication physiologique » du plaisir musical. Entreprise réussie, je pense, bien que de nombreux éléments la vouaient à l’échec. Ainsi les lois de la psycho-acoustique n’étaient-elles pas encore correctement établies à son époque, le fonctionnement de l’oreille interne non plus, de sorte que Helmholtz a élaboré sa théorie sur du faux, aggravant d’ailleurs les choses en commettant plusieurs erreurs dans ses calculs. À cela s’ajoute qu’il prenait – et ne pouvait prendre – comme référence musicale que celle du passé ou de la musique de son temps : la musique tonale parvenue à son apogée.

De toutes ces erreurs, comment la vérité a-t-elle pu surgir ? C’est ce que j’essaierai de rappeler, en montrant aussi qu’on peut aujourd’hui, en corrigeant toutes les erreurs de physiologie, de psycho-acoustique et de calcul, grâce à la puissance de l’informatique, « tester » la théorie de Helmholtz et en évaluer ainsi le bien-fondé au plus près.

 Patrice Bailhache est professeur honoraire à l’Université de Nantes, en logique et histoire des sciences. Ingénieur de formation initiale, il est docteur de 3^e cycle en histoire de la mécanique, et docteur d’état en logique philosophique. Parmi ses publications en histoire de l’acoustique musicale figurent notamment : « Valeur actuelle de l’acoustique musicale de Helmholtz », Revue d’histoire des sciences, 39/4 (1986), p. 301-324 ; Leibniz et la théorie de la musique, Paris : Klincksieck (coll. « Domaine musicologique »), 1992 ; Une Histoire de l’acoustique musicale, Paris : CNRS Éditions, 2001 ; Helmholtz, du son à la musique (en collaboration avec Antonia Soulez et Céline Vautrin), Paris : Vrin, 2011. 

•  Les sons de combinaison : la place d’Helmholtz entre Tartini et la théorie moderne de l’analyse des sons par la cochlée 

Au début du xviii^e siècle, le musicien et compositeur Giuseppe Tartini avait, le premier, décrit comment, lorsque deux sons sont joués simultanément, d’autres sons d’une hauteur différente sont perçus. Dans son célèbre ouvrage fondateur de l’acoustique physiologique, Hermann von Helmholtz y rapporte un travail dans lequel il mesure ce phénomène avec soin et l’explique au moyen d’une théorie simple faisant l’hypothèse de l’existence dans l’oreille de structures « distordantes » ne vibrant pas de la même manière selon le niveau des sons reçus. Ce travail élégant illustre la méthode du grand scientifique, capable à la fois de concevoir des protocoles expérimentaux originaux, de construire les appareils de mesure nécessaires et de mettre au point une théorie explicative rigoureuse. Toutefois, le chapitre consacré à ce travail attire aussi l’attention par un reproche d’Helmholtz à l’encontre de Tartini, les sons de combinaison mesurés et calculés par le physiologiste différant de ceux décrits par le compositeur. Il a fallu attendre 1978 pour que David Kemp relance l’intérêt pour cette question longtemps négligée comme anecdotique, non seulement en détectant dans l’oreille des corrélats acoustique des sons de combinaison, mais en démontrant qu’ils viennent de l’organe sensoriel auditif lui-même, qui les réémet vers l’extérieur. On sait maintenant depuis peu qu’ils traduisent un mécanisme essentiel du traitement des sons par l’oreille et que les observations de Tartini étaient remarquablement exactes : quelle particularité du fonctionnement auditif a conduit Helmholtz à mésestimer la portée de la description de Tartini sera l’objet de cette présentation.

 D’abord physicien à l’École Normale Supérieure, spécialisé en physique atomique et spectroscopie, Paul Avan s’est orienté vers la médecine et les sciences de la vie, le domaine de la physiologie auditive lui offrant une synthèse idéale entre ses deux cursus. Enseignant-chercheur en biophysique, il travaille depuis plusieurs années, au sein d’une équipe INSERM Clermontoise, à élucider les mécanismes par lesquels l’organe sensoriel et les voies nerveuses auditives codent les sons et à déterminer comment l’absence de certaines molécules ou les lésions de certaines catégories de cellules modifient la perception auditive. Ces travaux ont une traduction pratique dans le domaine du diagnostic, car ils permettent de concevoir des appareils et des tests améliorant la détection de certains déficits auditifs, et le laboratoire de Paul Avan soutient et héberge une compagnie qui développe des appareils de tests audiologiques innovants. Le diagnostic et l’appareillage de patients atteints de surdité est l’une des autres applications auxquelles Paul Avan participe personnellement. 

• Entendre Helmholtz : la sensation de justesse 

La compréhension de notre sensation de justesse semble bien être l’objectif principal de Helmholtz dans sa Théorie physiologique de la musique. Il y montre des connaissances musicologiques indéniables, et sa volonté de clarté et d’objectivité sont présentes à chaque ligne, mais on aimerait bien entendre tout ce qu’il a lui-même écouté.

Je propose donc d’illustrer l’aspect sonore d’un certain nombre de points. Sur un plan général, il y a les battements, et surtout les sons résultants qui permettent de savoir directement ce que l’on joue sans le secours de la technologie.

Un tableau d’intervalles (2^e partie, page 242 de la traduction française de 1868) sera entendu tel quel, dans toute sa rugosité, puis modifié pour correspondre à un contexte musical, afin de montrer la grande difficulté d’avoir un jugement objectif instantané à l’écoute. Les intervalles de ce tableau seront réalisés grâce à ma perception des sons résultants.

Helmholtz, loin de se contenter de mesurer la hauteur des « notes de la gamme », étudie des situations harmoniques précises, la hauteur de chaque son étant discutée au comma prés. Plusieurs cas étudiés en détail par Helmholtz seront illustrés, notamment un possible « accord de sixte ajoutée sur la sous-dominante », à travers lequel le concept de consonance/dissonance, très présent dans toutes les théories, sera critiqué. Le fameux « harmonique 7 », souvent évoqué dans les explications de Helmholtz, sera également entendu.

À plusieurs reprises, Helmholtz aborde le problème récurrent de l’accord parfait mineur ; ses observations seront écoutées et mises en regard de « l’hypothèse °19 » à l’origine de ma thèse de Doctorat.

Les exemples sonores seront enregistrés par mes soins (au violon), et certains seront reproduits « en direct ».

 Xavier (J.-P.) Charles est docteur en musicologie (Maitrise en 1993 : Contribution à l’étude des sons résultants ; thèse en 2004 : Nombres premiers, analyse des hauteurs de la musique tonale, sensation de justesse. Autour de l’hypothèse °19 pour l’accord parfait mineur.), chercheur associé à IreMus (Paris-Sorbonne, UMR 8223), professeur agrégé d’éducation musicale.