Chapitre I : une ascension dans la brume et l'héritage de l'automate
La cabine du téléphérique laissa derrière elle les forêts de sapins de la vallée de Joux et s'éleva lentement vers des parois rocheuses abruptes et un brouillard épais. Dehors, il n'y avait d'autre bruit que le grondement du vent. Les deux horlogers assis face à face sur le banc de bois rompirent le silence avec ce tic-tac léger, d'une clarté de cristal, venu de l'intérieur d'un boîtier.
Marc, le plus jeune des deux, était un horloger interrogateur, spécialiste des analyses micromécaniques. Henri, assis en face de lui, était un maître chevronné qui avait donné quarante ans de sa vie aux grandes complications et se passionnait pour l'histoire des automates.
Le regard de Marc était rivé au boîtier en or rose au poignet d'Henri et à la coupole transparente qui le surmontait : "Henri, ce que tu portes ressemble moins à une montre qu'à une petite scène de théâtre. Un cadran minuscule en haut et, dessous, un oiseau bleu enfermé sous une cloche de saphir. Je vois le logo Jaquet Droz. Qui est le génie historique derrière cette maison ?"
Henri sourit et retroussa un peu plus sa manche : "Il faut remonter au dix-huitième siècle, dans les montagnes de Neuchâtel, Marc. Pierre Jaquet-Droz a vécu de 1721 à 1790 ; il n'était ni programmeur ni ingénieur électricien. C'était un génie de l'automate, brûlant du désir de créer une vie mécanique."
"À cette époque il n'y avait ni électricité ni pile. Pierre Jaquet-Droz construisit des automates à taille humaine qu'il appela l'Écrivain, le Dessinateur et la Musicienne. Grâce aux milliers de roues et de cames qu'ils contiennent, ces enfants mécaniques trempaient une plume dans l'encre et écrivaient de vraies lettres, et dessinaient des portraits. Les trois se trouvent aujourd'hui au musée de Neuchâtel, et ils fonctionnent toujours."
"Et cette montre," dit Henri, "c'est cet immense héritage d'automates transposé, au vingt et unième siècle, dans le micro-monde d'une montre-bracelet de quarante-sept millimètres."
Chapitre II : le secret de l'oiseau chanteur, un souffle pneumatique
Marc se pencha en avant : "Alors, cet oiseau reste-t-il immobile ou chante-t-il ? Mais ce qui m'intéresse vraiment est technique : les montres à oiseau chanteur traditionnelles utilisent des cylindres à picots ou des peignes métalliques. Comment une boîte à musique a-t-elle tenu dans cet espace restreint ? Ou bien y a-t-il une puce électronique ?"
Henri éclata de rire : "S'il y avait une seule puce ou un haut-parleur, je jetterais cette montre au feu. Il n'y a pas un seul composant électronique à l'intérieur."
"Les boîtes à musique traditionnelles produisent un son métallique en frappant du métal contre du métal. Mais un oiseau, dans la nature, ne produit pas de son métallique ; il chante en soufflant de l'air. Les ingénieurs de Jaquet Droz ont jeté la logique de la boîte à musique. À sa place, ils ont construit un mécanisme miniature de piston pneumatique et de sifflet."
"Un piston pneumatique ?" dit Marc. "Comment produire une mélodie acoustique avec de la pression d'air dans le volume restreint d'une montre-bracelet ?"
"Pense à un instrument très simple : le sifflet à coulisse. Il fonctionne en trois étapes."
1. Le souffle : ces cylindres transparents sous le cadran sont des micro-pistons en saphir et en carbone. Quand on presse le bouton, les pistons aspirent l'air contenu dans le boîtier et le poussent vers l'extérieur par un canal fin. Ce qui compte vraiment ici, c'est que la pression reste constante ; dans les mécanismes d'oiseau chanteur, cela est assuré par un frein à air, une palette régulatrice qui tourne en travaillant contre l'air. Si la pression fluctue, le son perd et sa hauteur et sa force.
2. Produire le son : l'air comprimé frappe une lèvre acérée à l'extrémité du tube. Ce qui se produit là n'est pas la vibration d'une lame métallique ; le mince jet d'air passe alternativement au-dessus et au-dessous de l'arête vive en lâchant des tourbillons à tour de rôle. En acoustique, on appelle cela le son de biseau, ou l'anche d'air. La voix de la flûte, de l'orgue et du sifflet naît de ce principe.
3. Plier la mélodie : à l'intérieur du tube se trouve un second micro-piston qui coulisse et modifie la longueur effective du tube. La fréquence fondamentale d'un tube fermé à une extrémité est la vitesse du son divisée par quatre fois sa longueur. À vingt degrés, la vitesse du son est de trois cent quarante-trois mètres par seconde ; un sifflement aigu de trois kilohertz demande donc une longueur effective d'environ trois centimètres. Un tel tube ne peut évidemment pas s'étendre droit dans un boîtier de quarante-sept millimètres ; le résonateur est donc replié et, en jouant sur le rapport entre un volume et son col, c'est-à-dire une cavité de type Helmholtz, la même hauteur est obtenue dans un espace bien plus petit.
Marc leva les yeux : "Et à mesure que le piston coulisse, la fréquence change continuellement."
"C'est là le secret du chant des oiseaux," dit Henri. "Un oiseau ne chante pas des notes séparées ; il chante en faisant glisser sa fréquence. Une boîte à musique à peigne ne peut produire que des notes discrètes. Un piston coulissant plie le son, c'est-à-dire qu'il trace la ligne glissante d'un vrai trille. La façon d'imiter la nature n'était pas d'ajouter des notes, mais de soigner les transitions entre elles."
format_quote"Un oiseau, dans la nature, ne produit pas de son métallique ; il chante en soufflant de l'air."
Henri, maître horloger
Chapitre III : la barrière acoustique et l'idée de résonance
Marc fronça les sourcils : "Le mécanisme est magnifique, mais ce son ne s'étouffe-t-il pas dans un boîtier fermé ? Comment parvient-il si nettement à l'extérieur ?"
"C'est ici qu'intervient la résonance acoustique," dit Henri. "Pour comprendre la résonance, pense au verre à vin classique. Lorsque la fréquence d'un son coïncide avec la fréquence propre du verre, le verre absorbe l'énergie, vibre violemment et peut se briser. La coïncidence de la fréquence propre d'un corps avec l'onde qui lui parvient est ce que nous appelons la résonance."
"Mais il faut séparer deux choses ici, Marc, car la plupart des récits s'arrêtent à ce point. La première est l'accord des fréquences, la seconde le transfert de l'énergie vers l'extérieur. Entre la minuscule cavité d'air intérieure et la grande masse d'air extérieure, il existe une forte désadaptation acoustique. Le son d'une source petite et rigide se transmet très mal directement dans l'air. Une membrane ou une coupole est un transformateur qui fait la médiation entre ces deux milieux."
"Et je voudrais corriger un malentendu," ajouta-t-il. "On dit que le saphir avale le son ; c'est faux. Le saphir a un amortissement interne très faible, ce qui veut dire que, frappé, il sonne longuement. C'est un résonateur de grande qualité. Le problème n'est pas qu'il absorbe le son, mais de savoir si ses propres fréquences propres tombent dans la bande du sifflet, et quelle part de sa vibration il peut céder à l'air."
"Il y a donc deux dangers," dit Marc.
"Oui. Le premier est la désadaptation : si les modes de la coupole sont loin de la bande du sifflet, le son reste à l'intérieur, l'oiseau bat des ailes et l'on n'entend presque rien dehors. Le second est un accord trop aigu : si la coupole sonne à une seule fréquence avec un facteur de qualité très élevé, cette note unique sort exagérée et le reste du chant se perd ; le son devient un tintement perçant. Ce que l'on cherche est la voie médiane, mesurée, entre ces deux extrêmes."
"Jaquet Droz a cessé de faire de la coupole de saphir une barrière au son," dit Henri. "Ils l'ont transformée en une membrane de haut-parleur transparente qui vibre doucement avec le son."
format_quote"On dit que le saphir avale le son ; c'est faux. Le saphir a un amortissement interne très faible, ce qui veut dire que, frappé, il sonne longuement."
Henri, maître horloger
Chapitre IV : la comparaison avec F.P. Journe, résonance mécanique contre résonance acoustique
Marc se redressa soudain : "Attends un instant, Henri. Tu as dit résonance. Mais en haute horlogerie, la première légende qui vient à l'esprit à ce mot est François-Paul Journe et son fameux Chronomètre à Résonance. Journe a aussi utilisé la résonance dans sa montre. Est-ce la même chose ? Faisait-il tourner, lui aussi, un mécanisme sonore ?"
Henri sourit avec plaisir et écrivit du doigt deux titres sur la vitre embuée du téléphérique : "Excellente question. Les deux maîtres s'appuient sur le même principe physique, l'accord des fréquences ; mais leurs objectifs sont aussi différents que le jour et la nuit."
"Dans la montre de F.P. Journe il n'y a ni oiseau chanteur ni mécanisme sonore. Il poursuivait une montre qui ne dérive pas. Il a fait en sorte que deux balanciers indépendants placés côte à côte s'accordent l'un l'autre à travers leur platine commune. L'histoire de ce phénomène remonte à 1665 : Christiaan Huygens remarqua que deux horloges à pendule suspendues à la même poutre finissaient par se verrouiller l'une sur l'autre. Aujourd'hui nous appelons cela l'entraînement, ou le verrouillage."
"Le verrouillage a une condition," ajouta Henri. "Les marches des deux oscillateurs doivent être suffisamment proches ; sinon ils ne peuvent pas se capturer. Quand ils le font, un choc qui accélère l'un ralentit l'autre, et la marche moyenne reste stable. La résonance de Journe est donc mécanique, et son but est de rendre le temps plus précis."
"Chez Jaquet Droz, en revanche, le but n'est pas de corriger la dérive de la montre mais de créer un haut-parleur acoustique. Le son du sifflet intérieur est accordé à la coupole de saphir extérieure. Là où Journe accordait des roues entre elles, Jaquet Droz a accordé le son au verre lui-même."
format_quote"Là où Journe accordait des roues entre elles, Jaquet Droz a accordé le son au verre lui-même."
Henri, maître horloger
Chapitre V : l'accord acoustique de la coupole de saphir
Marc demanda : "Mais comment accorde-t-on un verre ? Le saphir est l'un des matériaux les plus durs après le diamant. Comment les gens de cet atelier ont-ils pu accorder ce cristal dur comme un instrument ?"
"Souviens-toi de la logique du verre à musique," dit Henri. "Passe le doigt sur le bord d'un verre et il chante. Ajoute de l'eau, c'est-à-dire de la masse, et la hauteur baisse. Amincis sa paroi et sa raideur en flexion baisse, donc la hauteur baisse encore. La fréquence propre d'une plaque ou d'une coupole est proportionnelle à son épaisseur, inversement proportionnelle au carré de sa portée, et proportionnelle à la racine du rapport entre la raideur du matériau et sa densité. Dans le saphir ce rapport est très élevé, si bien que les modes de la coupole partent très haut ; le travail d'accord consiste à les faire descendre vers la bande du sifflet."
"Le procédé compte quatre étapes," continua-t-il.
1. Un bloc de saphir synthétique : un cristal d'oxyde d'aluminium pur, fondu au-delà de deux mille degrés, est découpé.
2. Usinage cinq axes : le bloc est creusé en coupole avec des outils diamantés. La courbe n'est pas là seulement pour la beauté ; cette géométrie décide selon quels modes les ondes se rassembleront sur la surface de la coupole.
3. Mesure par interférométrie laser : la coupole est placée dans une chambre acoustique, la bande du sifflet entre deux mille et quatre mille hertz est jouée par-dessous, et un laser cartographie les oscillations submicroniques du cristal. On rend ainsi visible la façon dont la coupole vibre à chaque fréquence.
4. Polissage au micron avec de la poudre de diamant : les parois intérieures sont amincies avec des feutres chargés de poudre de diamant. À mesure que l'épaisseur diminue, les modes de la coupole descendent et se rapprochent de la bande du sifflet.
"Et c'est ici que se trouve la part la plus délicate du travail," dit Henri. "Le but n'est pas de se verrouiller exactement sur une seule fréquence. Si tel avait été le but, la coupole crierait une note et avalerait le reste du chant. Ce que l'on cherche est un accord assez large pour laisser passer toute la bande entre deux mille et quatre mille hertz. Quand cette plage est tenue, on arrête le travail. Le saphir n'emprisonne plus le son ; il vibre gracieusement avec lui et devient une membrane transparente."
Chapitre VI : l'architecture du cadran et le sommet du détail
Marc étudia le cadran : "Les heures et les minutes sont indiquées dans le petit cercle du haut, et en dessous se trouve la coupole de l'oiseau. Quand les deux cercles se rejoignent, ils forment un huit parfait. Et il y a une inscription sur le pourtour."
"Le chiffre huit est la signature esthétique de Jaquet Droz et représente l'infini," dit Henri. "Sur cette référence, le cadran supérieur est en cristal de saphir avec des chiffres romains en platine appliqués ; sur d'autres versions du même automate, la maison emploie un émail Grand Feu de teinte ivoire. L'émail est cuit vers huit cents degrés et sa couleur ne pâlit pas au fil des siècles. Les aiguilles sont en acier bleui."
"La zone transparente du bas est le pur spectacle de la mécanique. L'oiseau ne fait pas que chanter ; il bat des ailes, ouvre le bec, agite la queue et tourne sur lui-même. Tout cela se produit en séquence à la pression d'un seul bouton, car tout dépend de la même série de cames."
"Regarde attentivement l'inscription du pourtour," ajouta-t-il. "Numerus Clausus N° 8/28. Autrement dit, cette pièce est la huitième d'une série fermée de vingt-huit. Sur le pont il est écrit Swiss, quarante-quatre pierres et le numéro propre du mouvement : vingt-neuf pierres appartiennent à la montre elle-même et quinze au mécanisme chantant, ce qui fait quarante-quatre."
"Le calibre s'appelle Jaquet Droz 615," dit Henri. "À remontage automatique, un seul barillet, un balancier à vis de réglage et un spiral en silicium, une masse oscillante en platine. Vingt et un mille six cents alternances par heure, trente-huit heures de réserve de marche. Le boîtier fait quarante-sept millimètres et, avec la coupole, sa hauteur monte à vingt-trois millimètres. Et disons-le aussi : cette montre n'est pas étanche. On n'attend pas l'étanchéité d'un corps construit pour laisser passer le son."
En atteignant le sommet : le chant du temps
La cabine du téléphérique s'arrima à la station du sommet dans une forte secousse. Dehors, les flocons descendaient. Quand les portes s'ouvrirent en sifflant, l'air de la montagne leur frappa le visage.
Marc regarda une dernière fois l'oiseau bleu sous la coupole de saphir de la Jaquet Droz The Charming Bird : "Tu sais, Henri, François-Paul Journe a accordé des roues entre elles pour supprimer le frottement interne de la mécanique et rendre le temps parfait. Jaquet Droz, lui, a pris le sifflement d'un tuyau mû par l'air et, en amincissant micron après micron un verre de saphir dur comme le diamant, l'a transformé en instrument transparent. L'un est la physique du temps, l'autre la musique du temps."
Henri pressa légèrement le bouton relié à la couronne. Le minuscule oiseau bleu sous la coupole de saphir s'anima soudain ; il battit des ailes, tourna sur lui-même, ouvrit le bec, et dans le silence des montagnes enneigées s'éleva un trille d'une clarté de cristal.
En relevant le col de son manteau et en faisant son premier pas dans la neige, Henri se retourna : "Voilà pourquoi la haute horlogerie est un art, Marc. Cette montre ne nous montre pas l'heure ; elle nous rappelle que le temps a une âme, qu'il peut battre des ailes et qu'il peut chanter le plus beau chant de la nature."
format_quote"Cette montre ne nous montre pas l'heure ; elle nous rappelle que le temps a une âme, qu'il peut battre des ailes et qu'il peut chanter le plus beau chant de la nature."
Henri, maître horloger
