Nicolas Sténon

Nicolas Sténon est le fils d'un orfèvre de Copenhague[3].

Après avoir terminé ses études universitaires à Copenhague[4], Sténon voyagea en Europe. Il aurait aimé voyager toute sa vie. Pendant ses voyages, il entra en contact avec des médecins et des scientifiques renommés, surtout aux Pays-Bas, en France et en Italie.

En 1660, il commença l'étude de la médecine à Leyde, qui passait alors pour le centre de la connaissance médicale en Europe, sous la direction de Blasius. M. Rovere le présente comme le compagnon intellectuel de Spinoza pendant ses années à Leyde et Amsterdam[5]. Il fît notamment sa première découverte anatomique, le canal parotidien, renommé plus tard « canal de Sténon » en hommage à son travail.

En 1664 se rendit à Paris où il suit les leçons de chimie de Pierre Borel. Après un séjour de deux ans en France, Sténon se rend å Vienne, puis en Hongrie, et retourne en Italie, à Florence. Par ses études anatomiques, il attira l'attention du grand-duc de Florence, Ferdinand II de Médicis. Ferdinand lui octroya un poste à l'hôpital, ce qui lui laissa peu de temps pour ses études propres. De plus, il fut élu à l'Accademia del Cimento, un groupe de chercheurs inspirés par les approches scientifiques de Galilée.

Ses études en anatomie portaient sur le système musculaire et la manière dont la contraction musculaire s'opérait. Il utilisa la géométrie des muscles pour montrer qu'un muscle en contraction changeait bien de forme, mais non de volume.

En 1669, étudiant des cristaux de quartz d'origines et de formes différentes, il remarqua que leurs faces forment toujours les mêmes angles entre elles[6]. Cette découverte fut reprise par Jean-Baptiste Romé de L'Isle et généralisée à l'ensemble des cristaux, marquant le début de la cristallographie moderne.

Pendant son séjour à Florence Nicolas Sténon, déjà ébranlé à Paris par l'éloquence de Bossuet, se met à lire les livres catholiques et, en 1669, il abjure publiquement la religion luthérienne[3].

En octobre 1666, deux pêcheurs avaient pris dans leurs filets un énorme requin près de Livourne. Sténon en étudia la tête et publia ses observations en 1667 : en étudiant les dents du requin, il avait remarqué qu'elles avaient beaucoup de points communs avec (ce qui s'avéra être plus tard) des dents fossilisées de requins trouvées en montagne. À l'époque on les appelait « glossopètres » ou « pierres de langue ». Pline l'Ancien avait expliqué que ces pierres venaient soit du ciel, soit de la lune ; d’autres encore prétendaient que les fossiles poussaient naturellement dans les roches. Fabio Colonna avait déjà démontré de façon convaincante que les glossopètres étaient des dents de requin[7], dans son traité De glossopetris dissertatio publié en 1616[8]. Sténon, qui tenait peut-être son intérêt pour le sujet de Thomas Bartholin[9], ajouta à la théorie de Colonna une discussion sur la différence de composition entre des dents de requins vivants et les pierres de langue, émettant l'idée que les fossiles pouvaient changer de composition, sans que cela ne fût visible extérieurement. C'est pourquoi il peut être considéré comme un des précurseurs de la théorie des particules : la matière est constituée de particules extrêmement petites, qui sont interchangeables.

Nicolas Sténon par Justus Sustermans.

Au moment des découvertes de Sténon, la définition du mot fossile était différente de celle d'aujourd'hui : tous les objets excavés étaient appelés fossiles, aussi bien les cristaux, les minerais que les restes pétrifiés de vie antérieure (les fossiles dans le sens moderne du mot). Sténon remarqua donc que les roches contenaient des objets qui n'étaient pas formés à l'intérieur de celles-ci, mais qui y étaient inclus pendant leur formation. Cela conduisit à la théorie des processus de sédimentation, que Sténon décrivit en 1669, dans l'ouvrage voulu comme introduction De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus. Étant donné qu'il attacha toujours plus d'importance à la religion qu'à la science, il en resta à cette introduction et n'écrivit jamais un ouvrage complet à ce sujet, bien que cela eût été son intention.

Sténon formula trois principes (ou lois) qui se sont avérés de grande importance pour la sédimentologie et la stratigraphie.

Principe de la superposition

De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus (1669)

Un autre principe que Sténon formula dit que lorsqu'un objet solide est entouré d'un autre objet solide (par exemple un fossile par un sédiment), l'objet englobant prend la forme de l'objet englobé. Sténon en conclut que les fossiles et les cristaux devaient avoir été pétrifiés avant la formation de la roche. Si une « pierre de langue » avait poussé dans une roche, la pierre de langue devait s'être formée suivant la roche, tout comme une racine, qui pousse dans une fissure et la remplit.

Ceci était justement bien le cas des veines et cristaux se développant dans les roches. Sténon en tirait que ces veines devaient être apparues par le fait que des liquides percolaient au travers de la roche. Suivant l'idée que des matières solides englobantes prenaient leur forme d'après les matières englobées, Sténon en arriva au principe de la superposition : les couches les plus récentes devaient être apparues au-dessus des couches les plus anciennes. La Loi de Sténon est donc la suivante : « les couches de roche sont formées successivement, avec les plus anciennes en dessous et les plus récentes au-dessus, à moins que des processus ultérieurs n'aient modifié ce principe. » C'est cette théorie qui donna sa notoriété mondiale à Sténon et qui fit qu'il peut être considéré comme le fondateur de la stratigraphie.

Afin d'expliquer les nombreuses exceptions aux principes de l'horizontalité primaire et de la superposition, Sténon utilisa des exemples tels que les grottes, avec leur érosion d'une partie de la couche sous-jacente et qui lors d'éboulements font que de grandes parts de la roche supérieure se retrouvent sur une partie bien plus ancienne. Ceci était en fait la première description connue d'une disconformité ou (en stratigraphie historique) hiatus (une période de non-sédimentation, lors de laquelle aucun sédiment n'est déposé : il « manque » donc dans une roche une période temporelle).

Il développa aussi l'hypothèse que les roches peuvent être soulevées par des forces souterraines. Maintenant, un phénomène géologique tout à fait normal, mais, à l'époque de Sténon, une idée révolutionnaire. Ceci expliquait pour lui comment l'on pouvait trouver des dents de requins en haute montagne. De même des roches fondues (magma) peuvent constituer une exception à la loi de la superposition par le fait qu'en tant que roche plus jeune, elle peut être formée sous, entre ou au travers de roches plus anciennes.

Cette loi de Sténon parle de temps relatif, étant donné que deux couches de roche horizontales l'une sur l'autre peuvent être formées avec un hiatus de millions d'années (certains sédiments océaniques) ou de seulement quelques heures (dépôts de marées).

Principe de la continuité latérale

Schéma de la loi de la continuité latérale.

Suivant la troisième loi de Sténon, la loi de la continuité latérale, les couches sédimentaires se suivent en principe latéralement, ce qui veut dire horizontalement. Les processus sédimentaires, en conclut Sténon, ne s'arrêtent pas à l'endroit où sont trouvés les sédiments. C'est ainsi qu'il expliqua pourquoi la même roche se retrouve souvent en forme de collines sur les deux côtés d'une vallée. Entre-temps, dans la vallée, ce sédiment a été érodé.

Maintenant, nous savons que sur une grande échelle, la sédimentation ne doit pas toujours se passer de manière latérale : un bassin sédimentaire n'est pas illimité, mais c'est toujours à l'heure actuelle un principe important de géologie.

La vision religieuse de Sténon a été fortement influencée par ce qu'il a découvert sur le plan scientifique. Bien qu'il eût reçu une éducation luthérienne, Sténon doutait fortement de ses conceptions religieuses. Après une étude théologique comparative du catholicisme et du luthéranisme à Florence, il en conclut que l'Église catholique est la véritable Église, et il devint catholique en 1667.

Ces conceptions religieuses commencèrent à s'opposer de plus en plus à ses observations scientifiques. Plus particulièrement, la différence entre l'histoire de la création (qui était considérée à l'époque comme le rapport réel de la naissance de la Terre) et la formation des couches de la Terre l'occupa fort.

Lors de son étude de deux cas de roches largement répandues dans les Apennins, Sténon remarqua que les couches les plus profondes ne contenaient pas de fossiles, alors que les couches placées plus haut étaient riches en fossiles. Il expliqua ceci en « datant » les couches inférieures d'avant et les couches supérieures d'après le déluge.

Sténon voyage en Hongrie, en Autriche et arrive à Amsterdam au printemps 1670. Là il retrouve Jan Swammerdam et Reinier de Graaf. Il discute de sujets scientifiques et religieux avec Anne Marie de Schurman et Antoinette Bourignon, dont on retient d'un discours pour le théâtre anatomique de Copenhague en 1673 : « Merveilleuses sont les choses que l'on voit, bien plus celles que l'on perçoit et plus encore celles que l'on ignore. »

En 1675 il est ordonné prêtre à Florence et devient une grande figure de la Contre-Réforme. Peu de temps après, en 1677, le pape Innocent XI le sacre évêque de Titiopolis, en Grèce[3]. Après sa rencontre avec Gottfried Wilhelm Leibniz, ce dernier prend position pour la réunification des Églises. Sténon prend la tête des Missions du Nord (érigées par le Saint-Siège en 1622) et œuvre à Hanovre jusqu'en 1680 puis accepte une mission à Münster.

En 1684, Sténon est à Hambourg où il étudie le cerveau et le système nerveux avec son ami Theodor Kerckring (de). Sténon est invité à Schwerin quand il devient clair qu'il n'est pas le bienvenu à Hambourg. Il se plonge alors dans l'ascèse et se vêt à la manière des pauvres. Il se déplace dans une simple charrette, exposé à tous les temps. Vivant quatre jours par semaine de pain et de bière, il maigrit beaucoup. Après avoir rempli sa mission, il décide de rejoindre l'Italie. Cependant, la maladie le rattrape, son ventre douloureux gonflant de jour en jour. Il meurt en Allemagne après de grandes souffrances. Son corps est transporté à Florence et inhumé dans la basilique San Lorenzo près des Médicis, ses protecteurs.

Sa vie et son œuvre sont l'objet d'études approfondies, en particulier depuis la fin du XIX^e siècle. Considérant que sa vertu et sa piété étaient remarquables, le pape Jean-Paul II le déclara bienheureux le 23 octobre 1988. Il est célébré par l'Église catholique le 5 décembre.

Un timbre lui a été consacré par le Danemark en 1969 à l'occasion du tricentenaire de ses découvertes.

Elementorum myologiae specimen, 1669

• (la) Observationes anatomicae (1662)
• (la) De musculis et glandulis observationum specimen (1664)
• (la) Elementorum myologiæ specimen, seu musculi descriptio geometrica : cui accedunt Canis Carchariæ dissectum caput, et dissectus piscis ex Canum genere (1667)
• Discours sur l'anatomie du cerveau sur Gallica (1669)[10]
• (la) De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus (1669)
• (la) Nicolai Stenonis ad novae philosophiae reformatorem de vera philosophia epistola, Florentiae, 1675 (lettre à Spinoza)

• (en) A. Holomanova, A. Ivanova et I. Brucknerova, « Niels Stensen — prestigious scholar of the 17th century », Bratisl Lek Listy, vol. 102,‎ 2002, p. 90–93 (lire en ligne)
• (en) Hans Kermit, Niels Stensen, 1638–1686 : The scientist who was beatified sur Google Livres, Gracewing Publishing, 2003, 179 p.
• (en) Nicoletta Morello, « Steno, the fossils, the rocks, and the calendar of the Earth », dans Geological Society of America, special paper 411, 2006
• (en) Ian Herbert Porter, Thomas Bartholin (1616–80) and Niels Stensen (1638–86) master and pupil. Publication originale : Ian Herbert Porter, « Thomas Bartholin (1616–80) and Niels Steensen (sic) (1638–86) master and pupil », Medical history, vol. 7, n^o 2,‎ 1963, p. 99–125 (PMID 13985566, PMCID 1034806)
• (en) Troels Kardel, Paul Maquet (dir.), Nicolaus Steno : biography and original papers of a 17th century scientist, Berlin-Heidelberg, Springer, 2013
• Maxime Rovere, Le Clan Spinoza, Paris, Flammarion, 2017 (ISBN 9782081330726).