Cette méthode physico-mathématique ne fit pas que des heureux. En effet, au 18e siècle, deux opinions s’opposent opiniâtrement : il y a tout d’abord ceux qui prétendent que la physique expérimentale n’a d’intérêt que dans la mesure où elle produit des lois quantitatives ; et ceux ensuite qui s’opposent à la prépondérance des mathématiques en physique, laissant de côté les phénomènes naturels observés et concrets pour un langage pourvu de formes abstraites et absconses. Jean Le Rond d’Alembert (1717-1783) appartient aux défenseurs des mathématiques. Dans le Discours préliminaire de l’Encyclopédie (1751), il apporte tout de même une nuance :

Il faut avoüer pourtant que les Géometres abusent quelquefois de cette application de l’Algebre à la Physique. Au défaut d’expériences propres à servir de base à leur calcul, ils se permettent des hypothèses les plus commodes, à la vérité, qu’il leur est possible, mais souvent très-éloignées de ce qui est réellement dans la Nature. On a voulu réduire en calcul jusqu’à l’art de guérir ; & le corps humain, cette machine si compliquée, a été traité par nos Medecins algébristes comme le seroit la machine la plus simple ou la plus facile à décomposer. . . . [Selon nous] la seule vraie maniere de philosopher en Physique, consiste, ou dans l’application de l’analyse mathématique aux expériences,. ou dans l’observation seule, éclairée par l’esprit de méthode, aidée quelquefois par des conjectures lorsqu’elles peuvent fournir des vûes, mais séverement dégagée de toute hypothèse arbitraire.

 

On tentera donc au cours du 18e siècle de trouver le meilleur compromis qui soit entre la raison pure et l’observation simple. En Angleterre, suivant la trace du grand expérimentateur que fut Robert Boyle (1627-1691) et les préceptes de la Royal Society de Londres, des hommes tels que Jean Théophile Désaguliers (1683-1744) et John Keill (1671-1721) ont mis sur pied des programmes de physique expérimentale qui mettaient une emphase particulière sur les expériences et les observations. De l’autre côté de la Manche, c’est à partir de la Hollande, et plus particulièrement de l’Université de Leyde, que la physique expérimentale à la Newton ¾ savante combinaison de mathématiques et d’expérience, tel que proposé dans son ouvrage Optick (1704) ¾ se développa et se répandit sur le Continent. Les instigateurs furent Hermann Boerhaave (1668-1738), Pieter van Musschenbroek (1692-1761) et Willem ‘s Gravesande (1688-1742). Ceux-ci, à l’instar de Nollet un peu plus tard, firent des ouvrages dans lesquels les instruments utilisés et les observations faites étaient des plus détaillés.

Ces savants s’entendaient tous pour affirmer que la physique devait être arrimée à une structure solide d’observations de toutes sortes, quoique cela n’empêchât pas d’y accrocher certains présupposés. On ne peut pas s’en passer d’ailleurs, car cela serait pécher dans l’autre extrême. Dans son Discours sur la physique expérimentale (1753) Nollet lui-même, champion en France pour tout ce qui touchât à cette méthode, justifiait l’importance des hypothèses :

Je dis qu’on a des vûes, et qu’on doit en avoir quand on entreprend de nouvelles Expériences ; mais ces vûes ne doivent nous permettre que de simples soupçons, ou tout au plus des suppositions, pour lesquelles il ne faut prendre aucun attachement, aucune prédilection, afin qu’on soit toujours prêt à les abandonner, si les faits ne concourent point à les vérifier, ou du moins à les rendre très plausibles. Cependant aujourd’hui que la Physique systématique est tombée dans un grand discrédit, parce qu’on a reconnu qu’il avoit beaucoup d’abus, je crois qu’on blâme aussi d’une manière trop générale et trop sévère ce qui s’appelle hypothèse : j’ose dire qu’on peut et que l’on doit s’en permettre, si l’on se contente de concevoir des possibilités, pour les soumettre à l’expérience, et apprendre par cette voie ce qu’elles peuvent avoir de réel.

Le concept des fluides subtils, ou impondérables ¾ substance sans masse pourvue de propriétés physiques bien définies ¾ , permis aux savants d’allier théories et observations scientifiques. De tous les fluides subtils élaborés au 18e siècle, l’électricité (ou feu électrique) est certes celui qui suscita le plus grand engouement ; l’étude de l’électricité devint même le modèle des sciences expérimentales, tant au point de vue des expériences effectuées que de la façon de concevoir et de construire l’instrumentation scientifique. La découverte de la conduction électrique par Stephen Gray (1666-1736) en 1729 étaya d’ailleurs l’hypothèse d’un fluide électrique et permis de faire des expériences spectaculaires, telles que suspendre un jeune garçon qui, une fois électrisé, était en mesure d’attirer à lui de petits objets avec toutes les parties de son corps.

Charles-François de Cisternai Dufay (1698-1739) établit ensuite une série de règles simples basées sur l’hypothèse de deux fluides, soit l’électricité vitreuse (produite en frottant une tige de verre) et l’électricité résineuse (produite en frottant une tige de résine, par exemple de l’ambre). Si un corps électrisé attire tout corps non-électrisé, un corps électrisé d’une des deux natures (vitreuse ou résineuse) attire tout corps électrisé de l’autre nature et repousse tout corps de même électricité. Se basant sur les expériences de Dufay, l’abbé Nollet présupposa son propre système d’explication, comprenant aussi deux fluides : il s’agissait des effluences et affluences simultanées. Avec ce système plusieurs fois vérifiés par l’expérience, Nollet expliquait d’un coup l’attraction (affluences) et les répulsions (effluences) des objets soumis aux tiges électriques. À l’époque, ce système permit à Nollet d’être reconnu comme le « chef des électriciens d’Europe ».

En janvier 1746, une expérience « foudroyante » fut annoncée par Pieter van Musschenbroek. La bouteille dite de Leyde permit pour la première fois d’emmagasiner le fluide électrique, qui lorsque déchargé d’un seul coup, donnait un choc fulgurant. Cette découverte, ancêtre du condensateur moderne, modifia les concepts électriques existants. Peu au fait des théories européennes, Benjamin Franklin (1706-1790) échafaude de son côté un système d’interprétation résolument nouveau. Il suppose tout d’abord que la matière électrique se trouve dans tous les corps. Ensuite, lorsqu’est électrisé un objet, il en résulte qu’il y a soit un surplus ou un manque d’électricité dans l’objet par rapport à la quantité normale : on dit alors que l’objet est électrisé « positivement » ou « négativement ». Cette théorie d’un seul fluide (ou atmosphère) permit à Franklin d’expliquer le fonctionnement de la bouteille de Leyde, chose que ne put jamais faire Nollet et ses partisans avec leur théorie à deux fluides. Franklin fit rapidement de nombreux prosélytes.

C’est à cette même époque, le milieu du 18e siècle, que les savants purent prouver que la foudre et l’électricité produite par les machines des électriciens étaient de même nature. Le paratonnerre, invention de Franklin, engendra quant à lui une grande controverse entre les partisans de Nollet et de Franklin. Et vers la fin du siècle, en 1791, Luigi Galvani (1737-1798) annonça avoir découvert une électricité propre aux organismes vivants, résultat contredit par Alessandro Volta (1745-1827), inventeur de la pile électrique en 1800. Ces succès expérimentaux seront rattrapés par l’esprit géométrique des Lumières ; on demande de plus en plus de précision dans les mesures et de moins en moins d’à peu près. Avec les Volta, Henri Cavendish (1731-1810) et Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), aux dires de Christine Blondel, « l’étude de l’électricité statique abandonne au tournant du siècle la question de la nature de l’électricité au profit de la recherche des lois mathématiques des phénomènes. En chemin, elle abandonne les amateurs qui avaient fait son succès. »