Denis Papin, né à Chitenay le 22 août 1647 et mort à Londres le 26 août 1713, est un physicien, mathématicien et inventeur français, connu notamment pour ses travaux sur la machine à vapeur.
Denis Papin est né dans le petit village de Chitenay, dans les environs de Blois, en août 1647. Issu d'une famille de notables protestants de Blois, il est le premier fils d'une fratrie de dix frères et sœurs. Il est aussi le neveu de Nicolas Papin et le cousin germain d'Isaac Papin. Il suit d'abord les cours du collège royal de Blois, avant d'étudier à l'université d'Angers et de décrocher un diplôme de médecine tout en montrant des dispositions et un intérêt prononcé pour la physique.
Reçu docteur vers 1669, on le retrouve deux ans plus tard comme curateur auprès de Christian Huygens, un savant d'une immense renommée, qui anime alors l'Académie des sciences depuis 1670. Christian Huygens qui cherche alors un assistant, va recruter le jeune Blésois, le rémunérer sur ses propres appointements, et le loger dans ses appartements au Louvre, près de la Bibliothèque du Roi.
On ignore ce qui a mené Denis Papin à une telle ascension, à l'âge de 24 ans. Des biographes ont imaginé que Marie Charron, femme de Colbert et originaire de Blois, aurait pu intercéder en sa faveur. Une autre hypothèse semble plus vraisemblable : Papin, dont on sait qu'il n'était pas attiré par l'exercice de la médecine, se serait livré à sa passion pour la physique, en réalisant une machine remarquable : peut-être cette machine à incendie qui produit un jet orientable et continu, dont on ne connaît pas l'auteur, et qui fut justement apportée « par un étranger » à l'Académie des sciences vers 1671.
En 1673, Huygens et son assistant Denis Papin, mettent en évidence à Paris le principe du moteur à combustion et explosion. Ils réussissent à déplacer un piston entraînant une charge de 70 kg sur 30 cm, en chauffant un cylindre métallique vidé d'air, empli de poudre à canon.
En 1673, à l'Académie royale des sciences, Denis Papin croise le chemin de Leibniz, du même âge que lui et qui restera son ami et son correspondant. Ses premières expériences portent sur le vide. Il publie à vingt-sept ans son premier mémoire, Les nouvelles expériences sur le vide, avec la description des machines qui servent à les faire, qui fait la description d'une première machine à faire le vide, peu chère car elle n'utilise pas de « vif argent » (mercure). On y découvre un savant marqué par la méthode cartésienne, et un inventeur ingénieux, qui met facilement ses théories en application en construisant des machines.
À partir de 1675, Papin, qui est protestant, devance la révocation effective de l'édit de Nantes, et part pour Londres, avec une recommandation de Christian Huygens. Il y rejoint assez vite les travaux de Robert Boyle, lequel, atteint par la goutte, trouve en Papin un assistant idéal pour reprendre l'étude des propriétés de l'air. Papin construit une nouvelle machine à faire le vide, puis un fusil à air comprimé.
En 1679, Papin, en faisant des expériences de compression pour Boyle, a soudain l'idée du Digesteur. Son intuition est celle-ci : le fer rouge, plus compressé, chauffe davantage que le charbon qui est moins dense. Il doit donc en être de même pour l'eau : si on la presse en l'empêchant de se « raréfier » librement, elle doit chauffer davantage. Pour le vérifier, il construit un premier appareil, le Digesteur. C'est un cylindre de fonte étroit et très fort, sur lequel un couvercle est maintenu en pression grâce à des vis, et que l'on remplit d'eau au deux tiers, avant de le placer sur le feu. À l'intérieur de ce cylindre, on place le pot, un second cylindre en métal fermé en bas, également muni d'un couvercle, dans lequel on met les aliments ou matières à tester. L'eau se change peu à peu en vapeur, la pression et la température montent, jusqu'à atteindre la valeur de la pression fixée par la position du poids sur la tige de la soupape de sûreté (au départ limitée à 8 bars). Celle-ci, installée sur le couvercle, permet d'éviter une explosion. Le Digesteur est donc un appareil qui possède tous les attributs principaux de la chaudière, dans le sens donné au mot « chaudière » aujourd'hui, car au XVIIe siècle, ce mot désigne seulement une sorte de marmite. En 1680 paraît à Londres un premier mémoire, pour relater la première série d'expériences faites avec cette machine, intitulé A new Digester or Engine for softning bones, containing the description of its make and use in these particulars, soit « Un nouveau Digesteur ou machine pour amollir les os, contenant une description détaillée de sa fabrication et son usage ».
La double montée, en pression et en température, en brûlant pourtant moins de bois, fait de l'appareil un « moyen de cuisson un peu brutal », selon le propre terme de Papin : les os et les morceaux de la vache la plus vieille et la plus dure, se transforment en gelée. Cette machine, aujourd'hui nommée autoclave, ou autocuiseur, suivant l'application qu'on lui donne, permet à Papin de mener des expériences totalement inédites et spectaculaires pour l'époque. Toutes sortes d'aliments et de matières sont testées dans le Digesteur, et Papin note minutieusement les transformations qu'il observe, en bon adepte de la méthode expérimentale de Descartes. Ces multiples essais avec le Digesteur, mais aussi avec sa nouvelle machine à faire le vide améliorée (1686) et avec son distillateur se poursuivent à Venise entre 1682 et 1684, et il les couche sur le papier en 1686, dans un nouveau recueil d'expérience, intitulé d'abord A continuation of the Digestor, puis Continuation du Digesteur. Ces nouveaux essais font l'analyse de la fermentation de toutes sortes d'aliments, que Papin réussit toujours à stopper, en chauffant d'abord (sous pression ou non), puis en bouchant sous vide. D'autres expériences remarquables, faites en conjuguant l'action des trois machines Digesteur/machine à vide/distillateur, aboutissent à la création des premiers parfums alimentaires. On y trouve aussi une recette pour fabriquer de la limonade, ainsi qu'une méthode pour mouler le bois. En faisant fondre de l'ivoire, Papin découvre également un moyen infaillible pour fabriquer de la gelée, ce dont il se sert pour isoler de l'air diverses denrées. Il observe, par exemple, qu'en les plongeant dans la gelée, les pommes ou les groseilles se dégradent nettement moins vite. Et parfois, comme dans le cas des fraises, la gelée prend même le goût des fruits : c'est la trace des premières gélatines parfumées. Il fait aussi d'autres observations. En laissant tomber une goutte d'eau sur un Digesteur très chaud et en la frappant en même temps avec un marteau, on observe une sorte d'explosion. Une autre observation contribue à une autre invention, encore plus considérable : après refroidissement, le digesteur lui-même, ou les pots mis à l'intérieur sont difficiles à ouvrir, comme si on y avait fait le vide.
Le savant a construit des Digesteurs, de différentes tailles. Les modèles de 1686 permettent également de malaxer en étant placés sur un axe. Papin semble avoir expérimenté des pressions élevées, puisqu'il relate avoir observé la fonte d'un petit plat en étain. Or ce métal fond à la température de 220 degrés, on peut donc estimer que Papin a mené ses expériences jusqu'à environ 25 bars de pression.
Peu porté sur le commerce, Papin échoue à tirer un revenu significatif du Digesteur. Il fait cependant sa notoriété à Londres en 1680, et Boyle se sent autorisé à proposer le savant comme membre titulaire de la Royal Society de Londres, ce qu'elle accepte le 31 décembre 1680. Malgré la révocation de l'Édit de Nantes (1685), le mémoire du savant calviniste expatrié à Londres, paru à Paris en 1682 sous le titre La Manière d'amollir les os & de faire cuire toutes sortes de viandes en fort peu de temps & à peu de frais ; avec une description de la machine dont il faut se servir pour cet effet, &c., se diffuse en France.
Entre 1682 et 1684, on ne garde pas de trace des travaux de Papin à Venise où, sur l'invitation du diplomate Sarroti, il a été invité à venir fonder une Académie des sciences à Venise, chose certainement difficile dans la cité des Doges, où régnait alors une grande instabilité politique. En 1684, Papin est de retour à Londres et retrouve son poste et ses appointements à la Royal Society. Ses travaux continuent à tourner autour des mêmes thèmes de l'eau, de l'air, du vide.