Atome et cosmos

Ce fut un immense progrès dans les connaissances humaines que réalisa, au temps de Thalès (6€ s. av. J.-C.), la découverte de la rotondité terrestre. Mais non moins considérable fut l’œuvre de Copernic, révélant, en 1542, que notre Globe n’est pas, au sens physique, un astre privilégié, et affranchissant ainsi l'esprit humain du préjugé géocentrique (x).

Une troisième révolution, encore plus profonde, s’est opérée au cours de notre génération.

Les conceptions fondamentales qu'avait le xIx® s. sur la Nature physique sont beaucoup trop étroites pour pouvoir expliquer tous les. phénomènes. Elles ne sont adéquates qu'à l'échelle humaine, c’est-à-dire aux domaines des dimensions moyennes. Ceci est révélé : pour le Grand, par la théorie einsteinienne de la Relativité, qui nous oblige à transformer nos notions d'espace et de temps ; pour le Petit, par la théorie des Quanta, qui impose de nouvelles conceptions de la Matière et de la Loi.

(1) Le texte omet les détails. D’après un passage de Théophraste, - Platon, devenu vieux, se serait repenti d’avoir donné à la Terre la place centrale dans l'Univers. Aristarque de Samos (vers 280 av. J.-C.) soutenait déjà le système héliocentrique. Mais Hipparque, le plus grand astronome de l'Antiquité, le rejeta, ce qui fit tomber la tentative dans l'oubli pendant de longs siècles.

Suite nécessaire des deux premières révolutions, la découverte de la Relativité a montré que l’amalgame de l’espace et du temps, dans lequel nous nous mouvons, ne répond pas du tout à l'intuition que nous en donne notre vie concrète ; mais les divergences ne sont sensibles que pour les domaines cosmiques. Sans bornes, l’espace n’est pas infini : il est courbe et fermé (la somme des angles d’un triangle n’est pas deux droits). Quant au temps, il comporte une indétermination essentielle ; le temps absolu n'existe pas.

Les événements du micro-univers n’ont pas la continuité que nous observons macroscopiquement : « l’atomicité » est la règle, non seulement pour la matière, mais aussi pour les radiations (en particulier, pour la lumière), etc. L'évolution de l'Univers se fait par pulsations. En outre, la causalité et le déterminisme n'étant pas rigoureux, la notion de loi naturelle perd son sens strict et n’a plus qu'un sens «statistique ».

I/atome, qu'on s'était représenté à l’image d’une compacte boule de billard, l’atome est relativement plus vide que le système solaire (1).

Ajoutons que la matière est réductible à l'énergie et qu'en un sens, ce n’est que de l'électricité qu’il y a dans l'Univers. Cependant il est terriblement compliqué. Tout s'agite sans trève ; par ex., les molécules d’une eau dormante sont dans un état de mouvement auprès duquel n'est rien celui d’un essaim de moucherons tourbillonnants.

Les théories de la Relativité et des Quanta transforment, de fond en comble, nos conceptions de l'Univers. Les cadres traditionnels de la Pensée ont été considérablement élargis.

La conviction se fait jour, chez les initiés, que la révolution scientifique va modifier aussi la conception de la vie humaine. Ainsi s'exprime J. Jeans (1930). Certes, à des questions de ce genre : « Que dois-je faire ? », la Science, qui, pour une raison logique, ne s'exprime jamais à l’impératif, ne pourra fournir de réponse. Mais elle peut exercer

(1) Pour Eddington (1928), le grand coupable du « bolchevisme de la Science moderne », ce n’est pas Einstein (auteur de l’arrangement nouveau de l’espace et du temps), c’est Rutherford, qui a révélé la grande porosité de l’atome. « Univers ayant son firmament », suivant le pressentiment admirable de Pascal.

indirectement une influence psychologique. La preuve, c'est que la plupart des philosophes, dans l'exposition de leur doctrine, qu’il s'agisse d'Éthique ou de pure théorie de la Connaissance, débutent par une esquisse de la vision du Monde.

Les révélations scientifiques heurtent les idées les plus généralement reçues. Bien des profanes imputent au savant une manie de spéculation, une fantaisie de compliquer les choses, en vue d’«épater »! Mais ce qui, à beaucoup, apparaît, de nos jours, comme le produit bizarre de quelques esprits détraqués, sera de plus en plus favorablement accueilli par la génération suivante et sera bientôt incorporé au patrimoine de Culture général. De même, quand nous sommes enfants, la rotondité terrestre et l’antigéocentrisme nous choquent, d’abord ; et puis nous nous y faisons vite. « Il arrivera un temps, dit Eddington (1922), où la révolution einsteinienne finira par être classée parmi les banalités de l'éducation ordinaire. »

Mais aux non-scientifiques — à ceux surtout dont la vie se partage entre le bureau ou l’usine et les quelques heures de repos —, les conquêtes récentes de la Science ne vont-elles pas demeurer désespérément inaccessibles, comme les glaciers éternels ? Surtout s’il s’agit de la Physique, discipline toute farcie d’une terminologie spéciale et de formules abstraites. N'est-elle pas affaire exclusive du savant, c'est-à-dire de l’édificateur de Science? Peut-on la rendre accessible aux autres hommes et peut-elle avoir de l'attrait pour eux ?

A cette dernière question, une réponse positive est faite par le savant H. Reichenbach (1) — «le philosophe de la Relativité » — et il justifie péremptoirement son avis par

(1) Nous l'avons déjà dit, la solide réputation scientifique de REICHENBACH (1891-) s’est établie rapidement, grâce à l’abondance et à la haute qualité de sa production en philosophie scientifique. Nous avons signalé naguère ses ouvrages ; mais nous devons aussi mentionner son pénétrant article : « Ziele und Wege der physikalischen Erkenntnis » dans le t. IV du Handbuch der Physik, dont il constitue la base critériologique. Et nous ajouterons que Reichenbach a fondé et dirige, avec R. CARNAP, Erkenntnis (Leipzig), périodique dont l’objet est de promouvoir la théorie de la Connaissance.

en le

le passionnant ouvrage (1) où il met en lumière la pensée physique d’à-présent, ses principales conquêtes et quelquesunes de leurs conséquences philosophiques.

Certes il ne peut être question que le profane s'intéresse à des particularités, sans portée générale, telle que la découverte d’une cent dix millième variété de coléoptère. Mais ce qui suscitera son intérêt, c’est la magnifique vue panoramique que lui offre Reichenbach sans recourir à aucun appareil mathématique et avec une technique expérimentale très simple.

La façon la plus naturelle et la plus utile de faire l’analyse de ce beau livre nous semble consister à en produire un raccourci, avec, ci et là, quelques réflexions ou additions (2).

L'introduction (n° 1) émet des considérations générales. On y explique notamment par quels moyens les conquêtes scientifiques modernes ont pu s’écarter si fort des données de l'expérience quotidienne.

Chez le savant, la soif de connaître et de comprendre est plus ardente et surtout d'autre qualité que chez le profane. Qu’y a-t-il d'étonnant à ce qu'un esprit impatiemment curieux, avidement scrutateur et armé des puissantes ressources de la Physique contemporaine, dévoile des choses qui paraissent trop compliquées, voire saugrenues, à la raison naïve et inculte ?

(x) Atom und Kosmos. Das physikalische Weltbild der Gegenwatt, von Hans REICHENBACH, Professor an der Universität Berlin. —- Un volume de 323 pages (19 X 13), avec 18 fig. dans le texte et 3 planches. — Berlin, Deutsche Buch-Gemeinschaîft, 1930.

(2) Nous devrons faire, ci et là, des critiques, mais peu graves. En voici déjà deux, de portée générale. Les dates sont rares et l’une d'elles est fausse : p. 140, au lieu de 18990, il faut 1880. (Hertz n’a pu conférencier en 99, étant mort en 94 !). L'index alphabétique n’est pas fort soigné. D'abord Hamilton n’est pas en place, ni Gay- Lussac, qui est appelé Lussac Gay ! Ensuite, il y a des lacunes, et de deux sortes. Des noms propres manquent, notanunent Ph. Lenard, W. Ramsay et J. B. Richter, qui sont cependant mentionnés dans le volume. Enfin, pour beaucoup de mots de l'index, les renvois ne Sont pas complets ; par exemple : Maxwell n’est pas cité qu’à la page 125, mais aussi aux pp. 143, 159, 240 ; et pour les Beugungserscheinungen, à 130, il faut adjoindre 161 et 273.

La technique moderne confère à nos sens obtus une acuité incomparable pour l'observation de la Nature. Par l’expérimentation, notre puissance d'investigation est encore fort accrue. Il y a l'étude qualitative et quantitative des faits ; puis la découverte de lois. Mais la science n’a pas pour objet ultime de collectionner le plus possible de lois. Au contraire, les théoriciens, les codificateurs s'efforcent, par une méditation pénétrante, à remplacer les lois connues par d’autres moins nombreuses et plus compréhensives. Cette substitution, c’est l'explication. Si la loi newtonienne de la Gravitation est explicative, c’est parce que, en une seule formule, elle embrasse celles de Copernic, de Galilée et de Kepler. Ce dernier stade de l’investigation peut seul nous donner une vision du Monde.

La PREMIÈRE PARTIE (n°5 2-5) est intitulée « Espace et Temps ».

Consacré à l'Espace , le n° 2 esquisse d’abord la question des géométries. À une g. mathématique, on ne demande que d’être logique (c’est-à-dire sans contradiction interne), comme l’est p. ex. celle d’Euclide. Le rejet (légitime) de l’axiome des parallèles conduit aux g. non-euclidiennes. La première en date est celle de Bolyai-Lobatchevski, généralisée par Riemann. Il conçut un espace qui est à l’euclidien ce que la surface courbe est au plan, les éléments « différentiels » des espaces riemanniens jouissant des propriétés euclidiennes. C’est une application de la « méthode d'extension Continue » { Verfahren der stetigen Erweriterung).

Parmi ces g., il faudra discriminer celle réalisée par la Nature (cf. n°5) ; car si la Mathématique est la science du possible, la Physique est la science du réel. Contrairement à ce qu'a cru Kant, l’organisation de notre esprit n’a rien à y voir. Du reste, il est faux que notre intuition soit nécessairement euclidienne.

Une surface en forme de chapeau, p. ex., pourrait être considérée comme plane, en admettant que, par le transport, . l’étalon de longueur varie adéquatement ; mais on pose la Zuordnungsdefinition qu’il se conserve. De cette convention définitoire, ne résulte pas d’indétermination pour la gométrie physique ; bien au contraire, la structure de l’espace devient affaire de connaissance objective,

no.

Plus étroitement que l'Espace, le Temps (n° 3) est lié à notre esprit. Notre corps est une construction temporospatiale, mais le cours de la Pensée ne se fait que dans un ordre temporel. Suivant R., on est allé trop loin dans l’opposition entre les temps psychologique et physique.

C'est, en général, en spatialisant le temps qu'on le mesure (1). On dit souvent que le Soleil a une marche irrégulière ; ce qui n’a pas de sens, car il n’y a pas d’uniformité objective. Comme au n° 2, l'égalité des durées doit faire l’objet d’une convention. Indétermination dans la description, non dans le fait.

Nécessitée par les progrès de la Physique, la critique relativiste a démontré que seule la causalité détermine l’ordre O de succession temporelle d'événements (2). Il n’y a-pas de temps absolu, car il n’y a pas d’action à distance. La vitesse d’un message ne peut se déterminer qu’en moyenne, sur un circuit fermé. D'où la relativité de la simultanéité. Il est des événements pour lesquels O est indéterminé (3). R. ajoute que seule l’investigation concrète de la Nature — et non la pure méditation sur la structure de la Raïison — pouvait conduire à une telle connaissance. Quelle déformation les gens de « bon sens » lui ont fait subir !

Le n° 4 est consacré à la relativité du mouvement (m.), soutenue déjà par Leibniz, contre $. Clarke (représentant Newton). Cinématiquement, il est clair que le m. absolu

(1) La meïlleure horloge physique, c’est l’atome (cf. n° 16).

(2) Sur ce point, comme sur d’autres, les conceptions de K.. s’écartent de celles de A. $. FDDINGTON, exposées, d’une manière très élémentaire, dans son ouvrage : Ia nature du monde physique, Paris 1929 (trad. de l’anglais, 1928). Suivant celui-ci (voir le remarquable chap. IV), la flèche du temps est déterminée par l’accroissement de l’entropie (cf. ici le n° ro) de l'Univers, c’est-à-dire par l'augmentation de l'effet du hasard. Ce n’est qu'ultérieurement (ch. XIV) que l’illustre savant de Cambridge fait intervenir la causalité, ou plutôt la « causation ». La conception de KR. nous paraît la meilleure, mais nous engageons le lecteur à étudier les deux exposés.

(3) L'exposé de cette question par R. (dans Atom und Cosmos) est moins complet que celui d’Eddington (2. c., ch. III), qui est cependant, lui aussi, très élémentaire. E. introduit le cône (double) du passé absolu et du futur absolu, cône dont tout l'extérieur représente le présent absolu ou mieux l’ailleurs absolu.

n’a pas de sens. Maïs la thèse de Newton a une base dynamique. Non pas qu’il argue des forces causant le m.; c’est l'apparition de «forces d’inertie » — produites dès qu'il y a accélération — qui serait le critère du m. absolu.

E. Mach, le premier, objecta que le soulèvement, vers les bords, d’un liquide en rotation dans un seau, n’a pas à être attribué à la force centrifuge plutôt qu'à la gravitation de l'univers autour du liquide. Ce savant a constaté ainsi que la conception relativiste du m. nécessite une nouvelle théorie de la gravitation. C’est Einstein qui l’a édifiée. Voici son principe de relativité : tous les phénomènes physiques qui ont lieu dans un système doivent être indépendants de son mouvement.

Abordons la Mécanique céleste (n° 5). Alors que la Dynamique classique est en désaccord avec le système de Ptolémée, la théorie d’Einstein rend compte, elle, et des orbites keplériennes et des épicycles. On ne peut donc plus opposer la réalité du système de Copernic à la fausseté de celui de l’Almageste : la vérité est à un niveau supérieur.

Tout système de référence attaché à un corps en m. libre, p. ex. la «cage d’EHinstein », est localement «inertique » ; d’où le principe d'équivalence (P. É.) du m. et du champ gravifique (ch. gr.). Mais, en grand, c’est plus compliqué : différence essentielle entre les Mécaniques einsteinienne et classique. I1 a fallu un nouvel instrument : le Calcul tensoriel. Le P. É. fournit des relations infinitésimales, d’où, par intégration, Einstein tire des lois valables dans tout domaine.

Cette théorie a fait des prévisions qui se sont confirmées. En vertu du P. É., un rayon lumineux (r. 1.) est curviligne, aussi bien dans un ch. gr. que dans la cage en accélération. C'est la déflexion einsteinienne. De même, un ch. gr. produit un effet Ernstein, équivalent à l’effet Doppler du m. d’une source : les raies spectrales sont déplacées vers le rouge.

Einstein a dû faire usage de la g. riemannienne (n° 2), les masses cosmiques détruisant l’euclidité de l’espace ou plutôt du quadridimensionnel espace-temps. Mieux : sa courbure est identique au ch. gr. Pénétrant partout, il supprime l’action à distance. Einstein a calculé que la gravitation se propage avec la vitesse de la lumière (cf. n° 6).

L'attraction newtonienne ne rend pas compte, exactement, des m. célestes, p. ex. du déplacement du périhélie de Mercure sous l'influence perturbatrice des autres planètes. La Relativité, elle, conduit au nombre observé : 3m éclatante confirmation de la théorie d’'Einstein.

À l’aide de la télescopie photographique, notre œil plonge profondément dans le Cosmos, non pas contemporain, mais diversement lointain dans le passé. R. esquisse la vision émouvante que nous en donne l’Astronomie d'à présent : système local, galaxie, nébuleuses extragalactiques (parmi lesquelles les plus rapprochées sont les Nuées de Magellan et, à un million d’« années de lumière », la grande nébuleuse d’'Andromède) (1).

L'Espace est fini, fermé et sans bornes « sphérique » (au sens de l’Analysis Situs) (2). Comme la lumière fait le « tour d'Univers », chaque étoile a deux images, mais correspondant à deux stades de son évolution et à des positions différentes. Lune d’elles nous échappe (3) : pour sonder tout

(x) Nébuleuse représentée dans la planche liminaire, mal réussie, Voir les admirables planches de «I/Univers » de Jeans (Paris. 1930), en particulier IV.

(2) Homologue de la circonférence et de la sphère, l’espace physique peut être conçu, abstraction faite du temps, comme étant l’hypersurface appelée hypersphère. Ia difficulté de représentation ne réside pas dans l’adjonction, mais au contraire dans la suppression — finale — d’une dimension, l’évanouissement de l’intérieur et de l'extérieur de la multiplicité hypersphérique conférant la non-euclidité. I1 importe de ne pas assimiler la finitude du volume de l’espace à celle du zo/ume de la Terre. C’est parce que Maeterlinck est tombé dans ce piège qu’il n’a rien compris du tout. «On nous apprend, dit-il, que l'Univers est une sphère (!) finie. ce qui est raisonnablement moins compréhensible que l'infini absolu (!l); proprement dit... pur et simple, sans restrictions... Il nous faut admettre l'infini. N’espérons pas que jamais une lunette atteigne la grande muraïlle (!) qui sépare l'Univers du néant » !

(3) R. est ici un peu trop affirmatif. En adoptant la cosmologie due à de Sitter — que R. passe sous silence —, on a pu soutenir que deux nébuleuses (h. 3433 et M 83) pourraient n'être que deux de nos « voisines » (M33 et M31), vues, après que leur lumière a fait le tour de l'Univers, quand on braque le télescope dans la direction opposée (JEANS, l'Univers, p. 75). Le télescope de Pasadena, qui aura 5 m de diamètre, tranchera peut-être la question.