A PROPOS D'UN OÙUVRAGE RÉCENT

(Suite et fin)

Ayant traité (1) de l'Espace et du Temps, ensuite des Radiations, abordons la TROISIÈME PARTIE (n°5 10-17) de l'ouvrage de Reïichenbach, consacrée à « la Matière ».

La théorie « atomique » présente trois aspects : physique (n° 10), chimique (n°5 11, 13) et — il manque un mot — disons « subatomique» (n°5 12, 14-17) ; aspects correspondant à trois catégories de corpuscules, respectivement molécules, atomes, enfin électrons et protons.

La haute antiquité de l’atomisme s'explique : il est basé sur des constatations simples : flexibilité, compressibilité, etc. Démocrite, au ves. av. J.-C., prétendait donner l'explication causale et mécanique des choses par l’entre-choquement des atomes. Mais l'hypothèse atomique n’est devenue une certitude qu'au xIx® siècle, et a été suivie — ajoutons-le — du néo-atomisme.

Considérons donc d’abord « la molécule, agent élémentaire des phénomènes thermiques » (n° ro). L'étude de ceux-ci conduisit à la {héorie conétique de la chaleur de Clausius, qui,

(1) Voir cette Revue, mai 1931, pp. 467-480,

PEpue identifiant (1) le calorique au travail de l’agitation moléculaire, a fait œuvre explicative importante. On pourrait

comparer : un gaz à un essaim d’abeilles, un liquide à l’in-

térieur mouvementé de la ruche, un solide à une forêt secouée par le vent. La théorie cinétique a permis d’expliquer quantitativement les propriétés des trois états. Mais l'argument péremptoite en sa faveur est d’avoir rendu évident le premier principe de la Thermodynamique (Mayer), dont la généralisation est le principe de conservation de l’énergie. La transformation de travail en chaleur (par frottement) est une pulvérisation d'énergie, suractivant l'agitation moléculaire.

Les phénomènes thermiques sont irréversibles : un corps cède toujours de la chaleur à un moins chaud. D'où un nivellement des températures, compensation dont le degré (Ausgleichungsgrad) est mesuré, d’une manière pratique, par l’entropie. Le second principe dit que l’entropie croît

toujours. L. Boltzmann l’interpréta cinétiquement, la com-

pensation moyenne résultant d’une mixtion des vitesses des molécules. Le principe devient donc une loi sfatistique, applicable seulement à une collection nombreuse de molécules. Aïnsi fut posée la question capitale du caractère des lois naturelles. R. eût pu citer ici W. Gibbs.

L'entropie est donc liée à une probabilité d'un état ther-

mique. Mathématiquement, «improbable » et «impossible » sont toujours distincts. Souvent la vie quotidienne les identifie : on ne craint pas la tuile en embuscade sur le toit et qui parfois, nous tombant sur la tête, en prouve la non-identité ! Sous peine d’inexister, les sciences physiques doivent considérer comme impossibilité des probabilités suffisamment petites (2), comme, par ex., celle de la démix-

(7) R. insiste : il ne s’agit pas d’une relation de cause à effet, mais d'identité ; objecter que calorique et mouvement produisent des sensations distinctes, est sans valeur. POINCARÉ (1905) — duquel se rapproche Eddington, — était d'avis différent : « Quand une théorie prétend nous apprendre ce qu'est la chaleur. elle est condamnée d'avance ». Pour MEYERSON (Identité et Réalité, Paris 1927), comprendre, c’est identifier. Cf. H. FEIGL (1920).

(2) Dans une Note des C. R. Acad. Sc. Paris (t'190, 1930, p. 537), É. BOREI, montre que les probabilités qui s'expriment par un nombre inférieur à 10 puissance — 1000 sont non seulement négligeables

tion de l'oxygène et de l’azote dans un ce d’air. Probabilité

inférieure à celle de voir qu'une armée de singes, tapant inintelligemment sur des machines à écrire; ne dactylographient la bibliothèque du British Museum ; probabilité si petite que toutes les papeteries du monde ne suffiraient pas à l'écrire en décimales. Le physicien en est convaincu : l'air de son laboratoire ne subira pas la démixtion (qui le ferait asphyxier ici, comburer là) ; et R. demande qu'il

admette, avec le même optimisme, la loi de l’entropie (x).

dans la pratique courante de la vie, mais wniversellement négligeables, c’est-à-dire doivent être traitées comme rigoureusement égales à zéro dans toutes les questions qui concernent notre univers. Le fait qu’elles ne sont pas effectivement nulles peut éventuellement intéresser le métaphysicien ; pour le savant, elles sont nulles et les phénomènes auxquels elles se rapportent sont absolument impossibles. Chose curieuse, cette conclusion choque surtout les non-mathématiciens !

MTS quelqu’ un prétendait avoir vu une source froide céder de la chaleur à une chaude, bien que ce ne soit pas théoriquement inipossible, É. BOREI, (Le Hasard) demanderait son internement | — I1 peut être intéressant de comparer les idées de R. et celles d'Eddington (1928), qui sont assez divergentes. A cet effet, le mieux, peut-être, est de confronter leurs exposés de la question de l’entropie. Voici donc un bref résumé de celui d’E. La propriété d’avoir ut sens unique, une « flèche », appartient au temps (cf. n°% 3, 18), mais non à l’espace. L//image spéculaire du monde n’a rien d’absurde ; mais si l’on retourne la flèche du temps — comme l’a fait Wells dans « The Time-Machine » —, le drame de l'Univers tourne à la plus insensée des farces, et qui ne le voit est affligé d’un intellect à reculons. Entre le passé et le futur, il y a une distinction plus profonde qu'entre gauche et droite. Cette irréversibilité du flux temporel est ignorée des lois de la Physique, sans exclure celles de la Relativité et des Quanta. Fait seule exception : la loi de l’entropie. Sans elle, rien n'aurait représenté le « devenir » dans le monde physique. Les maniaques du rationalisme — KR. n’est pas du nombre ! — auraient sans doute déclaré que c’est une illusion, comme tout ce que la science est incapable d’inventorier, par exemple : la beauté, la vie, l'âme. La notion d’entropie a donc considérablement élargi nos conceptions. Cette conquête — l’une des plus grandes contributions du xIx£ siècle à la philosophie scientifique — a marqué une réaction contre l’idée fausse que tout ce qui mérite l’attention de la science serait découvert par une dissection microscopique des objets. Un tel inventaire serait incapable de faire connaître l'organisation. Étudier à fond « un » ne suffit pas pour faire connaître « deux », bien que « un » et « un » fassent « deux ». On ne peut négli-

Re Ne

Considérons maintenant « l'atome comme agent élémentaire des réactions chimiques » (n° 11). Ce qui, en Chimie, a conduit à l’atomisme, c’est la oi de Richter-Dalton, de proportions pondérales définies dans les combinaisons (1709), complétée par la loi des proportions multiples (1807). Gay-Lussac et À. von Humboldt, combattus en cela par Dalton, découvrirent (1808) que, pour l’état gazeux, les rapports volumétriques, dans les combinaisons, sont toujours simples. D'où la fondamentale loi d’Avogadro (1811), qu'un volume donné de gaz renferme le même nombre de molécules, quel que soit le gaz. On en déduit, par pesée, les rapports des poids atomiques. La Chimie est ainsi devenue science exacte et a pu prendre an développement gigantesque. L'analyse d’un corps consiste à déterminer les diverses sortes d’atomes de la molécule, puis leurs nombres, enfin, à l’aide de diverses sciences auxiliaires (p. ex. la photochimie), leurs positions relatives. |

La théorie cinétique (n° 10) a montré que le diamètre de l’atome est de l’ordre de l’angstrôm ; la loi d Avogadro, que le nombre d’atomes dans l’alome-gramme de tout élément est 60,6 X 10”, constante d'Avogadro. Ajoutons que J. Perrin, dès 1912, a montré que pas moins de 13 procédés conduisent au même nombre. Les vérifications saisissantes ne sont pas rares dans la microphysique !

ger le «et », qui est l’organisation. E. fait une juste comparaison avec la peinture. Il ne faut pas regarder la Joconde au microscope ! S'il fallait, dit-il, ranger en deux catégories : distance, masse, entropie, beauté, mélodie, il y aurait des raisons de mettre l’entropie avec les deux dernières ; si seule l’entropie a pu prendre place parmi les indigènes du monde physique, c’est parce qu’elle a ie mot de passe arithmétique. Si le physicien rationaliste fulmine contre le sens de la beauté, E. lui chuchote à l'oreille : « entropie » |! Heureusement que cette entité — un absolu, au sens de la Relativité — s'était assuré, dès le début, dans la Physique, une place solide, grâce au parrainage des ingénieurs, appui d'autant plus important qu'à cette époque on attribuait la Création à un Technicien (et pas encore à un Mathématicien, infiniment profond). — La flèche du temps ne peut être retournée, mais bien supprimée, le temps continuant à exister et à avoir de l'étendue comme l'espace. C’est le cas de l’intérieur d’une étoile en « équilibre thermodynamique ». Quand:l'univers atteindra cet état, son entropie ne pourra plus croître : ce sera la mort thermique du Cosmos, sa mort tout court.

LME

… Un élément est, par définition, indécomposable chimiquement. Les éléments sont-ils sans lien entre eux? Les classant pat croissance du poids atomique et les disposant suivant certaines colonnes, Mendeleëff et L. Meyer, en 1869, ont découvert le système périodique. Ne tenant pas la périodicité — inexpliquée — pour l'effet du hasard, Mendeleëff s’en servit pour annoncet, triomphalement, plusieurs substances. Aujourd’hui, la périodicité est élucidée (v. n° 15).

« L'électron, grain d'électricité » : tel est l’objet du n° 12. La lo: de Faraday, sur l’électrolyse, correspond à Ia loi de Richter-Dalton pour la matière (v. n° 11). Il y a toujours proportionnalité entre la quantité d'électricité qui traverse le bain et le poids de substance décomposée ; le poids en gr. d’un élément libéré par 96.540 coulombs est le rapport du poids atomique à la valence. Helmholtz en a conclu qu'aux atomes sont attachés des grains d'électricité. G. Stoney les appela électrons.

Bientôt fut confirmée cette nouvelle atomicité. L,'électricité négative fut isolée de la matière, par décharge à travers des gaz raréfiés : un torrent d'électrons s'échappe de la cathode, constituant les rayons cathodiques (Crookes, 1879). Leur trajectoire rectiligne est courbée par l’aimant, ce qui prouve la nature corpusculaire de ces rayons ; maïs ce n’est pas de la matière, c’est de l'électricité «matérielle» (siofich). La courbure a permis de calculer la masse de l’électron : le 184oe de celle de l’atome d'hydrogène (H). Quant à la charge, elle est précisément ce qu'avait révélé l’électrolyse.

L'électricité positive, elle, n’est pas séparable de la matière. On peut bien obtenir des rayons positifs ou 7ayons canaux (Goldstein, 1886), cheminant en sens inverse des cathodiques, mais la masse de leur particule est celle de l'atome du gaz présent.

Le torrent cathodique est un pur courant. Dans un conducteur, le phénomène est compliqué par le frottement des atomes ; d’où la résistance. Pour certains métaux, près du zéro absolu brusquement eile se réduit au dix-milliardième de la primitive ! Dans cet état de superconductivité, un courant se maintient des heures après la cessation de la cause. C’est Kamerlingh-Onnes qui a découvert ce phénomène,

Ë. vers 1920, dans son laboratoire cryogénique (à Leyde).

Ts

L'apaisement de l'agitation thermique ne suffit pas à l’expliquer (v. n° 16).

I1 restera à démontrer que les atomes contiennent bien les électrons (v. n° 15).

L'atome matériel existe-t-il réellement ? E. Mach et P. Duhem, physiciens, M. Berthelot et W. Ostwald, chimistes, ont été antiatomistes ! L’atomisme leur parut une hypothèse utile, mais irréelle et dont il faut se défier, une spéculation alchimique. Berthelot devait y voir.« une religion » |! Devenant de plus en plus petites, les particules ne perdent pas leur réalité et c’est une eireur de rejeter, comme l’a fait Duhem, la méthode inductive (v. n° 19) (x). Les méthodes les plus diverses concordant au sujet de la grosseur de l’atome, les antiatomistes furent confondus (2).

On trouva, du reste, la confirmation directe. Voir l'atome lui-même, impossible — la lumière étant de À trop grande —, de même le photographier à l’aide d’un microscope pour rayons y (v. n° 17). Mais on peut observer des effets sur un petit nombre d’atomes ou même sur un seul.

En nous faisant voir le mouvement brownien, le microscope nous révèle le frémissement thermique et, par là, l'existence des molécules. Les petites parcelles solides sont animées d’une folle agitation (3). R. Brown, qui découvrit ce phénomène (4), en 1827, fut loin de se rendre compte de sa signification. Si les parcelles sont assez petites, les chocs que leur donnent les molécules du milieu sont trop rares pour qu'il y ait équilibre statistique. La théorie décisive, d'accord avec les faits, fut édifiée par Einstein (1905) et M. Smoluchowski

(1) Au début du siècle, les énergétistes méprisaient les atomistes, «gens qui prétendaient deviner comment l'Univers était fait ».

(2) « II nous semble, pour ainsi dire, que nous voyons les atomes, depuis que nous savons les compter » (Poincaré, 1912).

(3) Voici une manière originale de l’observer. La Grenouille porte près de la racine des nerfs spinaux, des sachets blancs contenant des rhomboëdres de carbonate de calcium. Avec un scalpel, il est facile d’en mettre dans une goutte d’eau, sous la lamelle du microscope. On voit les gros immobiles, les petits agités, surtout les plus petits.

(4) Déjà auparavant, Spallanzani l'avait entrevu.