Conception mécanique de la pesanteur

La matière attire la matière proportionnellement aux masses, mais en raison inverse du carré de la distance. Telle est la loi de l'attraction universelle formulée par Newton.

Tel est aussi le résumé de toutes les connaissances que l'on possède actuellement sur cette force mystérieuse. « Les progrès de la physique moderne, écrit M. Lorentz, sont long-

^) Cfr. Stallo, La matière et la physique moder^ic, p. 88.

temps restés à peu près infructueux pour la théorie de la gravitation, et cette force universelle est aujourd'hui aussi mystérieuse qu'elle l'était il y a deux siècles » ').

La science moderne dont les aspirations tendent à une simplification toujours croissante des agents naturels, a essayé de les réduire <à cette formule générale. Et conformément à ces vues simplistes, l'attraction universelle porte le nom de gravitation, en tant qu'elle règle le mouvement des corps célestes ou maintient l'harmonie dans leurs relations mutuelles.

On X 2i^^€[\Q pesanteur , si elle attire vers le centre de la terre les corps répandus à sa surface ou placés dans son \oisinage immédiat.

Les physiciens la désignent par le mot cohésion, lorsqu'elle sert à maintenir l'union, soit entre les molécules des corps homogènes, soit entre des quantités quelconques de substances * diverses.

Pour le chimiste, elle devient X ajjjnité si elle fusionne dans une synthèse apparemment homogène, les molécules ou les atomes des corps hétérogènes ^).

i)LoREXTZ, La gravitation : &vi\c\e paru dans \a.Scientia, avril 1914, vol. XVI, n. XXXVI-4, p. 28. — La pesanteur, on le sait, est douée de caractères exceptionnels : ni la lumière, ni l'électricité, ni la chaleur n'ont d'influence sur son actitjn, ou sur sa direction. Elle ne subit ni réflexion ni réfraction ; ' ', . elle est indépendante de la structure des corps ; elle pénétre à travers toutes les substances corporelles, quelle que soit leur masse ou leur densité; enfin elle est inépuisable. A tous ces points de vue, elle n'est comparable à aucune autre force physique.

■2) Cfr. Bertholet, Essai d'une statique chimique. — \\ URTZ, [.a théorie atomique. — ;< La cohésion, écrit le D^' de Thierry, paraît être un mode de l'attraction universelle s'exerçant, non plus entre des masses à toutes les distances, mais entre des particules à très courte distance, et avec d'autant plus d'énergie que les centres d'action sont plus rapprochés. La cohésion n'est par conséquent que l'infiniment petit de l'attraction universelle. Et l'afifinité serait un infiniment petit de second ordre. » Cfr, Introduction à l'étude de la chimie, p. 18. Paris, Masson, 1906. — « De ce phénomène si simple en apparence, bien que si peu expliqué, dit M. Le Bon, résultent la marche des astres, et suivant certains physiciens, toutes les forces de l'univers y compris celles qui présidèrent à la formation de notre système solaire. » L'évolution des forces, p. 344. Paris, Flammarion, 1912.

Bref, toutes les forces de la nature se concrétisent de la sorte en des modalités de l'attraction universelle ').

Oa comprend quel vif intérêt devait s'attacher à tout essai d'explication mécanique de la pesanteur. Rendre compte de cette propriété de la matière par les seuls facteurs de masse et de mouvement, n'est-ce pas justifier le mécanisme dans le triple domaine de l'astronomie, de la physique et de la chimie ?

De fait, des théories multiples ont été inventées pour réaliser ce but ").

■ La plus célèbre est la théorie des chocs de Lesage.

« L'espace, dit-il, est constamment traversé dans toutes les directions par des courants de corps infiniment petits, se mouvant avec une vitesse presque infinie et venant des restions mconnues de l'univers. Ces corps sont appelés « corps ultramondains ».

« En raison de leur petitesse, ils se choquent rarement ou jamais, et le plus grand nombre d'entre eux trouvent facilement passage à travers les corps sensibles ordinaires ; de sorte que toutes les parties de ces corps — celles de l'intérieur aussi bien que celles de la surface — sont également capables d'être frappées par les corpuscules, la force du choc étant ainsi proportionnelle, non aux surfaces, mais aux masses

i) H. Poi\CARÉ, La valeur de la Science, p. 172. Paris, Flammarion, 190S. « La loi suivant laquelle cette force (la pesanteur) varie en fonction de la distance, n'est peut-être pas la loi de Xewton (variation en raison inverse du carré des distances), mais c'est une loi analogue ; au lieu de l'exposant — 2, nous avons probablement un exposant différent, et c'est de ce changement d'exposant que son toute la diversité des phénomènes physiques, la variété des qualités et des sensations, tout le monde coloré et sonore qui nous entoure, toute la Nature en un mot. »

*) i a tendance générale actuelle est de ramener l'attraction newtonienne aux phénomènes électriques. Cfr. Nernst, Traité de chimie générale, t. I, p. 460. Paris, Hermann, iqii. — M. G.^utier regarde comme probable l'hvpothèse qui place la cause explicative de la pesanteur dans les mouvements giratoires de l'éther. Cfr. Revue scientifique, 13 janvier 1904.. — Voir opinion de Chwolson, Traité de physique, t. I, p. 189.

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des corps. Un corps élémentaire ou une molécule serait également battue par ces corpuscules dans tous les sens ; mais deux corps quelconques agissent mutuellement comme écrans, de sorte que chacun reçoit un moins grand nombre de chocs du côté qui regarde l'autre. Par conséquent, ils sont attirés l'un vers l'autre. Le mouvement des corpuscules étant rectiligne dans toutes les directions, la diminution de pression qui en résulte est inversement proportionnelle aux carrés des dislances entre les corps affectés » ').

La théorie de Lesage,on le voit, répond adéquatement aux exigences du mécanisme; elle élimine l'élément force au profit du mouvement pur et simple ^).

io8. L'hypothèse résout-elle le délicat problème de la pesanteur ? — A peine avait-elle vu le jour, que Maxwell la soumettait à l'épreuve du principe de la conservation de l'énergie.

Si les corpuscules qui heurtent les corps sensibles, écrit ce physicien, sont parfaitement élastiques et rebondissent avec la même vitesse qu'ils avaient en s'en approchant, ils emportent avec eux toute leur énergie native. Mais comme ils rebondissent du corps dans une direction quelconque, ils seront en

') Lesage, The Unsccn Universe, § 140. — Résumé par St.vllo dans son ouvrage La matière dans la physique moderne, p. 42.

2) « Une autre hypothèse, qui fut célèbre, écrit L. Poincaré, avait été imaginée par Lesage, de Genève ; Lesage supposait l'espace traversé en tout sens par des courants de cqx^\x%z\x\ç,% ultra- mondains ; cette h3^pothcse, combattue par Maxwell, était intéressante; on pourrait peut être la reprendre aujourd'hui, et il ne serait pas impossible que l'assimilation de ces corpuscules aux électrons fournît une image satisfaisante. » La physique moderne, p. 195. Paris, Flammarion, 1909. — Voir aussi H. Poinc.\ré, Science et méthode (La théorie de Lesage), pp. 263-271. Paris, Flammarion, 1909. Après avoir exposé la théorie de Lesage, ce savant examine les modifications récentes qu'y ont apportées certains physiciens, et il conclut : « Les théories nouvelles ne sont pas encore démontrées; il s'en faut de beaucoup... De nouvelles expériences nous apprendront, sans doute, ce qu'on en doit définitivement penser. »

même nombre et auront la même vitesse que les corpuscules qui tendent vers le corps : l'action gravitative deviendra nulle.

D'autre part, si les atomes propulseurs sont inélastiques, ou imparfaitement élastiques, l'énergie des chocs se convertira totalement ou partiellement en chaleur, et, sous l'influence de la quantité de calorique ainsi dégagée, tous les corps seraient, en peu de temps, chauffés à blanc ').

Cette critique était de nature à ébranler jusque dans ses fondements la théorie naissante. Mais il était réservé à M. Pictet ^) de lui livrer un nouvel assaut qui devait en achever la ruine.

Lorsqu'on admet que les particules matérielles d'un corps solide restent à distance les unes des autres, on peut concevoir que les atomes éthérés puissent pénétrer à une certaine profondeur dans la masse corporelle. Cependant, cette pénétration doit avoir une limite, puisque le nombre d'obstacles qui s'opposent au passage de ces corpuscules, s'accroît avec l'épaisseur des couches solides. Les dernières couches sont donc moins frappées par les atomes propulseurs que les couches voisines de la surface externe. D'ailleurs, s'il en était autrement, l'attraction même n'aurait plus lieu.

Or, dans ces conditions, la pesanteur dépend de la forme des corps, de leur épaisseur, des distances plus ou moins grandes qui séparent leurs molécules constitutives, enfin de leur position relative. Un long cylindre, par exemple, pèserait davantage dans une position horizontale que dans une position verticale. Le poids d'une pile de disques superposés et en contact intime serait inférieur à celui de ces mêmes disques séparés les uns des autres. En un mot, l'attraction ne serait plus proportionnelle aux masses, mais aux masses influencées par leur disposition relative au corps attirant ^).

^) Cvité par St.\llo, La matière datis la physique moderne, p. 43.

2) R. Pictet, Étude critique du matérialisme et du spirilui Usine, p. 239. Paris, Alcan, 1896.

•^) L'hypothèse de Lesage avait été rajeunie par quelques physiciens, notamment par M. Picart. Dans son ouvrage Introduction aux priticipes

Conséquence évidemment condamnée par l'expérience quotidienne.

Une autre critique qui certes ne manque pas de valeur, a été faite assez récemment par M. Hannequin.

D'après les calculs de Laplace, l'action de la pesanteur est instantanée, ou bien, elle doit se propager avec une vitesse au moins cinquante millions de fois plus grande que celle de la lumière. C.e fait admis, il paraît impossible d'identifier l'éther gravifique avec l'éther luminique '), car les particules destinées à vibrer sous l'action de la lumière, rompraient à chaque instant par leur vitesse propre les ondes lumineuses qui tendraient à se former.

« II y aurait donc, dit M. Hannequin, deux mondes d'une matière identique, soumise aux mêmes lois d'inertie et de mouvement, qui coïncideraient sans se toucher dans un espace unique ; et chacun pour son compte resterait intangible aux chocs des atomes qui ne seraient pas les siens ! A peine est-il besoin d'insister sur le caractère antimécanique d'une telle hypothèse » ^).

Une critique analogue se rencontre chez L. Poincaré : « Si l'on voulait, dit-il, se représenter, par les propriétés mécaniques d'un milieu répandu dans tout l'univers, les phénomènes lumineux, les phénomènes électriques et les phénomènes gravifiques, on serait conduit à attribuer à ce milieu

inathéinaiiqiies des lois générales du monde physique, c. II. Paris, Alcan, 1882, ce savant remplace les courants des corpuscules ullra-)iiondains par les mouvements d'un éther élastique renfermé dans les limites de notre monde visible. Il évite de la sorte d'introduire dans notre système matériel, comme l'avait fait Lesage, une source d'énergie étrangère. En somme, l'idée-mère de la théorie restait la même sous sa forme nouvelle, et les critiques que nous venons d'émettre conservent leur à-propos.

1) D'après M. Langevin, la gravitation ne peut se propager plus vite que la lumière ; telle serait la conséquence de certaines découvertes astronomiques récentes. Cfr. Revue de métaphysique et de inorale, juillet 1911.

-) Hannequix, Essai critique sur l'hypothèse des atomes, p. 233. Paris, Alcan, 1899.

des propriétés fort étranges, et presque contradictoires ; et cependant, il serait encore plus inconcevable que ce milieu fut double ou triple, qu'il y eût deux ou trois éthers occupant chacun l'espace comme si chacun était seul, et se pénétrant, sans exercer d'action les uns sur les autres. L'on est ainsi, par l'examen attentif des faits, amené plutôt à cette pensée que les propriétés de l'éther ne sont pas entièrement réductibles à la mécanique ordinaire » ').

D'autres explications mécaniques ont été tentées, notamment par M. Gautier, qui rattache la pesanteur aux mouvements giratoires des édifices atomiques ').

D'autres auteurs, tel Tommasina, attribuent le rôle des corpuscules de Lesage à des ondes lumineuses venues de tous les points de l'espace et parcourant l'éther dans tous les sens.

Mais, comme le remarque H. Poincaré, « les difficultés inhérentes à l'hypothèse mécanique ne sont pas écartées pour cela... Les calculs ne diffèrent pas essentiellement de ceux qu'on fait dans la théorie ordinaire de Lesage, et le résultat conserve le même caractère fantastique » ^).

La tendance générale actuelle est de ramener l'attraction newtonienne aux phénomènes électriques ^). L'un des essais les plus remarquables est dû à Lorentz 'j. Mais sa théorie, qui ne diffère guère au fond de celle de Lesage-Maxvrell-Bertholi, a dû être abandonnée par l'auteur même, * qui en aurait été beaucoup plus effrayé s'il avait poussé le calcul jusqu'au bout. Il aurait trouvé que la température de la terre devrait s'accroitre de lo'^ degrés par seconde » ').

') L. Poi.NXARÉ, La physique moderne, p. 197. Paris, Flammarion, 1909.

-) Qw^xi^v. {Revue scientifique), r3 janvier 1904.

3) H. Poincaré, Science et méthode, p. 267. Paris, Flammarion, 1909.

') Nerxst, Traité de chimie générale, t. I, p. 4.60. Paris, Hermann, 1911.

■"') Cfr. Lorentz, Mémoire lu à f Académie des Sciences d'Ajnsterdam, 25 avril 1900. — Voir opinion de Chwolson, Traité de physique, t. I, p. 189. — Cfr. Hexriques, Les concepts fondamentaux de la science, pp. 264 et suir. Paris, Flammarion, 1913.

*>) H. Poixcaré, Science et méthode, p. 271. Paris, Flammarion, 1909.

Le principe de la conservation de l'énergie

log. Exposé du principe. — Le principe de la conservation de l'énergie embrasse dans ses applications le domaine de la chimie, de la physique, de la cristallographie, de l'astronomie et même de la physiologie. Bref, il règle sans exception toutes les forces de la nature matérielle. De là sa souveraine importance.

Nous l'exposerons ici sous sa forme la plus simple, en le dégageant des calculs que comprend nécessairement sa formule scientifique ').

') Nous ajouterons quelques notes complémentaires, pour ceux de nos lecteurs qui désireraient se faire une idée plus scientifique de ce principe.

La vitesse d'un corps en mouvement, c'est l'espace que le corps parcourt pendant l'unité de temps.

On appelley^rcifen mécanique, toute cause qui produit, ou tend à produire un mouvement ou une modification du mouvement.

La masse d'un corps est la quantité de matière qu'il ^enferme, évaluée par sa quantité d'inertie, c'est-à-dire par la résistance passive qu'il oppose à un mouvement déterminé. D'une manière plus abstraite, on la définit encore ; le rapport constant entre la force appliquée à un corps et l'accélération qu'elle lui communique.

Le travail d'une force désigne le produit de l'intensité de la force par le chemin que parcourt son point d'application, lorsque celui-ci est déplacé suivant la direction de la force.

Force vive. — L'intensité d'une force (F) est proportionnelle au produit de la masse (;«) qu'elle met en mouvement, par la vitesse {v). D'oîi ¥ = mv. Le chemin parcouru {e) par une masse (w) partant du repos et soumise à une force (F) pendant un certain temps, est égal à la moitié de la vitesse acquise

après le parcours. D'oij « = ~. Le travail de la force (F) équivaut donc à