Phénomènes optiques. — Réflexion régulière

— Les rayons lumineux qui tombent sur un corps poli se partagent en deux parties : les uns pénètrent dans le corps, les autres se relèvent comme repoussés par la surface. On dit alors qu'ils sont réfléchis. Parmi ces derniers, les uns le sont d'une manière régulière, les autres le sont dans toutes les directions autour du point d'incidence.

Pour un même corps, l'intensité de la lumière réfléchie régulièrement, augmente avec le degré de poli et l'angle d'incidence que forment les rayons avec la surface réfléchissante. Mais pour des corps de nature différente, polis d'ailleurs avec le même soin et ayant le même angle d'incidence, l'intensité varie selon la substance ').

Ces différences se constatent aussi dans le phénomène de réflexion régulière.

g6. Réfraction simple. — Lorsque les rayons lumineux passent obliquement d'un milieu dans un autre, ils éprouvent une déviation à laquelle on a donné le nom de réfraction. Or cette déviation change nécessairement avec la substance qui fait fonction de milieu. C'est ce qu'exprime clairement la loi de Descartes : « Quelle que soit l'obliquité du rayon, le sinus de l'angle d'incidence et le sinus de l'angle de réfraction sont dans un rapport constant pour deux mêmes milieux, mais variable si les milieux changent » ^).

« La réfraction moléculaire, écrit M. Nernst, est pour une

') Jamin, Cours de physique, t. III, pp. 24 et suiv 2) Ouv. cit., t. III, p. 62.

substance donnée une grandeur caractéristique, qui ne dépend nullement des conditions dans lesquelles on en fait l'étude » ').

Les lois qui règlent la réflexion et la réfraction de la lumière régissent aussi les phénomènes calorifiques.

Elles fournissent ainsi un double indice de la distinction spécifique des corps.

97. Couleur. — La couleur ordinaire des corps est produite par l'extinction de certaines parties de la lumière blanche et la réflexion, des autres parties non éteintes. Les corps qui les réfléchissent toutes dans les proportions voulues sont blancs ; ceux qui n'en réfléchissent aucune sont noirs. Entre ces deux limites extrêmes se présentent une infinité de nuances qui ne dépendent que du rapport établi entre les parties absorbées et les parties réfléchies ^).

En réalité, aucun corps n'est coloré en l'absence de la lumière, puisque sa couleur est le résultat de son action sur la lumière reçue. La teinte d'un objet peut même varier, soit avec la source de lumière, soit avec le milieu. Cependant, il n'en reste pas moins vrai que les corps ont la propriété naturelle d'absorber ou d'éteindre telle ou telle partie d'un faisceau lumi. neux, et de renvo3xr à l'œil du spectateur telle ou telle partie non éteinte.

Ainsi entendue, la couleur devient un caractère naturel du corps et peut servir, dans bien des cas, de mo3'en de spécification ^).

') Nernst, Traité de chhnie générale, J vol., p. 356. Paris, Hermann, 1911.

2) En fait, le mélange de toutes les couleurs du spectre solaire paraît blanc parce qu'à chacune d'elles correspond une couleur complémentaire de même intensité, qui, mélangée à la première, donne à l'œil la sensation du blanc.

^) La coloration des corps solides subit des changements notables lorsqu'ils se trouvent en solution étendue, l.a théorie des ions donne de ce fait une explication très satisfaisante. Cfr. Hkr/, Les bases phystcO'Chiniiques de la chimie analytique, pp. 66-70. Paris, Gauthier-Villars,i909. D'après Hantzsch, ces changements de coloration seraient dus à des changements de constitution du corps dissous. Ber. der deutsche chem. Gesellschaft, B. IJ, s. 1216, 1908.

Suivant M. Nernst,« le pouvoir absorbant (de la lumière) des substances varie avec leur nature entre des limites très écartées et de la façon la plus diverse, plus encore que la plupart des propriétés » ').

98. Propriétés spectrales. — Si l'on reçoit dans une chambre obscure un faisceau de lumière solaire, à travers une petite ouverture pratiquée dans le volet, ce faisceau tend à former une image ronde et incolore du soleil ; mais si l'on interpose sur son passage un prisme disposé horizontalement, le faisceau, à l'entrée et à la sortie du prisme, se réfracte, et au lieu d'une image ronde et incolore, on reçoit, sur un écran éloigné, une image oblongue et colorée des teintes de l'arc-enciel. Newton a donné à cette image le nom de spectre solaire ^).

A l'examen du spectre solaire, on remarque qu'il est coupé par des raies sombres, placées à intervalles dans la bande brillante, où elles occupent même une position bien définie. Quelle est la cause de ce phénomène ?

Ces raies sombres proviennent de ce que certains gaz ou vapeurs, situées sur le trajet de la lumière solaire, absorbent une partie des radiations lumineuses. Ce sont des raies d'absorption.

Or, l'expérience a établi que les raies obscures, produites par un gaz dans le spectre de la lumière qui le traverse, deviennent brillantes et occupent identiquement la même place, lorsque ce gaz est porté à l'incandescence ^).

Le sodium, rendu incandescent dans une flamme simple, donne un spectre strié par une double raie jaune qui occupe tout juste la place délimitée par la raie obscure D du spectre solaire ; d'où l'on peut conclure avec certitude, que les radia-

') Nernst, Traité de chimie générale, t. I, p. 388. Paris, Hermann, 191 1.

^) Ganot, Traité élémentaire de physique, p. 495.

•') Les corps solides ou liquides émettent un spectre continu. Les gaz et vapeurs émettent un spectre constitué de bandes lumineuses séparées, ou de lignes.

tions lumineuses du soleil avaient été, en traversant l'atmosphère^ partiellement absorbées par les vapeurs non incandescentes du sodium.

Le spectre d'éjfiission n'est donc que le spectre d'absorption renversé.

La lumière nous fait ainsi connaître la nature des corps de deux façons : par les rayons lumineux qu'ils émettent et par l'absorption de certaines ondes lumineuses que ces corps occasionnent.

Comme le prouvent de nombreuses observations, chaque corps a son système de raies particulières, ou mieux, son spectre spécifique.

« Que chaque espèce de molécule, atome isolé, ou combinaison chimique ait son spectre particulier, c'est, dit M. Nernst, ce dont on ne peut douter ». « La façon de se comporter des gaz incandescents est caractéristique : ils n'émettent^ ou tout au moins émettent principalement, des rayons de longueurs d'onde parfaitement déterminées, de sorte qu'ils fournissent un spectre formé de bandes lumineuses séparées, que, suivant le nombre et la largeur de ces bandes, on désigne sous le nom de spectre de bandes ou spectre de lig7ies. C'est sur ce fait que, dans des conditions données de température et de pression, à chaque gaz correspond un spectre d'émission parfaitement déterminé et à un haut degré caractéristique, qu'est basée l'analyse spectrale » ').

Selon M. Bouty, « le spectroscope est le guide le plus précieux pour la recherche des métaux ou des gaz nouveaux, leur séparation et leur purification naturelle » ").

') Nerxst, Traité de chimie générale, i''« partie, p. 2i8. — SiR LOCKVEK, L'évolution inorganique, c. 11 et III. Paris, Alcan, 1905. On doit à cette méthode la découverte de plusieurs corps simples, entre autres, le lithium, le caesium etc., la connaissance de la constitution chimique du soleil et des étoiles.

^) Bouty, La vérité scientijique, \). 311. Paris, Flammarion, 1908. — II importe cependant de noter, qu'à chaque élément chimique correspondent

Les corps composés ont donné lieu à certaines controverses dans le monde des physiciens. Plusieurs ont cru n'apercevoir, dans le spectre de certaines combinaisons^qu'une simple réunion ou superposition des raies distinctives des composants. Une étude plus attentive des faits semble établir qu'en réalité, les hautes températures auxquelles les objets d'expérience se trouvent soumis, décomposent les corps en leurs éléments constitutifs, si bien que chacun doit naturellement produire les raies correspondant à sa nature.

Il arrive même qu'à ces températures élevées, non seulement le composé se désagrège, mais ses éléments mis en liberté reforment de nouvelles substances plus stables — à 3000° la vapeur d'eau contient les molécules H,0, H,,0,, H,0,, O, et probablement H et O en quantités notables ').

Aussi longtemps, au contraire, qu'on leur conserve leur unité, les composés présentent, eux aussi, des propriétés spectrales très caractéristiques.

« Quand on veut obtenir, dit Daguin, le spectre d'un métal engagé dans une combinaison, il est essentiel d'opérer à une température suffisamment élevée pour que le métal soit mis en liberté. S'il n'en était pas ainsi, le spectre serait celui de la combinaison, car celle-ci possède un spectre propre » "").

99 . Propriétés acoustiques. — Au point de vue cosmologique, ce genre de phénomènes ne présente qu'un intérêt secondaire. On connaît depuis longtemps la théorie physique du son. Quand les molécules d'un corps élastique ont été dérangées très peu de leur position d'équilibre, elles y reviennent dès

des spectres dilTérents suivant le mode d'excitation ; de plus, la position et la largeur des raies et des bandes dépendent d'un grand nombre de facteurs : à citer notamment, le champ magnétique, la température, la pression, etc. Cfr. HouLLEViGUE, Revue annuelle d'optique (Revue générale des Sciences, 30 août 191 i), p. 650.

') Nernst, op. cit., p. 2f9.

^) Daguin, Traité élémentaire de physique, \.. IV, p. 253.

qu'elles sont abandonnées à elles-mêmes, dépassent cette position en vertu de la vitesse acquise, pour y revenir de nouveau et s'y arrêter après avoir accompli un certain nombre d'oscillations d'amplitude décroissante. Ces oscillations, lorsqu'elles sont très rapides, se nomment vibrations et donnent naissance au son.

Les propriétés acoustiques varient donc avec les propriétés élastiques et la structure moléculaire des corps ; car il est clair que la nature de ces mouvements alternatifs ou vibrations dépend de l'élasticité et de la structure moléculaire du corps qui oscille.

Sur ce terrain de l'acoustique, on ne rencontre guère d'autre critérium de spécification.

loo. Propriétés électriques. — Parmi les forces de la matière, il n'en est peut-être point de plus mystérieuse que l'électricité. Elle donne lieu à des effets multiples qui trahissent facilement sa présence, effets ph5'siologiques, mécaniques, physiques et cliimiques, mais jusqu'ici, sa nature intime échappe à toute's les investigations ').

Envisagée comme propriété différentielle, l'électricité permet de partager les corps en bons et mauvais condîtctcurs, d'après l'aptitude qu'ils possèdent do transinsttre aux corps voisins l'électricité développée en eux, ou de la retenir dans l'intérieur de leur masse.

En fait, il n'existe aucune substance qui ne puisse être électrisée, mais il y a des corps isolants ou conducteurs, c'est-à-dire

') Suivant l'opinion de Franklin, rélectiicitè serait un Huide impondérable dont c'naque corps contient une quantité normale. Si la charge dépasse cette quantité, il y a électrisalion positive. Dans le cas contraire, l'électricité est négative. Pour Clausius et d'autres physiciens, l'électricité se confondrait avec l'éther dans lequel baignent les molécules de tous les corps et qui remplit les espaces interplanétaires. Les phénomènes d'électrisation traduiraient des états particuliers de l'éther. Actuellement on regarde l'électricité comme constituée d'atomes appelés électrons. Voir plus haut, hitroduction : La constitution de la matière d'après les physiciens modernes.

des corps qui gardent leur vertu électrique, et d'autres qui la perdent.

« La faculté de conduire l'électricité, dit Jamin, n'est point une propriété dont les corps sont absolument doués ou absolument dépourvus ; on peut dire qu'ils la possèdent tous à des degrés extrêmement divers, et on peut les ranger dans une série à peu près continue, par ordre de conductibilité décroissante, depuis ceux où elle est la plus grande et qui sont les meilleurs conducteurs, jusqu'à d'autres où elle n'est plus sensible et qui sont les substances isolantes : on verra que généralement la faculté conductrice est une propriété inhérente à la nature même des corps, mais cela n'est pas absolu et l'état moléculaire a ici une influence considérable » ').

« En parlant de la vitesse de l'électricité, dit IVl . Le Bon, il faut donc dire que, suivant les corps, elle circule avec une rapidité variant entre quelques centimètres par seconde, et 300.000 kilomètres pendant le même temps » ^).

Une propriété électrique qu'il importe aussi de signaler est la constante diélectrique . « L'action électrostatique réciproque de deux corps électrisés est variable avec la nature du milieu dans lequel ils se trouvent. Si ces corps s'attirent, dans le vide,

avec une force K, cette force, dans un autre milieu, devient j. ;

D est ce qu'on nomme la constante diélectrique du milieu considéré. Or, cette constante, écrit M.Nernst, est extraordinairement variable d'une substance à une autre, et paraît très propre à caractériser^ dans une large mesure, un grand nombre de substances » ^).

ïOl. Propriétés magnétiques. — On donne le nom à! aimant à tout corps qui jouit de la propriété d'attirer la limaille de fer. Certains corps, tel l'oxyde magnétique de fer, possèdent

') Jamin, Courf Je physique^ t. I, p. 361.

2) Le Bov, L'évûlulion des forces, p. 125. Paris, Flammarion, 1908.

^) Nernst, Traité de chimie générale, t. I, p. 363. Paris, Hermann, 191 1.

naturellement cette propriété et s'appellent des aimants naturels. D'autres l'acquièrent artificiellement et deviennent ainsi des aimants artificiels.

D'une manière générale, on peut admettre^ à l'heure présente, que toutes les substances de la nature sont sensibles à l'action magnétique ; qu'elles offrent même à cet égard des aptitudes très diverses. Plucker ') et Farada}^ ^), en vue de contrôler ce fait, ont entrepris un grand nombre d'expériences sur des corps solides et liquides. Malgré la diversité des méthodes employées, tous deux sont arrivés à cette même conclusion^ que chaque corps examiné possède un magnétisme spécifique.

Il est même probable qu'il n'existe aucune substance diamagnétique, au sens rigoureux du terme, et que les répulsions diamagnétiques qui se remarquent chez certains corps, proviennent de ce que ces corps sont moins magnétiques que l'air ou le milieu qui les environne. Cette h3'pothèse, combattue par Tyndall, a été confirmée par MM. Parker et Duhem ^).

« Le contraste que l'on croit voir au début, écrit Mach, n'est pas forcément réel. On ne considère plus aujourd'hui le magnétisme et le diamagnétisme comme opposés l'un à l'autre, mais l'on y voit simplement des degrés différents de magnétisme par rapport à un milieu répandu partout » '').

Le magnétisme a des analogies frappantes avec l'électricité statique ^). Aussi beaucoup de physiciens modernes le regardent comme une manifestation particulière de la force électrique.

^) AnJiales de chimie et de physique, t. III, p. 138.

2) Bih/. de Genève, t. XXIII, p. 105 et Rech. exf^érini., t. IH, p. 497.

^) Cfr. Eric Gérard, Leçons sur l'électricité, t I, p. 75, Paris, Gaulhier- Villars, 1895.

■*) Mach, La connaissance et P erreur , p. 293. Paris, Flammarion, 1908.

^) L'hypothèse qui tend à ramener les phénomènes magnétiques à des phénomènes électriques, est due à Ampère Elle est encore la plus accréditée à l'heure présente. A en croire la théorie, les particules des aimants seraient entourées de petits courants circulairei qui s'enchevêtrent dans toutes les directions, de sorte que la résultante de leur action électromagnétique est nulle. Mais sous l'influence d'un aimant ou d'un courant énergique.

§ 4 Le inécaiiisme en physique

102. Conclusion générale. — De l'étude des phénomènes physiques découle une conclusion qu'il importe de souligner : tous les corps de la nature sont caractérisés par un ensemble de propriétés qui leur donnent une place déterminée dans l'échelle des êtres. Etat naturel, densité, forme cristalline, propriétés relatives au son, à la chaleur, à la lumière, au magnétisme et à l'électricité, voilà autant de critériums de spécification au service du physicien.

103. Échec du mécanisme surle terrain de la physique. — S'il faut en croire ce S3^stème, la spécificité de tous ces phénomènes n'aurait d'autre cause qu'une simple différence de masse et de mouvement.

Considérons d'abord les propriétés spectrales.

Pour qui regarde le composé chimique comme une individualité nouvelle, issue de la transformation profonde de ses composants, il paraît très naturel que cet être nouveau possède aussi un spectre propre, irréductible soit à une superposition, soit à un simple enchevêtrement des spectres élémentaires. Les propriétés optiques ne sont-elles pas un des plus fidèles reflets de l'espèce minérale ?

Mais sans vouloir actuellement trancher cette question épineuse de la nature des composés chimiques, admettons même que tout composé soit un agrégat. N'est-il pas étonnant que l'atome des corps simples et la molécule de la combinaison chimique soient

ces courants s'orientent et prennent une position d'équilibre conformément aux lois de l'électrodynamique. — « L'hypothèse d'Ampère, vieille de près d'un siècle, a subi avec succès, dit M. Bouty, l'épreuve du temps. Elle subsistera dans ce qu'elle offre d'essentiel. » BoUTV, La vérité scientifique, p. 249. Paris, Flammarion, 1908.

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toujours auimés de ces mouvements spéciaux qui déterminent leur spectre spécifique ? Le mécanisme se refuse, et il le doit d'ailleurs, à admettre une connexion nécessaire entre la particule matérielle et les mouvements dont elle est le support. Comment donc se fait-il que malgré les collisions atomiques et moléculaires ce lien ne soit jamais brisé, ou plutôt que ce groupe de mouvements persiste inaltéré ? La constance et la spécificité du phénomène semblent bien peu se concilier avec pareille hypothèse où la matière homogène devrait se montrer complètement indifférente à l'égard des mouvements que le hasard des rencontres peut Y faire naître.

Quant aux autres propriétés physiques, la théorie se heurte à des difficultés non moins graves.

De même que les forces chimiques, ces énergies présentent incontestablement un aspect mécanique qui permet aux hommes de science de les jauger, d'en déterminer l'intensité relative. Mais s'autoriser de ce fait pour supprimer leur caractère qualitatif et les réduire aux modalités du mouvement local, c'est mutiler les données de l'expérience et contredire aux principes les mieux établis de la métaph5'sique.

D'abord, nous le prouverons bientôt, le mouvement n'est jamais engendré par le mouv^ement ; il est l'effet direct d'une cause distincte de lui, d'une qualité proprement dite '), Si nos forces physiques n'avaient d'autre nature que l'être mobile du mouvement, il leur serait impossible de produire cette infinie variété de phénomènes dont le monde est le théâtre ; et l'univers, privé de tout principe de changement, se verrait bientôt condamné à un état de mort ou d'immobilité absolue.

En second lieu, quelle que soit l'opinion que l'on partage sur la constitution de ces phénomènes, leur invariable récurrence au sein des transformations incessantes de la matière, continue à s'imposer comme un fait, dont le savant, pas plus que le philosophe, ne saurait se désintéresser. Qui de nous, en effet, n'a

') Voir plus loin l'article IV : Le mécanisme au point de vue philosophique.

éprouvé un sentiment d'étonnement devant cette réapparition constante des mêmes corps, avec le même groupe de propriétés, groupe si bien déterminé qu'il suflîrait à un physicien, assez expert dans l'étude de la matière, d'en connaître une seule pour donner le signalement complet de l'espèce à laquelle elle appartient ?

De plus, fait plus déconcertant encore, bien que plusieurs de ces propriétés soient indépendantes les unes des autres et puissent dès lors subir isolément des modifications profondes '), elles se retrouvent toujours unies en un faisceau indissoluble où chacune d'elles, soit par son degré d'intensité, soit par ses conditions d'activité, soit par d'autres traits distinctifs, nous apparait comme le rayonnement visible de la nature corporelle qu'elle affecte.

Or, cette connexion de fait qui relie invariablement tel groupe de propriétés indépendantes à telle substance déterminée, ne se conçoit plus dans l'hypothèse d'une matière homogène.

Ou bien la matière manifesterait partout et toujours les mêmes exigences ; ou bien elle se montrerait indifférente à recevoir tel faisceau de qualités accidentelles plutôt que tel autre.

Dans ce second cas, rien ne s'oppose à ce qu'une même substance, par exemple l'hydrogène, revête successivement les propriétés de l'azote, du carbone ou de n'importe quel corps. 11 peut même se faire qu'elle soit totalement dépouillée de toutes ses notes qualitatives.

Dans le premier cas, on ne voit plus pourquoi tel corps serait toujours doué de tel groupe de propriétés de préférence à tout autre, puisque l'homogénéité de la matière est incompatible avec des exigences spécifiques.

Enfin, à raison de leur indépendance mutuelle, les mouve-

') l.'expérienct; prouve que des pertes même considérables de chaleur, d'éleci ricité, de mouvements mécaniques n'entraînent pas nécessairement des cliangemenls appréciables dans la chaleur spécifique, le magnétisme, le pouvoir rotatoirc, etc., des composés chimiques.

ments adventices qui, d''après la théorie, constituent toute la réalité des forces physiques, seraient susceptibles d'altérations individuelles qui viendraient constamment transformer la physionomie de l'ensemble. Car cette hypothèse doit admettre la possibilité de modifications partielles et profondes, même en dehors de toute combinaison chimique. Or, jamais nous ne constatons ce fait.

Il est un mo5'en d'échapper à cette conséquence : c'est de supposer que le faisceau total des propriétés distinctives a sa cause nécessitante et unitive dans le fonds spécifique des êtres.

Mais cette supposition même est la négation formelle du dogme fondamental du mécanisme.

ARTICLE III Faits de l'ordre mécanique

Les faits qu'il nous reste à examiner, appartiennent peut-être davantage à la physique qu'à la mécanique. Nous avons préféré les classer sous cette nouvelle rubrique, parce que l'interprétation qu'on en donne à l'heure présente, s'inspire d'une théorie empreinte du plus pur mécanisme, la théorie des chocs, et constitue à la fois l'un des plus vigoureux efforts qui aient été tentés pour le triomphe du système.

« L'action par le choc, dit M. Meyerson, constitue l'élément essentiel, non pas de la théorie des gaz seule, mais de toute théorie corpusculaire » ').

§ I La théorie cinétique des gaz

104. Exposé de la théorie. — Cette hypothèse a surtout pour but de rendre compte des propriétés caractéristiques de l'état gazeux, notamment de la pression constante que tout gaz exerce, dans des conditions identiques, sur les parois du vase qui le contient.

Elle repose sur les postulats suivants :

1° Un gaz est composé de particules solides, indestructibles, douées d'une masse et d'un volume constants.

2" Ces particules jouissent d'une élasticité parfaite.

3° Elles sont animées d'un mouvement perpétuel, et n'exercent, sauf à de très petites distances, aucune influence les

') Meyerson, Identité et réalité, p. 63. Paris, Alcan, 1912.

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unes sur les autres, de sorte que leurs mouvements restent toujours libres et par conséquent rectilignes ').

Pour se faire une idée exacte d'un corps gazeux, il faut se le représenter comme un fourmillement de particules solides, distantes et indépendantes les unes des autres, se mouvant en ligne droite, déviant sans doute à chaque rencontre, mais sans amoindrir l'intensité de leurs mouvements.

Ces conditions admises, la pression qu'exercent les gaz sur les parois du bocal où ils sont retenus captifs, s'explique, dit-on, avec la plus grande facilité. Elle est simplement le résultat des chocs innombrables que ces parois reçoivent des particules en mouvement. Comme le nombre de chocs est toujours sensiblement le même, lorsque les conditions physiques restent identiques, on comprend que la pression demeure constante.

Telle est l'hypothèse imaginée par les Bernouilli, développée plus tard par Krœnig, Clausius, Maxwell et O. E. Meyer, admise enfin par beaucoup de physiciens, sous le nom de « théorie cinétique des gaz », comme le type idéal de la théorie physique.

105. Critique de cette théorie. — Comme le remarque avec beaucoup de sagacité le physicien Stallo, des trois propositions sur lesquelles s'appuie la théorie cinétique des gaz, il n'en est aucune qui soit prouvée par l'expérience. C'est un premier motif de légitime défiance. Cependant, pour être arbitraire, il ne s'ensuit pas que l'hypothèse est nécessairement erronée.

Passons donc sur ce premier reproche et examinons de plus près le second postulat.

Il est clair que les mouvements cesseraient bien vite, si les particules gazeuses n'étaient parfaitement élastiques^). A chaque

') Clausius, Théorie viccayiique de la chaleur , t. IT, pp. 186 et suiv. (Mémoire sîir les mouvements violéculaires). Paris, Hetzel. — H. Poixcaré, Science et méthode, pp. 274-275. Paris, Flammarion, 1909.

2) H. PoiNCARit, Les hypothèses cosmogoniques, p. 90. Paris, Hermann, 191 1.

rencontre, ils subiraient en effet une diminution progressive, comme nous le montre le choc des corps durs, et la pression qui se trouve intimement liée à ces mouvements partagerait le même sort.

A moins de se détruire elle-même, la théorie se voit ainsi forcée d'attribuer aux particules une élasticité parfaite.

Mais ce postulat crée au système mécanique de grosses difficultés.

Représentons-nous deux atomes élt^tiques de même masse, se déplaçant avec la même vitesse et en sens opposé, se rencontrant enfin suivant leur axe de translation et leur centre de gravité.

Arrivés en contact '), ils appuient l'un sur l'autre jusqu'au

') Pour éviter le m3'stérieux principe qu'on appelle force d'élasticité, certains aiUeiirs invoquent un fait qui paraît démontrer qu'il ne se produit jamais de contact réel entre deux corps. « Quand un corps en a choqué un autre, écrit M. Meyerson, il semble l'avoir touché, mais ce n'est qu'une apparence. En réalité, au moment même du choc, les particules les plus voisines de l'un et de l'autre sont restées séparées par des espaces tout à fait appréciables. On connaît le phénomène qui se produit quand on presse une lentille contre une plaque plane, et qu'on désigne sous le nom d' « anneau de Newton ». La coloration de ces anneaux permet de calculer l'épaisseur de la couche intermédiaire. Au centre, là où cette épaisseur est la plus réduite, il se produit une tache noire. C'est le « contact optique » ; mais ce n'est pas encore. un contact réel. On peut rapprocher davantage les deux corps, mais alors il y a adhésion ». Maxwell, On Action al a Distance (Scientijic Papers, vo\. Il, p. 314. Cambridge, 1890). Cité par Meyerson, Identité et réalité, p. 70. Paris, Alcan, 1912.

A notre avis, le fait invoqué ne résout nullemcn! la difficulté. En effet, de deux hypothèses, l'une : ou bien le contact a lieu, non pas entre les deux corps qui se choquent, mais entre le milieu réel interposé et chacun des deux corps. Dans ce cas, la difficulté reste entière : l'élasticité du milieu réel et l'élasticité des corps ne sont qu'un seul et même problème à résoudre.

Ou bien le contact n'a pas lieu, et dans cette hypothèse, il faut attribuer aux corps et au milieu interposé si on en suppose l'existence, une force réelle de répulsion, agissant à distance et essentiellement distincte du mouvement local, car un mouvement local n'est pas concevable en dehors de la matière.

Si donc deux corpuscules matériels se repoussent en vertu de leurs mouvements, cette action ne peut avoir lieu qu'au contact.

moment où viennent à cesser leurs mouvements respectifs. Comme ils doivent rebrousser chemin et reprendre une direction opposée k celle qu'ils avaient suivie, il faut bien que, pendant un instant, ces deux masses s'arrêtent, c'est-à-dire ne soient animées ni d'un mouvement progressif, ni d'un mouvement de recul. En d'autres termes, il faut que le mouvement des atomes qui renait après leurs chocs réciproques, soit toujours précédé d'une période très courte de repos absolu 'j.

Or, si l'immobilité complète précède, ne fût ce que d'un instant, les deux mouvements en arrière, il est impossible que ces mouvements nouveaux proviennent d'un autre mouvement.

Dès lors, pour ne pas admettre un effet sans cause, on se voit obligé de recourir à un pouvoir d3'namique essentiellement distinct du mouvement, intrinsèque aux atomes, en un mot, à \-di force d'élasticité.

La théorie cinétique des gaz, inventée pour effacer du domaine scientifique les derniers vestiges des forces occultes, aboutit de la sorte à en établir l'existence ^).

Cette difficulté soulevée par le physicien Hirn a-t-elle été résolue par les récents progrès de la science ? Xous ne le croyons pas.

A l'heure présente, il est vrai, l'atome n'est plus généralement considéré comme une masse continue, mais comme un petit monde formé d'un noyau positif et d'un nombre plus ou moins grand d'électrons. Or, dans cette hypothèse, la néces-

') HuiN, Annlyse élémentaU'e de l'univers, p. 237. Paris, Gauthier, 1868. — Cfr.DRESSEL, Lehrbuch der Physik.'è. 1 10. Die Siosswirktmge?!, Freiburg, 1895.

2) .A la théorie cinétique des gaz, Clausius s'est eilbrcé de rattacher la tliéorie de la formation des vapeurs. Plus lard, les partisans de la mécanique chimique en firent l'application à la dissociatio7i des vapeurs ou à l'équilibre mobile entre la combinaison et la décomposition. On trouvera une excellente critique de ces essais dans le travail de M. Duhem : Le inixte et la combinaison chimique. Paris, Naud, 1902.

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site d'un principe dynamique distinct du mouvement paraîtra peut-être moins évidente. Ne pourrait-on pas soutenir, en effet, qu'au moment du choc l'atome voit diminuer son volume par suite du rapprochement mutuel des sous-atomes qui le composent, et qu'il reprend son volume primitif dès que la pression externe a cessé ? On éviterait ainsi, semble-t-il, toute intervention de l'élément « force ».

En fait, il n'en est rien. La difficulté n'est que reculée, car la question se pose pour les sous-atomes comme elle s'est posée pour les atomes eux-mêmes : d'où vient l'élasticité des particules constitutives de l'atome chimique ? « Ce que nous demanderions, dit avec à-propos M. Meyerson, c'est une théorie nous expliquant comment cela peut se faire mécaniquement, sans qu'on ait besoin de doter les molécules d'une force élastique spéciale » ').

Veut-on attribuer cette élasticité à des mouvements d'un milieu plus ténu ? Il resterait alors à expliquer l'élasticité de ce milieu par un autre milieu plus ténu ; mais quand donc s'arrêter ?

« D'ailleurs, aucun corps solide ne réalise absolument ces conditions, bien que les lois du choc des corps parfaitement élastiques soient très approximativement applicables à l'acier trempé » ").

« Bien des h^^pothèses physiques, écrit M. Le Bon, s'évanouiraient probablement si l'expérience pouvait les éclairer. Ces molécules se choquant sans cesse avec la vitesse d'un boulet de canon, sans s'échauffer, grâce à une élasticité qu'il faut supposer infinie, n'ont peut être qu'une très lointaine parenté avec la réalité. On conserve la théorie parce qu'elle est féconde et qu'aucune expérience possible ne saurait en prouver l'inexactitude » ^).

') Meyerson, Identité cl rc.ilitc, p. 65. Paris, Alcan, 191 2.

2) HouTY, La véyité scientifique, p. 199. Paris, Flammarion, 1908.

■') Lk Bon, Ucvolulion des forces, p. 61. Paris, Flammarion, 19 12.

Lord Kelvin et Hertz ont tenté plusieurs essais remarquables pour justifier rh3'pothèse, mais, comme l'a constaté M. Boltzmann '), le problème soulève d'énormes difficultés.

Après avoir relevé plusieurs incompatibilités réelles de la théorie cinétique avec certains faits physiques, M. Bauer ne craint pas de conclure que « l'insuffisance de la théorie cinétique et la nécessité d'une modification radicale de certaines de nos idées sur la matière et l'énergie ont été démontrées, d'une façon plus manifeste encore, par les recherches récentes sur les chaleurs spécifiques des éléments cristallisés » ').

Pour H. Poincaré : « La théorie cinétique des gaz a donné lieu à bien des objections auxquelles on pourrait difficilement répondre si l'on avait la prétention d'y voir la vérité absolue. Mais toutes ces objections n'empêchent pas qu'elle ait été utile et qu'elle l'a été en particulier en nous révélant un rapport vrai et sans elle profondément caché, celui de la pression gazeuse et de la pression osmotique » ^). On pourrait ajouter : parmi les théories physiques abandonnées, y en a-t-il une seule qui n'ait rendu des services à la science ? L'utilité temporaire d'une théorie ne nous donne pas la garantie de sa validité.

M. Boutv concède aussi que la théorie cinétique se heurte à des obstacles sérieux. « Il se peut, dit-il, qu'ils soient insurmontables, que le mouvement et ses lois ne suffisent pas à l'explication du monde. » Il ajoute : « la théorie cinétique pourrait être définitivement abandonnée, sans entraîner dans sa ruine les principes de la thermo-dynamique, ni une seule des conséquences qu'on est en droit d'en tirer »"*).

') Boltzmann, Leçons sur la théorie des ^<iz, vol. I, p. 3. Paris, 1902.

2) Bauer, Les quantités éléinciitaires d'énergie. {Les idées modernes sur la comtilutioti de la matière. Paris, Gauthier- Villars, 191 3), p. 123.

■') H. Poincaré, La science et l'hypothèse, p. 192. Paris, Flammarion.

■1) BouTY, La vérité scientifique, pp. 298-299. Paris, Flammarion, 1908. — Henriquez, pp. 196 et suiv. Paris, Flammarion, 1913. Voir chez cet auteur les diverses modifications qu'a subies l'hypothèse et la preuve de leur incompatibilité avec le mécanisme cartésien.

Citons enfin l'opinion de M. Duheni : « Il semble bien que les partisans les plus convaincus de l'hypothèse cinétique, et en particulier l'illustre Boltzmann, aient renoncé à ramener ce chaos à l'ordre et à l'unité, à tirer de cette hypothèse, une doctrine cohérente, conforme à tous les faits révélés par l'étude des gaz parfaits. Ils paraissent se résigner à ne voir dans les diverses formes de la théorie cinétique, que des exemples mécaniques qui imitent certaines propriétés des gaz, mais qui n'en expliquent point la constitution réelle » ').

io6. Échappatoire du P. Secchi. — La grosse difficulté que soulève, en théorie mécanique, l'hypothèse de l'élasticité parfaite des molécules gazeuses n'avait pas échappé à la perspicacité du savant astronome. Aussi essaya-t-il d'une nouvelle hypothèse pour tirer la théorie de sa situation critique.

En général, les physiciens regardent l'élasticité parfaite comme une condition indispensable de la conservation intégrale des mouvements atomiques.

Cette fiction est-elle bien nécessaire à l'explication scientifique des faits ?

Nullement, répond le P. Secchi. « Parmi les beaux théorèmes découverts par Poinsot sur la théorie du choc des corps en rotation, se trouve, dit-il, celui relatif à la réflexion contre un obstacle résistant. Il nous apprend que par la seule rotation, un corfis dur et 7ion élasticité peut rebondir absolument comme un corps élastique ; il }• a mieux : un de ces corps, lancé contre un obstacle fixe, est souvent renvoyé avec une vitesse supérieure à sa vitesse initiale... Ce phénomène, paradoxal en apparence, est dû à la transformation d'une partie du mouvement rotatoire en mouvement de translation... Un choc, quel qu'il soit, ne peut annihiler en même temps les

') DuHKM, L'évolution de la mécatùque, pp. loo-ioi. Paiis^ Joaniiin, 1903. — Le mixte et la combinaison chimique, Paris, Naud, 1902.

deux mouvements de rotation et de translation... La quantité de mouvement perdue d'un côté sera gagnée de l'autre. »

L'hypothèse est certes ingénieuse. Malheureusement, dans son enthousiasme pour le mécanisme, le savant auteur qui avait su tirer si bon parti des découvertes de Poinsot, ne leur avait emprunté que les données favorables à son S3'stème, sans se préoccuper de certaines réserves qui devaient rendre à jamais infructueux ses courageux efforts.

Lorsque ces cas de répulsion parfaite se présentent, avait dit le physicien français, il y a toujours une perte d'un tiers ou de deux tiers du mouvement rotatoire, perte qui n'est compensée par aucun accroissement de vitesse de translation. Il y a même des cas de choc dans lesquels le mouvement de translation et le mouvement de rotation disparaissent simultanément ').

Ces correctifs, on le voit, sont le coup de grâce de l'hypothèse subsidiaire du P. Secchi. Car si le choc des corps durs entraîne toujours une perte réelle de mouvement, les molécules gazeuses, dépourvues d'élasticité, passeraient finalement au repos, et la pression qui ne relève que du bombardement effectué par ces molécules disparaîtrait aussi sans retour.

La pesanteur