Exposé et interprétation mécanique du fait

— Il s'est produit dans les astres, dit Sir Lockyer, une évolution de la matière inorganique analogue à l'évolution qu'on admet généralement aujourd'hui dans le règne des êtres vivants.

') WURTZ, La théorie atomique, p. 117.

^) LoTH.\R Mever, Les théories modernes de la chimie, p. 203. Paris, Carré, 1889. — Cfr. OsTWALU, Abrégé de chiiiiie générale, p. 46. « Il faut reconnaître, dit-il, que le système périodique des corps simples n'est aucunement parfait. Il ne faut pas considérer le système périodique comme une conclusion, mais bien comme le point de départ de toute une série d'idées très productives ».

A en juger d'après leurs spectres, les étoiles les plus chaudes contiennent une forme d'hydrogène plus simple que l'hydrogène ordinaire, puis, à côté de cet élément inconnu sur notre globe, riwdrogène, l'hélium et quelques autres éléments à poids atomique peu élevé.

Dans les étoiles dont la tem])érature est immédiatement inférieure, se rencontrent l'oxygène, l'azote, le carbone.

Dans les étoiles moins chaudes se découvrent les formes d'un certain nombre de métaux, tels le fer, le cuivre, le manganèse ; mais ces formes mêmes ne peuvent s'obtenir dans les laboratoires que sous l'influence des plus hautes températures produites par l'étincelle électrique.

Enfin, dans les étoiles beaucoup plus froides apparaissent les caractères ordinaires du fer, du calcium et d'un certain nombre d'autres métaux.

La matière minérale des étoiles revêt donc des formes de plus en plus complexes à mesure que la température s'abaisse. Et puisqu'aux températures les plus hautes, elle se trouve dissociée en particules extrêmement ténues qui constituent le proto-hydrogène, il est permis de regarder ce dernier corps comme le point de départ d'une condensation progressive qui a donné naissance aux corps chimiques actuels.

D'ailleurs, l'expérience le prouve, une même substance, soumise à des températures croissantes donne des spectres très différents, d'autant plus simples que la température est plus élevée.

Il résulte de ces faits que la grande diversité des spectres produits par les diverses étoiles provient, non pas d'une différence essentielle de composition chimique, mais d'une différence d'état de condensation d'une même matière primitive. Aussi, toutes les étoiles sont destinées à parcourir les mêmes stades ').

') Sir Lockyer, L'évoliilion inorganiqiu, pp. 87-99, c. IX : la preu%'e stellaire, 120-127, 188; 248-255, etc.. Paris, Alcan, 1905.

l'/i. Critique. L'évolution stellaire n'est pas un fait certain. — L'hypothèse de l'évolution appliquée au monde sidéral paraît certes bien séduisante, et on ne peut nier que les faits dont elle se réclame sont aussi suggestifs.

Cependant, s'impose-t-elle ?

Plusieurs auteurs, entre autres'M. Schuster, admettent volontiers les données de l'analyse spectrale, distinguent eux aussi les étoiles gazeuses ou étoiles à h3'drogène, et les étoiles moins chaudes ou étoiles métalliques, sans souscrire néanmoins à l'hypothèse d'une dissociation des éléments chimiques, ou d'une évolution progressive.

Pour M. Schuster, par exemple, les différentes étoiles ont une composition chimique moyenne. S'il n'y a pas de courants de convection, l'hydrogène le plus léger apparaîtra à la surface, et l'étoile présentera une forme gazeuse. Si, au contraire, des courants de convection produisent un brassage continuel, les vapeurs métalliques sont amenées dans les régions superficielles et l'étoile aura l'aspect métallique ').

D'après Arrhénius, le fait invoqué par Sir Lockyer n'aurait même pas du tout la signification que lui donne cet auteur.

« Le spectre des nébuleuses, écrit H. Poincaré, présente en général les raies de l'hydrogène, de l'hélium et d'un autre élément... L'hélium et l'hydrogène, étant des gaz très peu condensables, sont susceptibles d'exister 2iX état gazeux aux très basses températures que W. Arrhénius attribue aux nébuleuses : à ces températures, tous les autres éléments sont solidifiés ou liquéfiés ; par suite, les parties profondes de la nébuleuse peuvent contenir ces éléments condensés ; mais les parties extérieures ne doivent contenir que les éléments gazeux, c'est-à-dire l'hydrogène et l'hélium. La périphérie de la nébuleuse étant seule lumineuse, d'après M. Arrhénius, il n'est pas

') H. Poincaré, Les hypothèses cosinogoniqiies. pp. 236 et suiv. Paris, Hermann, 191 1.

étonnant que le spectre de la nébuleuse ne présente que les raies de ces derniers éléments » ').

Au surplus, il importe de noter que si les étoiles les plus chaudes sont riches en hydros^ène et en gaz légers, elles contiennent aussi des métaux déjà relativement complexes, tels le calcium, le magnésium, le silicium. Ces métaux apparaissent même avant qu'on ne trouve aucune trace d'autres métaux d'ailleurs plus simples "). Il faut donc admettre la persistance simultanée de formes simples et de formes complexes, des stabilités différentes pour des formes très diverses. Ce sont là des difficultés réelles dont la solution proposée par Sir Lockyer reste encore problématique.

Dès lors on comprend que des spécialistes en la matière gardent encore à ce sujet une grande réserve : « Plus on étudie cette question de l'origine des astres, écrit H. Poincaré, moins on est pressé de conclure. Chacune des théories proposées est séduisante par certains côtés. Les imes donnent d'une façon très satisfaisante l'explication d'un certain nombre de faits, les autres embrassent davantage, mais les explications perdent en précision ce qu'elles gagnent en étendue ; on bien au contraire, elles nous donnent une précision très grande, mais qui n'est qu'illusion et qui sent le coup de pouce » ^).

« Les conclusions sur l'évolution des astres, que l'on a pu tirer de l'analyse spectrale, dit M. Salet, sont des vues hardies par lesquelles des savants de génie ont cherché à embrasser l'ensemble des phénomènes cosmogoniques ; ce ne sont pas encore des vérités définitivement acquises et basées sur des faits indiscutables.

» Si la notion d'évolution s'impose à notre esprit, c'est comme une conséquence d'une doctrine philosophique cou-

') H. PoiN'CARÉ, Les hypothèses cosmogoniques, p. 24.8. — Pour l'exposé détaillé de la théorie, cfr. Arrhémus, L'évolution des mondes, surtout c. IV, VI et VII. Paris, Déranger, 1910.

2) Sir Lockyer, U évolution inorganique, p. 257. Paris, Alcan, 1905.

^) H. PoiNXARÉ, otiv. cit., p. XX. Paris, Hermann, 191 1.

ramment admise aujourd'hui plutôt que comme un résultat d'expérience... La théorie intégrale de l'évolution inorganique admet que les différents éléments, que nous appelons corps simples, ne sont que des états différents d'une même substance élémentaire, qui serait la forme chimique primitive produite par la dissociation, au moyen de la chaleur, de tous les corps chimiques.

» On a déjà donné des noms à cette substance hypothétique que l'on désigne sous le nom de Protyle, etc., et qui n'est autre chose que le Substratum universel des anciens. Mais, à notre époque, la chimie expérimentale est encore loin de mener à une telle conclusion. Il est vrai que l'exemple du radium a apporté un commencement de preuve à l'appui de cette théorie, mais on ne peut guère tirer de cet exemple isolé et encore douteux de transmutation, des conséquences aussi absolues » ').

172. Même si elle était prouvée, l'hypothèse d'une condensation progressive ne justifierait pas encore le mécanisme. — Si la théorie de l'évolution stellaire était fondée, faudrait-il en conclure avec les mécanistes que tous les corps acUiels, simples ou composés, sont essentiellement homogènes et régis par les lois mécaniques du mouvement ?

Cette conclusion nous parait absolument illégitime.

Quel que fût son état initial, il est certain que jamais la matière primitive n'aurait pu revêtir graduellement les formes si variées des corps chimiques actuellement existants, si l'on suppose, comme point de départ de l'évolution, une homogénéité parfaite ^). De l'homogène ne peut sortir que de l'homo-

') P. Saiei, Speclroscopie astro7iomiquc. pp. 16-17. Paris, Doin, 1909.

'•;) Parmi les astronomes, les uns attribuent à la nébuleuse primitive une véritable hétérogénéité chimiqu.e : d'autres se contentent d'une hétérogénéité physique ou dynamique. - Cfr. Wot.f,. Les hypothèses cosmogoniques. Paris, Gaulhicr-Villars, i886. — F.WE. Sui- l'origine des mo?iJes, Paris, (iau-

gène, et une action n'est possible qu'entre deux niveaux d'énergie différents.

Dès le début, telle est d'ailleurs l'opinion de la généralité des astronomes, il devait y avoir dans la matière une hétérogénéité au moins accidentelle, affectant les forces mises en jeu par l'évolution.

Or, cette hétérogénéité admise, on s'explique sans difficulté qu'une matière siibstajiiiellemcfit homogène acquière, sous l'empire des changements accidentels progressifs, des états substantiels nouveaux, et évolue en espèces diverses. La condensation, en réunissant en un même être une somme plus considérable de matière, lui confère aussi plus d'énergie ; cette masse condensée, enrichie de l'apport des forces extrinsèques, peut très bien nécessiter, à un moment donné, un principe essentiel nouveau qui lui donne son unité foncière et sa nature : toute nature, en effet, a son pouvoir de résistance limité, comme elle a ses exigences. Dépasser ces limites ou la dépouiller de ses conditions d'existence, c'est la transformer.

Cette évolution réellement spécifique d'iuie matière primitive esse/Uielle/?ie7il homogène, nous la croyons donc possible, à une double condition : d'abord, à la condition d'une certaine hétérogénéité accidentelle ; en second lieu, à la condition de supposer les vraies individualités primitives douées d'une nature réelle, c'est-à-dire d'un principe essentiel fixatif de l'état qualitatif de l'être, de ses exigences, de sa tendance interne.

A notre avis, la possibilité de pareille hypothèse s'impose même aux partisans de l'unité chimique des composés et de la diversité spécifique des corps allotropes.

Ces philosophes s'accordent, en général, à placer une

thicr-Villars, 1896. — Braun, Kosinogonit;. Munster, 1895. — Du I igondès, FonnaliflH mâciniique du système du monde, Paris, Gauthier-Villars, 1897. — Sur laforinition du système solaire (Revue généyale des Sciefices, 30 mars «çis), pp. 218 et suiv. — MnuREUX, Le problème solaire, Paris, Bertaux, 1900.

différence essentielle entre les divers hydrocarbures saturés, tels C H,, C,H„, etc. Or, bon nombre de ces corps sont

produits actuellement par condensation progressive d'hydrocarbures plus simples ').

Ainsi en est-il des variétés allotropiques de certains corps, notamment du phosphore, du bore, etc. C'est à un simple fait de polymérisation ou de condensation qu'il faut rattacher les différences parfois si profondes, que l'on constate entre les divers états d'un même corps simple ").

§ 4 Faits d'allotropie

173. Caractère de ce phénomène. — On donne le nom d'allotropie à la propriété que possèdent certains corps simples de se présenter sous des variétés multiples, parfois très diverses. L'oxygène, le souhe, le phosphore et le carbone nous offrent des exemples typiques de ce phénomène.

Ainsi l'on connaît trois sortes de phosphore : le phosphore blanc, le phosphore rouge et le phosphore métallique.

Phosphore blanc. — - Densité 1,82 à 1,84. Phosphorescent. Vénéneux. Soluble dans CS^. Fusible à 44^2'. Inflammable à l'air à 60°.

Phosphore rouge. — Densité 2,10. Non phosphorescent. Non vénéneux. Insoluble. Infusible. Inflammable à 260".

Phosphore iiictaUique. — Densité 2,34.

Aujourd'hui, on s'accorde généralement à placer la cause de ces différenciations dans l'inégale richesse atomique de la molécule constitutive de ces variétés. Le nombre d'atomes agglomérés dans l'édifice moléculaire, diffère d'une variété à

') Cfr. Daci.AUX, La chimie Je la inalicre vivante, passim. Paris, Alcan, 1910. 2) Voir ci-aprcs, § 4, n"'* 173 et 174.

l'autre, et ces divers degrés de condensation ont leur répercussion sur les caractères du corps simple.

Or, si un même corps peut, par une simple condensation progressive, donner naissance à des corps différents, pourquoi la matière primitive homogène n'aurait-elle pas pu, par un phénomène semblable, engendrer l'infinie variété des corps chimiques ?

174. Examen de cette difficulté. — Distinguons d'abord deux espèces d'allotropie : l'une se trahit par des différences accidentelles d'ordre ph3'sique ; plusieurs variétés du carbone amorphe sont dans ce cas. L'autre, au contraire, porte sur l'ensemble des propriétés, y compris l'énergie chimique et la forme cristalline.

S'agit-il de la première catégorie, l'explication mécanique est parfaitement admissible. Ce n'est un mystère pour personne que l'état d'agglomération de la matière peut exercer une réelle influence sur la manière d'être de certaines propriétés physiques, sans causer aucun préjudice à la nature même du corps. Aussi, les changements peuvent varier à l'infini avec les agents qui les provoquent.

Mais il n'en est plus ainsi de la seconde catégorie. L'invariabilité du phénomène thermique qui accompagne le passage d'une variété à l'autre, la diversité des formes cristallines et les altérations profondes des affinités nous montrent que, dans ces cas, les molécules réagissantes ont été soumises à une véritable combinaison chimique.

Or, la constance et la fixité des propriétés physico- chimiques du nouveau composé ne sauraient se concilier avec une conception purement mécanique de la matière. Comment concevoir, en effet, l'invariabilité de pareil corps, en dépit de la variabilité et de la diversité de ses causes, s'il n'y a pas dans les générateurs un principe interne de finalité et d'orientation, un principe fixatif de l'espèce et de ses caractères distinctifs ?

Ainsi qu'il a été dit plus haut, à cette condition, mais à

cette condition seulement, on peut admettre que le monde actuel résulte de l'évolution progressive d'une matière primitive homogène.

Le grand reproche que nous adressons au mécanisme, c'est sans doute d'avoir homogénéisé le monde matériel, mais c'est surtout d'avoir éliminé de la matière commune, initiale — supposée même homogène — ce qu'Aristote appelait, d'un mot, la nature, c'est à-dire, cet élément substantiel qui, dans chaque être, est la source des énergies, le principe régulateur des activités, la mesure des résistances.

En éliminant cet élément interne, le mécanisme ne supprime pas seulement, en fait, toute diversité spécifique ; il supprime la toute dernière cause sans laquelle cette diversité n'est même plus possible.

Dans tous les cas d'allotropie chimique, nous cro3"ons donc que les agents physiques surélèvent les tendances naturelles du corps et l'amènent ainsi à abandonner son état normal pour passer à des états substantiels transitoires.

Les allotropies du phosphore sont à ce sujet très instructives. Quand on veut transformer la variété blanche en variété rouge, il faut la soumettre pendant 12 heures à une température moyenne de 240°, ou à l'action prolongée de la lumière. Dans ces conditions, le phosphore blanc perd 19,2 calories par molécule-gramme.

De plus, chose vraiment digne de remarque et qui nous montre bien que, de toutes les variétés allotropiques d'un même corps, une seule constitue pour lui l'état naturel, c'est l'identité des produits issus de la combinaison de toutes ces formes allotropiques avec un même corps hétérogène. En d'autres termes, toutes les différences de l'état libre disparaissent dans les composés.

Enfin, la stabilité relative des diverses modifications semble aussi confirmer cette opinion. Le soufre prismatique, aban-

donné k lui-même, perd peu à peu sa forme cristalline et se revêt de la forme octaédrique, stable à la température ordinaire. L'ozone O3 est un corps endothermique, éminemment instable, qu'un choc violent, un rayon de lumière ou un peu de chaleur transforme en oxygène.