LIVRE VI

article: premier

Exposé de l'énergétisme

193. La crise du mécanisme prépare l'avènement de la théorie énergétique. - Jusqu'en ces dernières années, le mécanisme traditionnel avait été le système préféré des hommes de science. Ramener tous les phénomènes naturels à des modalités du mouvement local, réduire tous les as^ents de la nature aux deux facteurs de masse et de mouve-

ment, en un mot, supprimer, dans l'explication scientifique des faits, l'élément force ou qualitatif pour y substituer l'élément purement quantitatif : telles furent les aspirations communes à tous les grands réformateurs scientifiques qui inaugurèrent le xvii" siècle et aboutirent à la création de la Physique et de la Cosmologie cartésiennes. Tel fut l'idéal que se sont proposé la plupart des savants des deux derniers siècles. On ne compte plus les travaux entrepris dans le but d'établir l'unité essentielle de la matière et la réductibilité de toutes les forces physiques à des vibrations d'une matière pondérable ou impondérable.

Cependant, en 1895, au Congrès des naturalistes allemands tenu à Lubeck, le professeur Ostwald s'en prenait ouvertement

à l'idole du jour, et annonçait la faillite prochaine du mécanisme, qu'il appelait « un matérialisme scientifique ».

« Je veux, disait il, exprimer ici ma conviction que cette manière de voir, malgré son crédit, est insoutenable ; que cette théorie n'a pas atteint son but, car elle se trouve en contradiction avec des vérités tout à fait hors de doute et universellement acceptées. La conclusion s'impose ; il faut l'abandonner et la remplacer, autant que faire se peut, par une meilleure » ').

Le mouvement de réaction, inauguré par le savant allemand, ne fit bientôt que s'accentuer. Parmi les physiciens qui furent les premiers à combattre résolument le mécanisme, il faut citer M. Duhem.

La physique, dit-il, doit s'élever avec énergie contre la première et la plus essentielle prétention du mécanisme, savoir, la réduction de toutes les propriétés des corps aux grandeurs, figures et mouvements locaux. Elle doit rendre aux qualités leur importance réelle et à la notion du mouvement toute la généralité que lui attribuait Aristote. La tâche de la physique nouvelle est de se débarrasser de ces multiples hypothèses mécaniques qui répugnent à la philosophie naturelle de Newton, de ces masses et dé ces mouvements cachés qui échappent à tout contrôle et dont le seul objet est d'expliquer géométriquement les qualités. C'est après s'être délivré de ce labeur incertain, pénible et inutile que le physicien ])Ourra en toute liberté consacrer ses efforts à des œuvres plus fécondes "■).

Ailleurs, le savant français devient encore plus tranchant, et déclare même que le mécanisme est en physique un faux idéal, que si parfois l'explication mécanique a pu mettre le physicien sur le chemin des découvertes, elle a été en réalité

1) OsTW.M.n, Die Ucherxvitidinig des ivisscnschaft lichen Mnlerialisinus. — L'énergie, p. i2o et passim. Paris, Alcan, \q\o. — Revista di Scienza. t. I, 11. i6; 1907. — Bri/nhes, La dégradation de V énergie, p. 290. Paris, Flammarion, 190S.

"-) DrHEM, L'évolution de la mccaniqtic, p. 344. Paris, .Toannin, 1903.

beaucoup moins féconde qu'on n'a coutume de le répéter, si bien que beaucoup de ces découvertes en sont absolument indépendantes ').

Malgré ses sympathies pour le mécanisme, M. Picard reconnaît avec une réelle franchise, ses défauts et sa faiblesse : « Il faut toutefois reconnaître, dit-il, que dans plusieurs cas, les contradictions et les bizarreries de quelques théories ont amené une sorte de découragement, et que les savants d'aujourd'hui n'ont plus, à ce point de vue, l'enthousiasmr des physiciens géomètres de la première moitié du siècle dernier. Il a pu même paraître à quelques-uns qu'il était étrange d'expliquer le connu par l'inconnu, le visible par l'invisible » ^].

D'autres savants, notamment M. Brunhes '), voient dans le principe même de la dégradation de l'énergie, l'objection la plus grave qu'on puisse soulever contre la conception du mécanisme universel. Et de fait, si l'expérience établit que la quantité d'énergie se conserve intacte dans l'univers, elle prouve avec non moins de certitude que la qualité àe l'énergie diminue, c'est-à-dire que l'énergie devient de moins en moins apte à produire de nouveaux effets mécaniques. Où trouver place pour une distinction entre la quantité et la qualité dans rm système qui bannit la qualité du domaine de la science?

Telle est aussi la conclusion de L. Poincaré : « Le ])rincipe d'e Carnot, dit il, conduirait donc à envisager un certain classement des énergies et nous montrerait que, dans les transformations possibles, ces énergies tendent toujours vers une sorte de diminution de qualité, vers une dégradation . Il réintroduirait ainsi un élément de différenciation dont il semble bien difficile de donner ime explication mécanique » '*).

' ) DirnE.M, La tliéoric pliyfiiquc, son objet et sa stnictiti'e, pp. 56, 57, el passini. Pans, Chevalier el Rivière, 1906.

-') Picard, La science moderne et son état actuel, p. 127. Paris, Flaniiiiarioii,

•') Brunhes, La dégradation de l'énergie, p. 226. Paris, inaniniarion. 1908.

■*) L. PoiNCAKK, La physique ni.oder7ie, son évolution, p. 82. Paris, Plammarion, 1909.

« L'opinion, écrit M. Mach, qui fait de la mécanique la base fondamentale de toutes les autres branches de la physique, et suivant laquelle tous les phénomènes physiques doivent recevoir une explication mécanique est, selon nous, un préjugé... La conception mécanique de la nature nous apparaît comme une hypothèse fort explicable historiquement, excusable et peut-être fort utile pour un temps, mais toute artificielle » ').

Après avoir régné sans rival pendant plusieurs siècles dans le domaine des sciences, le mécanisme cartésien est donc tombé dans un discrédit dont il ne semble pas près de se relever malgré de nombreuses tentatives visant à le transformer "").

Mais en même temps que s'accentuait la crise de Tancien mécanisme, deux théories nouvelles se développaient rapide ment sur le terrain des sciences physico chimiques : le néomécanisme que nous avons examir.é plus haut et Véjjergé tique,. que plusieurs auteurs appellent aussi énergétisme ^).

Cette dernière théorie attira vivement l'attention du monde savant et suscita de chaudes sympathies. Bien qu'inaugurée déjà par Rankine, elle n'a pris une réelle importance que depuis une quinzaine d'années, en devenant la théorie préférée de plusieurs physiciens de marque.

A raison de son crédit actuel et de ses promesses d'avenir, il est utile, croyons-nous, d'exposer dans ses grandes lignes la théorie nouvelle et d'étudier ses rapports avec la cosmologie. Cependant, certaines conceptions énergétiques, d'un caractère plus particulariste, telles les théories de MINL Ostwald, Mach, Le Bon, etc., seront l'objet d'un examen spécial.

•) r>E Bon, L'évolution des forces, p. 36. Paris, Flammarion, 1908.

2) M.vCH, Ija mécanique, pp. 465-466. Paris, Hermann, 1904.

^) Du point de vue philosophique, cette seconde dénomination nous paraît plus heureuse que la première; c'est pourquoi nous l'avons choisie comme titre de ce livre.

194- Définition de l'énergétique. — Qu'est-ce donc que l'énergétique ? En quoi cette théorie difïère-t-elle du mécanisme ?

« On entend par énergétique, écrit M. Ostwald, le développement de cette idée que tous les phénomènes de la nature doivent être conçus et représentés comme des opérations effectuées sur les diverses énergies » ').

Les changements dont le monde est le théâtre revêtent des formes multiples : la pierre qui tombe, la flamme qui pétille au foyer, le courant électrique qui actionne nos machines et l'éclair qui sillonne les nues, la puissance du fleuve qui brise ses digues, les affinités mystérieuses des corps chimiques qui, après être restées inertes pendant des siècles, peuvent, dans les conditions voulues, donner lieu à un déploiement considérable de chaleur, d'électricité, d'effets mécaniques, voilà sans doute des événements bien divers, en apparence même presque étrangers les uns aux autres. Cependant, à y regarder de près, on y retrouve toujours et partout, sous des aspects changeants et variés, un même contenu essentiel, un même élément fondamental, indestructible : l'énergie. La diversité n'affecte que la forme des phénomènes ; la réalité qui se diversifie et persiste à travers toutes les phases des changements, est toujours l'énergie.

L'univers entier, au moins dans la mesure et les limites où il se révèle à nous, n'est donc qu'un vaste complexus d'énergies, dont nous désignons les constituants sous les noms d'étendue, de volume, de forme, d'espace, d'électricité, de magnétisme, de mouvement, de pesanteur, de lumière, de chaleur, de matière, etc.. Il n'est, en effet, aucune de ces réalités qui ne soit capable d'agir sur nous, de nous impressionner, de produire des phénomènes mécaniques, ou du moins de faire partie intégrante d'un pouvoir dynamique.

Telle est la conception que les énergétistes se font de l'uni-

') OsiWALD, L'énergie, p. 119. l'aris, Alcan, i^m.

vers, et c'est sous cet aspect qu'ils l 'étudient, mais d'après un but et une méthode qui les distinguent totalement des mécanistes.

195. Différences entre l'énergétisme et le mécanisme. Première différence. — Le mécanisme cartésien, avons nous dit, prétendait pénétrer jusqu'à la nature intime des êtres et en exprimer toute la richesse en la réduisant aux deux réalités de masse homogène et de mouvement local.

Si le néo-mécanisme se désintéresse de la substance, il voit aussi dans le mouvement local, l'élément figuratif auquel il cherche à réduire tous les autres phénomènes. Ainsi que le dit M. Re}', un de ses chauds partisans, le néo-mécanisme est une théorie essentiellement figurative ; elle cherche à se représenter le réel et n'a vraiment de sens qu'à la condition d'être une anticipation sur la réalité ; elle a donc la prétention de corres pondre à des données de l'expérience et de prolonger notre perception dans les régions encore inconnues et non perceptibles ').

A rencontre du mécanisme cartésien, l'énergétique se résout à ne pas voir immédiatement le fond des choses ; elle ne cherche plus à enlever brusquement ses derniers voiles à la nature, à deviner ses suprêmes secrets ^).

Bien plus, elle s'interdit toute explication au sujet de l'essence des phénomènes, qu'elle prend tels qu'ils se présentent. Un caractère essentiel de la science nouvelle est de renoncer à toute hypolhèse quelconque ').

L'énergétique se préoccupe donc uniquement de la mesure des phénomènes et jamais de leur interprétation ; elle étudie les transformations de l'énergie et ne connaît les phénomènes que par leurs actions énergétiques. Elle mesure des quantités

'1 Kev, L'énergétique et le mécanisine, p. 167. Paiis, Alcan, 1908. -') L. PoiNCARÉ, La physique inoderjie, S071 évolution, p. 18. Paris, Flammarion, 1909.

•') OsTWALD, L'énergie, j). 133. Paris, Alcan, 19 10.

de chaleur, des champs magnétiques, des différences de tension électrique, des courants, etc., et recherche des relations numériques générales ou mathématiques entre ces grandeurs dont «lie ne discute jamais la nature ').

« Pour rester fidèles à la méthode qui a conduit les chercheurs les plus illustres à leurs grandes découvertes, dit jNI. Mach, nous devons limiter notre science pln-sique à l'expression des faits observables sans construire des hvpothèses derrière ces faits... Nous avons donc simplement à découvrir les dépendances réelles des mouvements de masses, des variations de la température, des variations de la valeur de la fonction potentielle, des variations chimiques, sans nous imaginer rien d'autre sous ces éléments, qui sont les caractéristiques physiques directement ou indirectement données par l'observation » ').

En un mot, l'énergétique est plutôt une méthode qu'une doctrine ").

ig5. Deuxième différence. — Il existe entre le mécanisme et l'énergétisme une seconde différence non moins profonde.

Pour soumettre les phénomènes aux calculs mathématiques, les mécanistes avaient établi en physique le règne de la quantité et en avaient banni tout élément qualitatif.

Les énergétistes, au contraire, phis soucieux des données de l'expérience, restituent aux diverses énergies leur caractère qualitatif et différentiel.

') Lebon, L'évolution des forces, p. 46. Paris, Flaminarion, 1908. — Picard, La science moderne et S071 étal actuel. Paris, Flammarion, 1910.

'^) Mach, La viêcanique, p. 466. Pans, Ileriiiann, 1904.

^) Leiîon, U évolution des forces, p. 47. — Rkv, L'énergétique et le iiiéranisinc. p. 129. — La philosophie moderne, \). 15O. Paris, Flaminarion, 1911. « (x'tte théorie, dit il, ne nous apprend rien sur la nature des énergies con sidérées, et par suite, sur la nature des pliénomènes physico-chimiciues. Kllc nous décrit simplement aux dépens de quoi, comment et dans ipiel sens s'opère une modiiication physique ou chimique de l'état d'un corps donné... Les physiciens énergétistes prétendent qu'il est impossible d'aller plus loin.»

D'après M. Duhem, la mécanique nouvelle, en accordant aux qualités la large place qui leur est due en physique, se présente comme une réaction contre les idées atomistiques et cartésiennes, comme un retour — bien imprévu de ceux-là mêmes qui y ont le plus contribué — aux principes les plus profonds des doctrines péripatéticiennes. L'énergétique raisonne des qualités, mais afin de le faire avec précision, elle les figure par des s)'mboles numériques, en sorte qu'elle est tout à la fois. une théorie des qualités et une mathématique universelle ').

M. Ostwald partage la même opinion et invoque, pour la justifier, un argument qui ne manque pas d'intérêt.

Tout le monde, dit-il, distingue aisément l'énergie électrique de la force vive, le travail de la lumière, l'énergie chimique de l'énergie calorifique. La raison en est que ces énergies exercent des actions différentes sur nos organes sensoriels, même lorsque ces organes sont considérés dans des états comparables. Or, se peut-il que ces énergies soient douées d'activités différentes, si elles sont de même nature ? « La science doit prendre à tâche de faire ressortir ces différences avec la plus grande netteté et la plus grande exactitude, ne fût-ce que pour obtenir une représentation juste des réalités» ^).

197. Troisième différence. — En troisième lieu, l'énergétique se distingue encore du mécanisme en ce qu'elle supprime le dualisme classique de la matière et de l'énergie. Telle est, au moins, l'opinion de certains énergétistes.

Pour bon nombre de partisans du mécanisme, la matière est inerte ; le mouvement dont elle est animée constitue la source de toutes ses activités ; pour d'autres S3'stèmes, l'énergie de la matière se trouve canalisée en des qualités ou puissances actives et passives, inhérentes au substrat matériel,.

') Duhem, L'évolution de la mécaniqïce,\)p. 344 et 345. Paris, Joannin, 1903. '^) Ostwald, L'énergie, p. 129. Paris, Alcan, 1910.

mais réellement distinctes de lui. En un mot, l'énergie et la matière sont considérées, sauf dans le dynamisme absolu, com;ii3 des réalités distinctes, et même si indépendantes l'une de l'autre que, pour un corps donné, l'énergie peut augmenter ou décroître sans que la quantité de matière subisse la moindre variation.

C'est ce dualisme que plusieurs énergétistes condamnent et rejettent sans réserve II n'y a dans l'univers, dit-on, qu'une seule entité aux formes multiples, une seule réalité dont on peut mesurer les incessantes transformations, c'est l'énergie ').

« En anal3^sant la matière, écrit l'auteur de la théorie nouvelle, en en déterminant les parties composantes, nous sommes donc arrivés à voir qu'elle constitue une notion superflue » '). La physique doit l'ignorer, car elle peut donner une représentation scientifique complète de tous les phénomènes cosmiques sans lui accorder aucune place dans ses calculs.

Qu'est-ce donc qui correspond, en théorie énergétique, à la vieille notion de matière ? D'ordinaire, dit-on, nous donnons le nom de matière à tout ce qui se révèle à nos sens comme un complexus de trois propriétés fondamentales, inséparables.

') Tous les énergétistes ne sont cependant point aussi radicaux. Bien que M. Duhem soit l'un des représentants les plus autorises de la théorie énergétique, il admet l'existence de substrats matériels ou de substances corporelles qu'il conçoit même à la manière des scolastiques. Mais en physique, il en fait abstraction pour ne s'occuper que du fait observable ou expérimental. «Nous persisterons donc h admettre, dit-il, que tout mouvement suppose un mobile, que toute force vive est la force vive d'une matière. « Vous recevez un coup de bâton, nous dit M. Ostwald ; que ressentez-vous, le bâton ou l'énergie ? » Nous avouerons ressentir l'énergie du bâton, mais nous continuerons à conclure qu'il existe un bâton porteur de cette énergie. Nous n'oublierons pas d'ailleurs, que cette énergie, qui réside en certains lieux de l'espace, qui se transporte d'une région à une autre, ressemble singulièrement à une matière, qui aurait renié son nom, mais n'aurait pu changer d'essence. » P. Duhem, L'évolution de la mécanique (Revue générale des Sciences pures et appliquées, mars 1903), p. 253.

^) OsTWAi.D, L'énergie, p. 171. Paris, Alcan, iqio.

toujours réunies dans le même espace, savoir : l'étendue, le poids et la masse, ou, comme on dit en physique, la quantité d'inertie ou de résistance au mouvement.

Or, ces trois propriétés sont précisément trois facteurs d'énergie dont le groupement est indispensable pour que les réalités de ce monde puissent constituer les objets de notre expérience.

En effet, si le volume ou l'étendue — qui est un vrai constitutif de l'énergie — vient à disparaître, le corps n'occupe plus d'espace et il nous est impossible de le percevoir encore.

En second lieu, si le corps n'a plus de masse, s'il n'oppose plus aucune résistance au mouvement, la plus petite impulsion mécanique lui communique une vitesse infinie ; pareil être échappe nécessairement à nos perceptions sensibles.

Enfin, il en serait de même s'il perdait son énergie de gravitation ou son poids. N'est-ce pas le poids qui retient les corps à la surface de la terre ou du moins dans son voisinage, et nous permet d'entrer en relation avec eux ?

Tel est donc le contenu intégral de la notion de matière. On n'y trouve, on le voit, aucun élément qui ne soit une partie constitutive de l'énergie ').

Pour M. Ostwald, il semble qu'il n'y ait qu'une seule substance dans le temps et dans l'espace, et cette substance est l'énergie.

La substance, dit-il, est ce qui existe. Or, la seule réalité existante pour nous, ce sont les phénomènes ou énergies diverses que nos sens peuvent percevoir. En dehors du domaine des réalités perceptibles, nous ne pouvons rien connaître. La chose en 50/, qu'on désigne souvent sous le nom de matière, n'est rien. Nous ajoutons même, que l'accident est aussi l'énergie. L'accident est ce par quoi les choses se diversifient. Or, ce qui est diversifié n'est que de l'énergie, puisque toutes les

') Ostwald, L'éticrgic, pp. 163, 169. Paris, Alcan, \<)\o.— L'évolution d'une science, pp. \\\ et suiv. Paris, Flammarion, 1909.

formes diverses qu'elle peut revêtir sont des manifestations de la réalité énergétique ').

La matière dont le savant allemand nie l'existence, est donc la matière considérée comme un substrat de ces trois propriétés que la physique nouvelle regarde comme autant de facteurs d'énergie, c'est à-dire, le volume, le poids et la masse. C'.es trois éléments énergétiques constituent dans leur union intime toute la réalité qui correspond à la notion de matière.

Loin de conclure à la non-existence de la matière, M. Lebon la proclame le principal élément des choses. Mais pour lui, elle n'est que de l'énergie ayant acquis de la fixité ; elle est même par sa dissociation l'origine de la plupart des forces de l'univers

« La matière, dit-il, est une forme particulière d'énergie caractérisée par sa fixité relative et sa concentiation en quantité immense sous un faible volume ». « La matière n'est en réalité que de l'énergie condensée ». « La transformation de la matière en énergie, réalisée dans nos expériences, a prouvé que l'antique dualité entre la force et la matière devait également disparaître ».

Il serait sans doute possible, ajoute l'auteur, à une intelligence supérieure d'imaginer l'énergie sans substance, car rien ne prouve qu'elle doive avoir nécessairement un support, mais une telle conception nous est inaccessible ").

Ce physicien, on le voit, maintient le mot de matière, mais en change complètement le sens usuel.

M. Mach n'accorde guère plus d'importance à la matière (jue son collègue français. Il nie même formellement l'existence des substances.

« Nous devons, dit-il, limiter notre science physique à

') 0,ST\v.\LD, VorUstingen iiber Natiiyphilosophie, iip. 146, 147. Leipzig, Vcit und ('omp., 1905.

2) Lkiîon, L'évolution des forces, pp. 56, 87 cl 91. Paris, Flammarion, 1908. — L'évolution de la matière, pp. 12-18 ; 309. Paris, Flammarion, 1912.

l'expression des faits observables, sans construire des h3'pothèses derrière ces faits, où plus rien n'existe qui puisse être conçu ou prouvé » '). Aussi le corps, pour lui, devient un ensemble relativement constant de sensations tactiles et visuelles, lié aux sensations d'espace et de temps ^). Et « la matière n'a plus d'autre fonction que de représenter la liaison entre les propriétés particulières parmi lesquelles il faut notamment citer la masse » ■').

Les propriétés corporelles, objet de l'énergétique, n'ont donc pas de substrat, mais nous concevons comme une sorte de substrat le lien fixe qui existe en fait entre les propriétés, comme si ces propriétés ne pouvaient s'unir entre elles directement sans l'intermédiaire ou le support commun qu'on appelle d'ordinaire la matière.

M. Mach est donc un phénoménal iste pour qui la « chose en soi » « est une notion vide et contradictoire ».

La « chose », dit-il encore, est un symbole mental pour un complexus de sensations d'une stabilité relative. Ce ne sont pas les choses (les objets, les corps), mais bien les couleurs, les sons, les pressions, les espaces, les durées (ce que nous appelons d'habitude des sensations), qui sont les véritables éléments du monde » *). Ces sensations, nous les groupons en un tout complexe que nous nous représentons cependant par un seul concept, et cela en vertu de la loi de l'économie de la pensée qui régit toute notre activité intellectuelle. Le concept de « matière » ou de corps n'a pas d'autre origine, ni d'autre réalité ").

L'univers entier peut donc s'exprimer synthétiquement en un mot : « énergie ».

') Mach, La mécanique, p. 466. Paris, Hermann. 1904.

2) Id., thid., pp. 478, 45 t.

^) Id., ibid., \). 292.

'') Id., ibid., p. 451.

"') Id., Analyse der Empjindun g, S. lo.

igS. Constitution de l'énergie. — Quelle est la constitution de l'énergie ? Quelles en sont les formes diverses ?

Toute énergie est constituée de deux facteurs, dont l'un s'appelle la quantité, l'autre Vintensité ou la tension '). L'énergie est le produit de ces deux facteurs ^).

Considérons, par exemple, l'étendue d'un corps ; elle comprend le volume et aussi la forme sous laquelle le corps se présente. Or, le volume et la forme sont des énergies véritables.

Pour diminuer ou augmenter le volume d'un corps, il faut dépenser du travail mécanique, et lorsque le corps reprend son volume antérieur, le travail absorbé est restitué. La quantité est ici représentée par la portion d'espace que le corps occupe ; l'intensité est la pression à laquelle le corps est soumis.

Ainsi en est-il de l'énergie de forme. Un corps de forme cylindrique peut revêtir une forme cubique, pyramidale ou rectangulaire sans changer de volume. Mais pour réaliser ce changement, il faut dépenser de l'énergie. Dans ce cas, le facteur de quantité doit être déterminé par des mesures spatiales en tenant compte des directions suivant lesquelles se font les déplacements. Le facteur cVinte/isité comprend les

') AUERBACH, Die Weltherrin iindihy Schatten, ein Voytraa i'iber Energie und Entropie. lena, Fischer, 1902. — Ostwald, L'énergie, Paris, Alcan, J910.

■2) Dresset,, Lehrbuch der Physik, p. 38. Freiburg, 1905. Ce physicien admet trois facteurs : «Wir finden, dass in den mechanischen Energien drei Fakioren massgebend sind : der Quantitatsfaktor, der die Quantitiit t)der den Umfaiig der energetischeii Zustandes misst, an welchen die Energie gebunden ist ; der IntensitiUsfakior, welcher angibt, wieviel Arbeitseinheiten die Einheit der energelischen Zustandes bei der gegebenen Intensitat zu leisten vermag, und die Kapazitàt oder das Fassungsverinogen des niateriellen Substrats fur die beireflfende Energieform, das bestimmt wird durch die Zuslandsmenge bei der Intensitat I. Bezeichnen wir dièse Faktoren durch M. J. C so gelten fiir die verschiedenen Formen der mechanischen Energie E die Grundgleichungen :