CHAPITRE V

LA PHYSIQUE MODERNE. — 1" PARTIE : LES PRINCIPES. — INDESTRUeTIBILITÉ DE LA MATIÈRE. — CONSERVATION DE

LA FORCE. — NOTIONS SUR l'ÉTHER.

I. — Au commencement de ce siècle, la physique était encore sous le joug des idoles de théâtre ; elle observait avec soin, mais elle ne savait pas conclure. Les habitudes scholastiques, chassées de la philosophie, avaient trouvé un refuge auprès des physiciens, presque tous réalistes, d'ailleurs. Le mot n'est pas exagéré; la doctrine réaliste pose des entités, distinctes, et des phénomènes, et de Tesprit qui les conçoit; elle range les objets en tenant compte des analogies et des dissemblances ; puis, une fois classés, leur accole une étiquette ; puis, au lieu de ne voir dans cette étiquette qu'une simple étiquette, qu'un simple mot, ou, pour mieux dire, un terme général, elle fait de ce terme général non plus le substitut d'un groupe de phénomènes et de qualités, mais le signe d'un être réel, doué d'une

existence propre, substance et cause des qualités derrière lesquelles il semble se dérober. Voilà le réalisme métaphysique.

Le réalisme physique ne paraîtra guère moins compliqué ; Tobservation aidée de Fexpérience permet de distinguer entre divers ordres de phénomènes. La matière est tantôt chaude, tantôt froide ; elle est sonore, elle est colorée ; ces états divers, profondément distincts les uns des autres, ne peuvent se contenter d'une cause unique. Voici, par exemple, un morceau de fer reposant sur un fourneau : je le touche , il me brûle ; la température du fer a changé. Pourquoi? Parce qu'il y est entré une certaine quantité de calorique. Quelques années à peine nous séparent du temps où Ton parlait ainsi; on croyait alors au calorique j c'est-à-dire à une sorte de fluide presque immatériel, extrêmement subtil et dont la présence au sein des corps déterminait un accroissement de température, de volume, etc.

Le calorique, voilà une première entité. En voici une seconde et qui va bientôt se dédoubler : si l'on prend une étoffe de laine pour en frotter un bûton de verre^ on développe ou plutôt on éveille une nouvelle propriété; des barbes de plume s'envolent vers le bâton frotté, comme pour se fixer à sa surface, puis, aussitôt se dispersent dans toutes les directions. En deux instants très-

courts, deux forces contraires se sont manifestées, Tune d'attraction, l'autre de répulsion. Il n'en faut point davantage pour se croire en présence d'un fluide double et dont la réunion constituera une force nouvelle : l'électricité.

Ce monde d'entités physiques n'est cependant pas aussi étendu qu'on pourrait le croire; en tète des phénomènes de chaleur, d'électricité, de magnétisme, figurent trois fluides distincts ; les phénomènes d'accoustique échappent à cette nécessité. En eftet, là où l'oreille entend un son, l'œil perçoit un mouvement, d'où l'on peut aisément conclure que le son n'est point l'œuvre d'un agent spécial; le son est un mouvement ou plutôt l'effet d'un mouvement. Pourquoi donc imaginerait-on un agent sonore? Pourquoi multiplieraitron les êtres sans nécessité? Pourquoi irait-on doter la physique d'un nouveau fluide, et qui, si par hasard la nature en avait fait la dépense, ne serait ni plus ni moins qu'un fluide fainéant?

On le voit, l'esprit d'économie n'est pas étranger à la physique ancienne. Le réalisme est maître de la place, mais il n'y règne pas toujours en souverain incontesté ; parfois même on voudrait le bannir. Dans les dernières années du xviii' siècle, l'Académie des Sciences est saisie d'une idée nouvelle : « La chaleur n'aurait-elle pas sa cause dans le mouvement? » Lavoisier et Laplace ont examiné le

problème, mais sans lui donner une solution définitive (1). Sans doute, dans certaines conditions, le mouvement produit la chaleur ; mais on ne peut rien induire de cas isolés. Donc, point de raison pour combattre la théorie régnante, c'est-à-dire pour ne plus croire à la matérialité du calorique. Carnot et Gay-Lussac pensent de même, et cependant, dès 1706, Newton avait écrit (2) : « Annon

» agit lumen in corpora ad ea calefadenda » scilicet^ motumqtbe vibrantem in quo calor » consista in partibtcs exdtandum ? »

Le même Newton, qui soupçonnait la véritable origine de la chaleur, ne soupçonnait point l'origine de la lumière, et pourtant la théorie ondulatoire était déjà née. Il est étrange, comme au xvm* siècle les doctrines et les explications se heurtent les unes contre les autres, apportant, de part et d'autre, un assez grand nombre d'arguments spécieux. Les faits ont leur valeur, mais ils ne valent que sagement interprétés, et c'est précisément par là que l'on pèche. Cependant, à la fin du xvm^ siècle, le comte Rumford, préposé à la direction du forage ' *eB canons dans les ateliers de l'arsenal de Munich, >rtait les premiers coups aux théories alors en

j. lA Physique moderne, p. 83-84. — Paris, 6. Baillière* tèfêiqu^p t. y, p. 294 de Védltton de Londres. — 1706.

feveur ; il remarquait que de la chaleur se dégageait en quantité considérable pendant Topération, que cette chaleur dépassait de beaucoup celle de Peau bouillante; puis, expérience faite, il démontrait que la chaleur produite par le forage ne pouvait être fournie aux dépens de la chaleur latente des copeaux métalliques détachés dans Topération (!)• Ceci se passait vers 1798. La lutte commençait entre la physique ancienne et la physique moderne.

En 1824 elle entrait dans une phase nouvelle, lorsque Sadi Carnot (2) et Clapeyron, mettant en relief la puissance motrice de la chaleur, démontraient que la quantité de travail utilisé avec la chaleur ne dépend pas de la substance qui lui sert de véhicule. On ne sait pas encore si « le calorique » est ou n'est pas ; mais on commence à pouvoir s'en passer dans l'explication d'un assez grand nombre de phénomènes. A ce moment, les deux systèmes luttent à armes égales ; cependant^ il n'est déjà plus impossible de prévoir lequel des deux sera le vainqueur. Mais, en 1842 et 1844, la victoire sera définitive, grâce au médecin de Heilbronn, R, Mayer, qui, le premier, enrichira la langue des sciences

(1) C[, Tyndall. La Chaleur ^ mode de mouvement, 2" édition française, p. 53. — Paris, Gauthiers-Villars. - 1874.

(2) Cf. Le R. P. Secchi, Vunitédes forées physiques, Paris, Savy, 1874, 2* édition.

190 LA PHYSIQUE MODSBNE.

d'une expression nouyelle, équivalent mécaniqvs de la chaleur, et au savant anglais Joule, auquel sera réservé Thonneur de fixer cet équivalent. Nous voici maintenant en présence de ce qu'il est justement permis de nommer la c physique moderne' d ; une ère nouvelle commence et l'unité des phénomènes naturels se laisse aisément pressentir. Qu'est-ce que la physique moderne ? Quelles sont ses doctrines, quels faits lui servent de base, quels principes, quels axiomes, quels postulats invoquet-elle pour justifier ses théories? Il importe de s'en rendre compte et d'elaminer avec le plus grand soin.

II. — Cette étude comprendra trois parties : les principes, les faites, les conséquences, et par conséquent, la doctrine. Commençons par l'examen des principes.

Tout d'abord il nous faut accepter, à titre d'axiome, l'antique formule de Démocrite et des Épicuriens ses disciples : Ex nihilo nihil. « Rien ne vient de rien. » « Rien ne se perd, rien ne se crée. » La concession qu'on exige de nous n'est-elle pas exorbitante? Trancher du premier coup, sans examen préalable^ la question d'origine, et surtout la trancher au profit d'une doctrine à tout le moins invraisemblable, en a-t-on le droit? On insiste cependant, et pour mieux avoir raison de nos scru-

pules^ on écarte la question de savoir comment et par quoi le monde est possible ; on élimine, à proprement parler^ le problème de Torigine du monde ; on nous prie de rester sur le terrain des phénomènes, et, une fois la question envisagée sous le nouvel aspect, on veut que nous affirmions^ d'accord avec la science, qu'en fait, la même quantité de matière persiste dans l'univers, et qu'en dernière analyse la matière est indestructible.

Comment cette affirmation est-elle possible?

Sommes-nous en présence d'un axiome ou d'un postulat ? Au premier aspect on essaierait vainement d'y voir autre chose qu'une loi fondée sur un certain nombre d'expériences réelles, et sur un nombre indéfiniment grand d'expériences supposées. Or^ une loi qui s'appuie sur des faits hypothétiques, quelle que soit sa probabilité, une loi qui ne peut se vérifier exactement en dehors des laboratoires, cette loi, dis-je, si Ton prétend l'imposer à la totalité des phénomènes de l'univers, descendra du rang de loi et viendra enrichir le nombre des hypothèses.

a La comète qu'on voit tout à coup apparaître » dans les cieux et grandir en une nuit, n'est pas » un corps de création nouvelle, mais un corps y> qui, jusqu'ici, se trouvait hors de la portée de la » vue. La nuit qui^ en quelques minutes se forme » dans le ciel, ne se compose pas d'une substance

» cpii commence d'être, mais d'une substance qui » existait auparavant sous une forme diffuse et » transparente (!)• » Je prends un corps quelconque^ je le pèse. Une fois pesé, je le soumets à l'action de la chaleur ou de la lumière. Tout à l'heure je n'avais devant moi qu'un corps matériel; en voici deux maintenant ; l'observation attentive de l'un et de l'autre établit qu'aucune des propriétés essentielles du premier corps ne s'est conservée ; ce corps a complètement disparu. Mais alors n'est-on pas en droit de prétendre qu'il y a eu anéantissement d'une réalité matérielle, création de deux autres réalités ? — Pas du tout. J'ai pesé le corps avant de lui faire subir tout changement; je pèse maintenant les deux nouvelles substances obtenues et je constate que la somme de leurs poids est précisément égale au nombre qui mesurait le poids du premier corps. Voilà un exemple de l'indestructibilité de la matière ; cet exemple, que prou ve-t-il? Que si l'on opère sur de petites quantités de matières, et qu'on les pèse avant l'expérience, le poids après l'expérience restera le même qu'avant ; rien de plus. De là à affirmer qu'il en est ainsi dans tout l'univers, il y a loin : c'est pourtant ce que la science proclame, et jamais elle ne se demande en vertu de quel droit elle peut hasarder cette hypothèse.

(l) Herbert Spencer. Les Premiers Principes, trad. Gazelles, § 52.

Reconnaissons, il est vrai, qu'une hypothèse mérite confiance dès Finstant que rien ne vient la dénaentir, et que par elle s'enrichit le détail des découvertes ; qu'il en soit ainsi de l'hypothèse en question, il est aisé de s'en convaincre. Néanmoins, il y a toujours lieu de se demander si telle ou telle autre conjecturé ne la remplacerait pas avec avantage, et cela sans être, plus qu'elle, en désaccord avec l'expérience, sans être, moins qu'elle, féconde en résultats. Ainsi s'expliquent les embarras du philosophe en face de la science ; il sait, on le lui a dit, que la science n'affirme rien qui ne soit fondé en raison ou en expérience; il sait cpi'elle prétend tenir en médiocre estime tout ce qui n'est pas indubitable^ et il s'étonne de voir nos physiciens modernes partir d'une hypothèse, et fonder, sur cette base mouvante, un édifice dont le grandiose dissimule assez mal la fragilité.

De l'aveu même de la science^ affirmer que la matière est indestructible, c'est énoncer un postulat; voilà qui est dit. Peut-être ferait-on bien, dès maintenant, de passer outre et d'aller aux conséquences.

Toutefois, si l'on y regarde de près, il ne semble pas impossible d'ériger le postulat en axiome. Pourquoi ne pas tenter l'entreprise avant d'aller plus loin? Il est intéressant de voir d^ns

quelle mesure la raison spéculative peut venir en aide à la science expérimentale.

Kant, dans sa Critique de la raison pure (1), remarque que la connaissance des phénomènes est successive et changeante, que, par conséquent, étant donnée une appréhension de phénomènes, on serait hors d'état de savoir les déterminer en tant que simultanés ou que successifs, si Texpérience n'^avait pour fondement « quelque chose qui » demeure toujoui"^, quelque chose de durable » et de permanent, dont tout changement et y> toute simultanéité ne soient qu'autant de may> niéres d'être, ^^ Tel est le principe de substance énoncé par la pliilosophie rationaliste et rangé au nombre des vérités a priori de Tentendement.

Kant , et en général les adversaires de l'empirisme, atlirment que dans le monde extérieur tout n'est jms pliénomène; le phénomène change, il passe, il fuit. >lais quelque chose demeure, quelque chose dure, persiste : c'est la substance, et la substance des pliénoménes est permanente. Voilà ce que la métaphysi(iue enseigne, non pas au nom de l'expérience, mais au nom d'une nécessité inflexible de iVutendement.

Les ptiilosoplies affirment, a priori, qu'il est dans l'univers un élément de permanence; les

(I) Critique de la raison pure^ Ired. Barni» t. i, p. 243.

savants inclinent à le croire sur la foi d'un certain nombre d'expériences. D'où vient cette inclination? N'a-t-elle pas précisément sa raison d'être dans l'affirmation implicite du principe de substance? Mais comme ce principe est a lyriori, qu'il est un axiome, rien n'empêche de voir dans le principe de l'indestructibilité de la matière l'expression scientifique du principe de substance.

L'interprétation de Kant est-elle de nature à satisfaire tout philosophe rationaliste? Croire au principe de substance, est-ce toujours et nécessairement poser la permanence quantitative de la matière ?

Quand je dis que tout phénomène, a une substance, j'opère une synthèse a priori entre le phénomène qui frappe mes sens et un je ne sais quoi, imperceptible, mais non point inconcevable, auquel je rapporte comme à sa source et à sa cause le phénomène en question. De même que les pensées, les sentiments, les décisions ont une substance qui est l'âme ou le moi, de même les phénomènes extérieurs ont aussi la leur. Je ne dis pas que cette manière d'entendre le principe de substance soit préférable à toute autre^ je me borne à constater qu'elle a ses partisans.

Donc, autre chose est le principe de substance, autre chose est le principe de l'indestructibilité de

la matière; la synthèse essayée entre ces deux principes ne s'impose nullement à Fesprit, et le prétendu a principe 9 de la permanence de la matière cosmique ne nous parait être encore qu'un postulat.

M. Spencer Térige en vérité nécessaire, non point en une vérité universelle admise partout et par tous, mais en un principe « qu'on en est venu à admettre )d (1) depuis que les expéri^ces habituelles ont cessé de lutter a contre l'opposition y> d'autres expériences qui semblaient autrefois les » contredire. » A l'heure actuelle, les savants proclament l'indestructibilité de la matière, et se déclarent absolument incapables de concevoir l'hypothèse contraire.

Ici l'auteur a des scrupules, il reconnaît qu'un principe, s'il n'est après tout qu'une généralisation de l'expérience, ne saurait être rangé dans la classe des principes a priori; aussi, pour garantie de cette croyance fondamentale, cherche- 1- il une autorité supérieure à celle d'une ce induction consciente. »

« L'incompressibilité absolue de la matière, » nous dit-il, est une loi reconnue de la pensée. » Si l'on peut concevoir un morceau de matière

(1) Premiers principes, p. 185.

» comprimé sans limite, nous ne pouvons pourtant » pas concevoir que son volume, à si peu de chose » qu'on le suppose réduit, tombe à rien. Nous » pouvons nous représenter les parties de la may> tière indéfiniment rapprochées^ et l'espace » qu'elle occupe indéfiniment décroissant. Mais » nous ne pouvons pas nous représenter la quan- » tité de matière amoindrie; ce serait admettre y> implicitement que certaines parties constituantes » disparaissent, que certaines parties constituantes » sont, dans la pensée, réduites à rien par la » compression. Il en résulte, évidemment, qu^on » ne peut réellement concevoir que la quantité » totale de matière dans l'univers soit diminuée, » pas plus qu'on ne peut concevoir qu'elle soit » augmentée. L'incapacité qui nous empêche de » concevoir que la matière devienne non existante^ » est la conséquence directe de la nature même de » la pensée. La pensée est une position de rela- » tions. On ne peut poser de relation, et par » conséquent penser, quand l'un des termes rela- » tifs est absent de la conscience. Il est donc » impossible de penser cpie rien devienne quelque » chose^ et cette raison, c'est que rieîi ne peut » devenir un objet de conscience. V anéantisse-^ » ment de la matière est inconcevable par la » même raison que la création de la matière est y> inconcevable, et son indestructibilité devient

» ainsi une connaissance a priori de Tordre le » plus élevé, non pas comme résultat d'une longue » table d'expériences graduellement organisées en » un mode de pensée irrévocable, mais conmie » donnée dans la forme de toutes les expé- » riences (1).

Ainsi, nous sommes bien en face d'un axiome, c'est-à-dire d'un principe a priori, parce que, d'abord, Wen ne peut devenir un objet de conscience, ensuite, parce que l'anéantissement de la matière est tout aussi inconcevable que sa création.

Il faut convenir, et cela^ malgré l'incomparable puissance philosophique du plus illustre des philosophes anglais contemporains, que l'argumentation est boiteuse^ attendu que le raisonnement ne cesse de prendre son point d'appui sur des principes peu solides.

On ne })eut affirmer, sans en essayer la preuve, ([ue toute conception d'une matière cpiantitativement amoindrie ou augmentée est contradictoire et hors d'état de s'offrir à la pensée ; on ne peut davantage soutenir, sans tâcher d'expliquer pourquoi, que la pensée du rien est impossible. Il y a plus : bon nombre d'esprits se croient capables de concevoir (plus ou moins obscurément, il est vrai),

(I) /Wd. i 53.

la création de la matière^ et, partant, son anéantissement. Or^ je ne sache pas que les concepts obscurs et confus doivent être traités par la philosophie comme s'ils n'étaient point ; les chasser de l'esprit, c'est dépeupler l'intelligence et lui ôter ^ peut-être le meilleur de ses ressources (1).

Ainsi, malgré les assertions de la science, malgré les efforts de la métaphysique, malgré l'évidence apparente du « principe », il nous semble pour le moment impossible d'y voir un axiome ou une vérité nécessaire. Prenons acte du grand nombre d'expériences qui déposent en sa faveur, de l'absence totale d'observations capables d'en ébranler la certitude, de l'extrême facilité avec lacpielle l'esprit y adhère, une fois qu'il en a pris connaissance ; prenons acte de tout cela, et passons outre ; mais, encore une fois, n'allons pas donner le titre d'axiome à ce qui n'est qu'un postulat. La science admet ce postulat; elle lui confère l'autorité d'un axiome ; cela la regarde. La métaphysique ne pefut aller aussi loin.

IIL — L'éminent philosophe auquel nous avons emprunté les éléments principaux de notre discussion, prétend asseoir la physique moderne sur trois principes; nous connaissons le premier et nous

(1) Cf, Leibniz. Avant-Propos des Nouveaux Essais sur l'entendement,

en avons pesé la valeur. Reste à examiner les deux autres : je veux parler du principe de la continuité du mouvement et du principe de la persistance de la force.

SMl faut en croire M. Spencer, nous serions en présence de trois formules distinctes applicables à un seul et même objet ; la matière et le mouvement ne seraient susceptibles d'être connus cpi'en fonction de la force. Donc^ affirmer que la matière demeure indestructible ou que la force persiste, serait tout un. « Si pour nous servir d'un exemple » emprunté aux signes algébriques nous repré- » sentons la matière, le mouvement et la force » par les symboles a?, y, z^ nous pouvons exprimer » les valeurs de x et A' y en fonction de z ; mais X) la valeur de z ne peut jamais être trouvée, z est » la quantité inconnue qui doit pour toiijoufs » rester inconnue, par la raison évidente qu'il n^y » a rien en fonction de quoi sa valeur puisse être » exprimée (1). »

Le principe de la persistance de la force est une « vérité donnée dans notre constitution mentale » (1); donc elle ne recevra point de démonstration.

Soit, on ne cherchera nullement à démontrer

(l) Frtmiers principes, \ 50.

[1) Ibid. I 6?.

la formule^ mais de\ra-t-on renoncer à en éclaircir le contenu? Par exemple, aflfirmera-t-on la persistance de la force ^ sans essayer à définir la force, ou tout au moins à entrevoir ce qu'elle est ou ce qu'elle peut être ?

A cet égard, les assertions de Fauteur sont visiblement, je dirais presque volontairement enveloppées de nuages. Il n'ignore point, cependant, que le terme force peut affecter diverses significations, et, par cela même, prêter à l'équivoque ; il n'ignore point que la force dont on parle en mécanique n'est pas nécessairement identique à celle ou à celles dont ilest question en physique ou en chimie, qu'elle n'offre qu'une analogie lointaine, très-lointaine, avec la force dont nous avons directement conscience dans nos propres efforts. Quelle est donc cette force qui se conserve ?

« La force dont nous affirmons la persistance » est la force absolue dont nous avons vagu&ment

» conscience comme corrélatif nécessaire de la » force que nous connaissons. Ainsi, par la per- » sistance de la force, nous entendons la persis-^ y> tance (Tun pouvoir qui dépasse notre connais^ » sance et notre conception. Les manifestations » qui surviennent en nous et hors de nous ne per- » sistent pas; mais ce qui persiste, c'est la cause y> inconnue de ces manifestations. En d'autres » termes, affirmer la persistance de la force, ce

» n'est qu'une autre manière d'affirmer la réalité 1 inconditionnée sans commencement ni fin (1). j>

Le caractère éminemment panthéiste de ces déclarations ne saurait échapper à personne ; mais nous n'avons point à y insister. Le plus grave, c'est que nous cherchons le principe de la physique moderne et que nous restons en présence d'une formule métaphysique très-obscure, quant à la matière et, quant à la forme, destituée de toute valeur apodictique.

Descendons des hauteurs de cette métaphysique et demandons à la science ce qu'il faut entendre par le double principe ^de la permanence de la même quantité de mouvement et de la conservation de la force.

La quantité de mouvement, telle que l'entendait Descartes, n'est autre chose que le produit mv dont il a déjà été question (1). Selon l'auteur des Principes et du Monde, dans un système mécanique donnée la somme des produits mv + m'v' + m"v'\ etc., reste constante, et l'univers entier est assimilable à un système de ce genre.

Descartes fondait ce principe sur l'immutabilité divine, et la métaphysique se trouvait être, fort mal

(l).Voir notre chapitre IV.

(I) Premiers principes f g 60.

à propos, d'ailleurs, appelée au secours de la physique.

En effet, si Dieu est immuable, rien n'empêche de croire que son immutabilité se reflète dans ses œuvres, et que, par conséquent, il ait assigné aux objets de son activité créatrice des lois régulières ; la nature immuable du divin Créateur peut, à Toccasion, servir de principe à la démonstration de Tuniformité du cours de la nature- En revanche, il semble illégitime de faire appel à cette immutabilité pour justifier une loi particulière. L'essentiel est qu'il y ait des lois, peu iniporte quelles lois. Or, si le produit mv + mV + etc. , au lieu de demeurer constant, variait suivant une raison déterminée et dans des circonstances rigoureusement déterminables, en quoi l'immutabilité divine se trouveraitelle compromise?

Le principe dé Descartes doit pouvoir invoquer en sa faveur des raisons physiques ou mathématiques, non métaphysiques.

Ces raisons, Leibniz ne devait point les trouver décisives ; il lui était réservé de démontrer que ce n'est point la quantité de mouvement qui se conserve dans les corps, mais bien la quantité de force mouvante ou de force vive (1).

(I) Oa trouvera une intéressante et profonde discussion de ce Vrind^ de la physique moderne dans la Critique philosophique de M. RenouTier. — Troisième année, t. i.

134 LA PHVSIQUK MODEUNE.

Que faut-il entendre par une force vive? L'expression force vive en appelle une autre : celle de force morte. Essayons de les définir l'une et Pautre.

Pour cela, il faut nous replacer sur le terrain de la mécanique.

Leibniz appelle « force vive » la force qui se consomme, et « force morte » celle qui peut agir sans s'épuiser ; la pression d'un poids, par exemple, serait, d'après cette dénomination, une force morte. En effet, si l'on soustrait un poids aux influences atmosphériques, ce poids servira indéfiniment à équilibrer un autre poids. Il ne saurait en être de même de la force musculaire, 'et, en général^ de celles que déploient les êtres vivants : d'où le nom de force vive (1).

Il y a donc des forces qui se dépensent et des forces qui ne se dépensent pas; dans le premier cas^ il devient possible d'accumuler la force^ de l'emmagasiner^ de l'employer à certains effets dont on règle tout à la fois et la quantité et la qualité. En d'autres termes, on peut se servir d'une force pour produire un travail. C'est ainsi qu'une force, après avoir été considérée simplement comme une source de mouvement, peut être considérée comme une capacité de travail.

(1) C/". Cournot« TfaiXi de Venchaînement des idées fondamentales, J 84.

LES PRLNCIPES. 135

Ceci posé, toute force, ou, pour tenir le langage de certains savants, toute puissance de travail revêtira un double aspect : la chose est aisée à comprendre. En effets tantôt on la possédera à l'état virtuel; tantôt, au contraire, on la possédera à rétat réel ; de là, une distinction fort juste entre la puissance disponible et la puissance vive, entre V énergie posent telle et V énergie réelle (1).

Admettons, maintenant, qu'un corps soit lancé de bas en haut avec une vitesse de n mètres en une seconde ; arrivé à une hauteur A, il aura atteint le terme de son ascension (2).

Doublons maintenant la \1tesse et nous observerons^ que la hauteur sera quadruplée. Donc, la hauteur croît comme le carré de la vitesse. On voit ainsi le carré de la vitesse entrer comme facteur dans la mesure du travail d'une force.

Ce que l'on appelle force vive n'est autre chose que le produit de la masse piar le carré de la vitesse mv^ (3).

Ce produit mv^, ou plutôt la moitié de ce produit, est précisément ce qui se conserve en quan-

ti) C{, De Saint-Robert. Mémoire déjà cité.

(2) Cf, Balfour Stewart. La conservation de Vénergie. — Paris, G. Baillière, 1875.

(3) Le produit mv* entre comme facteur dans la mesure du IraTail,

mais il nVst pas é^al à ce travail. Le travail est égal à -r mv*.

130 L.V PHYSIQUE MODEUNE.

tité constante, et la loi de la conservation de la

force n'exprime rien de plus que la constance de

la somme - mv"^ + - rriv'^ + ... etc.

Contrairement à l'opinion de M. Spencer, il nous semble impossible de ramener à l'unité le principe de la conservation de la matière et celui de la permanence de la force.

On sait déjà que le principe de la conservation de la force vive diffère notablement du principe posé par Descartes en vertu duquel la quantité de mouvement seule, c'est-à-dire le produit mv^ demeurerait inaltérable dans l'univers. Inutile d'insister.

Reste donc à comparer le principe de la conservation de la force avec le principe de l'indestructibilité de la matière. On peut supposer les astres brusquement arrêtés dans leur course sans cesser pour cela d'affirmer la persistance de la matière dont ils sont constitués. Détruire un atome, en supposant que cette destruction fut possible, ne serait pas précisément la même chose que détruire un mouvement. A moins d'identifier la force et la matière, ce qui ne nous est pas encore permis^ on est hors d'état d'opérer la synthèse des deux principes.

Au surplus^ la force dont il est ici question, ne

participe en aucune sorte de ces prétendues qualités occultes ou entités métaphysiques, qui font si

peur à nos savants; la force qui se conserve en

quantité constante, c'est le produit - mv^. Or, on

ne voit pas du premier coup ce qu'il peut y avoir de commun entre la quantité de matière et la quantité de mouvement ; que la constance de Tune soit une suite naturelle de Tindestructibilité de Tautre, c'est possible; en tout cas, cette liaison a besoin d'être démontrée. Donc^ encore une fois, le principe de la conservation de la force n'est nullement assimilable au principe de la permanence de la même quantité de matière ; s'il en est ainsi, la démonstration du premier est indépendante de celle du second. On a essayé tout à l'heure de démontrer le principe de l'indestructibilité de la matière, et l'on n'a point réussi. Peut-être serat-on plus heureux du côté de la conservation de la force.

Considérons l'ensemble de l'univers, ou plutôt^ s'il est trop immense, concevons, s'il est possible, a qu'on en isole une petite portion qui, relative- » ment à la force ou à l'énergie, formera une sorte » de microcosme sur lequel nous pourrons plus » convenablement diriger notre attention (1). »

(1) Balfour Stewart. Lac. cit., § 115.

Ceci posé, qu'on jette les yeux sur ce microcosme ou qu'on regarde l'univers, le principe de la conservation de la force implique que le total de toutes les manifestations de la force est une quantité constante.

Quelle preuve avons-nous de ce principe ? « Ce » principe, nous dit M. B. Stewart, n'admet pas » une preuve aussi rigoureuse que celle du prin- » cipe quelque peu analogue de la conservation » de la matière (1). »

Or, si l'on demande une preuve rigoureuse, il ne semble pas, quoi qu'en dise le savant professeur de Manchester^ que le principe de la conservation de la matière satisfasse pleinement à cette condition. Ce principe n'est qu'un postulat; donc^ et a fortiori, le principe de la conservation de la force ne saurait être rien de plus.

Mais, lors même qu'il ne serait qu'un postulat, l'obligation d'en fournir une preuve satisfaisante, sinon « rigoureuse », n'en subsisterait pas moins; cette preuve, où la chercher?

Dans l'expérience ? Alors survient un embarras sérieux ; si l'on ne peut aflBrmer la conservation de la force qu'en faisant appel à la méthode expérimentale, il en résuite, et cela de toute nécessité, qu'au lieu d'un principe capable de supporter la

(I) loc. du, \ 118.

physique tout entière, on sera réduit à se contenter, d'une loi, obtenue par Texpérimentation, " légitimée par certains faits, étendue par analogie^ j'allais dire par hypothèse, à l'ensemble de l'univers, et cela, pour satisfaire aux exigences de l'esprit de synthèse, qui domine la science tout aussi bien que la métaphysique. Qu'elle ait le droit de généraliser à ce point, la science n'aurait garde de le mettre en doute, et d'ailleurs, en maintes circonstances, elle ne semble guère procéder diftëremment. Le principe est posé par hypothèse : l'hypothèse implique des conséquences empiriques et par conséquent vérifîables ; donc, si l'expérience vérifie les résultats, l'hypothèse monte en dignité, pour ainsi dire, elle devient une loi, un principe.

Faute de mieux, le moyen qu'on nous propose est acceptable, mais il reste toujours à se demander si l'hypothèse adoptée et, nous dit-on, vérifiée, est la seule hypothèse possible. Une autre peut-être, une fois imaginée, se serait montrée tout aussi accommodante; je veux dire qu'à elle aussi les faits auraient pu donner raison.

Dans le cas actuel^ et en présence d'un « principe y> qui prétend à régir la nature, on ne saurait exiger trop de garanties^ et ces garanties pèseraient d'un bien faible poids dans la balance si, pour les obtenir, il fallait s'adresser à robservatian < l'expérience.

Mais peut-être perdons-nous notre temps à vouloir démontrer, preuves en mains, un principe rebelle à toute preuve; peut-être avons-nous été trop prompts à regarder comme un postulat le principe de la conservation de la force, sous prétexte que le principe de la conservation de la matière n'était pas autre chose. Pourquoi ne seraitil pas un axiome ? Dans ce cas il serait inutile d'en essayer une démonstration rigoureuse.

La méthode pour établir l'origine rationnelle du principe en question consisterait à faire reparaître la formule Ex nihilo nihil, et à en conclure que, puisque rien ne vient de rien, ni la force, ni la matière ne peuvent être supposées anéanties.

Le raisonnement pécherait par la base; tout à l'heure, on a essayé de faire voir que l'anéantissement de la matière n'est nullement inconcevable; or, je le demande, est-il plus malaisé de concevoir l'anéantissement de la force?

Mais que devient alors l'axiome Ex nihilo nihily et de quel droit se permet-on d'en contester l'autorité?

D'abord, il s'agit de s'entendre sur l'interprétation à donner à la formule des matérialistes. Dans la bouche des matériahstes, la formule signifie : Rien ne se perd, rien ne se crée. Mais elle peut signifier autre chose et rien n'empêche de la considérer comme une des nombreuses expressions du

principe en vertu duquel tout fait a sa cause. 4insi entendue^ la formule est inattaquable.

Elle l'est moins si l'on accepte le premier sens, je veux dire si Ton pose en principe que rien ne se perdj rien ne se crée. Cela est possible, mais cela n'est pas évident ; Dieu peut créer le raonde^ il peut anéantir le monde qu'il a créé. — Mais, une fois créé, il ne saurait y ajouter la moindre parcelle de matière ou de force. — Qu'en savonsnous? La science l'admet, ou plutôt le postule, mais la métaphysique ne peut rien affirmer à cet égard (1).

Le principe n'est donc qu'un postulat, voilà qui est entendu, et un postulat dont l'expérience ne peut fournir, après tout, qu'une démonstration incomplète.

Mais, si la démonstration expérimentale ne donne pas assez, demandons-nous, avant d'aller plus loin, si notre principe, qui ne peut trouver dans l'expérience qu'un secours insuffisant, serait inaccessible à tout essai de démonstration mathématique. Dans le cas où l'intervention du raisonnement mathématique serait possible^ la science y gagnerait considérablement. Au lieu d'une hypo-

(1) Eq supposant même que la matière soit indestructible quant à sa quantité, on peut, sans supposer aucune înterTeatioa providentielle» admettre que le principe de la conservation de la force ne soit pas applicable à l'univers entier; si Ton pose le principe comme universel, comment expliquer les actes libres?

thèse plausible et môme probable, on aurait une vérité évidente, une proposition qui, pour n'être pas un axiome, n'en resterait pas moins, une fois démontrée, aussi évidente qu'un théorème de géométrie ou d'algèbre.

Or, c'est précisément ce qui a lieu. Le principe de la conservation de la force est à la fois un (( principe physique » et un « principe mathématique », mathématiquement démontrable. En voici l'énoncé :

Dans tous les cas du mouvement de points matériels libres sous IHnfluence de leurs foixes attroA^tives et répulsives dont les intensités ne dépendent que des distances^ la diminution de Uénergie potentielle est toujours égale à Vajecroissement de la force vive, et V axicroissement potentiel est égal à la diminution de la force vive. En d'autres termes : La somme des énergies potentielles et des forces vives, est toujours constante (1).

(l) Helmholtz. Mémoire sur la conservatior^ de la force, — Paris, MassoD, 1869.

Au principe formulé par HelmlioKz, on peat substituer la formule suivante, qui nous semble tout aussi exacte et plus claire :

« Dans tout système de corps élémentaires, mus exclusiyement par leurs actions mutuelles pour s'approcher ou s'éloigner les uns des autres, ou de certains autres points, et avec des forces dépendantes des seules distances, la somme du mouvement acquis se retrouve toujours la même, toutes les fois que ces corps reprennent les mêmes positions relatives. »

Renouvibr. Le Principe de la Physique moderne, — [La Critique philosophique dil 2 avril 1874.)

S'il en est ainsi, pourquoi ne pas ranger le principe de la conservation de la force, je ne dis point au nombre des axiomes, mais tout au moins au nombre des théorèmes qu'il serait, je ne dis pas téméraire, mais absurde, de vouloir contester?

Ainsi fait la science; néanmoins, il n'est pas certain qu'elle ait ce droit, llenmrquons, d'abord, que le principe de la conservation de la force se démontre par le calcul, et cela en dehors de l'expérience ; il est reconnu vrai « dans tous les cas du » mouvement de points matériels libres, sous l'in- » fluence de leurs forces attractives et répulsives^ » dont les intensités ne dépendent que des dis- » tances. » Donc, pour que le principe ait, en matière d'expérience, une certitude à tout jamais inébranlable, il faut assimiler l'univers à un système mécanique du genre en question. Cette assimilation est possible, ou du moins la science la considère comme telle ; mais comment en essayer la preuve?

En posant le principe, en déduisant les résultats du principe, et en interrogeant l'expérience pour savoir si elle offre la représentation sensible de ces résultats. On le voit, malgré tous nos efforts, nous tournons dans un cercle.

La science admet, à titre de postulat, la conservation de la force ; elle érige ce postulat en principe; elle en fait une des pierres d'assises de la physique moderne ; elle frappe d'interdit quiconque

essaierait d'en ébranler la certitude, et pourtant quand on cherche les droits de la science à poser ce principe, on cherche en vain ; je veux dire que tous les efforts tentés pour établir une déraonstration solide et absolument inattaquable, demeurent stériles. L'expérience ne dément jamais le principe, elle le confirme toujours; déplus^ étant posées certaines conditions, le raisonnement mathématique établit que « si ces conditions se trouvent réalisées » il est de toute nécessité que la force se conserve en quantité constante. Cette démonstration mathématique ajoute à l'autorité du principe, mais elle n'en saurait être regardée comme la consécration

définitive.

Donc, encore un coup, la loi de la conservation

de la force est un principe postulé et non un principe démontré, encore moins un axiome (1).

IV. — La loi de la conservation de la force est le principe fondamental, le point de départ des théories régnantes. Ces théories^ malgré les nombreuses différences qui les séparent les unes des autres, semblent inspirées par une idée commune; cette idée, chère à Descartes, consiste à tout réduire à l'étendue et au mouvement, par conse-

il) Ces réserves faites, le lecteur nous permettra de parler le langage de la science et de donner à la loi de conservation le nom de « Principe. »

H sait dOsorniai3 dans quels sens ce mot doit êtreprif.

quent à opérer la synthèse des phénomènes, où si l'on veut, des « forces physiques. » L'unité des forces, voilà le dernier mot de la physique ; la conservation de la force, voilà le point de départ.

Entre le point de départ et le point d'arrivée, les faits servent d'intermédiaire ; mais avant d'enregistrer ces faits, nous avons à parler d'une hypothèse capitale, tout aussi nécessaire à la constitution de la doctrine que la loi de la conservation de la force, l'hypothèse de Véther. L'existence de l'éther est postulée par la théorie de l'unité des forces-

Hâtons-nous d'ajouter que si à cette théorie en succédait une autre, l'hypothèse du fluide impondérable lui survivrait très-probablement : d'autres raisons plaident en sa feveur, et qui sont étrangères au désir de ramener à l'unité les phénomènes physiques.

Descartes, Malebranche, Huyghens, ont imaginé Tespace rempli d'un fluide subtil^ impondérable, prodigieusement élastique; ce fluide, c'est l'éther ; il pénètre l'intérieur des corps et se continue entre les interstices de leurs particules (1).

La* dénomination d'éther lui fut donnée par Huyghens; Descartes l'appelait : ce la matière sobtile, » et voici, selon l'auteur des Météores et du Monde, quelles étaient ses propriétés :

(1) Cf. Fernand Papillon. Histoire de la Philosophie moderne ,t.i,p. 178. Paris. Hachette, 1876.

« La matière subtile, dit Descartes, qui remplit » les intervalles qui sont entre les parties des » corps, est de telle nature qu'elle ne cesse jamais » de se mouvoir, çà et là, grandement vite, non » point toutefois exactement de la même vitesse » en tous lieux et en tous temps (1). »

a Les parties sont beaucoup plus petites et se » remuent beaucoup plus vite qu'aucune de celles » des autres corps, ou plutôt, afin de n'être pas » contraint d'admettre aucun vide en la nature, » je ne lui attribue point de parties qui aient » aucune grosseur ni figuré déterminées ; mais je » me persuade que l'impétuosité de son mouve- » ment est suffisante pour faire qu'il soit divisé en » toutes façons et en tous sens par la rencontre » des autres corps et que ses parties changent de » figure à tous moments pour s'accommoder à » celles des lieux où elles entrent; en sorte qu'il » n'y a jamais de passage si étroit, ni d'angle si » petit entre les parties où celles de cet élément » ne pénètrent sans aucune difficulté et qu'elles ne » remplissent exactement (2). »

Par réther. Descartes explique tous les phénomènes : la pesanteur, la chaleur, la lumière.

Malebranche^ le premier, ou des premiers.

(t) Les Météores. Disc, pr., t. y, p. 160. (Cité par Papillon. Loe, cit, t. I, p. 125.)

(2) Le Monde, t. iv, cliap. v, p. 238.

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soupçonna que les ondulations de l'éther produisaient la lumière, et que les couleurs avaient leur cause dans les différences des longueurs d'ondes. Huyghens adopta cette manière de voir et la vérifia par le calcul (1). Il fit plus encore et jeta les fondements d'une théorie ondulatoire de la lumière; la loi de la double réfraction, la polarisation, furent découvertes par lui (2). Donc, déjà, au xvif siècle, l'hypothèse cartésienne devenait féconde ; la physique moderne était née, mais elle devait disputer pendant près de deux siècles ses droits à l'existence.

C'est à Young et à Fresnel que revient la gloire d'avoir constitué d'une manière définitive la théorie de l'éther, et, par cela même, d'avoir donné à cette hypothèse, je ne dis pas une certitude, mais une autorité difficilement ébranlable.

Qu'est-ce que l'éther, ou plutôt, étant admis que ce fluide existe, comment nous est-il donné de le concevoir ?

1" Il est impondérable, ce qui veut dire qu'on ne peut pas le peser; toute comparaison d'un espace plein d'éther avec un espace vide d'éther est

(2) Cf, Saigey. La Physique moderne, p. 47.

(3) F. Papillon. Loc, «'«., 1. 1, p. 79.

manifestement impossible. On ne peut ni condenser réther, ni le raréfier (1).

2^ Il est inerte : on le prouve, et par les phénomènes astronomiques et par les actions moléculaires. Un corps chaud placé dans le vide se refroidit par rayonnement. Ce refroidissement ne peut s'expKquer que par un déplacement de force vive, laquelle abandonne la matière sensible pour se transmettre à Téther ambiant ; donc cet éther doit avoîar (c une masse définie inappréciable aux ba- » lances^ mais, qui n'en est pas moins réelle. » C'est par l'intermédiaire de la substance impondérable que la chalei^r se transmet aux corps environnants (â). Un corps qui sert de véhicule au mouvement est wk corps inerte^ et par conséquent matériel.

3" M. de Boucheporn définit Véther : d Uû flaiide » inerte, à particules séparées et indépendantes, » quoique étroitement rapprochées (3). » L'éther aurait donc une constitution atomique. A cet égard, l'accord des savants d^aujourd'hui est presque unanime : les éléments de l'éther sont des atomes.

(1) Cf. Sepchik Unité des forces physiques, p. 190. — Feroand Papilloii. L(k ConstitulioTk de la matière et. le nouveau dynamisme, Rtvue. des Deux* Mondes du l*' juin 1873.

(2) Cf, Sccchi. Loc, cit., p. 191.

(3) Cf. Du principe général de la Philosophie naturelle, p. 28. — Paris. GarllianGœury, 1853.

Se représenter Péther comme un milieu continu, c'est, nous dit le R. P. Secchi^ se mettre hors d'état d'expliquer la polarisation de la lumière. Cauchy ^ calculé la distance qui sépare deux atomes d'éther(l).

4^ L'élasticité de l'éther est prodigieuse ; en effet, la propagation de la lumière est d'autant plus rapide, que le milieu est plus élastique, et l'on sait que la lumière parcourt 298,000 kilomètres par seconde (2). L'éther, selon Huyghens, est formé de sphères élastiques. Les physiciens du temps présent doutent qu'il en soit ainsi. « Ce que l'on » nomme vulgairement Yélasticité du fluide éthéré » n'est à nos yeux que la tendance plus ou » moins grande qu'il présente à la rapidité du » choc entre ses particules, en vertu soit de lewr » écartement moins ou plus grand, soit de leirr » résistance moins ou plus grande au mouvement » par le feit des obstacles (3). »

Selon le R. P. Secchi, l'élasticité des atomes n'est qu'apparente ; s'ils se comportent comiïie des corps élastiques, cela tient sans doute à leur mou-

ci) Cette distance deit être sensiblement 4e - — de Toivde reog^. —

Cf, Gaucby . Exercices d'analyse et de physique mathématique, 1. 1, p. 326.

(Cité par Secchi, loc. cit., p. 18t.)

(2) Secchi. Loc. cit., p. 180.

(3) De Bcucheporn. Loc. cit., p. 289.

vement rotatoire. « Des théorèmes formulés par » Poinsot, il résulte qu'un corps dur et non élas- » tique peut, s'il tourne, être renvoyé par un obs- » tacle absolument comme un corps doué d'élas- » ticité; il y a mieux, il a souvent après le choc une » vitesse beaucoup plus grande qu'avant, parce » qu'une partie de la rotation s'est changée en » translation. En général, quand un corps tournant » >ient choquer un obstacle, il ne peut perdre à la » fois ses deux mouvements (1). »

L'hjT)othèse de la rotation des atomes d'éther rend compte de leur élasticité apparente et lève une difficulté des plus sérieuses, car la notion d'atome et celle d'élasticité sont incompatibles. Entre les deux il eût fallu choisir, et aucune raison décisive n'aurait pu entraîner l'abandon de l'une ou de l'autre; de plus, la même hypothèse explique à mers eille certains phénomènes d'optique sur lesquels nous n'avons pas à insister, par exemple, le déplacement latéral des atomes d'éther dans l'ébranlement lumineux. L'hypothèse est donc autorisée à prendre rang dans la science (2).

L'éther intervient fort heureusement dans l'application des phénomènes physiques ; nous nous en assurerons plus tard. Pour le moment, il s'agissait de faire connaissance avec l'agent impondérable,

(l) Saigey. La Physique moderne, p. 59.

(î) Ihid., p. 61.

et d'essayer une rapide esquisse des propriétés fondamentales qu'il possède, ou du moins qu'il paraît posséder.

Inutile de remarquer, en terminant ce chapitre, combien fragiles seraient les bases de la physique moderne, si les principes qui la fondent ne puisaient dans la fécondité de leurs applications le meilleur de leur autorité. A les considérer en euxmêmes^ aucune raison préalable ne permet d'en contester la valeur; mais aucune raison décisive, non plus, ne met cette valeur à l'abri de toute critique.

Le principe de l'indestructibilité de la matière n'est pas un axiome et ne reçoit point de démonstration péremptoire.

La loi de conservation de la force n'est pas un axiome^ elle se démontre dans Tabstrait et elle ne vaut pour le monde des corps qu'étant supposées plusieurs conditions dont la réalisation est possible, mais non certaine.

L'existence de l'éther est postulée par la science contemporaine. Repousser le fluide impondérable, c'est ruiner la physique. Toujours est-il que son existence est problématique, et qu^ci, plus que partout ailleurs^ on reste dans l'hypothèse.