II. i

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Dans les premières années du siècle, Rumtbrd élait considéré seulement comme un habile expérimentateur et comme l'inventeur heureux de quelques appareils économiques; aujourd'hui on rend une justice plus haute à ses travaux scientifiques et on ne lui conteste pas Thonneur d'avoir décidé la question si controversée de la véritable nature de la chaleur. Longtemps avant que les admirables recherches de Fresnel eussent conduit à abandonner la théorie de l'émission, relativement à la lumière, et à donner la préférence à la théorie des ondulations, Humford avait prouvé que la chaleur n'est pas une matière, une matière impondérable, comme on disait alors, mais un mouvement vibratoire excité parmi les particules dont les corps sont formés,

Kumford n'a pas inventé la théorie de la chaleur considérée comme un mouvement, mais il a démontré par des expériences irréfutables que cette théorie était la vraie et qu'elle seule pouvait expliquer les phénomènes qu'il signalait à Tattention des physiciens. Ces phénomènes sont d'ailleurs d'une telle clarté, que, lorsqu'il s'agit de mettre en évidence encore aujourd'hui les rapports existant enire le

travail mécanique et la chaleur, c'est à rexpérience <le Rumford qu'on a recours.

Cette expérience était pourtant connue de toute antiquité. Les peuplades les plus sauvages savent la mettre à profit. Deux solides frottés l'un contre l'autre s'échauffent, et, s'il s'agit de deux morceaux de bois sec, leur température s'élève au point de déterminer leur inflammation. Une roue en bois tournant sur son essieu mai graissé s'échauffe de même et prend feu. S'agit-il d*un axe métallique tournant à sec dans une cavité également métallique, leur température s'élève au point de les ramollir» d'en effectuer la soudure et d'en arrêter le mouvement.

On connaissait donc de toute antiquité cette propriété des corps solides frottant l'un sur l'autre; on savait qu'ils s'échauffaient et même beaucoup; cependant on n'en avait pas tiré la conséquence qu'il appartenait à Rumford d'en faire sortir : c'est-à-dire la transformation du travail mécanique en chaleur. A l'âge de dix-sept ans, le traité de Boerhaave sur le feu avait déjà vivement excité son attention. La chaleur, depuis cette époque, ne cessa jamais de l'occuper, et, lorsque des devoirs pressants le détournaient de cette étude, il ne manquait pas de la reprendre aussitôt que son esprit était rendu à la liberté. Dès sa jeunesse également, il avait acquis

la conviction que la chaleur ne ^e propageait pas par émission, mais par vibration, à la manière du son. Son opinion s'était faite en examinant les résultats produits par l'explosion de la poudre dans un canon de fusil librement suspendu dans Taîr et chargé alternativement à poudre et à balle. Le canon s'échauffait beaucoup quand la poudre détonait sans produire de travail, et bien moins quand elle déterminait le déplacement et le jet de la balle.

Ce n'est que vingt ans plus tard qu'il eut l'occasion de donner à ces résultats encore indécis toute la rigueur d'une démonstration concluante. L'expérience effectuée dans l'arsenal de Munich est demeurée classique; elle marque une date importante dans la marche de la philosophie naturelle.

Un canon étant soumis à l'opération du forage s'échauffe, et les copeaux détachés de sa masse possèdent une température qui s'élève au delà de colle de l'eau bouillante. En faisant agir un foret obtus sur le fond d'un cvlindre creux de bronze, à raison de trente-deux tours par minute, sous une pression de cinq tonnes, non seulement le métal atteignit cette température, mais près de lo kilogrammes d'eau placés dans la cavité s'échauffèrent au point d'entrer en pleine ébullition au bout de deux heures et demie.

« Il serait difticile, raconte Humford, de peindre

la surprise des spectateurs à la vue d'une quantité d'eau si considérable amenée à houillir sans feu; et quoiqu'il n'y eût, dans le fait, rien qui dut réelleinent étonner, j'avoue franchement, ajoute-t-il, que ce phénomène me causa une joie presque enfantine, que j'aurais du cacher si j'aspirais k la réputation d'un grave philosophe. Non seulement la masse d'eau avait été portée à l'ébuilition, mais le cylindre de bronze et l'axe du foret, représentant ensemble près de Go kilogrammes de métal, avaient acquis la température de loo degrés. »

D'où venait cette grande quantité de chaleur fournie en torrent continu dans toutes les directions, sans interruption ou intermittence et sans aucun signe de diminution ou d'épuisement?

Elle ne venait ni de l'air, ni de l'eau, ni d'un changement dans la nature du métal. Rumford conclut donc qu'on ne peut pas considérer comme une substance matérielle cette chaleur susceptible d'être fournie indéfiniment par un système de corps isolés, et que le mouvement seul donne une idée distincte de cette élévation de température excitée, et communiquée aux masses soumises à l'expérience.

Ëh bien, cette démonstration à laquelle il n'y a rien à reprocher, et que l'on considère aujourd'hui comme absolument irréfutable, ne fut pas acceptée par les contemporains. Le professeur Pictet, do

Genève, l'un des plus fervents propagateurs des idées pratiques et des appareils économiques de Rumford, l'accuse d'avoir cherché, dans la brunie où se perd notre horizon, l'explication d'une expérience qu'il. ne veut pas considérer comme concluante et au sujet de laquelle il suggère des vues qui ne brillent point par leur clarté.

Un adversaire plus en vue, l'illustre BerthoUet, consacrait a la discussion de cette expérience une note développée qu'on trouve au premier volume de sa Statique chimique. « A^ous vous étonnez, dit-il, de voir, sans foyer apparent, un canon de bronze qu'un foret creuse mettre en ébuUition quelques kilogrammes d'eau! Mais les causes qui déterminent de tels changements de température nous sont si peu connues ! La quantité de chaleur développée dans votre expérience aurait porté à 200 degrés la masse de bronze mise en jeu. Eh bien, inversement, pourquoi la compression subie par le métal et la diminution de volume qui en serait la consé« quence n'aurait-elle pas été la source de cette chaleur? Les métaux passant à la filière, au laminoir, ou soumis au choc du marteau n'êprouvent-ils pas une diminution de volume capable d'expliquer l'élévation de température qu'ils manifestent?

» Si la chaleur produite dans votre expérience eût été recueillie dans i/> kilogrammes de neige

AL'R SIR BENJAMIN TUO)! l'SOK. 2^7

à o'\ il en serait résulté i5 kilogrammes d*eau liquide, également à o°. Ce résultat n*eùt-il pas été bien plus surprenant? Cependant on l'explique sans peine en prenant en considération la chaleur latente qu*ex.ige la fusion de Teau solide.

» Entre la chaleur qui disparait quand Tétat moléculaire de Teau change et celle qui apparaît quand Tétat iiroléculaire du bronze se modifie, où est la différence ? >»

Quelques années plus tard, en 1809, Berthollet, que l'expérience de Kumford obsédait, exécutait de concert avec IJiot et Pictet des études sur l'effet de la compression des métaux par le choc et sur la chaleur développée dans cette circonstance. En opérant sur des disques d'or, d'argent ou de cuivre, les trois observateurs purent constater qu'un de ces disques pris à l'état naturel s'échauffe par un premier choc, moins par un second, et n'éprouve plus rien par le troisième; la densité augmente au premier coup, encore un peu au second, le troisième ne la modifie plus.

Berthollet en conclut, comme il l'avait fait précédemment, que la condensation de ces métaux était la source de la chaleur développée par le coup de balancier, et que le choc, c'est-à-dire l'action mécanique, n'y était pour rien.

Il est facile de voir par où ces expériences

pëclient. Le disque constitue une masse si faible relativement à celle du balancier, que la quantité de chaleur produite par le choc, répartie proportionnellement entre ces deux éléments, reste inappréciable pour le moins important des deux.

Rumford ne laissa aucune des objections de Berthollet sans réponse. Avec une courtoisie pleine de déférence, il en démontra le peu de fondement, et il mit fin au débat en montrant que, dans un ballon plein d*eau, il suffit de faire tourner un disque mobile sur un disque fixe, avec rapidité et sous une pression forte, pour que, sans perte de substance de leur part, Feau soit échauffée et mise en ébullition.

On comprend facilement, quand on suit Tordre (ridées dans lequel Berthollet se trouvait engagé, comment il se fait que Biot, en publiant les quatre volumes de son traité de physique en 1816, ait rais de côté Texpérience de Bumford, n'ait pas jugé qu'elle fût digne d'être rappelée et se soit appliqué à présenter la chaleur comme résultant d'une manifestation matérielle. On sait avec quelle ardeur Biot a soutenu jusqu'à la dernière extrémité k théorie de l'émission de la lumière, c'est-à-dire de sa matérialité; or il ne séparait pas la théorie de la chaleur de celle de la lumière.

Il est curieux de voir comment des hommes d'un

SUR SIR BKNJAMIN THOMPSON. a49

génie supérieur envisageant les choses de haut, avec une entière liberté d'appréciation, peuvent devenir cependant les chefs d'une école systématique, intolérante et obstinée. Laplace et Lavoisier, en 1780, admettaient que les effets de la chaleur pouvaient s'expliquer de deux manières. Dans Tune, la chaleur était une matière; en passant dans les corps, elle les dilatait; en se séparant de ceux-ci, elle les ramenait à leurs dimensions premières, agissant sur eux à la façon de Teau qui, en entrant dans une éponge, la gonfle, et qui ruisselle de toutes parts lorsque celle-ci est comprimée. Dans l'autre hypothèse, la chaleur est un mouvement insensible qui agite les molécules de la matière : la chaleur libre devient force vive; la chaleur combinée, perte de force vive; la chaleur dégagée, augmentation de force vive. « Nous ne déciderons pas entre les deux hypothèses, disent-ils; plusieurs phénomènes paraissent favorables à la dernière; tel est, par exemple, celui de la chaleur que produit le frottement de deux corps solides. »

Peu à peu, cependant, ce doute philosophique, ce penchant vers la doctrine la plus profonde, faisaient place à une affîrmalion tranchante, à une préférence sans réserve en faveur du système se prêtant le mieux aux exigences de l'enseignement. Tous les professeurs de physique trouvaient plus

ilacilc et plus commode d'envisager, avec leurs élèves, la chaleur comme une matière capable d'entrer dans les corps, de s'y unir, d'en sortir, d'en modifier les propriétés et d'en changer l'état, au lieu d'v voir un mouvement moléculaire obéissant à des lois mathématiques délicates et complexes» C'est ainsi que, peu à peu, la chaleur, considérée comme une matière impondérable, prenait dans les écoles une place dominante, et que la chaleur considérée comme un mouvement était rejetée dans l'oubli.

Les idées actuelles au sujet de la chaleur, con* formes à celles que Laplace et Lavoisier envisageaient comme mieux en harmonie ai^ec plusieurs phénomènes, ont remis à leur place les vues auxquelles obéissait Rumford et la belle démonstration (|u'il en avait donnée; mais, pendant soixante années, ces vues et cette démonstration étaient demeurées stériles et presque dans l'oubli.

A côté de ces résultats qui se rapportent à la nit*turc même de la chaleur, on trouve dans les études de llumford un grand nombre d'expériences conduites avec une singulière netteté de vues et interprétées, dans un esprit pratique, avec un bon sens remarquable.

Quand on chauffe une barre de fer par le milieu, la chaleur se transporte d'un pas égal vers les deux

SUR SIR BENJAMIN THOMPSON. 25l

extrémités, bien qu'elle soit debout, et sans préférence pour le haut ou le bas. En est-il de même de Teau et, en général, des liquides? Rumford démontre par des expériences élégantes et précises que la chaleur marche très lentement et d'une façon presque insensible à travers les liquides. Pour s'échauHer, ceux-ci mettent à profit la mobilité de leurs molécules et la légèreté relative qu'elles acquièrent en se dilatant sous l'influence de la chaleur. Chauffez par le milieu une colonne d'eau verticale, on pourra faire bouillir la moitié supérieure, sans que le thermomètre ait subi de changement dans la moitié inférieure. Des poussières en suspension dans l'eau tiède sont entraînées par les courants chauds, montent à la surface du liquide dont les couches supérieures se refroidissent par l'évaporation, et on les voit bientôt redescendre avec le courant alourdi qui retourne vers la source de chaleur. C'est ainsi que, dans un vase placé sur le feu, une circulation incessante s'établit, ramène toutes les parties du liquide du fond à la surface et de lu surface au fond, déterminant une température uniforme dans toute la masse d'un liquide mauvais conducteur de la chaleur, absolument comme s'il s'agissait d'un métal.

Rumford démontre qu'un bloc de glace placé audessous d'une colonne d'eau bouillante ne fond pas

plus vite que si Teau était k la température ordinaire. Il est conduit, par une discussion attentive des incidents produits dans ces divers essais, à penser même que là glace fond plus vite sous une colonne d'eau à 4 ou 5 degrés que sous une colonne d'eau presque bouillante; l'eau, à son maximum de densité, étant à l'état le plus favorable pour produire les mouvements nécessaires k son renouvellement k la surface de la glace et pour en déterminer la fusion.

De ses expériences nombreuses et variées sur la marche de la chaleur, Rumford conclut qu'elle se propage de proche en proche dans les solides, les particules restant en place, qu'elle se répand dans les liquides et les gaz par le transport des particules qui l'ont reçue. De cette difficulté que les gaz opposent k la propagation directe de la chaleur, il tire la conclusion que, de tous les vêtements propres k garantir du froid, le meilleur est un vêtement d'air immobile. N'est-ce pas Ik le rôle de ces duvets et de ces fourrures protégeant tant d'espèces animales dans les climats du nord?

On accuse assez ordinairement la science de tarir les sources de la poésie. Pour être convaincu du contraire, il suffirait de lire le chapitre III du septième P]ssai de Rumford, qui n'a jamais passé pour un esprit prompt aux entraînements. Pourquoi,

si;r sir benjamin thompson. 253

de tous les liquides connus, Teau jouit-elle seule do la propriété de se dilater quand elle se refroidit en s'approchant du terme de la congélation? Pourquoi la glace est-elle plus légère que l'eau? Pourquoi Teau salée n'a-t-elle plus la propriété de se dilater en se refroidissant? Pourquoi les liquides visqueux, tels que la sève des plantes et le sang des animaux, se meuvent-ils plus lentement que Teau pure, s'échauffant ou se refroidissant moins vite qu'elle? Pourquoi Técorce spongieuse des arbres transmetelle difficilement la chaleur? Pourquoi la neige, également spongieuse, couvre-t-elle le sol d'un manteau qui le préserve des grands froids et qui en protège la végétation durant les hivers rigoureux?

L'esprit religieux de l'auteur trouve dans toutes ces circonstances spéciales à la constitution de l'eau sous ses diverses formes l'occasion naturelle de faire éclater son enthousiasme, d'admirer par quels moyens simples le Créateur a pourvu à la conservation de la vie animale, rendu plus habitables les régions voisines des pôles en y transportant par des courants réguliers les eaux des mers chauffées et dilatées sous Téquateur, et tempéré les pays qu'un soleil toujours ardent éclaire, en y ramenant les eaux froides provenant de la fonte des glaces polaires.

Pour rendre très lent le refroidissement de l'eau

2^f\ XOTICK

vers le terme de la congélation, il a suffide lui assigner, au moment où il va l'atteindre, un maximum de densité qui tend à immobiliser ses molécules; pour assurer la circulation de Teau chaude partant de Téquateur et de Teau froide revenant des pôles, il a sufli de dépouiller Teau salée de cette propriété et de rendre sa condensation continue jusqu'au moment où la glace s'en sépare; enfin, s'il est nécessaire au maintien de la vie que les continents, les lacs et les rivières soient mis à l'abri des rigueurs des vents des pôles et que le déluge d'air froid qui s'en écoulerait soit réchauffé, ce sont les eaux salées de l'Océan qui rendent ce service par l'immense quantité de chaleur qu'elles emmagasinent, « et il y a bien lieu de croire qu'elles ont été préparées à cet effets ajoute Rumford. Si la crainte d'un Dieu tend à adoucir les mœurs, la conviction de Vexistence d'une intelligence suprême^ qui gouverne l'Univers avec sagesse et bonté, insiste-t-il en terminant* n'est pas moins nécessaire à ceux qui, cultivant leur intelligence, ont appris combien de choses Us ignorent encore ».

Laplace mourant disait à ses amis en pleurs, lui rappelant ses travaux et sa gloire : ce que nous savons est peu de chose^ et ce furent ses dernières paroles.

Coïncidence étrange dans cette conclusion iden-

SI:R si h nKNJAXIN TIIOMINSON. 20.)

tique tirée, d'un côté, par un (esprit religieux admirant, dans les propriétés les plus minutieuses et les plus cachées de la matière, la profondeur des dessins de la nature, c'est-à-dire les causes finales, et, de l'autre, par le grand géomètre élevé k l'école philosophique du xvm® siècle, qui, ayant mis en évidence les lois faites pour assurer l'ordre et la stabilité de l'Univers, découvre, par une synthèse puissante, la marche de la création des mondes, et fournit aux matérialistes leurs plus spécieux arguments, sans partager leurs convictions.

Kumford est toujours prêt à mettre en évidence le lien rattachant les observations qu'il recueille i\ ces causes finales, dont il admet l'existence dans le plan auquel la nature est soumise. C'est ainsi qu'il est amené à rechercher sous quelles conditions l'homme peut s'acclimater dans les régions tropicales, et de quels avantages le nègre se trouve doué sous ce rapport. Il compare entre eux, k cet effet, deux vases métalliques : l'un k surface nue, l'autre k surface noircie. Exposés aux émanations d'une source de chaleur, le premier s'échauffe deux fois plus lentement que le second. Remplis d'eau chaude k la même température, le second se refroidit deux fois plus vite que le premier. Le nègre perd donc sa chaleur propre plus facilement que le blanc. D'un autre côté, sous l'influence solaire, sa peau se

couvre d'une sécrétion huileuse et devient luisante, comnne l'ont remarqué tous ceux qui ont vu des nègres exposés nus au soleil dans un pays chaud; elle réfléchit ainsi la lumière et, en l'éteignant, ne la convertit pas en chaleur obscure qui serait absorbée et qui l'incommoderait. Le blanc ne jouit pas de cette propriété.

Rumford ne serait donc pas éloigné de conseiller aux blancs qui voyagent sous les tropiques d'huiler pendant le jour les parties de leur corps exposées à la lumière et de les envelopper d'un voile noir pendant la nuit, c'est-à-dire de se placer artîliciellementdans les conditionsauxquellesles nègres sont naturellement soumis.

Soit que Rumford examine une question purement théorique, telle que celle qui a pour objet de s'assurer que la chaleur rayonnante peut traverser un espace vide, soit qu'il étudie sur un thermomètre servant de mannequin les propriétés des étofles destinées à la confection des vêtements d'un soldat, il procède par ce mélange de raisonnements et d'expériences qui constitue la vraie méthode scientifique. Dans ses mémoires il y a peu de calculs, mais un exposé clair et méthodique de la marche de sa pensée. Le but poursuivi, les moyens employés, les erreurs reconnues, les conclusions mises en évidence, les conséquences qui en dérivent et

SUR SIR BKNJAMIN TIIOMI'SON. À^J

leur vérification expérimentale servant de contrôle, forment un tout instructif et attachant. Le lecteur n'y trouve pas seulement des faits présentés d'uno manière étroite et sèche ou des formules sous les- (|uelles la marché du raisonnement se trouve dissimulée, mais un ensemble logique dont toutes les parties se tiennent et dont le développement s'effectue au grand jour.

Les physiciens anglais ont conservé cette méthode; les physiciens français et allemands en ont perdu l'habitude. Peut-être l'ensemble de l'éducation scientifique du pays, du moins en France, en a-t-elle souffert. Il n'est pas un homme du monde, ayant la faculté d'appliquer son attention, qui ne puisse lire avec intérêt et comprendre sans difiiculté des mémoires du genre de ceux que Rumford a laissés. Il fut un temps peut-être où les physiciens, familiers avec l'emploi du calcul, l'ont trouvé trop terre à terre, mais il n'en a pas moins porté la lumière sur un des points les plus délicats de la théorie des forces, et fourni a l'industrie des modèles de discussion dans le choix de ses procédés et dans l'agencement de ses appareils, dont elle a fait un large profit. Si les savants l'ont trouvé trop élémentaire et s'ils ont un peu trop dédaigné la bonhomie de ses raisonnements, les industriels ne se sont jamais plaints d'avoir trouvé dans ses écrits des argu- II. 17

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ments à leur portée, des démonstrations d'une intelligence facile et des procédés justifiés par des expériences d'une exactitude suffisante pour tous les besoins de la pratique.

Kumford, ayant perdu sa première femme et désirant se fixer en France, eut la singulière fortune de contracter une seconde union avec la veuve de l'illustre et malheureux Lavoisier. Jamais deux caractères moins faits pour s'accorder ne furent soumis à l'épreuve d'une vie commune : Kumford, froid, précis, réservé, calculant les moindres démarches, prévoyant tous les détails de l'existence, régulier jusqu'à la manie pour les heures des repas, pour l'arrangement matériel du mobilier et pour l'étiquette à observer dans la maison; M"** Lavoisier, pleine de vivacité dans la conversation et d'imprévu dans l'organisation de ses journées, aimant le monde, y étant aimée et toujours prête à accepter le sacrifice d'une part de sa liberté pour obéir aux exigences s?ociales. Des tiraillements, qui devaient finir par une séparation, furent le partage de ce ménage mal assorti. Dès le début, on aurait |)u prévoir quel serait le terme d'une union où la femme, |>ar un scrupule singulier, en donnant sa main ù un second mari, entendait néanmoins porter toujours le nom qu'elle avait reçu du premier. Après la mort de Humford, M"'*' Lavoisier, par une étrange incon-

si:k sin benjamin tiio.mpsox. -;t59

séquenco, prit le nom de comtesse de Rumford, dont elle avait refusé de se parer du vivant de son second mari. C'est sous ce titre qu'elle réunissait dans son salon Télite dos savants et de^s hommes de lettres de son époque. Elle avait su se conserver les amitiés de sa jeunesse et s'entourer des illustrations nouvelles. Rumford, au contraire, s'était isolé de plus en plus; aussi ne doit-on pas être trop surpris de voir que Cuvier, en faisant son élojçe devant l'Académie des sciences, oublie de mentionner le mariage qu'il avait contracté en France et de rappeler qu'il laissait après lui une veuve, peu affligée sans doute, il est vrai.

Singulière destinée que celle d'une femme d'un esprit distingué, capable de comprendre les grandes œuvres accomplies par les deux savants illustres auxquels sa vie se trouva successivement liée : Lavoisier, renouvelant la philosophie naturelle et montrant par des expériences décisives que les éléments des anciens n'étaient pas les vrais corps simples de la nature; apprenant à isolerceux-ci par une analyse définitive et fixant pour toujours le principe sur lequel repose la conception matérielle de l'Univers : « Rien ne se perd, rien ne se crée » ; Rumford, de son côté, montrant par des expériences décisives que le travail mécanique se transforme en chaleur et ouvrant ainsi la voie à la physique moderne, con-

'A(}0 notice sur sir DK.NJAMIIS THOMPSON.

vaiiKHio désormais que les forces peuvent, à volonté, se convertir les unes dans les autres, mais ne se dissipent jamais.

L*indestruc(il)ilité de la matière et la conservation de l'énergie, c'est-à-dire les deux lois sur lesquelles reposent la création et le jeu des mondes répandus dans l'espace, devenues des doctrines incontestées, rappelleront toujours les noms de ces deux créateurs.

M'"*^ Lavoisier-Rumford, par un privilège rare, aura vu la première de ces vérités jaillir éclatante, aux applaudissements de l'Europe, des travaux du sympathique époux de sa jeunesse, et la seconde, longtemps dédaignée, se dégager enfin, non moins brillante et féconde, des travaux de l'époux morose de son âge mur.

l'KONONCK

A LA SOCIETK NATIONALE DAGHICULTUHE.