EXAMEN DE LA THEORIE DE LA FORMATION ET DE LA PROPAGATION DES SONS

I.es physiciens enseignent que la sonorité n’est qu’une application de l’élasticité à un usage particulier. NéAYton a prouvé que l’élasticité des fluides est due au calorique, qui les rend compressibles. Ainsi l’élasticité des fluides , ou si l’on veut , leur sonorité est essentiellement liée à leur compressibilité. Il semble qu’on devrait en conclure que les liquides ne sont pas sonores; car ils sont peu ou point compressibles , et cette déduction acquiert une nouvelle force quand on se rappelle que les liquides peuvent toujours être considérés comme des gaz privés du calorique qui formait leur compressibilité ( ^ ). La nature (*)

(*) On peut voir à ce sujet les belles expériences de la décomposition et de la recomposition de l’eau.

nous a, d’ailleurs, révélé l’insonorité de l’eau en ne donnant pas de voix aux poissons. On sait que dans un brouillard épais le son s’éteint à une faible distance, et que la percussion des corps les plus retentissants cesse d’en produire en les plongeant dans un liquide (*). Cependant c’est aux ondes aqueuses qu’on a emprunté l’idée première de l’hypothèse des ondes sonores, imaginées pour expliquer la formation et la propagation des sons dans l’air.

Cette hypothèse s’appuie sur des expériences et des calculs qui peuvent séduire ; néanmoins on reconnaît, à l’examen, que le résultat arithmétique n’a d’autre base que le rapport qu’on a établi entre le comput des vibrations et la mesure d’ondes qu’on a supposées dans l’air.

L’existence de ces ondes idéales reste donc à prouver; et d’abord on se demande

(q Pourquoi, dans un liquide, les vibrations du corpa sonore cessent-elles de produire des sons? C’est que, de toutes parts, elles se trouvent en contact avec une continuité matérielle qui les arrête.

PSVCHOLOOfE

si la nature des choses permet une telle hypothèse; caries ondes des liquides sont dues à la cohésion qui unit encore leurs molécules, cohésion qui n’existe plus dans les gaz, d’où il résulterait que les ondes n’appartiendraient qu’aux seules agglomérations liquides, et que la nature de l’air ne les admettrait pas.

Les physiciens ne se sont pas occupés de cette difficulté, que j’ai cru devoir présenter avant d’examiner la série des phénomènes qui les a conduits à créer des ondes sonores pour le besoin des explications.

Tous les sons se propagent dans l’air avec une égale vitesse, forts ou faibles , graves ou aigus, et l’on a remarqué que le nombre des vibrations d’une corde tendue augmente quand on la raccourcit, en telle sorte que la rapidité des vibrations compense toujours leur longueur; de même un tuyau d’orgue de trente-deux pieds, qui vibre trente-deux fois par seconde, vibreraitsoixante-quatre fois dans le même temps s’il n’avait que seize pieds. Les pîivsiciens

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se sont emparés de ces phénomènes pour en conclure que , à i’image des vibrations, il se forme dans l'air des ondes sonores dont le nombre et la rapidité augmentent quand leur longueur diminue : ce qui leur sert à expliquer Fégaiité de la propagation des sons ; car, dans ces ondes supposées, il y a toujours compensation exacte entre la taille et la vitesse.

On voit, dans cette hypothèse que , pour faire arriver simultanémeiit tous les sons au même but, il a lailii admettre dans les ondes sonores une innombrable variété de taille et de vitesse , ce qui semble peu d’accord avec la simplicité des voies ordinaires de la nature. Je pense, au contraire, que tous les sons se propagent par le mouvement qui circule intérieurement dans Fair, ce qui les fait arriver simultanément ; car ils n’ont qu’un seul et même véhicule. Ce mouvement est propre au mode des combinaisons gazeuses, et résulte de Fétat de dissolution où la substance liioiiiieiise y litiïl ni matière; li est susceptible de peu

de variation ; néanmoins , dans certaines dispositions atmospliériqnes , rex}>érience prouve qu’il y a accélération dans la propagation du son : ce qui ne s’accorde pas avec riiypo thèse des ondes sonores.

Les physiciens auraient dû soupçonner que la sonorité de l’air tient à une cause spéciale; car tout ce “qui, dans le corps sonore, inllue sur les vibrations en faisant passer les sons du grave à l’aigu , comme la grosseur de la corde , son raccourcissement ou sa tension, sont des accidents que la nature des gaz n’admet pas, et qui, par conséquent, ne peuvent pas se reproduire dans l’air. Ainsi les phénomènes observés dans les vibrations des corps solides ne prouvent en rien l’existence des ondes sonores, et l’exactitude du calcul des vibrations appliquée à cette hypothèse n’en fait pas une réalité.

On sait, au surplus, que vingt violons d accord donnent vingt sons différents. Cependant, avec l’hypothèse des savants, les sons produits devraient être les mêmes;

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car les ondes qui les formeraient seraient identiques. Les physiciens n’expliquent pas ce phénomène, dont bientôt j’exposerai la cause.

Les ondes qui se forment à la surface des liquides sont toutes égales en épaisseur, et leur uniformité tient à l’homogénéité du milieu qui les reçoit ; il en serait de même pour l’air, et la dhersité dans la taihe des vibrations ne s’y reproduirait pas si des ondes pouvaient s’y former.

La sonorité est une propriété particulière à la nature de l’élasticité des gaz, où le mouvement tient la matière en dissolutmn. Cependant les physiciens prétendent que les sons ne sont que des accidents vL bratoires, qui existent et se propagent aussi bien dans les solides que dans l’air. On a frappé l’extrémité de tuyaux en fonte de trois cents mètres de longueur, et le son s’est propagé par l’air intérieur, tandis qu’un autre son parcourait , dit-on , le métal et arrivait plus rapidement. On a conclu de cette expérience que les sons voya-

gent dans les solides comme dans l’air ; il me semble qu’elle démontre, au contraire , que les vibrations ne sont pas des sons. En effet, si les vibrations se propagent plus rapidement que les ondes sonores, il s’ensuit que celles-ci ne sont pas la reproduction de celles-là, car l’inégalité dans l’arrivée des sons prouve que , dans l’air intérieur, les ondes sonores ont été moins rapides ou de moindre taille que les vibrations qui les ont produites dans le métal. Que deviennent alors les trentedeux vibrations du tuyau d’orgue et les trente-deux ondes sonores formées à leur image? Il est évident que cette expérience renverse, par sa base , l’explication donnée à l’égalité de la propagation des sons dans l’air, puisqu’on ne peut plus calculer le mouvement des ondes sonores d’après celui des vibrations f). Il est certain, au surplus, (*)

(*) On fait observer que c’est à l’hypothèse des ondes sonores qu’on doit la création des ondes iamiiicuscs du fluide éthérc.

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que les vibrations des corps solides tienneiil à leur continuité matérielle; car elles varient avec leur mode d’agrégation , et se communiquent de proche en proche. On sait, par exemple, qu’un coup porté sur le bout d’une poutre retentit aussitôt à l’autre extrémité, tandis que transversalement l’ébranlement est presque nul. Un pareil phénomène est inconciliable avec la nature des combinaisons gazeuses dont les molécules se trouvent en état de dissolution complète.

Le calorique est la source de toute élasticité ; mais ses effets diffèrent dans les solides et dans les fluides, car il s’y trouve combiné d’une manière opposée. Le calorique (ou plutôt le mouvement ) absorbé par la matière dans les solides communique à leurs formes une action qui se manifeste par des phénomènes de flexibilité et d’extensibilité. Au contraire , dans les fluides , le calorique tient la matière en dissolution, et l’empêche de s’arrêter à aucune forme , en y entretenant, en tous sens, un mouvement intérieur

qui y propage les sons ; de là, la vibracité des uns et la sonorité des autres.

Les liquides tiennent le milieu entre les solides et les fluides ; ils sont dans un état de lutte perpétuelle, et le mouvement y travaille à dissoudre la matière , qui , de son côté , tend sans cesse à s’y agglomérer ; en sorte que les vibrations s’y métamorphosent en ondes, et la propagation des sons qui s’y formeraient s’y trouverait arrêtée à chaque pas. Examinez l’eau quand elle passe à l’état de congélation : ses molécules s’agglomèrent, prennent une forme, et l’élasticité , par flexibilité , s’y manifeste. Exposez cette eau glacée à l’action de la chaleur, le mouvement y augmente ; elle perd sa forme en devenant liquide , mais ses molécules conservent encore quelque continuité matérielle (*). Enfin augmentez la chaleur et faites passer l’eau à l’état de vapeur, le mou-

C’est ce reste de continuité qui donne aux liquides la propriété de former des ondes. Une forte compression, en expulsant le calorique, congèle les liquides, ou il est retenu plutôt que matériellement combiné.

vement qu’elle acquiert accroît son Yoliime et divise prodigieusement ses parties ; leur continuité cesse, l’élasticité par compressibilité se manifeste, et la sonorité avec elle Ç).

Ainsi , dans les solides , la vibracité des corps dépend de l’état de continuité des molécules matérielles qui les forment , tandis que , dans les gaz , la sonorité est due à la continuité du mouvement, qui y tient la matière en dissolution. L’expérience de la percussion des tuyaux de fonte me semble n’avoir prouvé rien autre chose , sinon que les vibrations sonorifiques avaient parcouru plus rapidement le métal que la propagation dans l’air des sons d’abord produits.

On vient de voir que les vibrations des tuyaux en fonte se propagent plus rapidement que les ondes liquides , et même que (*)

(*) La formation de la sonorité et la propagation des sons suivent la progression de la vaporisation de l’eau, d’où on peut conclure que la sonorité est particulière à l’élasticité gazeuse.

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les sons dans Fair ; ce qui n’arriverait pas si la même cause déterminait partout la communication des ébranlements ; mais leur rapidité pour les soiides suit leur puissance d’agrégation et décroît avec leur matérialité, tandis que, dans les fluides, la vitesse augmente progressivement jusqu’à la lumière, à mesure que lamaténalité disparaît.

La sonorité est une propriété particulière aux combinaisons gazeuses , et les vibrations des corps sonores ne font que la manifester. Les percussions d’un timbre placé sous le récipient de la machine pneumatique n’eussent dû laisser aucun doute à cet égard ; car elles prouvent que le son s’éteint à mesure que le vide se forme, et qu’il renaît avec le retour de l’air. A la vérité, dans cette expérience , on continue d’entendre le son en approchant l’oreille d’une tige métallique en coiiimunication avec les vibrations ; mais cela ne détruit pas les conséquences précédemment déduites, et prouve seulement qu’un nouveau son se forme dans l’air que le tympan de Foreille contient.

PlllSlOLUGiULE,

Ce qui me semble enfin démontrer complètement que les vibrations ne sont pas des sons , c’est qu’un sourd , qui les perçoit avec une extrême délicatesse, reste pourtant étranger aux sensations de !a sonorité (*). Peut-être dira -t- on qu’il faut des oreilles pour entendre , comme il faut des yeux pour voir ; c’est précisément ce qui m’a convaincu que les vibrations ne sont pas des sons ; car le cerveau les reçoit , indépendamment des oreilles, et en transmet à l’âme des sensations toutes differentes.

Je crains d’avoir trop longuement discuté le système de la formation et de la propagation des sons, dont l’insuffisance et la vanité me semblent évidentes ; mais j’ai abrégé par là l’examen de l’hypothèse des ondes lumineuses, qui doit sa naissance à la création des ondes sonores, et donne lieu

(*} Les Vibrations d’un diapason placé sur la tcle d’un sourd lui donnent la sensation des ébranlements produits ; mais i! n’enteud aucun son.

aux mêmes objections. Les savants dédaigneront la simplicité de mes raisonnements ; mais je les adresse surtout aux hommes étrangers aux systèmes de la physique, et mon but est de les mettre en état de juger combien les spéculations du génie s’éloignent quelquefois des voies de la raison vulgaire.