C0SH0I06IK

site, à tous nos moyens de mesure; il n'oppose d'ailleurs aucune résistance sensible aux mouvements des astres.

L*objet de la thermique est donc d'expliquer comment ce mouvement vibratoire des corps élastiques se produit, se com* porte à l'égard des milieux et des obstacles, modifie la cohésion des corps, les dilate, les fond, les vaporise, les décompose, les combine, etc. La thermique n'est donc pas plus la science du chaud et du froid que l'acoustique n'est celle du son. En se dégageant de la psycho-physiologie, ces deux branches de la physique se rapprochent et se rencontrent : elles ont pour objet Tune et l'autre des vibrations des corps élastiques, pon* dérables ou impondérables.

3. — La lumière et les couleurs sont encore des faits subjec» tifs. L'optique s'est assez rapidement dégagée de la psychophysiologie en prenant d'abord pour objet les directions selon lesquelles se propagent les rayons lumineux. L'optique dite géométrique a pu être commencée de très bonne heure et poussée très loin. Mais quand on s'est occupé de la qualité de la lumière, on a rencontré la même différence que pour les sons et la chaleur. C'est dans les traités de physique qu'on démontre que la lumière blanche est composée de lumières colorées élémentaires diversement réfrangibles pour un même changement de milieu, que les corps nous apparaissent colorés parce qu'il transmettent ou réfléchissent en partie, absorbent en partie les radiations. Ce sont là des propositions de psycho-physiologie. En dehors de nous, il y a des rayons inégalement réfrangibles ; il n'y a pas de rayons colorés, tant qu'il n'y a pas d'œil pour les voir. Les physiciens préfèrent d'ailleurs les désigner par leurs longueurs d'onde. C'est au physiologiste à expliquer comment les éléments rétiniens sont excités par des longueurs d'onde différentes, et au psychologue, comment cette excitation produit les sensations optiques.

D'ailleurs, toutes les radiations ne produisent pas de sensations optiques ; on en est même arrivé récemment à parler de c lumière obscure ». Les rayons infra-rouges ne peuvent être manifestés que par des procédés thermométriques ; les rayons ultra-violets se révèlent par. des réactions chimiques, à moins que leur longueur d'onde ne soit modifiée^ et qu'ils ne redeviennent visibles, par la présence d*un verre d'urane ou de toute autre substance fluorescente. C'est un problème de psy- •chologie que de déterminer le seuil des sensations lumineuses^

c*e8t-à-dire les maxima et les minima de la fréquence et de Tamplitude des ondes perceptibles.

Ainsi Toptique n'a pas poor objet la lumière et les couleurs, pas plus que la thermique et Tacoustique n'ont pour objet le froid, le chaud et les sons. Elle est aussi la science des vibrations moléculaires et des ondulations d*un milieu élastique ^ Ce milieu ne pouvant être Tair, ni aucun corps pondérable, on est encore conduit à Thypothèse d'un éther, le même sans doute qui transmet déjà les vibrations thermiques. Les ondes sonores, thermiques; lumineuses, se propagent, se réfléchissent, se réfractent, interfèrent d'après des lois identiques. Le son, la chaleur, la lumière ont des équivalents mécaniques, sont des formes diverses d'une même énergie, peuvent être produits par transformation d'énergie cinétique et se transformer en énergie cinétique. Ils sont un seul et même objet d*étude.

Les terminaisons nerveuses auditives, optiques et sensitives sont excitables par des ondes de fréquence et d'amplitude diverses, mais cela ne regarde pas le physicien. Les ondes lumineuses sont longitudinales, les ondes sonores et caloriflques sont transversales : cela revient à dire que, de toutes les ondes, les longitudinales seules impressionnent le nerf optique. D'ailleurs une onde quelconque n est en général ni longitudi* nale ni transversale, mais elle produit certains effets mécaniques, physiques, chimiques ou organoleptiques par ses com* posantes longitudinales, et certains autres par ses composantes transversales. C'est ainsi qu'un même phénomène peut se manifester à la fois par des effets sonores, thermiques et lumineux. Quand une corde de piano se^ brise, il se produit à la fois un son, un échauffement, et une lueur (sans doute aussi un phénomène électrique) ; la décharge électrique présente aussi la réunion de ces quatre sortes d'effets. Il n'est donc pas probable que l'acoustique, la thermique et l'optique restent séparées comme elles le sont aujourd'hui par la dififérence des sensations produites en nous, différence qui tient moins à la nature des agents extérieurs qu'à notre organisation.

4. — Pour l'électricité et le magnétisme, nous n'avons pas de sensations spécifiques; ces phénomènes n'ayant jamais été

(1) On peut réserver le nom de vibrations an mouvement de la matière pondérable qui est la source sonore, thermique ou lumineuse, et celui d'ondulations aux mouvements du milieu de transmission.

subjectifs, la physique ii*a pas eu, à leur sujet, à se séparer de la psycho-physiologie. Ce sont des effets (attraction et répulsion des corps légers, déviation de l'aiguille aimantée), qu'il était impossible d'attribuer aux agents connus. Aussi, tandis que les physiciens croyaient connaître la lumière et la chaleur, parce que nos sens les perçoivent, Téleçtricité et le magnétisme parurent longtemps des forces mystérieuses. Le mystère était aussi grand dans un cas que dans Tautre, puisque quand nous croyons connaître la lumière et la chaleur, ce sont nos propres modiQcations que nous connaissons.

La théorie dynamique de Télectricité est loin d*ètre aussi avancée que celle de la chaleur ou de la lumière. Mais si les physiciens ne sont pas encore fixés sur la nature des mouvements auxquels il faut attribuer les phénomènes électriques et magnétiques, ils s'accordent à penser que ce sont des modes du mouvement. Des faits innombrables révèlent la transformation du mouvement en électricité, et celle de Télectricité en mouvement. C'est uniquement comme force motrice que Télectricité se manifeste, puisque ses effets lumineux, calorifiques, chimiques, physiologiques même sont, en réalité, des mouvements. En outre, comme les mouvements de la matière pondérable ne peuvent expliquer tous les phénomènes électriques, on est conduit à admettre que Télectricité, comme la chaleur et la lumière, est un mouvement de Téther.

Est-ce aussi un mouvement vibratoire ? On en pouvait douter avant les expériences de H. Hertz. Ce savant, sitôt enlevé à la science, a pu, au moyen de ses vibrateurs, manifester des ondes électriques ; il a pu les réfléchir, les réfracter, les faire interférer comme des ondes lumineuses; au moyen des interférences, il en a mesuré la vitesse de propagation : elle est de 300.000 kilomètres par seconde, précisément celle de la lumière. Or, comme la vitesse de propagation dépend uniquement de rélasticité du milieu, on peut en conclure que les ondes électriques sont propagées par le même milieu que les ondes lumineuses. Enfin pour compléter l'analogie, H. Herz a montré qu'un réseau de fils de cuivre tendus parallèlement dans un plan intercepte le rayon électrique si les fils sont parallèles aux vibrations, et le laisse passer s'ils sont perpendiculaires. Le rayon électrique est donc polarisé par ce réseau, de la même manière qu'un rayon lumineux par une tourmaline. Le rayon électrique ne diffère du rayon lumineux que par la durée de la période ; la longueur d'onde des rayons visibles est d'en-

140 CLASSIFIGATIOK DBS SCIENCES

viron 0,000 000 S, celle des rayons électriques serait au moins un million de fois plus grande.

Ces phénomènes ne concernent que Tinduction électrique, comparable au rayonnement de la chaleur et de la lumière. Hais en quoi consiste le mouvement qui se passe dans les conducteurs ?

Il y a quelque difflculté à le concevoir comme un mouvement vibratoire, il se comporte plutôt comme un fluide dans un canal. Cette loi, que dans un rhéophore de section variable, la température varie en raison inverse du carré de la section, s'explique mal en supposant un mouvement vibratoire à Tintérieur du fil. c Lorsqu'un mouvement vibratoire rencontre un obstacle qui rétrécit le milieu où il se produit, dit le P. Secchi, il se réfléchit dans la masse du milieu, mais il ne se presse pas dans le pertuis ouvert devant lui ; ce sont les fluides animés d*un mouvement de translation qui augmentent ainsi de vitesse en traversant les passages étroits ^ > Aussi quelques physiciens pensèrent-ils que le mot de courani était parfaitement juste, Télectricité circulant dans les conducteurs comme un fluide dans un canal. Or, comme rien n*a- pu déceler dans ce cas aucun transport de matière pondérable, ils proposèrent d'admettre un flux continu de matière éthérée passant à travers les masses métalliques dans les intervalles de leurs molécules.

Les expériences de H. Herz conduisent à une tout autre explication. Au moyen du vibrateur, il détermine des ondes dans'un Ql rectiligne isolé. Elles se réfléchissent à son extrémité ; on peut obtenir ainsi des ondes stationnaires dont on mesure facilement la vitesse de propagation. On trouve qu'elle est constante quel que soit le fil, et qu'elle est la même que pour l'air. On est alors conduit à cette conséquence que la propagation se fait par l'air et non parle fil. H. Herz a imaginé un dispositif aussi simple qu'ingénieux, pour le démontrer directement. Ainsi, l'expression de courant n'a décidément qu'une valeur conventionnelle ; aucune action électrique ne passe par l'intérieur du fil. Une partie de l'énergie pénètre dans le fil par sa surface, mais s'y convertit en chaleur. En revanche, l'expression de conducteur se trouve parfaitement exacte : la surface du fil est le guide suivant lequel se propage l'énergie électrique.

Comme la lumière et la chaleur, l'électricité est donc une vibration moléculaire de l'éther.

(1) Vunilé des forces physiques.

GOSMOLOGIS 141

5. — Le fait que tous les corps sont pesants n'a été connu que des physiciens modernes : les anciens admettaient des corps lourds qui tendent vers le bas, et de? corps légers qui tendent vers le haut, et le haut et le bas étaient pour eux une direction absolue dans l'espace. Au commencement du XVII® siècle, on reconnaît qu'il n'y a pas de corps légers^ mais que les corps qui montent sont des corps moins lourds, déplacés, conformément au principe d'Archimède, par des corps plus lourds. Puis Newton, s'emparant d'une idée entrevue par Kepler, Bacon, Galilée, Hooke, démontra que tous les corps s'attirent ; que la pesanteur terrestre n'est qu'un cas de cette attraction ; que la direction de la pesanteur est essentiellement relative, et que, pour deux corps quelconques, c'est la ligne qui joint leurs centres de gravité.

L'attraction proportionnelle aux masses et à l'inverse du carré des distances, est donc une propriété commune à tous les corps qu*on appelle pondérables. Toute la barologie s'en déduit analytiquement. Une fois la loi de Newton prouvée, les expériences n'y sont plus nécessaires, sinon à titre de vériÛcation. On pourrait appliquer cette loi à tous les cas imaginables ; en fait, il est intéressant d'étudier précisément les hypothèses les plus analogues aux cas que la nature présente.

De là les divisions usuelles de la barologie : pesanteur en général ; pesanteur des corps solides, liquides, gazeux (hydrostatique et hydrodynamique des liquides et des gaz). Or, on définit le solide, le liquide et le gaz, et ces définitions sont aussi abstraites, aussi théoriques, aussi indépendantes de la réalité de leurs objets que celles de la géométrie : il n'y a pas de cohésion invincible, de liquide sans viscosité, de gaz parfait. De telles hypothèses sont de tout point comparables à celles qu'on fait en dynamique, quand on suppose des liaisons entre les points d'un système. La barologie est donc, sauf la loi de la gravitation dont elle se déduit tout entière, parfaitement abstraite et idéale, comme les mathématiques. Elle demeure pourtant une science expérimentale à cause de cette loi, qui est empirique ; il reste à expliquer comment il se fait que les corps s'attirent, ou plutôt, comme le remarque Newton luimême, se comportent comme s'ils s'attiraient. Cette belle généralisation, qui soumet à une loi unique tous les mouvements des corps célestes, n'est pas un terme, mais une simple étape.

Ce grand problème n'a jamais cessé, depuis Newton, de provoquer des recherches et des hypothèses. Elles ne sont guère

satisfaisantes, il faut Tavouer. Toutefois les expériences de H. Bjerkness sur les vibrateurs et les pulsateuT^j ouvrent des aperçus intéressants. Deux « sphères puisantes », c'est-à-dire deux sphères élastiques dont le volume peut être alternativement augmenté ou diminué par la condensation et la raréfaction périodiques de Tair qu'elles renferment, s'attirent quand elles sont immergées dans un liquide. L'attraction newtonienne ne se produit-elle pas d'une manière analogue ? Elle se distingue de toutes les autres actions à distance, en ce qu'elle est instantanée; cette circonstance, qui était une pierre d'achoppement pour presque toutes les autres hypothèses, s'explique dans celle de M. Bjerkness, en supposant que le milieu universel est rigoureusement incompressible.

Il ne semble pas possible de faire aucune hypothèse vraiment satisfaisante dans l'état actuel de la science ; mais oii accorde généralement que toute action à. distance doit être considérée comme une action transmise par un milieu. En outre. Secchi avait déjà remarqué que le meilleur moyen d'expliquer que l'éther n'oppose aucune résistance appréciable aux mouvements des corps célestes, c'est de supposer qu'il est lui-même l'agent qui. transmet ou produit l'attraction newtonienne. Le problème, d'ailleurs, est-il bien posé. Toute action s'exerçant immédiatement à distance semble impossible parce qu'un corps ne peut agir là où il n'est pas. A quoi Carlyle répondait : t Sans doute ; mais je vous prie, où est-il ? Ne conviendrait-il pas plutôt de dire qu'un corps esê là où il agit ? » Ce qui ne fait pas beaucoup avancer la question, il est vrai, mais montre au moins combien il est déjà difficile de la poser.

Quoi qu'il en soit, les phénomènes de la barologie, tels que l'expérience nous les présente, doivent avoir leur raison, comme les phénomènes acoustiques, thermiques, lumineux, électriques, dans des faits inobse^^ables^ propres à rendre compte de ce que nous observons. Tout ce qui est observable est sensation, et, comme tel, appartient à la psychologie et non à la physique.

6. — La physique moléculaire est encore pleine d'obscurité. La cohésion, — à laquelle il faut rattacher l'adhérence, la capillarité, la dialyse, l'osmose, qui en sont des cas spéciaux, les changements d'état et les dissolutions, qui en sont des modifications, en6n l'affinité chimique,— -toutes ces forces sont des attractions moléculaires. Il semble exister en outre des forces

byGoogk

répulsives : dans les gaz, elles remportent sur les forces attractives ; dans les solides et les liquides, elles maintienneat les molécules à distance les unes des autres, et font équilibre aux forces attractives. On admet généralement que les molécules des corps ne se touchent pas; on a même avancé, que relativement à leurs diamètres, elles sont aussi éloignées les unes des autres que les astres dans le système solaire.

Déjà tous les phénomènes relatifs à la capillarité ont pu être expliqués par la tension superficielle, et toutes les lois expérimentales se rapportant à cet ordre de faits se déduisent assez facilement des formules de Laplace et de Gauss. Tout se passe comme si la surface libre d'un liquide, ou, plus généralement, la surface qui le sépare d'un gaz ou d'un autre liquide était une membrane élastique tendue. Or on conçoit que les molécules de la surface libre ne soient pas dans les mêmes conditions d'équilibre que celles qui sont de toutes parts entourées par d'autres molécules semblables. Laplace, puis Gauss sont parvenus à rendre compte de la tension superQcielle en supposant que chaque molécule exerce sur les molécules voisines une attraction proportionnelle aux masses, et en raison inverse du cube, ou de quelque autre fonction de la distance : cette fonction doit être telle que l'attraction décroisse très vite à mesure que la distance augmente.

Sous l'influence des vibrations thermiques, l'équilibre moléculaire est modifié. Si l'amplitude des vibrations augmente, les molécules s'écartent et le corps se dilate. Si elles s'écartent assez pour être en dehors de leurs « sphères d'attraction » mutuelles, la cohésion est profondément modifiée ou plus ou moins complètement détruite, le corps est fondu ou vaporisé. Récemment (1894) M. Van des Waals, en introduisant dans le calcul des attractions moléculaires la considération du volume, et en admettant que cette attraction varie en raison inverse du carré du volume, est arrivé à la notion de la pression interne des gaz. Plus le volume est petit, plus la pression interne du gaz est grande ; quand cette pression devient égale à la pression externe, une action extérieure n'est plus nécessaire pour maintenir le volume et le gaz est liquéfié.

Vers la même époque aussi (1894) les lois de l'osmose ont été assimilées par M. Van t'Hoffà celles des gaz et des vapeurs. Il a montré que « la pression osmotique d'une dissolution de sucre a la même valeur que la pression qu'exercerait le sucre s'il occupait à l'état gazeux le volume occupé par la dissolution ».

144 CLASSIFIGATIOIf DES SdEHCES

Le même auteur a jeté quelque lumière sur la nature des dissolutions ; il nous a appris à déduire théoriquement la constante relative à l'abaissement de leur point de congélation.

L'afQnité chimique, considérée comme une propriété générale de la matière, est du domaine de la physique moléculaire. Une réaction chimique est le remplacement d'un équilibre moléculaire par un autre équilibre moléculaire plus stable. Ce changement est favorisé par diverses causes, choc, battement, frottement, dissolution, chaleur, lumière, électricité, etc., capables de diminuer la stabilité de l'équilibre initial. Aux lois empiriques de Berthollet, M. Berthelot a substitué des lois plus générales, qui peuvent se résumer en celle-ci (sauf le cas plus complexe des réactions « endothermiques >) : l'équilibre le plus stable, celui qui tend à se réaliser de préférence, est celui qui exige l'emploi de la moindre quantité d'énergie, autrement dit de force vive. Ainsi s'explique que dans la plupart des réactions, une certaine quantité de force vive, mise en liberté, se manifeste sous la forme de chaleur.

Il est remarquable que l'état gazeux semble être la forme la plus simple sous laquelle la matière se présente. Les découvertes de H. Van t'Hoff sur l'osmose ont consisté à retrouver dans les lois de ce phénomène celles des gaz et des vapeurs ; les travaux mémorables de M. Van des Waals ont établi « la continuité des états gazeux et des états liquides ». En chimie, la théorie atomique doit toute sa simplicité lumineuse au rapport qu'elle établit entre les mesures volumétriques et les mesures pondérables ; or les volumes, pour être comparables doivent être pris à l'élat gazeux. Il semble que certaines théories sur la constitution de la matière tendent à faire dériver, par une voie plus ou moins détournée, les propriétés des liquides et des solides de celles des gaz. On peut donc entrevoir que la physique moléculaire est destinée à se présenter tout entière comme une extension de la plus ancienne et de la plus parfaite de ses théories ; je veux parler de la théorie cinétique des gaz, qui, depuis Daniel Bemouilli, a été confirmée par tant défaits, a aidé à dissiper tant d'obscurités, qu'on ne la met plus guère en doute.

7. — Ainsi, dans toutes ses parties, la physique a pour objet, non le phénomène, c'est-à-dire la sensation, mais ce qui explique la sensation, ce qui est avant elle, avant même l'excitation de l'organe, et a lieu tout aussi bien en l'absence de Por-