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gane. Elle traite des vibrations et ondulations des milieux élastiques discontinus, et des diverses combinaisons que ces vibrations et ondulations peuvent présenter, selon la constitution des milieux où elles se produisent et se propagent. Ces vibrations ne sont, pour le physicien, ni sonores, ni calorifiques, ni lumineuses, ni électriques ; elles sont transversales ou Ion* gitudinales; elles diffèrent par la fréquence, l'amplitude, la forme, la vitesse de propagation. Elles peuvent quelquefois, dans des cas déterminés, très limités, exceptionnels, produire des sensations, si elles impressionnent d'une certaine manière un organe approprié ; mais elles ne sont pas elles-mêmes des sensations ; donc elles ne sont pas des phénomènes. Le titre du célèbre ouvrage de Tait, la Science de l'Invisible^ pourrait être celui de n'importe quel traité de physique. Le physicien a dû partir de l'expérience, c'est-à-dire de données psychologiques; mais, par l'analyse, il en dégage des conceptions qui n'ont plus rien que de physique. La physique est expérimentale au même titre que les mathématiques l'ont été; on prouve les lois par l'expérience faute de pouvoir les démontrer, comme les pythagoriciens avaient constaté que la somme des nombres pairs consécutifs est un nombre carré. Mais ces lois expérimentales, on s'efforce ensuite de les déduire de quelque conception très générale et très simple. La constitution de la matière, qu'on entrevoit aujourd'hui comme une conséquence lointaine d'inductions hardies et pénibles, semble destinée à devenir, dans un état plus avancé de la science, le principe des déductions, et partant l'objet unique de toute la physique.

Quand un chimiste décrit un corps, il en fait d'abord connaître les propriétés organoleptiques, couleur, saveur, odeur, etc. Ces propriétés sont d'un grand usage dans la pratique, parce qu'elles donnent une première idée des corps et les peignent aussitôt à l'imagination, mais elles ne sont pas vraiment des propriétés de La matière ; elles sont des sensations provoquées en nous par des propriétés physiques.

Restent les propriétés physiques et chimiques. On les constate et on les mesure ; on peut déjà quelquefois les déduire les unes des autres. Ainsi, en vertu de la loi de proportionnalité, la quantité d'un corps donné qui entre dans une combinaison

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détermine la quantité du même corps qni entre dans tontes les Antres combinaisons qu'il peut former. Du poids moléculaire, on peut passer au volume gazeux, et réciproquement, en vertu de la loi de Gay-Lussac, et de celles d'Âvogadro et d'Ampère. Par la loi de Dulong et Petit, le poids atomique conduit à la chaleur spécifique des éléments solides, et Hermann Kopp a découvert une relation analogue entre les poids moléculaires et les chaleurs moléculaires. De la composition et constitution chimiques, on peut, dans certains cas, conclure à certaines propriétés relatives aux formes cristallines, d'après les travaux de Mitscherlich ; aux temps de volatilisation, d'après ceux de Bunsen ; à la polarisation rotatoire, d'après ceux de MM. Lebel et Van t'Hoff*.

Si imparfaites que soient encore nos connaissances à cet égard, on peut assurer qu'il existe une connexion nécessaire et rationnelle de toutes les propriétés d'un même corps. Il est possible que le module de dilatation, par exemple, et l'indice de réfraction ne dépendent pas directement l'un de l'autre ; au moins dépendent-ils certainement, d'une manière plus ou moins indirecte, de quelque propriété commune. Autrement les propriétés d'un corps se répartiraient en deux ou plusieurs groupes indépendants, dont la coexistence constante serait inexplicable; à moins d'admettre qu'une divinité les a attachés ensemble comme le Plaisir et la Peine dans le mythe du Phédon.

Si l'on connaissait le système dynamique qui constitue l'équilibre moléculaire d'un corps défini, on pourrait en déduire sa densité, ses coefficients et limites de ténacité, d'élasticité, ses constantes capillaires, etc. On saurait comment une telle molécule vibre quand elle est écartée de sa position d'équilibre, comment se comportent à son égard les ondes qui la rencontrent, c'est-à-dire toutes ses propriétés optiques, thermiques, électriques.

Si l'on connaissait de même la constitution moléculaire de plusieurs corps, on pourrait calculer quels systèmes en équilibre sont séparément possibles avec les mêmes éléments, lequel de ces systèmes est le plus stable, et tend par conséquent à se réaliser à l'exclusion de tous les autres, enfin dans quelles conditions extérieures il peut et doit se réaliser ; en un mot, on déduirait théoriquement toutes les propriétés chimiques.

(1) Ils ont formulé presque en même temps (1874) cette loi, que tous les corps doués du pouvoir rotatoire ont un carbone asymétrique.

La notion de chaque espèce de corps doit donc se ramener à un nombre progressivement décroissant de propriétés fondamentales, et, en dernière analyse, à une seule propriété, dont toutes les autres dépendent, et par laquelle on le définira. Cette définition, de tout point comparable à celles des mathématiques, je rappelle essentielle, car toutes les autres propriétés peuvent s'en déduire, comme en géométrie toutes les propriétés d'une figure se déduisent de la définition de cette figure.

On pourra être amené à concevoir des corps que nous n'avons jamais vus. Déjà en chimie organique, les théories ont permis de prévoir l'existence d'un grand nombre de corps composés qu'on a découverts par la suite ; même les systèmes périodiques de Lecoq de Boisbaudran, de Mendéléeff et de Lothar Heyer ont conduit à imaginer des éléments inconnus, à les décrire, à les nommer ; l'expérience a confirmé ces prévisions pour le gallium, le scandium, le germanium. Bien plus, la théorie pourra sans doute établir la possibilité de corps qui n'existent pas, et les propriétés qu'ils auraient, s'ils existaient. Car il n'est pas probable que la nature ait réalisé tous les corps possibles, ni que nous ayons l'occasion d'observer tous ceux qui sont réels.

La cosmologie devient ainsi indépendante de la réalité de ses objets, comme les mathématiques, aussi abstraite, aussi déductive qu'elles. Certes un tel résultat n'est qu'un lointain idéal ; peut-être ne l'atteindra-t-on jamais. Les expériences qui conduiraient à de telles généralisations sont peut-être impossibles à l'homme, et, fussent-elles possibles, personne ne s'avisera peut-être jamais de les faire. Les cas privilégiés nécessaires à l'enchaînement des déductions n'existent peut-être pas ; s'ils existent, ils ne sont peut-être pas à notre portée ; s'ils sont à notre portée, nul n'aura peut-être jamais l'adresse de les trouver. Mais tant que l'impossibilité d'un tel idéal n'est point démontrée, comme il est seul capable de satisfaire les exigences de la raison, il faudrait que l'humanité reculât vers l'animalité ou la civilisation vers la barbarie, pour que l'esprit humain se lassât de le poursuivre.

En devenant abstraite et idéale, la physique s'absorbc-t-elle dans les mathématiques ou bien demeure-t-elle une science distincte et originale? Après avoir éliminé de son objet tout

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ce qui est phénomène psychologique, sensation, qualité pure, le physicien n'a plus devant lui que des problèmes de dynamique. Mais cela ne yeut pas dire que la physique ne soit qu'un chapitre de la dynamique ; de même la géométrie ne cesse pas d*ètre une science distincte parce qu'elle emploie le secours de l'analyse algébrique.

D'abord, rien ne prouve qu'on s'en tiendra à la conception atomo-mécanique de la matière. Elle présente les plus graves difflcultés^ Entre le mécanisme de Descartes et de Hobbes, et le dynamisme de Leibniz, ajustés l'un et l'autre aux idées modernes, l'hésitation est au moins permise. La notion de l'atome, si elle n'est pas abandonnée, sera probablement dépassée.

Le mécanisme a subi, depuis Pescartes, plusieurs rudes assauts. Loin de le confirmer, les plus grandes découvertes de la physique ont semblé plus d'une fois le condamner. L'attraction newtonienne, puis les attractions et répulsions moléculaires, auxquelles on ramène aujourd'hui toutes les forces physiques, enfin l'élasticité du milieu ou des milieux où se meuvent les molécules, sont autant de défaites pour le mécanisme. Pourtant ce sont des coups dont il se relève en se transformant, en perdant peu à peu sa belle simplicité primitive.

On n'a jamais désespéré de ramener l'attraction newtonienne au mécanisme. Newton lui-même a eu soin de dire que tout se passe comme si les corps s'attiraient. CSette action à distance pourrait bien être une action transmise d'une manière continue à travers un milieu. L'attraction serait ainsi le résultat apparent de forces qui, en réalité, seraient impulsives.

Hais, outre l'attraction newtonienne, qu'il ne faut plus appeler universelle, puisqu'elle est caractéristique des molécules pondérables, on admet aujourd'hui des forces diverses, attractives et répulsives, dont seraient douées toutes les molécules pondérables et impondérables. Ce sont des forces immenses ; et Tyndall a pu dire que ces actions mutuelles des plus petites particules des corps, produisant notamment la cohésion et l'aCBnité chimique, sont des géants déguisés. Les forces répulsives peuvent être éliminées ; car i'expansibilité des gaz, dans la théorie cinétique, s'explique suffisamment par la

(1) Voy. J.-B. Stollo. La Matière et la Physique Moderne, B^bl. scient, iatern.

COSMOLOGIE . m

seule force vive des molécules, et les autres semblent pouvoir être dérivées de leurs vibrations thermiques. Quant aux forces attractives, elles seraient toutes proportionnelles aux massea^ mais décroîtraient avec la distance beaucoup plus rapidement que Tattraction newtonienne.

Les attractions moléculaires offrent à la théorie atomomécanique la même difficulté que l'attraction newtonienne : ce sont des actions S distance.

Quelle que soit la manière dont elle varie avec la distance l'attraction proportionnelle aux masses semble faire de la masse une propriété active : toute masse attire les autres masses. Dans un problème de mécanique rationnelle, la liaison de la force à la masse* est toujours une hypothèse; elle n^est jamais en cause; on dit : soit un point matériel de masse m, auquel est appliquée une force f. En physique, on affirme que tout corps agit par sa masse, qu'il est une force dès qu'il a une masse. Mais nous ne voyons pas qu'il doive nécessairement ea être ainsi. Admettra-t-on que l'attraction a été universellement liée à la masse par un décret éternel de la Toute-Puissance? Ce serait introduire le mystère dans la science. On ne peut donc pas se dispenser de chercher une liaison rationnelle entre ces deux termes, et comme l'un ne saurait se déduire de la définition de l'autre, il faut bien admettre entre eux un ou plusieurs intermédiaires que nous n'apercevons pas, une propriété ou un système de propriétés inconnues, auxquels ils sont tous deux séparément, mais logiquement reliés.

Les phénomènes acoustiques,* thermiques, optiques, électriques sont des vibrations et des ondes, se produisant et se transmettant dans des milieux élastiques. Des milieux élastiques sont encore nécessaires à la transmission des attractions newtonienne et moléculaire ; il en résulte que toute matière, pondérable et impondérable, est élastique. Mais on ne saurait, ni dans la doctrine mécanique, ni dans aucune autre, tenir pour définitive une théorie où l'élasticité serait considérée comme une propriété primitive de la matière. C'est une notion qu'il s'agit de réduire.

On dit qu'un corps est élastique, lorsque, après avoir été déformé par une force extérieure, sans dépasser certaines limites, il tend à revenir de lui-même à sa forme initiale, dès que cette force a cessé d'agir. S'il faut une force extérieure pour le déformer, c'est qu'il y a des résistances à vaincre, et des résistances finies, donc des forces intérieures tendant à main-

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i6Ù, CLAMStnCÂTUm DtS

tenir la forme initiale. Le retour db corps à son premier état étant on mouvement, il eidste en Fui une force capable de le produire ; cette- force est précisément la même qu'il a fallu yaincre pour produire la déformation.

On est donc conduit à concevoir toute molécule pondérable ou impondérable comme un système en équilibre stable. Quand cet état d'équilibre est rompu, le système tend à y revenir et le dépasse, donnant ainsi une série d'oscillations, à moins toutefois que les conditions de Féquilibre n'aient été bouleversées, ce qui a lieu quand la limite d'élasticité est franchie. Telle est la conception de Lamé S et il est à remarquer que le cas du pendule, par exemple, y est compris, bien que le pendule soit composé d'éléments théoriquement înélastiques. L'action de la pesanteur est, il est vrai, nécessaire à son fonctionnement ; mais on peut construire avec des matériaux inélastiques, des systèmes, tels que les gyrostats, qui reproduisent tous les faits d'élasticité, grâce à la seule force vive qui leur a été une fois communiquée. Diverses hypothèses, parmi lesquelles on connaît surtout celles de sir W. Thompson, ont été faites sur les équilibres moléculaires ; et, de fait, il ne parait pas impossible de se représenter toutes les molécules pondérables et impondérables comme de petits gyrostats, ce qui fait de l'élasticité une propriété dérivée et réductible.

Hais ces équilibres moléculaires sont constitués par des forces attractives et répulsives. Ainsi, en éliminant l'action à distance, nous introduisons l'élasticité, et en éliminant l'élasticité, nous revenons à l'action à distance !

Au surplus, ce qu'il s'agit d'exclure d'une conception purement mécanique de la matière, ce n'est pas seulement l'idée d'action à distance et celle d'élasticité, mais aussi celle de toute ^orce quelconque. Une force ne peut pas exister ; une force est une abstraction, une simple possibilité. Ce qui peut exister, c'est une certaine quantité de force vive. Une force n'est Tien de plus qu'un cas dans lequel un mouvement se produit ou peut se produire. L'hypothèse de Bosco vîch est doublement condamnable : elle réalise deux concepts, celui du point géomér trique et celui de la force. Elle crée la physique en disant : que la physique soiti On dit qu'un corps est soumis à une force quand il se meut ou tend à se mouvoir; et il tend à se mouvoir.

(1) Mémoire sur les conditions (Véquilibt*e d'un fluide éthéré. Journal de TEcole polytechnique, t. XIV.

quand il se mouvrait réellement s*il n'en était empêché; et il en est empêché, quand les circonstances peuvent se partager en deux groupes tels que chacun d*eux déterminerait un mouvement de sens contraire, s'il était seul. Or pour qu'il y ait un mouvement, il faut qu'il y ait une certaine quantité de force vive ; et comme la force vive ne saurait être ni créée ni détruite, dire qu'un corps est soumis à une force, c'est dire qu'une certaine quantité de force vive, actuellement présente, peut lui être communiquée par un autre corps, dans des conditions déCnies ou à définir. Toute théorie physique est donc imparfaite et provisoire, tant qu'elle n'est pas arrivée à expliquer tous les faits par de simples communications de forces vives. Les notions de forces attractives et répulsives conduisent, il est vrai, à des formules qui permettent de prévoir des effets et de les calculer; mais la tâche du physicien n'est pas finie; il r^ste à expliquer comment naissent ces attractions et ces répulsions, c?est-à-dire comment elles peuvent être produites par de simples communications de forces vives.

Or l'élasticité et l'action à distance sont des forces qu'on ne parvient pas à éliminer à la fois ; mais quand on veut réduire l'une d'entre elles à des transports de force vive, on suppose l'autre.

Ces difficultés ne sont pourtant pas suffisantes pour condamner définitivement la théorie mécanique. Toujours combattue, elle se défend et se relève toujours, déployant des prodiges d'ingéniosité pour se concilier avec les faits. L'esprit humain semble porté dans cette voie par un courant irrésistible. Ce courant n'est autre chose que le progrès naturel et régulier de la science elle-même. Si l'on jette un coup d'œil d'ensemble sur l'évolution historique de la physique, et sur le développement de chacune de ses théories, on voit que l'explication des phénomènes de la matière comporte trois stades successifs :

1^ Découvrir et exprimer des relations conêtanies entre les faits observés. La physique est alors tout expérimentale, -et imparfaitement séparée de la psycho-physiologie;

2° Se représenter ces relations comme existant uniquement entre des forces et des masses. Ces relations apparaissent alors comme nécessaires, et se déduisent; mais l'existence des forces elles-mêmes est établie par l'expérience et l'induction, sous forme de lois empiriques très générales ;

3^ Tout réduire à des masses et à des forces vives, les unes

152 CLASSmCATION DES SOBNCES

et les autres inyariables en quantité, mais les forces vives susceptibles de se transmettre d'une masse à une autre. . En arriver là, ce ne serait point encore absorber la physique dans la dynamique.

La physique est la science de la Matière. Mais ce mot doit être affranchi de toute signification ontologique. La matière n'est pas une réalité, c'est un concept abstrait; ce qui peut être donné, ce sont les Corps, non la Matière. Il existe un parallé* lisme parfait entre les notions fondamentales des sciences précédentes, de la géométrie par exemple, et celles de la cosmologie, entre VEspace et la Matière, entre les Figures et les Corps. La matière est la possibilité indéfinie des corps, comme l'espace est la possibilité indéfinie des figures.

Or il y a dans l'idée de corps quelque chose qui ne peut pas se construire avec des éléments empruntés à la seule dynamique. La géométrie traite déjà des corps, mais elle ne voit en eux que des figures. En mécanique, le corps a une masse. Tantôt on fait abstraction de sa figure pour ne considérer que s'a masse, et le corps se réduit à un point matériel, tantôt on tient compte de sa figure, et le corps se définit alors un système de points matériels entre lesquels on imagine des liaisons. En physique, le corps a une existence. Il est une chose. Sa figure est la limite qui sépare le plein du vide. Aussi l'atome est-il une conception qui s'impose nécessairement à l'esprit du phy- , sicien ; car si l'on écarte la distinction du plein et du vide, la matière s'évanouit. Si tout est vide, le géomètre pourra encore peupler l'espace pur de ses figures inconsistantes, les mouvoir pour les comparer, les déformer, les transformer ; le dynamiste pourra encore attribuer à ces figures des masses et leur appliquer des forces, puisque ces masses ne sont que des coefficients donnés, et ces forces des possibilités de mouvements définis. Mais la Physique n'a plus d'objet. Elle n'en a pas davantage si tout est plein, car les corps n'auraient plus de limites, à moins de se différencier par des qualités internes, des perceptions et des appétitions. notions étrangères à la physique. Dans le plein uniforme, il n'y a plus ni figure ni mouvement, et c un état des choses est indiscernable de l'autre » ^

Le corps, c'est l'espace occupé, par opposition à l'espace

<7ide. Occupé par quoi ? Il n'appartient pas au physicien de le

dire. Le corps, le corps élémentaire, c'est-à-dire l'atome, est

(1) Leibniz. MonadoL, 8.

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COSMCNLOGÙS 15^

pour lui le quelque chose^ par opposition au rien. II s'interdit de pénétrer dans son intérieur, sous peine de sortir du domaine de la. physique. :

Quelles sont donc les propriétés fondamentales de l'atome ?