A. — EXEMPLE DE THÉORIE INTUITIVE

Les théories du premier genre, celles qui constituent une analyse mécanique des phénomènes, se présentent surtout dans le cas du premier principe, et dans son application au rayonnement électromagnétique. Il semble en effet que lorsqu'une onde transporte de l’énergie, cette énergie rieste localisée, groupée autour de centres très petits : les photons. Les deux phénomènes principaux qui justifient cette manière de voir sont l'effet photo-électrique et l'effet Compton. Reste à comprendre ce qu’est un photon, comment 1l est associé à une onde, comment il peut agir et d’où il vient. Or, il faut bien l’avouer, le photon jusqu'ici n’est guère qu'un nom, qui couvre l'emploi de certaines règles de calcul, mais qui ne correspond à aucune idée réelle. Prenons comme exemple la théorie par laquelle sir J. J. Thomson a essayé de nous le rendre intelligible; il l’a exposée dans des articles qu'a rassemblés M. Fric, sous le titre : « La structure de la lumière ».

A côté des ondes lumineuses que l’on peut représenter par des lignes de force fermées s’élargissant indéfiniment avec le temps, de telle sorte que la densité d'énergie associée décroisse indéfiniment, existent des quanta où se concentre l'énergie. Ces quanta sont des tubes de force très déliés, fermés sur eux-mêmes et indéformables en temps normal. Ils peuvent vibrer autour de leur forme circulaire, la vibration ayant une période égale au temps mis par la lumière à parcourir la circonférence. Ils ont une énergie potentielle interne très grande, une énergie cinétique, ou si l’on préfère une masse, égale à Av; leur vitesse est «, comme il est naturel pour des lignes de force dans le cas de l’électromagnétisme classique. Leur masse est très faible par rapport à l’énergie potentielle, leur masse propre est nulle. À l’intérieur existe un champ intense, à l’extérieur un champ nul. Les quanta liés aux lumières de diverses fréquences ont une forme semblable, mais: une grandeur différente. Ils se déplacent suivant le vecteur de Poynting, et constituent les rayons lumineux. L’interaction d’un quantum et d’un électron peut être de deux sortes : ou bien une cession d'énergie cinétique, nécessairement très faible, ou bien une dissociation du quantum avec cession d’une énergie incomparablement plus grande. En gros, l’image de Thomson est celle d’un obus qui heurte une voûte : ou bien il n’éclate pas, et poursuit sa route, en échangeant un peu d'énergie cinétique, ou bien il éclate, et modifie la structure de la voûte, peut-être même en expédie au loin les morceaux, c’est-à-dire les électrons. La théorie de

Thomson considère des interactions plus élastiques, mais la différence n’est pas bien grande.

Ces hypothèses traduisent naturellement les faits expérimentaux, et l’on conçoit qu’elles puissent permettre de retrouver l'effet photo-électrique et l'effet Compton. Reste à savoir si elles sont en elles-mêmes très satisfaisantes, et si elles ajoutent beaucoup à l’idée brute d’un quantum se propageant le long des rayons de l’onde et cédant son énergie.

I. — L'application des principes de relativité est ici assez incertaine. En effet, la masse propre est ici supposée nulle. Mais pour qu’on puisse appliquer les idées relativistes, il faut compter dans la masse l’énergie intérieure, ce que l’on ne fait pas ici.

II. — La notion de tube de forces est bien précaire. À quoi est liée cette singularité dans le champ normal, à quoi est lié le champ intérieur ! Tout ceci n’a de sens que si nous attribuons à l’électron une structure interne très compliquée.

.III. — Les rapports de l’onde et du quantum sont obscurs. L'énergie du quantum est E=}y, mais il ne concentre pas toute l’énergie du champ. Comment calculer la partie réservée à l’onde? On renonce évidemment à l’expression classique L (H?+E?). J. J. Thomson suppose que dans certains cas (fréquence très grande) les quanta mangent tout, les ondes gardant tout dans le cas des fréquences très faibles. Et cette remarque répond un peu, à l’avance, à la difficulté qu’il y à à concevoir les quanta liés aux ondes hertziennes.

Enfin, comment concevoir le lien de l’onde et du quantum? L’onde estelle le guide? Alors, les accidents arrivés au quantum ne doivent pas la modifier. Le quantum détermine-t-il l’onde? Alors, les phénomènes propres à la théorie ondulatoire ne devraient pas être perceptibles, tout en ayant lieu objectivement.

La difficulté vient au fond de ce que seule l’énergie rend un objet capable d’agir et par là d’être perçu. Le rayonnement virtuel de Bohr est un rayonnement inexistant au point de vuë expérimental.

Il ne suffit pas, semble-t-il, de partager l’énergie pour résoudre le problème. Assurément des esprits audacieux n’hésitent pas à attribuer une énergie séparée à l’onde et au photon, et même à parler d’une énergie relative de l’onde et du photon. Malheureusement, si l’on comprend à peu près comment un atome pourrait absorber uniquement l’énergie du photon en laissant l’onde continuer sa route, on voit mal comment il émettrait à la fois l’énergie de l’une et de l’autre. En réalité, une hypothèse de structure complique dans ces conditions plus qu’elle n’explique. Autant admettre que l’énergie de l’onde est absorbée par quanta, sans en’ donner de justification. Peut-être d’ailleurs sera-t-on amené à considérer tous les effets proprement ondulatoires comme adventices, et à revenir, pour le squelette de la théorie, à une théorie de l’émission. Tantôt tout se passe comme si le quantum était le fait déterminant, et tantôt comme si c'était l’onde.

IV. -— Enfin la production et « l’explosion » des tubes de forces est une image heureuse, maïs pas très claire. À vrai dire, il n’est guère permis d'espérer une compréhension claire d’un phénomène de ce genre, tant que

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