DEUXIÈME PARTIE — ÉNEIIGIE

n'en va pas ainsi, la bille s'élève de moins eu moins haut, et on dit que le marbre est un peu « mou ».

Soit luaiutenant un tube rempli d'air hermétiquement fermé : pressons-le au moyen d'un piston, l'air se comprimera et s'échauffera ; intefrompons la pression, et l'air reprendra son volume primitif s'il est parfaitement élastique et, dans ce cas, il restituera toute sa chaleur, sinon il conservera un peu de chaleur et ne reviendra pas absolument à son premier état ; c'est ce qu'on exprime en disant que l'air a un peu de viscosité. Si un gaz était absolument élastique, il n'offrirait aucune résistance à un corps en mouve-

!QCnt.

Crookes définit la viscosité d'un gaz, la résistance qu'offre ce gaz au passage d'un corps qui le traverse, l'air est très l'élastique, c'est ce qui fait qu'il transmet irùs fidèlement, quoique non absolument, les mouvements qui lui sont imprimés j mais il est un peu visqueux, et c'est ce qui explique que les ondes finissent par s'y éteindre, et que le vol des oiseaux y puisse prendre un suffisant point d'appui pour des mouvements même très rapides.

Dans une onde sonore, les molécules d'air, quoique très distantes, conservent absolument leurs distances réciproques à température et pression égales, grâce à la force centrifuge résultant de la rotation des molécules ; le vide entre ces dernières n'empêche donc pas la constitution de l'oncle et en est même sans doute une des conditions essentielles. Dans l'expérience

précédente de l'air pressé par un piston, nous ave constaté que Tair comprimé s'échaufife ; il se refroic par contre, lorsqu'il se dilate, c'est là une loi géi raie de physique, un gaz qui diminue de voIud abandonne de la' chaleur, un gaz qui se dilate, emprunte et produit du froid ; il en est de même pi les corps à tous les états ; nous chercherons à ex quer plus loin la cause de cette loi.

Ether

Abordons maintenant les mouvements et les énergies moléculaires ou atomiques. Si l'astronomie a dû, suivant l'expression de Laplace, s'élever à travers les illusions des sens, tout ce qui concerne les études moléculaires, a dû se poursuivre en dehors des sens ; or c'est certainement dans les mouvements moléculaires que se trouve le secret du monde, et c'est l'étude de l'inaccessible molécule qui nous le dévoilera.

Les énergies moléculaires : chaleur, lumière, électricité, magnétisme ont pour milieu de propagation l'éther, de même sans doute que la gravitation, la cohésion et l'affinité.

Descartes admettait que la matière remplissait l'espace d'une façon continue, cette matière que tous les physiciens admettent aujourd'hui, il l'appelait éther; les gaz, les liquides, les solides n'étaient que des matières plus grossières. De même Newton supposait que les espaces célestes étaient remplis d'un milieu très subtil pénétrant tous les corps, et auquel il donnait aussi le nom de milieu éthéré ou d'éther ;

se

t MATIÊIlE ET DE Lli^tKRCIE

c'est même k ce milieu qu'il attribuait, sans comment, la propagation de la gravitation.

L'existence du milieu éthéré paraît prouvée

Newton par ce fait, qu'un thermomètre se comportait' dans le vide comme dans l'air; or, la chaleur nepeat] être transmise à travers le vide qne par les vibralioM d'un milieu beaucoup plus subtil que l'air, et il ajoute: H Ce milieu n'est-il pas excessivement plus rare el » plus subtil que l'air, et excessivement plus élastique » et plus actif? Ne pénètre-t-il pas facilement tous les >' corps, cl par sa force élastique ne se répand-il pas 1) dans tous les lieux ? » Chose étrange. Newton qiâ admet les vibrations de l'éther lui refuse cependant la faculté de propager la lumiîîre.

Bans ses Leçons sux l'élasticité, Lamé définit comme suit le rôle et l'importance de l'éther toL qu'on le comprend aujourd'hui :

« L'existence du fluide éthéré est inconteslable- 1) ment démontrée par la propagation de la lumière » dans les espaces planétaires, par l'explication si » simple et si complète des phénomènes de la dif- )i fraction dans la théorie des ondes et, comme nous 1' l'avons vu, les lois de la double réfraction prouveot >i avec non moins de certitude que l'éther existe dans » tous les milieux diaphanes. Ainsi la matitVe pon- I) durable n'est pas seule clans l'imivers, ses parti- )i cules nagent en quelque sorte au milieu d'utt u Huidc ; si ce fluide n'est pas la cause de tous 1« » faits observables, i! doit au moins les modifier, les

DBUXÎEIIE PARTIE -

Ipropager, compliquer leurs lois. Il n'est docc plus ipossible d'arriver à une explication rationnelle et Lsomplète des phénomènes de la natnre physique, teans faire intervenir cet agent dont la présence (est inévitable.

On n'en saurait douter, dans cette intervention ■ement conduite, se trouvera le secret de la ' véritable cause des effets qu'on attribue au calo- [ rique, à l'électricité, au magnétisme, à l'attraction p universelle, à la cohésion, aux affinités chimiques, |«artous ces états mystérieux et incompréhensibles ■■ne sont au fond que des hypothèses de coordînal'tion utiles sans doute à notre ignorance actuelle, I mais que les progrès de la véritable science finiront Lpar détrôner. » ,

lEt, plus loin, Lamé appelle l'éther « une seconde I Espèce de matière, infiniment plus étendue, plus Poniverselle, et très probablement beaucoup plus ■ active que la matière pondérable, et dans laquelle H la science future reconnaîtra le véritable roi de la » nature physique ».

On remarquera ici que Lam(5 admet deus sortes de matière : la pondérable et l'impondérable.

Wurtz, dans le même ordre d'idées, se demande si l'éther n'est pas formé d'atomes du second ordre, origine des atomes pondérables.

On voit par ce qui précède l'importance que présente l'éther ; or, pourquoi ce âuide est-il impondé-. rable et qu'entend-ou par là ?

sm

Dès qu'il fût reconuu que la lumière avait besoin d'un intermédiaire pour se propager, il devint nécessaire de remplir l'espace d'un fluide répandu partoiil d'une façon uniforme, sans cela comment pourrait-oû apercevoir les étoiles ? Or, cette néeessilé d' éther universel exigeait qu'il fut impondérable, il M devait pas peser, sinon il se serait condensé en atmosphère autour des grandes masses de l'espace, et une seule lacune eût suffi pour empêcher la vision des astres ; l'éther est donc bien de toute aécessilè dépourvu du caractère qui, pour nous, est inséparable delà matière, delà pondérabîlité.

Malgré son impondérabilité, l'éther est-il résistant? Laplace le conteste, et beaucoup d'astronomes avec lui. Newton, au contraire, l'admet, et Arago n'explique que par cette viscosité le retard de deux jours qu'a éprouvé la comète d'Eneke en cinq révolutions. Le P. Secchi, enfin, et avec lui presque tous les physiciens, admettent la résistance tout au moins inerte de l'éther; queiques-uns même croient à l'existence d'une matière météorique très raréfiée.

Nous avons vu que l'eau et l'air présentaient une certaine viscosité ; il nous paraît incontestable que de même l'éther n'est pas parfaitement élastique, l'absolu ne se rencontrant nulle part. La faible viscosité de l'éther est même nécessaire pour rendre compte de phénomènes autrement inexplicables; uq argument paraît péremptoire en faveur de la viscosité; la chaleur, qui parcourt trois cent mille kilomè-

BEUXIËUe PARTIE -

très par seconde, met cinq minutes pour se rendre du soleil à la terre ; que devient dans cet intervalle l'énergie ^ m V* qu'elle représente ; sans doute la vitesse est considérable, mais la masse ou dans l'espèce la résistance ne saurait être nulle ; n'est-il pas absurde, d'ailleurs, de supposer qu'une substance quelconque, par le seul fait qu'elle existe, puisse être déplacée sans effort.

Si l'élher enfin était parfaitement élastique, il transmettrait instantanément les énergies ; or, l'on sait que bien que la vitesse de propagation soit immense, elle n'est pas nulle.

La seule objection qui ait été formulée contre la résistance de l'éther, c'est que, si elle existait, les planètes et tous les astres finiraient à la longue par cesser leurs mouvements. Or, dit-on, depuis deux mille ans, les astronomes n'ont pu constater le moindre ralentissement dans le mouvement de la terre, alors qu'on pourrait reconnaître une différence d'une seconde, A cela nous répondrons que les marées qui occasionnent sur le fond des mers et sur les côtes un ' froltement considérable, tendent incontestablement à ralentir le mouvement de rotation de la terre, et cette cause, cependant certaine, n'a produit non plus aucun effet appréciable ; l'argument invoqué est donc sans valeur, et nous persisterons à admettre upe résistance infiniment faible de l'éther.

Do môme que les ondes aériennes ne supposent pas la continuité de l'air, de même les ondes éthérées

n'impliquent pas la continuité de Téther, contrain ment à l'opinion de Descartes ; des vides doivei donc exister entre les particules primordiales, et i sont la condition essentielle de la propagatioa p( ondes. Pour que l'éther puisse en effet se condensi et se raréfier, il faut de toute évidence qu'il exis des intervalles entre ses atomes.

pour l'dtude des propriétés de la matière il est

issaire d'avoir recours à l'état gazeux, pour ce

concerne les énergies, it faut considérer tout

iLord les solides ; c'est en effet, comme nous le

Tons plus loin, par la condensation de la matière

J^smique que l'éuergie s'est créée, et c'est dans les

»rps solides qu'elle peut le plus facilement être

C'est donc sur les corps solides que l'on a étudié [&ùt d'abord la lumière et la chaleur. En fait, ces bax énergies ont la même cause ; partant, leur étude i saurait être séparée.

I L'opinion de Pythagore sur la propagation de la aière était que l'œil lance une infinité de rayons i'vont saisir les objets perçus. — Pour Démocrite tEpiouro, les rayons émanent des objets lumineux [-mêmes. — Platon admet les deux sortes de ryoQS qui vont se rencontrer à moitié distance. kiD faut arriver à Descartes pour approcher des "Tnterpré talions modernes. Descartes attribue la tran^-

65 GENÈSE iiE L* matièhe et pe l'énergie

mission de la lumière à la pression de IVther parlant de cette id^e, il a fait la découverte de la li fraction, mais c'est à tort qu'Enlor lui a attribué ceB* des ondes lumineuses.

Avec Newton, le monde savant se divise sur dem svstèmes : celui de l'émission et celui de rondulatio). Newton, partisan de témis&ion, supposait que

corps lumineux émettent àm l'espace de petites particules matérielles spéciales; ainsi le soleil lancerait sans cesse des particules qui, douées de la même vitesse, viendraient ea même temps atteindre une même surface sphérique A, en supposant que la matière surface du soleil se ditt'usât snr i surface de A, nous retrouvons bien la loi d'affaiblissement en raison inverse du carré de» distances. A l'aide de sa théorie, Newton était parvenu à expliquer plusieurs phénomènes liimînenx aussi Gassendi et Biot, entre autres, l'avaienl-iis adoptée ?

Cependant beaucoup de phénomènes restaient inexpriqués, ceux des interférences et de la polarisa' tion, notamment. Gomment, en effet, dans le système de l'émission, comprendre que des rayons puissent se détruire? Avec le système de Huyghens, au contraire, rien de plus simple ; ce dernier n'est d'ailleurs

émise tonte 1

par

ÎEUXIÊME I>AHT[E — ÉNEBGTE

ondulations de l'^ther, analogues

celles de l'air dans le son. Yoiing ot Fresnel, qui

sont venus après lui, ont réussi à expliquer par leur

moyen et à l'aide du calcul tous les phénomènes

lumineux.

D'après ce que nous avions vu dans le son, la loi de propagation, en raison inverse du carré des distances, qui est celle de la lumière, nous laissait prévoir l'existence des ondes sphériques sans transport de matière, mais ces ondes elles-mêmes nous laissent pressentir que, comme pour la lame vibrante, Tordulation est due à un mouvement vibratoire, et, en effet, les théories modernes attribuent la lumière et la chaleur à un mouvement vibratoire moléculaire ; or, comment concevoir ce mouvement vibratoire.

En décrivant la constitution atomique de la matière, nous avons vu qu'un corps solide pouvait être considéré comme formé d'atomes ou de molécules séparés les tins des antres par des intervalles relativement grands, par rapport aux dimensions des parties intégrantes ; nous avons aussi reconnu que, par raison d'équilibre, les molécules devaient êlre animées de mouvements rotatoires très rapides ; dans ces conditions d'équilibre instable, on conçoit que la moindre cause occasionne des vibrations. Ce corps solide, en effet, où toutes les molécules ainsi constituées peuvent être considérées comme des ressorts légèrement suspendus, supposons-le frappé par un choc : deux cas peuvent se présenter, ou bien

6i GEKËSE Db: LA MATIËRIiL ET DE l.'ÉNËRGIE

le corps est dans l'impossibilité de se mouvoir, et alors tous les ressorts se mettront à vibrer, et ce sont ces vibrations qui constitueront la chaleur et & un degré plus élevé la lumière, et tout le monde sait. en effet, qu'un corps fixe frappé s'échauffe. Si le corps heurté, au contraire, est libre de se mouvoir, une partie seulement de l'énergie sera employée ft faire vibrer les molécules, et c'est ce qui se passe en etFet, le corps s'échautfe peu. Cette comparaisoD, croyons-nous, est de nature à bien faire comprendra au lecteur les phénomènes et la nature vibratoire de la chaleur et de la lumière. On peut donc conclure qua toute cause qui produit des vibrations' moléculaires occasionne de la chaleur et de la lumière. Les ondes émises par ces vibrations vont frapper nos sens etj produire les sensations caractéristiques de ces énergies.

Un rayon lumineux passant d'un milieu dans un autre se réfracte, c'est-à-dire est dévié. S'il passa d'un milieu moins dense à un milieu plus dense, de l'air dans le verre, par exemple, il se rapprochera de la normale à la surface du verre ; en repassant du verre dans l'air, il s'écartera au contraire de la normale à la surface de sortie.

Or, si l'on fait tomber sur un prisme de verre un rayon solaire blanc, on reconnaît qu'à la sortie, au lieu d'un rayon on en a plusieurs qui sont, par ordre de déviation, violet, indigo, bleu, vert, jaune, orangé, rouge, le rayon violet est le plus réfracté, le rayon

î le I

jins ; au delà du violet, le;

rayons ne sont

s visibles à l'œil ; ils existent néanmoins, et ce sont même ceux qui sont doués de la plus grande activité chimique ; avant le rouge se trouvent également les rayons les plus chauds, quoique non visibles ; les rayons visibles sont donc compris entre le violet où la molécule vibre 734 trillions de fois par seconde, et le rouge où elle ne vibre que 477 trillions : l'œil humain n'est constitué que dans ces limites.

Les rayons lumiueux, calorifiques et chimiques ne diffèrent donc que par le nombre de vibrations ; tous, dès qu'ils ont quitté le soleil, parcourent l'espace avec la même vitesse, puisque partis confondus ils arrivent confondus, et ce qui prouve bien que la fusion ne s'est pas faite à l'instant de leur arrivée sur la terre, c'est que si, après avoir décomposé un rayon par le moyen d'un prisme, on recompose le faisceau par le moyen d'un second prisme, la lumière ressortira blanche et continuera de cheminer telle.

L'œil, moins bien doué que l'oreille, ne perçoit doue qu'une résultante de tous les rayons qui lui arrivent simultanément, tandis que l'oreille perçoit distinctement tous les sons simultanés compris entre 32 et 73,0IJ0 vibrations par seconde.

La vitesse de la lumière a été mesurée au moyen d'expériences de laboratoire par Savary, par Rœmer au moyen des éclipses des satellites de Jupiter, et enfin par l'aberration do la lumière; par tous ces

66 CEWÉSE BE LA MATIÊIIE ET BE L'ÉNERG»

procédés, elle a été trouvée de 300,{XXJ kilomèf par seconde, ce qui, pour la lumière rouge, d( ime longeur d'onde de 0"°'000064.

La lumière traverse les corps diaphanes,' c'( dire ceux où l'éther, qui remplit l'intervalle des lécnles, vibre à l'unisson de l'éther qui les frai Une plaque diaphane pour iio rayon peut d'ailli être opaque pour tous les autres ; c'est ainsi qii'uD verre violet ne laissera passer que les rayons violets et arrêtera tous les autres.

11 est une lumière cependant inconnue il y a d'années encore qui traverse les corps opaques, ( la lumière Rœntgen obtenue au moyen de i'arapoQU de Crookes. Nous avons vu, en parlant de cette ampoule, que les molécules d'air lancées du pôle négatif contre les parois du verre, viennent frapper cette paroi des milliards de fois par seconde. Ce « bombardemeni » moléculaire fait vibrer le verre, et de cette vibration de surface naissent les rayons X.

Lorsque les ondulations lumineuses rencontrent la surface polie d'une glace qui les laissent imparfaitement passer, une partie des rayons est réfléchie, c'est ce qui fait qu'un observateur peut voir son imago confuse en même temps que les objets qui sont audelà ; une couche d'argent poli placée sur la face postérieure arrête les ondulations, il y a alors réflexion totale. Ici la surface est si hermétiquement fermée que l'éther lui-même ne peut la traverser ou tout au moins communiquer le mouvement aux particules de l'au-delà.

Chaleur

Chaque rayon est donc à la fois chimique, lumineux et calorique. Jusqu'à 477 trillions de vibrations, l'œil ne perçoit pas la lumière, ce que nous traduisons en disant que les rayons sont purement calorifiques.

La chaleur sur un corps solide produit deux effets : 1** un mouvement vibratoire révélé par le thermomètre et qui constitue par conséquent la température du corps ; 2° un mouvement rotatoire qui, par sa force centrifuge, contribue à l'écartement des molécules et fait équilibre à la cohésion 'que nous étudierons plus loin.

La chaleur spécifique d'un corps est celle nécessaire pour élever sa température d'un degré. Dans les liquides, 'les — seulement de la chaleur fournie à un corps sont employés à élever sa température ; les — sont employés à la rotation ou à l'écartement des molécules, autrement dit à la dilatation. Dans les gaz, la portion de chaleur nécessaire à l'écartement étant très faible, la chaleur spécifique est environ moitié de celle des liquides. La chaleur spécifique

GR OENÉSE DE LA MATIÉllE ET 1)E L'ÉSKRCIE

lies solides enfin est aussi moindre que celle des!quîdes, mais généralement plus forte que celle gaz; celle de la glace u'esltuie la moitié de ci l'eau, tout comme sa vapeur.

Prenons un cas particulier, l'eau par exemple ses trois états, soit un kilogramme de glace à plusieurs degr(5s au-dessous de zéro, si nous la chauffons, sa température augmente d'un degré par demi calorie fournie et disons tout de suite que la calorie est la quantité de chaleur nécessaire pour élever d'un degré un kilogramme d'eau. Dès que le thermomètre marque 0, la chaleur qui jusque-là avait servi à faire vibrer la molécule et à la faire tourner, c'est-à-dire à l'élévalion de température et à la dilatation, dès ce moment, dis-je, la chaleur fournie est toute entière employée l fondre la glace, c'est-à-dire à la dilatation ou rotation, 80 calories sont absorbées à cet effet sans que le thermomètre bouge ; ou dît que la chaleur latente de fusion de la glace est de 80 calories.

Dès que la glace est fondue, la chaleur fournie esl de nouveau consacrée, partie à l'élévalion de la température ou augmentation des vibrations moléculaires mesurables au thermomètre, partie à la rotation oa dilatation, mais ici ce n'est plus une demi-calorie par degré qui est nécessaire, mais une calorie. A 100% le thermomètre ne monte plus, toute la chaleur fournie est employée à un écartemont moléculaire, bien plus considérable ici que dans le cas de la liquéfaction. la chaleur latente de vaporisation est en effet de 537 calo-