LE CHOC ÉLASTIQUE

transformer en autre chose, nous devons forcémenti après le choc, la retrouver comme énergie cinétique, c'est-à-dire comme force vive*.

Mais c'est là, vraiment, retourner le problème de manière fort illégitime. La conservation de Ténergie, nous le verrons, n'est pas un axiome et nul ne saurait prétendre que sa disparition fût inimaginable. Si la pression est le résultat de chocs moléculaires, il faut que la force vive se conserve; produire cette affirmation, c'est simplement constater que la pression du gaz se maintient, c'est-à-dire énoncer une loi et formuler le problème qu*il s'agit de résoudre, et non pas en fournir une solution. Ce que nous demanderions, c'est une théorie nous expliquant comment cela peut se faire mécaniquement, sans qu'on ait besoin de doter les molécules d'une force élastique spéciale.

On peut encore aborder ce problème d'un autre côté. Nous pouvons nous imaginer des corps élastiques et qui, au choc, se déforment de moins en moins. A la limite, la déformation sera nulle et le corps, parfaitement élastique, conservera au choc la totalité de sa force vive. Mais, d'un autre côté, comme le corps en question ne se déforme point, nous pourrons aussi le considérer comme absolument inélastique, et, dès lors, au choc central de deux molécules de vitesses égales et contraires, ces dernières se neutraliseront simplement et les molécules demeureront en repos. C'est-à-dire qu'au point de vue purement rationnel, chaque fois que deux molécules se rencontreront, il y aura indétermination absolue quant aux conséquences — ce qui, évidemment, est contraire au déterminisme qui est la base de toute science.

11 est curieux de constater, par un passage de VOptiqiie de Newton, que des arguments analogues à ceux tirés de la conservation de l'énergie avaient été mis en avant dès sou temps. Ceux-là seuls songeront à s'en étonner pour qui l'historique du principe de la conservation de l'énergie commence avec Mayer et Joule ; mais en réalité, depuis Huygens et Leibniz, le principe de la conservation de la force vive servait déjà, dans bien des occasions, aux mêmes fms. « Si deux corps

1. Une théorie de ce genre a été, entre autres, formulée par M. Lasswitz, Geschichteder Atomistik. Hambourg. 1890. vol. II, p. 368 ss. M. Kozlowskï {losady, p. 188) en parait partisan. Kroman (Unsere Saturerkenntniss, Copenhague', 1883], p. 310 ss.) et Uannequin [l. c, p. 133-134) l'ont réfutée à bon droit.

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égaux, dit Newton, se rencontrent directement dans le vide, ils s'arrêteront, en vertu de la loi du mouvement, là où ils se rencontreront, perdront tout leur mouvement et resteront en repos, à moins qu'ils ne soient élastiques et que leur élasticité les dote d'un mouvement nouveau.

« Si Ton fait valoir qu'ils ne peuvent perdre de mouvement, sinon ce qu'ils en communiquent à d'autres corps, il s'ensuit que dans le vide ils ne sauraient perdre aucun mouvement mais, quand ils se rencontreront, doivent continuer leur chemin et pénétrer mutuellement l'un l'étendue de l'autre* ».

On le voit, Newton ne traite pas très sérieusement le postulat consistant à considérer la conservation de la force vive comme axiomatique ; évidemment, ce principe ne pouvait, à beaucoup près, prétendre à l'autorité dont jouit de nos jours celui de la conservation de l'énergie. Mais ce qu'il y a surtout de remarquable dans ces quelques lignes, c'est qu'il établit que non seulement l'élasticité, mais encore la dureté des corps a besoin d'explication. Nous reviendrons tout à l'heure sur ce point.

Aussi longtemps qu'il s'agit de billes de billard, il n'est d'ailleurs pas trop difficile, sinon de résoudre la difficulté, du moins de la reculer. Nous pouvons supposer que la tendance au retour à la forme primitive manifestée par la bille et la bande n'est qu'une apparence, et qu'en réalité elle est due à des mouvements moléculaires que nous laissons indéterminés. Mais quand il s'agit du choc des molécules ellesmêmes, nous n'avons plus cette ressource. Si nous supposons alors que leur élasticité est due à des mouvements d un milieu plus ténu, comme il nous faudra expliquer à son tour l'élasticité de ce milieu, nous devrons en imaginer un autre plus ténu encore, et ainsi à l'infini. C'est une conséquence que Leibniz a aperçue clairement, et qui, d'ailleurs, ne Ta pas fait reculer, comme on peut le voir par un passage de sou Essai de dynamique-. Mais les physiciens modernes refuseront certainement de le suivre dans cette voie.

1. Newton. Oplicksy 3» éd. Londres 4721, p. 373. « If two equal Bodies meel directly in vacuot Ihey will by the laws of Motion, stop where they nieet and loseall their Motion and remain in rest, uniess they be elastick and receive new Motion from their Spring... If it be said, that they can lose no Motion but what they communicate to other Bodies, the conséquence is, that 171 vacuo they can lose no Motion, but when they meet must go on and penetrate one another Dimensions. »

2. LiiBNiz, Mathematische Schriflen, éd. Gerhardt, vol. VI, p. 228. « Je

L ATOME Rir.lDE 57

L'élasticité des molécules ue peut-elle pas être due à des mouvements des masses pondérables elles-mêmes ? Des tentatives multiples ont été faites dans cette direction. C'est ainsi que le P. Secchi a cru pouvoir fonder une explication sur une proposition de Poinsot et cette théorie qui ue se fondait, en fait, que sur une simple méprise de Tastronome italien S a eu depuis, auprès des philosophes, une fortune assez peu méritée ^. Les essais de Lord Kelvin et de Hertz sont beaucoup plus remarquables. Mais dès qu'on serre le problème d'un peu près, on se heurte toujours, comme l'a constaté Boltzmann ^, à d'énormes difficultés, en ce sens que la complication des hypothèses auxiliaires et des constructions devient très grande, sans que, d*ailleurs, ou soit parvenu à représenter d'une manière satisfaisante même le phénomène le plus simple. Or, la complication constitue ici un défaut rédhibitoire. L'atome, nous le sentons parfaitement, s'il doit réellement expliquer quelque chose, doit être simple. Attribuer aux atomes une construction et des mouvements compliqués, c*est, en effet, leur supposer des parties différenciées, postuler la solidarité, la cohésion de ces parties. Quand on me parle d'atomes, je ne les conçois pas distinctement et leur suppose une sorte d'unité toute idéale. Dès lors leur rigidité me choque moins, bien que, au fond, la difficulté soit la même. Mais ici je la sens du premier coup, et je m'aperçois que l'atome dur demande autant à être expliqué que l'atome élastique.

n'adjouteray qu'une Remarque qui est que plusieurs distinguent entre Icb corps durs et mois, et les durs même en élastiques ou non et bâtissent là dessus des différentes règles. Mais on peut prendre les corps naturellement pour Durs-Elastiques, sans nier pourtant que l'Elasticité doit tousjours venir d'un fluide plus subtil et pénétrant dont le mouvement est troubK' par la tension ou par le changement de TElastique. Et, comme ce fluide doit estre composé luy-méme à son tour des petits corps solides élastiques entre eux, on voit bien que cette Replication des Solides et des Fluides va à l'inGni. »

i. Cf. à ce sujet Stallo. /. c. p. 29.

2. Cf. A LFRBD Fouillée. Le mouvement idéaliste, Paris, 1896, p. 113. Le mouvement positiviste. Paris, 1896, p. 136.

3. Boltzmann. Anfrage, die Hertz^sche Mechanik betreffend, Wiedemann's AnnaleD.Suppl. 1889; Id. Die Druckkraefte inder llydrodynamik, ib. 1900; Id. Leçons sur la théorie des gaz, trad. Galotti, vol. 1, Paris 1902, p. 3. On sait d*aiiieurs que la Mécanique de Hertz, effort remarquable par son ingéniosité, est restée jusqu'à ce jour à peu près stérile, en dépit de la grande autorité qui se rattache au nom de son auteur. — Sur la tentative de Lord Kelvin, cf. sa communication dans los comptes rendus de l'Académie des sciences, vol. CIX, p. 454. Sur une constitution qyros'.atique adynamique pour Véther.

58 LE MËCAMSIUE

Nous avons vu plus haut que l'atome corpusculaire a ceci d analogue avec les corps que nous connaissons qu'il a comme eux de la masse. Il leur ressemble encore, ou plutôt il ressemble à une classe déterminée de corps, appelés solides, eu ce qu'il doit avoir une figure. Très souvent, il est vrai, les physiciens ou chimistes, en parlant de l'atome, laissent ce point dans l'indétermination, supposant tout au plus une figure vaguement sphérique ^ ; c'est simplement parce que les théories ne sont pas encore très avancées et que le manque de précision, sur ce point, n'a pas d'inconvénient. Mais il n'est pas douteux que, dans les théories corpusculaires, l'atome ne soit réellement un petit solide, et même un ultra-solide ; « ces particules solides, dit Newton, sont incomparablement plus dures que nlmporte quels corps solides composés d'elles ; elles sont même tellement dures qu'elles ne s'usent ni ne se brisent jamais- ». Ces petits solides, cela est certain, doivent avoir une figure, occuper une partie strictement limitée de l'espace. C'est ce qui fait dire à M. Lasswitz^ que l'atome est avant tout « une partie mobile de l'espace, dont les parties géométriques sout en repos relatif les unes à l'égard des autres ». Considéré à ce point de vue, il ne peut plus être question de cette vague unité idéale que nous postulions tout à l'heure. L'espace, à l'intérieur du corpuscule, a des parties; comment se fait-il qu'elles soient ainsi solidaires les unes des autres, pourquoi ne se détachent-elles pas au choc, pour quelle raison un corps étranger ne peut-il pénétrer entre ces parties ?

La théorie de Descartes n'était pas, à proprement parler, corpusculaire. Cependant comme pour lui, on le sait, l'essence du corps consistait en son étendue spatiale, ce problème se posait chez lui d'une manière tout à fait analogue. Il le résolvait en supposant que cette cohésion des parties était la simple conséquence de ce qu'elles étaient eu repos les unes à l'égard des autres K C'était une solution peu satisfaisante et

\. Bien entendu, les physiciens et les chimistes ont aussi quelquefois précisé, un peu à leur corps défendant, tellement cetti' question, à bon droit leur apparaît ardue. Il est à peine besoin de rappeler ici les spéculations tiurlc tétraèdre du carbone.

2. Newton. Opticks. Cf. la citation plus complète, plus bas p. 393.

U. LAssvfiTi. Zur Rechlfertigung der kineiischen Alomistik. Vierleljahrsschrift fuer wissenschaftliche Philosophie, vol. IX, 1885, p.i5i.

4. Dbscartes. Principes^ Paris, 1668, II, chap. LV, titre : « Qu'il n'y a rien qui joigne les parties des corps durs sinon qu'elles sont en repos en regard l'une deriiulre. »

LE CONTACT RKEL b9

Leibniz déjà recoonut ciairemeot que le corpuscule, s'il devait agir mécaniquemeot, devait être doué d*un principe d'action spécial *. Newton de môme, comme on l'a vu plus haut (p. 06), a compris que, privé d'un principe d'action particulier, le corpuscule était incapable d'agir au choc. Il y a eu cependant quelques tentatives d'explication. La plus remar> quable sans doute est celle de Denis Papin qui, dans une lettre à Huygens, formule cette hypothèse que la « matière d'ellemême n'a aucune liaison de parties et que la dureté qui s'éprouve en certains corps ne vient que du mouvement des liqueurs environnantes qui pressent les parties les moins agitées les unes vers les autres "^ )>. La théorie ainsi ébauchée est analogue à celle de Leibniz sur l'élasticité, c'est-à-dire qu'elle aboutit à la multiplication indéfinie des milieux. Apparemment, aucune de ces « explications » n'est restée dans la science, puisque, en ouvrant un manuel de physique, nous y trouvons le principe actif de Leibniz admis sous le nom d ' impénétrabilité.

Ainsi, nous ne gagnerions pas grand chose à substituer les corps durs aux corps élastiques, car nous ne saurions, en un décompte, nous représenter la résistance qu'un corps oppose à la pénétration d'un autre autrement que sous l'aspect d'un «f principe d'action » mystérieux.

Enfin, voici un argument tiré directement de l'expérience. La théorie corpusculaire repose sur l'action par contact. Or, il ne se produit pas de contact réel entre deux corps. Quand un corps en a choqué un autre, il semble l'avoir touché ; mais ce n'est qu'une apparence. En réalité, au moment même du choc, les particules les plus voisines de l'un et de l'autre sont restées séparées par des espaces tout à fait appréciables. On connaît le phénomène qui se produit quand on presse une lentille contre une plaque plane, et qu'on désigne sous le nom d* <c anneaux de Newton ». La coloration de ces anneaux permet de calculer l'épaisseur de la couche intermédiaire. Au centre, là où cette épaisseur est la plus réduite, il se produit une tache noire. C'est le « contact optique » ; mais ce n'est pas encore un contact réel. On peut rapprocher davantage les deux corps, mais alors il y a adhésion ^

i . Cf. Appendice I, 407 ss.

i. HuTGENs. Œuvres complètes, t. IX, La Haye 1901, p. 429. .3. Maxwell. On Action at a Distance. Scientific Papers. Canibritleo ISP0. vol. lî, p. 314.

Ces difficultés, nous venoûs de le voir, se faisaieut sentir eu grande partie dès le temps de Leibniz et de Huygens. Aussi, quand Newton eût démontré la loi de la gravitation universelle, une théorie toute différente de la matière surgit, théorie qui. fondée sur l'existence de forces s*exerçant à distance, tendait d'abord, comme Ta fort justement remarqué M. Poincaré, à transformer les corps en quelque chose d*analogue à un système stellaire, trahissant ainsi qu'elle prenait son origine dans la mécanique céleste. Cette théorie fut clairement formulée par le physicien anglais Cotes, dans la préface à la deuxième édition des Principes de Newton parue eu 1713. Newton lui-même ne s*est jamais prononcé nettement à cet égard, mais il semble probable qu'il fut d'accord sur ce point avec ses disciples ^ Au commencement du xix' siècle, la théorie parut recevoir sa consécration par la Mécanique analytique de Lagrange^ et les travaux expérimentaux de Coulombs qui semblaient définitivement assimiler à la gravitation d'autres forces agissant à distance, et notamment Télectricité. Mais, antérieurement déjà, l'hypothèse avait trouvé son théoricien qui la mena jusqu'à son aboutissement logique. Ce fut le Jésuite Boscovich, dont le principal ouvrage parut en 1759*.

Boscovich suppose que les atomes ne sont pas des corpuscules, mais des points géométriques absolument privés d'étendue. Chacun de ces points est un centre de forces, ou plutôt d'une force unique, identique à elle-même à des distances identiques autour du point, mais variant d'après la distance. A une distance très faible, elle est répulsive et augmente d'intensité à l'infini, à mesure qu'on tend à se rapprocher du centre, de sorte qu'elle est susceptible de résister à n'importe quelle impulsion et que jamais deux centres ne peuvent coïncider. Si Ton s'éloigne, la force répulsive diminue et, à une distance donnée, devient nulle, de sorte qu'il n'y a