CHAPITRE VII

Nous sommes parvenus à construire la dynamique entière, mais nous ne savons pas encore dans quels cas elle est applicable, car nous n'avons pas encore précisé ce qu'on appelle la masse d'uujcorps et si tous les corps ont une masse.

Au début des Principes mathématiques de la philosophie naturelle^ Newton pose la définition suivante : « La quantité de matière est mesurée par le produit de la densité et du volume. Si on double la densité de Tair et aussi l'espace qui le renferme, sa quantité devient quadruple: si on triple l'espace, elle devient sextuple. On doit admettre la même chose pour la neige ou les poussières qu'on a condensées par pression ou liquéfaction. De même pour tous les corps, quel que soit le procédé de condensation. Cette quantité de matière est appelée masse ou corps. Elle est rigoureusement proportionnelle aux poids, ainsi que je l'ai trouvé par des expériences précises sur les pendules. » Et en effet les lois de la chute des corps et, par conséquent, les lois qui règlent les oscillations des pendules permettent de tirer rigoureusement cette conclusion. On sait que tous les corps tombent également dans

le vide, quels que soient leur poids et leur nature ; on sait de même, toujours depuis Galilée, que les pendules de même longueur ont même durée d'oscillation, malgré la diversité qu'on peut établir entre les corps qui les forment. Il résulte de là, puisque nous avons défini la force en dynamique comme le produit de la masse par Taccélération et que cette accélération est la même pour tous les corps, que les forces sont proportionnelles aux masses, et puisque les efiFets dynamiques des forces sont proportionnels à leurs effets statiques, il résulte aussi que les masses sont proportionnelles aux poids.

Toutefois, la pesanteur varie d'un point à Tautre de la terre, est plus grande au pôle qu'à l'équateur. Si donc on veut mesurer la masse par le poids, ou plus exactement comparer entre elles des masses par le rapport de leurs poids, il faut ou bien qu'on le fasse par l'intermédiaire d'une balance, dont les indications sont indépendantes de la valeur absolue de l'accélération, pourvu qu'elle soit la même pour tous les corps, ce qui est prouvé par l'expérience, ou bien qu'on le fasse à l'aide d'un dynamomètre, c'est-à-dire par le moyen des déformations d'un ressort^ mais alors qu'on opère dans le même lieu.

Ceci posé, nous pouvons choisir une unité de masse. Elle est naturellement arbitraire; pour nous conformer aux décisions du Congrès de 1881 et à l'usage actuel^ nous prendrons la masse de 1 gramme, c'est-à-dire la masse de la millième partie d'un bloc de platine conservé^ aux archives, nous l'appellerons gramme-masse, pour la distinguer du gramme-force. Car dans un corps il ne faut pas confondre la masse d'où provient sa force d'inertie,, avec son poids qui, au contraire, imprime à cette masse une certaine accélération. Ainsi supposons un canon chargé

toujours de la même quantité de poudre et d'obus identiques. Transportons-le au pôle ou à Téquateur ; à la sortie de Tarme, Tobus possédera toujours la même vitesse ; nous verrons plus loin que sa force de destruction sera la même ; et pourtant il n'aura pas le même poids dans les deux expériences. On peut imaginer sans absurdité un corps privé de poids et conservant une masse ; il se trouve dans la nature que certains corps ont à la fois une masse et un poids, comme il se rencontre des corps liquides transparents ; il n'y a pas a priori plus de nécessité à ce que tous les corps aient une masse et un poids qu'à ce que tous les liquides soient transparents.

Quoi qu'il en soit, nous choisissons aussi une unité de force ; la force de 1 gramme, s'exerçant sur la masse de 1 gramme, lui communique en une seconde une vitesse de 981 centimètres ; nous appellerons dyne la force qui communique à la masse de 1 gramme une vitesse de 1 centimètre en une seconde. La force de 1 gramme vaut donc sensiblement à Paris 981 dynes ; elle vaut plus de 981 dynes au pôle, et moins à l'équateur.

Cette loi que la pesanteur d'un corps est proportionnelle à sa masse, Newton est parvenu à la généraliser en énonçant le principe de la gravitation ou de l'attraction universelle. Tous les corps s'attirent proportionnellement à leurs masses et en raison inverse du carré de leurs distances.

Au moment où Newton posa ce principe dont les conséquences ont été si grandes pour l'astronomie, bien des hommes avaient soupçonné quelque chose de pareil, mais d'une manière si incomplète qu'il vaut autant n'en pas parler. Et, à ce propos, on peut présenter quelques remarques qui fixent la marche à tenir dans ces discussions

de priorité. On connaît Thistoire de toutes les découvertes. Un jour, un savant annonce une loi nouvelle; il se trouve immédiatement une douzaine de gens .autorisés pour la traiter de fable. Le savant persiste, impose sa manière de voir. Subitement, la douzaine hostile compulse les vieux livres et démontre qu'il n'y a eu à proprement parler rien de bien neuf, ot que c'est par pure bonté qu'ils ne crient pas au plagiat. Que dire s'il se mêle encore à la discussion quelque patriotisme mal placé, ou quelque intérêt d'ordre privé. — Quand les hommes sont morts, la curiosité archéologique s'en mêle; il est doux de renverser les idées reçues; des gens, qui n'étaient pas les premiers venus, dépensèrent un jour 100,000 francs pour prouver par lettres soi-disant authentiques que Pascal avait découvert l'attraction universelle. C'était fort inutile, on la trouve dans Kepler. — Il semble pourtant que la manière la plus sage de procéder dans ces questions doive résulter de ce fait, qu'une idée ne sert en science que si elle est énoncée avec précision. Voici ce que dit Verdet dans l'introduction aux œuvres de Fresnel : « Le véritable fondateur d'une théorie n'est pas l'alchimiste ou le scholastique chez qui on parviendra à en découvrir le premier aperçu plus ou moins explicite ; ce titre devra toujours appartenir à celui qui le premier a su tirer un corps de doctrine scientifique de ce qui n'était avant lui qu'une vague hypothèse. »

Si l'on doit insister sur des choses aussi évidentes, c'est que Ton voit bien des gens avec une sorte de rage vouloir tout retrouver chez les hommes dont ils se sont faits les biographes.

On lit dans tous les manuels que la première théorie atomique se retrouve chez les anciens; leurs auteurs ne

se rendent pas très bien compte du brevet d'ignorance qu'ils se décernent. Rien n'est amusant comme les efforts aussi inutiles que ridicules de quelques contemporains pour retrouver dans un passé plus ou moins proche les théories de Darwin ou de Pasteur. D'ailleurs, au point de vue auquel nous nous sommes toujours placés, faisant l'histoire du développement de quelques notions et non celle des hommes, il nous est fort indifférent que ce soit celui-ci ou celui-là qui ait le premier avancé telle ou telle opinion. Que les vivants se disputent quelques bribes d'idées, on le conçoit ; il faut vivre. Mais ne réveillons pas des morts inconnus. Bref, pour en revenir à la question qui nous occupe, Newton, ayant fait de la gravitation un système, en est pour nous le seul inventeur.

Dès les premières pages des Principes^ on trouve ces remarques simples et profondes:

« Tous les corps tendent à s'écarter du centre de leur orbe, et, s'ils ne sont pas retenus par quelque force, dite centripète, qui les maintienne sur cet orbe, ils prendront un mouvement rectiligne et uniforme. Si la gravité cessait d'agir sur un projectile, sa trajectoire ne s'inclinerait pas vers la terre ; il s'en irait tout droit dans les cieux, et d'un mouvement uniforme, abstraction faîte de la résistance de l'air. La gravité le dérange de celte course rectiligne et l'entraîne constamment vers le sol, et cela plus ou moins suivant sa pesanteur et sa vitesse. Il dévie d'autant moins et tombe d'autant plus loin que sa vitesse est plus grande et sa pesanteur moindre. Si un globe de plomb est lancé par un canon du sommet d'une montagne avec une vitesse horizontale, et s'il atteint dans sa trajectoire courbe une distance de 2 milles avant de toucher le sol, il

tombera deux fois, dix fois plus loin avec des vitesses initiales, deux fois, dix fois plus grandes, abstraction faite de la résistance deTair. En augmentant sa vitesse initiale^ on éloignerait son point de chute, et on rendrait sa trajectoire assez rectiligne, pour qu'il tombe à 10", ài 20% à 90* ; enfin, pour qu'il fasse le tour complet de Isl terre, ou même pour qu'il aille dans les espaces célesteset que son mouvement se continue indéfiniment. De la même manière qu'un projectile serait maintenu dans un* orbe courbe par la pesanteur, la lune peut être forcée deparcourir sa trajectoire soit par l'action de celte même pesauteur, si elle est pesante, soit par toute autre action; et^ si une telle force n'existait pas, elle s'éloignerait indéfiniment en ligne droite. »

Par un tel raisonnement, Newton montrait toute la vraisemblance qu'il y avait d'attribuer à la lune une pesanteur ; car, puisque les corps restent pesants sur les plus hautes montagnes, que même leur pesanteur ne semble pas décroître d'une très notable façon, pourquoi refuser à cette pesanteur le pouvoir de se propager à une distance relativement faible de 60 rayons terrestres ?

Nous avons vu, dans un précédent chapitre, comment les lois de Kepler permettaient de préciser ces idées et de démontrer que les planètes se meuvent comme attiréespar un centre fixe, puisqu'elles suivent la loi des aires ; et que, de plus, la loi d'attraction est en raison inverse du carré de la distance, puisque les carrés des temps de révolution sont proportionnels aux cubes des grands axes, des orbiles. i

Un calcul bien simple permet de vérifier la loi pour la lune. On peut admettre comme première approximation.

qu'elle décrit une circonférence autour de la terre. Calculons sa force centrifuge. Elle accomplit son évolution autour de la terre en vingt-sept jours sept heures et quarante*trois minutes, soit 39343 X 60 secondes. Sa distance est 60 rayons terrestres. La longueur du cercle décrit est 2îr.60.R, et sa vitesse considérée comme uniforme est:

27t 60R 2icR

Sa force centrifuge, dont l'expression est le produit de la masse par le carré de la vitesse divisé par la distance au centre, est donc :

47c2Rîm 1

Si Ton remplace les lettres par leur valeur, ce qui est facile, en se rappelant que, d'après la définition du mètre, 2«R = 40,000,000 de mètres, on trouve pour la force centrifuge m X 0,272. Or, l'accélération à la surface de la terre, c'est-à-dire à une distance égale à R du centre, est 980,88 ; quelle est-elle à la distance de 60 rayons en admettant la loi de l'inverse du carré des distances? Newton démontra que l'attraction d'une sphère sur un point extérieur, à la condition que toutes les particules qui composent cette sphère attirent en raison inverse du carré des distances, est la même que si toute la masse était concentrée au centre ; donc à 60 ravons ter-

restres, la pesanteur doit être 60* ou3|60L)fois plus petite. Or, en divisant 980,88 par 3j60<J on trouve exactement 0,272. C'est là une vérification parfaite de la loi.

Nous pouvons préciser et discuter les diverses suppositions qui ont été faites par Newton sur la gravitation universelle.

1* Il admet qu'elle s'exerce entre les plus petits corps, et c'est un résultat nécessaire du principe de l'action et de la réaction. Car, puisque les plus petits corps sont pesants, c'est-à-dire attirés par la masse entière de la terre, cette masse elle-même doit réciproquement en ôtre attirée jusqu'en ses plus petites parties. Cette supposition est confirmée par les mesures des méridiens, qui ont permis de préciser la forme de la terre, de calculer a /^nonl'atlraction en partant de cette forme et en admettant que les actions s'exercent entre les plus petites particules des corps. La mesure de la pesanteur par le pendule aux divers points de la terre est venue corroborer les résultats delà théorie. Ainsi la pesanteur ne saurait être assimilée à une pression qui s'exercerait à la surface des corps ; ce qui était au fond ridée de Descartes. Le fait que les actions d'une masse ne sont en rien modifiées par l'existence des masses voisines donne au problème une simplicité relative, au moins par comparaison avec le problème des attractions électriques. On sait que la même loi de l'inverse du carré des distances régit les attractions électriques, mais que la distribution des masses électriques sur un corps est modifiée par l'existence au voisinage d'autres corps électrisés.

2® Newton suppose que les actions s'exercent en raison inverse du carré des distances, c'est-à-dire que, si les dis-

tances deviennent deux^ trois, quatre fois plus grandes^ les actions deviennent quatre, neuf, seize fois plus petites. Laplace, dans VExposé du système du monde^ allègue comme preuve indirecte de cette loi deux arguments curieux. « Elle est, dit-il, celle de toutes les émanations qui partent d'un centre, telle que la lumière ; il paraît même que toutes les forces, dont Faction se fait apercevoir à des distances sensibles, suivent cette loi ; on a reconnu depuis peu que les attractions et les répulsions électriques et magnétiques décroissent en raison inverse du carré des distances.

Une propriété remarquable de cette loi de la nature est que, si les dimensions de tous les corps de cet univers, leurs distances mutuelles et leurs vitesses venaient à augmenter ou à diminuer proportionnellement, ils décriraient des courbes entièrement semblables à celles qu'ils décrivent, et leurs apparences seraient exactement les mêmes ; car, les forces qui les animent étant le résultat d'attractions proportionnelles aux masses, divisées par le carré de la distance, elles augmenteraient ou diminueraient proportionnellement aux dimensions du nouvel univers. On voit en même temps que cette propriété ne peut appartenir qu'à la loi de la nature. Ainsi, les apparences des mouvements de l'univers sont indépendantes de ses dimensions absolues, comme elles le sont du mouvement absolu qu'il peut avoir dans l'espace, et nous ne pouvons observer et connaître que des rapports. » La première de ces raisons ne prouve rien, car, si les analogies permettent de découvrir des lois, elles ne servent pas à les démontrer. La seconde, vraie en un sens, peut donner le change et a été quelquefois mal interprétée. Si le rayon de la terre devenait dix fois plus long, son volume devien-

drait mille fois plus grand ; rattraction k la surface sur un corps dont le volume n'aurait pas changé serait dix fois plus grande; car la masse devient mille fois plus grande, mais son action s'exerce à une distance dix fois plus grande, ce qui diminue l'attraction au centième de sa valeur. Mais un corps à la surface aura ses dimensions dix fois plus grandes, et son volume mille fois plus grand ; bref, le poids sera devenu dix mille fois plus grand, et les déformations sur un ressort, qui ne sont proportionnelles en aucune façon au volume, auront par ccnséquent changé, et nous serions avertis de cette modification de notre unité de longueur. Mais ce n'est pas en ce sens qu'il faut prendre la remarque de Laplace. Les mouvements célestes ne seraient pas changés : en effet, supposons, pour simplifier,

les mouvements circulaires ; la force centrifuge est -s~* Si les longueurs et les vitesses deviennent dix fois plus

grandes, cette force devient — ^ tt = 10.000 fois

plus grande ; or, nous avons vu que l'attraction deviendrait aussi dix mille fois plus grande ; il y aura donc encore égalité. Mais nous connaissons bien d'autres lois qui ne satisfont pas à l'inverse du carré des distances, par exemple celles qui régissent les actions réciproques des courants, et, si les mouvements célestes n'étaient pas modifiés, les terrestres léseraient.

3<» La proportionnalité des masses aux forces attractives est démontrée à la surface de la terre par les lois de la chute des corps et les oscillations du pendule. Elle l'est pour les planètes avec leurs satellites ou le soleil par la constance du rapport qui existe entre le carré des temps et le cube des grands axes. En effet, si on admet, pour

DK LÀ MATIÈRB 159

-simplifier, des trajectoires circulaires, la force centripète a j)our expression F = m4w* t^ ô;' ^t» puisque le rapport Tf^

•est le même pour toutes les planètes, il faut bieoL admettre •que Tattraction est proportknuielle i la masse de la planète.

Et, réciproquement, cette loi admise nous permet de -comparer les masses des planètes avec celle du soleil. Soit, <;omme exemple, à évaluer la masse du soleil par rapport à celle de la terre: il suffit d'évaluer l'attraction de la Aerre sur la lune, et du soleil sur la lune. Or nous avons wjL qu'en une seconde l'accélération radiale imprimée à la June par la terre est de 0*",273. Cherchons quelle est Tac- -célération imprimée à la terre par le soleil dans le même lemps; à la vérité, c'est l'accélération imprimée par le -soleil à la lune qu'il faudrait calculer; mais peu importe, <;ar la chute est la même, quelle que soit la masse du corps, «t par rapport au soleil la lune et la terres ont également distantes. On trouve que cette accélération est de 0*'",588. JVlais la lune est à peu près trois cent quatre-vingt-six fois 4plus rapprochée de nous que le soleil. Si elle était aussi ^éloignée, son accélération vers la terre serait 386 fois plus petite. En définitive, puisque les accélérations sont 4>roportionnelles aux masses, la masse du soleil et la masse de la terre sont entre elles comme :

Le soleil a trois .cent vingt-trois mille fois plus de masse <ïue la terre.

Dans le même chapitre de l'exposé du système du monde, Laplace montre très nettement les vraies raisons qui

mettent le système de Newton en dehors de toute critique. « On peut accroître, dit-il, la probabilité d'une théorie, soit en diminuant le nombre des hypothèses sur lesquelles on Tappuie, soit en augmentant le nombre des phénomènes qu'elle explique. Le principe delà pesanteur a procuré ces deux avantages à la théorie du mouvement de la terre. Comme il en est une suite nécessaire, il n'ajoute aucune supposition nouvelle à cette théorie ; mais, pour expliquer les mouvements apparents des astres, Copernic admettait dans la terre trois mouvements distincts : Tun, autour du soleil ; un autre, de révolution sur elle-même; enfin, un troisième mouvement de ses pôles autour de ceux de Técliptique. Le principe de la pesanteur les fait dépendre tous d'un seul mouvement imprimé à la terre, suivant une direction qui ne passe pas par son centre. En vertu de ce mouvement elle tourne autour du soleil et sur elle-même ; elle a pris une figure aplatie à ses pôles, et l'action du soleil et de la lune sur cette figure fait mouvoir lentement Taxe de la terre autour des pôles de l'écliptique.La découverte de ce principe a donc réduit au plus petit nombre possible les suppositions sur lesquelles Copernic fondait sa théorie. Elle a, d'ailleurs, l'avantage de lier cette théorie à tous les phénomènes astronomiques. Sans elle, l'ellipticité des orbes planétaires, les lois que les planètes et les comètes suivent dans leurs mouvements autour du soleil, leurs inégalités séculaires et périodiques, les nombreuses inégalités de la lune et des satellites de Jupiter, la précession des équinoxes, la nutation de l'axe terrestre, les mouvements de Taxe lunaire, enfin le flux et le reflux de la mer ne seraient que des résultats de l'observation, isolés entre eux. C'est une chose vraiment digne d'admiration que la manière dont tous ces phénomènes, qui semblent.

au premier coup d'œil, fort disparates, découlent d^une même loi qui les enchaîne au mouvement de la terre, en sorte que, ce mouvement étant une fois admis, on est conduit par une série de raisonnements géométriques à ces phénomènes. Chacun d'eux fournit une preuve de son existence et, si, Ton considère qu'il n'y en a pas un seul qui ne soit ramené à la loi de pesanteur, il n'est pas à craindre qu'elle soit démentie par quelques phénomènes jusqu'ici non observés. » Si l'on a rappelé cette longue citation, c'est qu'il est difficile de dire en meilleurs termes quelle certitude possèdent non seulement la loi de la pesanteur, mais les principes dynamiques qui ont permis d'en faire usage. Ainsi, affermis dans notre confiance à ces principes, il va nous être possible tout à l'heure de discuter plus librement les objections qu'on a pu faire et à cette loi et à ces principes.

Avant d'aborder ce sujet, ajoutons que les phénomènes astronomiques montrent que l'effet de la pesanteur agit comme si elle se communiquait en un instant; si Ton veut, que le poids statique d'une planète vers son centre d'attraction est indépendant de son mouvement. Il est clair que les deux propositions sont équivalentes. Imaginons un homme poursuivi par un autre qui court moins vite, il ne sera jamais atteint ; supposons que le second court très peu plus vite et qu'en approchant du premier, il cherche à le pousser; cette poussée sera d'autant moins .intense que les vitesses sont moins différentes. De même si la pesanteur mettait un temps appréciable à se transmettre, en serions -nous averti par une variation dans ses effets suivant les mouvements du corps attiré. Cette remarque corrobore ce que nous avons dit à propos de h chute des corps.

TIIÉORIBÏ^ DE LA MÉCANIQUE. Il

Arrivpns maintenant aux objections qu'on a pu faire au système de la gravitation universelle. Si les masses s'attirent, a-t-on dit, et c'était là une objection évidente, deux corps quelconques, posés par exemple sur une table, devraient s'attirer et conséquemment se rapprocher. Cela est exact, mais on peut répondre que l'attraction est trop petite pour qu'il en résulte un effet mesurable. Si on parvient soit à augmenter la masse des corps, soit à supprimer

FiG. 28.

les frottements, on pourra rendre l'action visible. Newton affirmait qu'une montagne de 3 milles anglais de hauteur et de milles de largeur produisait une déviation de la verticale de n5'' ; or, c'est là un angle déjà grand et relativement facile à mesurer. Maskelyne fit Texpérience en 1775, auprès d'une montagne d'Ecosse, le mont Schéhallien, dont la forme est simple, la constitution géologique connue^ et le poids approximativement calculable. Si la direction de la pesanteur ou du fil à plomb varie quand on passe de A à B (fig. 28) d'un côté à l'autre du mont, la surface d'un

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liquide, toujours normale à cette verticale, varie, elleaussi. On opère comme pour déterminer la hauteur du pôle audessus de l'horizon ; on commence par placer la lunette debout, de manière à ce que, la réflexion se faisant sur une surface de mercure, Timage des fils du réticule coïncide avec eux-mêmes. L'axe optique de la lunette est alors dirigé suivant la verticale ; puis, on mesure Tangle B dont il faut tourner la lunette pour apercevoir Tétoile polaire. On faisait la mesure en A, puis en B, et on comparait les angles obtenus : Texpérience fut décisive : les angles B et B' n^étaient pas égaux.

La seconde méthode, plus directe, consiste à supprimer les frottements. Elle fut appliquée par Cavendish à peu près à la même époque. Le principe de Texpérience est très simple. Imaginons une baguette de bois 10 très légère AB ifig. 29\ portant à ses extrémités deux balles métalliques et deux petites échelles d'ivoire dont les traits sont disposés verticalement. Cette baguette est suspendue à un fil CD métallique et très fin. Il est clair qu'il ne faudra exerce^ sur la balle A ou B perpendiculairement au plan de la figure qu^une force extrêmement petite, pour tordre le fil. Car il n'y a pour équilibrer cette force que la réaction de torsion, qui est aussi petite que l'on veut, puisqu'elle diminue beaucoup avec le diamètre du fil. Les échelles d'ivoire étaient observées avec des lunettes, et le moindre déplacement de ces échelles apparaissait nettement. Deux grosses sphères de

Fio. 29.

DE LA MATIÈRB

plomb  et ^ifig- 30), pesant chacune 158 kilogrammes et portées par un arbre qui tournait autour d'un axe vertical passant par 0, pouvaient prendre les deux positions AB ou A'B', par rapport au système suspendu ; s'il y a une attraction appréciable, dans le premier cas on doit constater un petit mouvement suivant le sens F ; dans le second^ un petit mouvement suivant le sens F'. C'est,, en effet, ce que l'expérience montra très nettement.

Fio. 30.

Ainsi tombe la première objection, purement scientifique, qu'on a opposée au système de l'attraction universelle. Nous discuterons les autres plus loin en même temps qu'une question connexe, la fameuse question du vide.

Ce qui frappe dans la loi que nous venons d'étudier, c'est ce fait que la matière attire la matière indépendamment de sa nature chimique ; un kilogramme de plomb attire un kilogramme de cuivre tout autant qu'un kilogramme de

fer. Certes, un fait pareil ne pouvait heurter Topinion à une époque où Ton croyait à la transmutation des métaux et à Fidentité intime de Asl matière. II ne venait pas à l'idée d'un savant, vivant à Tépoque de Descartes ou de Newton, que les différents métaux puissent être qualitativement différents, et, si les chimistes posaient l'existence de principes différents, l'air, la terre, l'eau et le feu, leurs idées étaient assez confuses pour que, sans partialité, on pût ne pas en tenir compte.

Tout au contraire, les chimistes modernes admettent des matières qualitativement distinctes ; ils considèrent comme démontrée, depuis Lavoisier, l'existence de corps simples. Â ce propos je ne saurais mieux faire que de citer une page admirable de Dumas, écrite en 1859 : « Les corps réputés simples, dit-il, sont-ils des corps composés?

Peut-on conclure que leur décomposition est sur le point

de se réaliser ? On peut d'abord avouer sans scrupule n'être pas convaincu que les corps simples des chimistes soient l'expression des dernières limites du pouvoir d'analyse que la science puisse prétendre à connaître jamais. Lavoisier définit la chimie la science de l'analyse. La chimie ne peut reconnaître comme simples des corps qu'elle décompose, et elle ne peut désigner sous ce nom que les corps qu'elle ne décompose pas. C'est ainsi, dit Lavoisier, que la chimie marche vers son but, en divisant, redivisant et subdivisant sans cesse. Où sera le terme de ses succès ? Nul ne saurait le dire. Ce que nous regardons comme simple n'est autre chose que le terme pratique où s'arrête la subdivision.

Lavoisier ne renonce pas à établir une distinction, qui a disparu de l'enseignement, entre les corps indécomposables ou simples de la chimie, tels qu'ils sont donnés

166 DB LA. BiATiÈRE

par rexpérience, et les éléments proprement dits. Il est aisé de voir que Lavoisier n'accordait pas aux métaux déjà si nombreux de son temps et aux corps non métalliques, indécomposables comme eux, le caractère de substances vraiment élémentaires. Soit répugnance à considérer les éléments réels des corps comme devant être nombreux, ce qui ne s^accorde guère, en effet, avec l'économie que la nature met à Taccom plissement de ses desseins, soit obéissance à des vues cachées, Lavoisier, tout en établis-

sant l'existence de trente-deux corps indécomposables par les moyens connus de son temps et les considérant comme les corps simples relatifs de la chimie, admet aussi l'existence d'une classe de corps plus simples encore ; ce sont : la lumière, le calorique, l'oxygène, l'azote et Thydrogène. Il n'y a donc pas lieu de confondre les corps simples, qui marquent la limite des pouvoirs de l'expérience, avec les éléments vrais du corps, éléments dont ils peuvent être séparés encore par des barrières que les forces connues ne parviennent pas à briser.

Peut-on faire un pas de plus ? Décomposer les radicaux de la chimie minérale serait une œuvre plus difficile que celle que Lavoisier eut le bonheur d'entreprendre et d'accomplir. Car ce serait mettre en évidence, non seulement des êtres nouveaux et inconnus, comme on en découvre de temps en temps, mais des êtres d'une nature nouvelle et inconnue dont notre esprit ne peut par aucune analogie se représenter les apparences et les propriétés. Ce serait porter l'analyse de la matière à un point que n'ont jamais atteint, à la connaissance de l'homme, ni les forces naturelles les plus énergiques, ni les combinaisons et les procédés de la science la plus puissante. Ce serait mettre à profit des forces que nous ignorons ou des

réactions que nul n*a imaginées. » On ne peut poser plus clairement la question; on ne saurait jusqu'à présent conclure que les métaux sont simples, puisque ce terme veut dire seulement que nous n'avons pas su les décomposer, ni qu'ils sont complexes, car nous n'avons pu les décomposer.

On a cherché la solution du problème par une voie indirecte extrêmement curieuse. On sait que les réactions de la chimie se passent toujours entre des multiples simples de certains poids qu'on appelle les équivalents ou les poids atomiques des corps. On a figurativement représenté ce fait, en admettant que ces poids sont les multiples de ceux de particules indivisibles appelées atomes. La loi prend alors cet énoncé : Quand les corps se combinent entre eux, la molécule est composée d'un petit nombre d'atomes de chacun des corps. Cette loi est établie par un nombre considérable de travaux, elle est la base de la notation chimique et de la chimie elle-même ; chaque fois qu*on l'a mise en doute, elle est sortie intacte du débat et nous la pouvons admettre sûrement, quelle que soit la réalité de son interprétation imagée. Il résulte de ces faits, à savoir que les poids atomiques représentent à un facteur numérique près le poids de Tatome, à savoir, de plus, que rien n'empêche cette propriété des molécules de contenir un nombre restreint d'atomes de s'appliquer aux atomes eux-mêmes, au cas où les matières ne seraient pas qualitativement distinctes ; il résulte que, si l'on suppose l'existence d'une matière unique, les poids atomiques doivent être des multiples exacts d'un même nombre.

Certes on ne pourrait pas conclure la non-identité de la matière de la non-réalisation de cette conséquence ; mais, si cette conséquence était réalisée, ce serait un argument

singulièrement puissant à Tappui de Thypothèse de l'identité de la matière et de la non-simplicité des corps réputés simples. En tout cas, la chose mérite discussion et bien des savants ont usé nombre d'années à Tenvisager sur toutes ses faces. En particulier, Berzélius, Dumas et Stas ont fait sur ce sujet de remarquables travaux.

Berzélius était resté convaincu que les chiffres représentant les équivalents de corps simples n'avaient entre eux que des rapports fortuits, lesquels même s'évanouissaient le plus souvent à mesure que l'expérience, mieux interrogée, permettait à l'observateur de serrer de plus près les valeurs véritables de chaque équivalent. Au contraire, un chimiste anglais, le D"" Prout, signalait, il y a longtemps, une relation singulière, qui se manifeste entre ces chiffres, si disparates au premier abord, et montrait que, l'équivalent de l'hydrogène étant pris pour unité, ceux des corps simples les plus connus s'expriment généralement par des nombres entiers et même le plus souvent par des nombres peu élevés. En outre, on a reconnu que certains équivalents, ceux des corps les plus analogues par leurs, propriétés, sont quelquefois égaux ou qu'ils paraissent être liés ensemble par des rapports très simples, tels que celui de 1 à 2. On a reconnu de plus que, si on considère trois corps très rapprochés les uns des autres par leurs allures chimiques, l'équivalent du corps intermédiaire paraît assez souvent représenté par la moyenne exacte des poids équivalents des deux éléments extrêmes.

Ainsi deux opinions en présence.

L'une, qui semble avoir été suivie par Berzélius, conduit à envisager les corps simples de la chimie minérale comme des être distincts, indépendants les uns des autres, dont les molécules n ont rien de commun, sinon leur

fixité, leur immutabilité, leur éternité. Il y aurait autant de matières distinctes qu'il y a d'éléments chimiques. L'autre permet de supposer au contraire que les molécules des divers corps simples actuels pourraiept bien être constituées par la condensation d'une matière unique, telle que l'hydrogène, par exemple, en acceptant comme vraie la relation observée par le D"" Prout. Celle-ci conduisait à admettre que des quantités semblables de cette matière unique pourraient, par des arrangements différents, constituer des éléments de même poids, mais doués de propriétés différentes.

Evidemment c'est à l'expérience à décider. Elle a décidé contre la loi de Prout, au moins dans son expression absolue, à savoir que les équivalents des divers corps sont des multiples de celui de l'hydrogène. Dumas, qui ne voulait pas abandonner tout ce que cette hypothèse a de séduisant, voulait prendre simplement une unité deux fois plus petite que l'équivalent de Thydrogène. Ainsi certainement l'équivalent du chlore est voisin de 35,5, l'unité étant l'hydrogène; ce n'est pas un nombre entier. Mais, si l'on pose que l'hydrogène aura pour équivalent 2, celui du chlore devient 70, qui est un nombre entier. Et l'hypothèse de Prout modifiée revient alors à considérer Thydrogène même cpmme un corps déjà composé. 11 est clair que, si l'on entre dans cette voie, il n'y a pas de raison pour qu'on s'arrête ; des nombres quelconques fournis par l'expérience sont toujours entiers par rapport à une certaine quantité, car on ne les détermine qu'avec une précision nécessairement limitée. Stas a, depuis, montré qu'il faudrait prendre une unité au moins dix fois et peut-être cent fois plus petite que celle de Prout pour que l'équivalent de l'argent soit un multiple de cette unité.

Ainsi de ce côté encore la question est insoluble, et notre conclusion doit être que, jusqu^à présent du moins, rien ne saurait nous forcer à admettre Texislence de plusieursmatières spécifiquement différentes, rien ne saurait néces* siter l'hypothèse inverse.