L ÉNERGÉTIQUE ET LE MECANISTE

(le ceux dont on sait par ailleurs quils ne coulent rien à produire ou à détruire. Ou bien, en un langage plus correct et moins expressif ;

Si Ton a une fois neutralisé le changement G par un changement K, on n'arrivera jamais, de quelque manière qu'on s'y prenne, à neutraliser ce même changement G par un changement (Iv + K% à moins que le changement additionnel K' ne soit indifférent.

Telle me paraît être la forme la plus générale du principe d'équivalence des mécanismes »

« A présent que nous connaissons le principe d'équivalence, nous sommes en état de montrer, comment on peut faire correspondre à tout changement un nombre positif ou négatif, qui résume ce qu'on peut attendre de l'efTet extérieur de ce changement quelle que soit la façon dont il se produit » ou qui, plus brièvement, mesure ce changement. Ge nombre représentera ce qu'on appelle Vénergie d'un système.

Quand des changements sont très analogues et, en particulier, quand ils peuvent apparaître grâce à l'emploi de mécanismes analogues, leur considération éveille forcément l'idée à'une même forme d action possible sur les systèmes extérieurs. Plus brièvement, nous dirons qu'il représentent une même forme d'énergie. G'est ainsi que tout changement dans le niveau d'un poids.

tout chaiij^omcnl di' dislancc (Miiro doux corps électrisés, et, plus «çénéralcnieni, tous changements dans Ht disposilion de corps créant un cliamp de force, seront considérés comme représentant une môme forme d'énergie. Celte expression nous rappellera, par exemple, que tous cc^s changements peuvent disparaître par le moyen de mécanismes provenant des iils tendus, des poulies et des poids tenseurs.

Mais cette façon de parler serait dangereuse, si elle conduisait à regarder inconsciemment Vénergie comme une entité mystérieuse (pu* se laisserait deviner, au travers des changements de la matière ou de l'éther mais cpii posséderait une réalité indépendante, à la façon d'un fluide indestructible et éternel. Rien n'autorise cette hypothèse vague et obscure qui cependant est sûrement présente en de nombreux esprits.

Il faut ajouter que, du point de mtc de l'expérience certaines formes d'énergie, prétendues qualitativement différentes dans la théorie de Duhem ou de certains énergétist(»s, n'ont en réalité pas de sens :

« Je crois bon d'observer ici que les expressions travail mécanique, travail électrique et quantité de chaleur ne désignent pas du tout comme on le dit en général, des formes différentes d'énergie niais expriment seulement la part que les différents facteurs d'action ont pris dans une transfor-

22 h ExNEliriKTKJtlE ET IM MEtlAXISME

mation donnéi" : t'O sont, des ct'rii/ïcaiS! trorigine.

]*rêcisons cette idée par ini exemple : supposons qu'on fasse fondre ^le la glarf dans un récipient contenant de la^lace fornlrinte. Il n'y a pas nécessairement Heu de <lirc que ce système reçoit (le la chaleur car s il esl vrai qu'on peut obtenir le résuUai iiuli^pié en rliaulTant le système on ])eut aussi bien y arriver par Tahaisscïmeut d un poids; en ce cas, tonte l éiu'rg'ie rct;ue par le système est d'origine mécanique. Un même changement peut donc avoir um' origine thermique ou une origine mécanique, et cela n a pas de sens <le voir en ce chaugemeut une quantité de chaleur plutôt qu'un travail D^p. 1*51).

Deux formes d énergie niériti iit une atteutîrui parliculière.

A Tune d'elles correspondent tous les changements qui peuvent aiïectcr un ehajnp de force. Probablement [larce qin^ notre (U'i^anisme ne possède aucuu sens qui 1 avertisse directement des changemenis d iuï champ de force où il se trouve ])lacé, on appidle énergie « potentielle j) l'énergie^ interne d un champ de force : cette énergie doit être regardée comme localisée dans 1 éther,

Viwj: autre foi'ine d'énergie, dite énergie cinétique, se rapporlr aux changements qui sont définis par une variation dans la vitesse que possèrlo un mobile relativement à des axes de (ialilée ii>. 106-107-108).

LE l'UonLKMIÎ, LA MKTIIOUE 23

Le principe de la coni^ervalion de l'énergie résulte directement des énoncés qui précèdent et du principe de l'équivalence des mécanismes. Il on est la synthèse généralisatrice, à laquelle nous sommes parvenus par les approches successives des expériences privilégiées et des notions qu'elles suggèrent pour les représenter adéquatement.

Il faut noter que la valeur de hi variation de

l'énergie cinétique f — -^ — ) nest bien certaine

que dans les limites, oit la loi d'inertie a été vérifiée, c'est-à-dire pour des vitesses inférieures à 100 kilomètres par seconde. L'expression qui représente les variations d'énergie est donc relative, et dérive des propositions antérieures de la mécanique. Ce serait par suite une difficulté de la prendre, comme dans l'énergétique pour point de départ et d'en tirer les lois de la mécanique. On omettrait ainsi certaines des conditions qui permettent de la formuler.

Le principe de la conservation de l'énergie étant établi, il reste à formuler le principe de Carnot, et nous aurons les principes généraux de la systématisation physico-chimique,

« J'ai fait observer que le principe de l'équivalence n'introduit aucune dissymélrie entre un changement isolable et le changement inverso. Pourtant, cette dissymétrie existe : je dois à M. Langevin d'avoir compris qu'elle trouve son

expression dans le second principe de la thermodynamique, onprincipede Carnol-Clausius, et c'est sur son conseil que j'ai choisi pour ce principe l'énoncé qu'on va lire.

« Montrons d'abord, brièvement, comment cet énoncé peut être suggéré.

«Nous avons vu qu'on peut fondre delà glace en laissant tomber un poids. Au seul point de vue du principe d'équivalence, il ne serait pas absurde qu'on pût, en congelant de l'eau, remonter le poids. Pourtant cela n'a pas lieu, et l'on ne sait pas, de quelque manière qu'on s'y prenne, obtenir un changement isolé qui se réduise en définitive à l'élévation d'un poids et à la congélation de l'eau. Nous affirmerons qu'il est impossible d'obtenir un tel changement.

« De même nous avons vu qu'on peut fondre de la glace en solidifiant du plomb. 11 ne serait pas en contradiclioii avec le premier principe que Ton pût obtenir la fusion d*un morceau de plomb au prix de la congélation d'une certaine quantité d'eau. De façon plus précise, dès lors qu'on peut fondre 1 gramme de glace en solidifiant 13^'',6o de plomb, il ne serait pas en contrfidiclion avec le premier principe qu'en fondant i3'''''6o, . de plomb on pût congeler un gramme d'eau, et la somme des nombres mesurant les deux changements ainsi réalisés serait bien nulle ainsi qu'il est nécessaire. Pourtant

quel que soit le mécanisme imaginé jusquici on n'a pu réaliser un tel résultai. Nous affirmerons encore qu'on ne le réalisera jamais.

« On voit aisément comment on multiplierait de tels exemple, conduisant tous à affirmer que, lorsqu'un phénomène est spontané, le phénomène inverse ne l'est pas. On peut être surpris par la simplicité de pareilles réflexions ; nous verrons pourtant quel puissant outil de recherche elles ont donné.

ce Bref nous énoncerons comme second principe de thermodynamique la proposition suivante :

« Quand un changement est isolahlc^ le changement inverse ne l'est pas.

« Les mots employés dans la forme ainsi donnée au second principe montrent comment il se relie au premier et le complète ; voici une autre forme à peine différente^ et peul-élre plus intuitive :

c< Un système isolé ne^passe jamais deux fois par le même état.

« Ainsi, tandis que le premier j)rincipe ne sinquiète pas de savoir, entre deux phénomènes causés l'un par l'autre, lequel est antérieur à Tautre, lequel est la cause et lequel est l'effet, (M. en quelque manière ignore toute distinction entre» l'avenir et le passé, le second principe affirme un ordre nécessaire dans la succession de ces

deux phénomènes sans retour possible aux états déjà traversés.

« C'est pourquoi j'ai cru expressif d'appeler ce principe un principe d'évohtlion » (p. 141-142- 143).

Des objections peuvent être faites à la généralité de cette loi. Rien n'empêche, par exemple, une transformation réversible de repasser par un état antérieur, mais une transformation réversible est un pur concept. Elle n'est jamais réelle.

De plus « au point de vue pratique un système n'est jamais approximativement isolé ; si le principe devait n'être applicable qu'aux systèmes rigoureusement isolés, il aurait sans doute assez peu d'intérêt. Je compléterai donc l'énoncé donné par Thypothèse suivante :

« Quand un système pratiquement isolé subit une transformation dont une partie au moins ne peut être regardée comme réxiersible, il ne peut suffire d'une action extérieure infiniment petite pour le ramener à son état initial.

« Il est naturellement tout entendu que le système et la transformation ont une existence pratique, c'est-à-dire que ce système n'est pas infiniment petit, et que la transformation irréversible le fait passer par des états qui ne sont pas tous infiniment voisins les uns des autres.

« Une objection un peu plus embarrassante est fournie par l'exemple du pendule, qui, supposé

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réalisable sans frottomonl, peut osciller iudélinimcnt, repassant périodiquement par un état antérieur. A la vérité, les frottement sont inévitables, mais on perfectionne l'objection et on la rendra plus générale en la présentant sous la forme suivante : l'ensemble formé par deuxcorj)s sensible chacun au champ de force déterminé par l'autre peut éprouver des oscillations spontanées qui le font repasser périodiquement par le même état. Tel serait le cas pour deux astres extrêmement éloignés de toute autre matière, et décrivant Tun autour de l'autre des orbites elliptique » (p. 144).

Nous serions ainsi conduits à modifier légèrement renoncé d'abord doimé, et à dire, lorsque nous voudrons nous exprimer en toute rigueur :

« Il est hautement improbable quun système isolé passe deux fois par le même état ; cela est d'autant plies improbable que la complication du système est plus grande^ et pratiquement il serait insensé de se placer dans cette hypothèse d'un retour à l'état initial.

<c On pourra être choqué de voir un principe exprimé d'une façon (jui n'exclut toute incertitude qu'au point de vue pratique ; si pourtant cela tient à la nature môme de la question, si le principe d'évolution présente cette singularité d'exprimer des probabilités très hautes et non des certitudes, il faudra bien s'v résiu^ner.

« Il semble bien que Ici soit le cas, et qu^^ les énoncés ordinaires dissimulent ce caractère sans pouvoir éviter qu'il intervienne » (p. 144-146).

Ces restrictions, outre qu'elles ont l'avantage d'aboutir à une représentation plus fidèle de l'expérience, permettraient encore, sur le terrain scientifique exclusif, de montrer la supériorité du mécanisme sur l'énergétique, puisque l'énergé- . tique, prend pour accordée l'universalité absolue du principe de Carnot. Elles montrent en tout cas, comme celle qui a porté tout à Ihcure sur le principe de la conservation de l'énergie, qu'il est peut-être prématuré de prendre les principes relatils à l'énergie pour point de départ de la systématisation physico-chimique. A trop s'écarter de l'ordre historique, fondé dans une certaine mesure sur les exigences de l'expérience, et par suite sur quelque nécessité des choses, on risque de laisser de côté des conditions-limites qui résultent pour l'énoncé de certains principes des conditions réelles dans lesquelles ils ont été peu à peu acquis.

3. — Les énergétistes, au contraire , prétendent que c'est outrepasser le droit de la science et la portée de notre connaissance, que de chercher à nous représenter une source homogène et unique d'où pourraient se déduire tous les phénomènes naturels. La réalité ne peut pas être pénétrée sous les apparences qui hi manifestent. L'hypo-

LE PIIOBLKME, L.V MKTHODE 29

Ihèsc physique, au lieu de cliorchei* à explicpier par des mécanismes ingénieux l'origine lointaine des phénomènes, doit se contenter de les classer et de les décrire. Tous les phénomènes physicochimiques sont, en effet, des variations de l'aspecl sous lequel se présente la nature, variations qui nous sont connues par nos sensations. Nous aurons une description scientilique de 1 univers quand nous saurons exactement comment ces variations se produisent, quand nous pourrons prévoir d'une façon mathématique les différentes sensations que nous ressentirons dans des conditions déterminées. L'hypothèse énergéticjue affirme qu'avec les formules qu'elle déduit des principes de la conservation de l'éncrgitî et de l'entropie, et avec des expériences détaillées (pn* précisent dans chaque cas les quantités comprises dans ces formules, nous pouvons arriver à posséder cette description et ces moyens de prévision. Toute variation dans Faspect dun phénomène est, en effet, une transformation de l'énergie ; on doit donc pouvoir déduire les variations des phénomènes naturels, des lois qui régissent les transformations de l'énergie. L'énergie n'est pas autre chose qu'une variable mathématique. La théorie énergétique se défend de toute enquête sur la nature intime de cette énergie. Klle laisse cette recherche aux hypothèses mécauistes. Pour elle, le problème essentiel est de trouver des for-

niulch iîuul les vanalions drâ variables « éncvgics », avec l<\s variations observées dans Toxpiv riejiee. Nous n'avons pas le droit de dï'H'iveriûules les représentations qut^ nous *>nVe la naluiv duj îypr* uiiit|ue de feprésenlation qu'est le inouveJ na ni. IjMnoaveuieid n'esttpi un jdufnoniène (une Hiaiii testa tiun i\ xuw énerijrie parliculîère comme les antres) et il n'y a pus de raison pour qu^il soîtj priseonimi^ Jéquivaleid ili' tous les antres,

Dnlieni a, dans les numéros de la lietHie générale de Sciences, du 80 janvier au 30 avril 1903^ notamment dans les trois derniers articles (30 niarsj 15 et 30 avril, compris entre les paî^^es 305 et 429 )| donné une vu linéarisation très elaîre de la physique énergétique ^ i)n[n'eiidra uiu^ idée de la métliode

* ïl y u (HtL'l(|iies lOHiL'L's, lOKfuniit'niL'nt au sens etyinologique, un iif>|R'l!.iît [iliysiquL' èiiLM'^njtîquf ki pliy^iquo llieoi"iqiie i[\ù piruMÎt jjonr [luinl île di^pint Ws ûaux principes fandynietînuix de ta UiermiiLlvnaniIuiie (conseï valion rie rénei'gif, principe de Cf^rnot) en iiiJiiieltanl comme Gibbis nu UebuhuKz. qu'ils éluîent réduelibles aux prin* ejpes de ta iniM aniquc ralioMnelle (y compris le prifR-ipe delà moindre ar{i(nii. \in eeseiis rêutu'^étique îi ettiilqn'uno| i'orine parlienlit're du uieeanisnu^ — ^jisuile la |)hysique énergélique l'ai inie pliysiipje ()iii enasidcra comme notion prîmordÈak" Hullisanle d*' la phyïsî<|ue la notiun d'énergie, les deux piiacipes dont um\8 venons de parler «Haut tou( à fnïl independanh dr' ht Tiiêcanique rationnelle. Ceci enlialna 1 irrédueithilile ih* la rêaiît.ê physique aux éléments pnrenauit nu'Laniques, (înijasque-là, avaient servi k la figurer, puis riiiatililé de Loule It^uraliuu sensi^ ble. — Aussi teniol a euer^èttqne » dêsi,y:ne-l-il le plus sou-J \enl ûuji^urd'lini, dans la < riliqm* scienUlique ou pbilosopbiqne, la Uiéorie physique qui réjuidic toute lignralîon

LE PUOULKMi:, LA METHODK 31

en résumant les traits principaux de son système.

La physique théorique, se proposant simplement (le décrire la réalité par un schéma mathématique, représentera tout système matériel par un ensemble de grandeurs mathématiques. Parmi ces grandeurs il en est que leur définilion même rend incapables daucune variation, « ainsi la masse d'un corps déterminé, la charge électricpie d'un conducteur isolé » (op. cil, p. 305). D'autres au contraire sont variables soit arbitrairement, soit dans des limites assignées par des conditions de liaison qui résultent de leur définition.

Si Ton imprime aux variables qui représentent l'état d'un système des changements infinimenl petits permis par les conditions de liaison, on impose au système matériel une modification virlicelle. L'emploi de ces modifications virtuelles est un •artifice de calcul; il est donc inutile qu'elles aient un sens physique. On supposera par exemple qu'on changera infiniment peu dans les limites des conditions de liaison la position des corps mobiles, la figure des corps déformables, la température, la grandeur et l'intensité de faimentation, la distribution électrique sur un corps conducteur, etc.

sensible de la coiistilution des phénomènes. Le mécanisme au contraire admet toujours la possibilité de cette figuration, môme quand il ne la donne pas et se contente de chercher pour les équations de la physique une forme analogue à celles de la mécanique (Maxwell, Hertz, Kirchhoffi.