BOULEVARD SAINT-GERMAIN

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introduction

Lois et Théories,

L etincelle électrique est peut-être le plus frannint rl„ phénomènes qui sont produits par l’élecfricité Z i ications sont le sujet de mille e^iïences âui eZ : a vue et qui lorsqu’on veut les approfondir, excitenU la lecherche des plus intéressants problèmes de nhiln

l'optateiir, les Ilots <le\,.»ièrr»l“™Me Ze^i*

d étoiles. C'est qu'eu présence de ces spectacl'ra sf dZ"'* nous sommes saisis d'un désir in,i„eilJe dî ’

es causes, de découvrir les rouaccs caché» ô ,1 e monde des atomes aussi bien qSe ceZ des’ lestes. Comment la pile électriqlie ej ï; ZcZdZet

LES MEUVEILLES DE L’ETIISGELLE ELECTRIQUE.

eiigeiidrent-ils cette lumière? Comment la matière qui les compose entre-t-elle en mouvement pour produire dans nos yeux ces images extraordinaires, sortes d’étoiles terrestres que Dieu semble avoir mis en nos mains pour que nous puissions les diriger à notre grè, tandis que sa toute-puissance régit les étoiles innombrables de l’univers? Et lorsqu’à chacune des questions que pose notre esprit inquiet, la nature semble rester muette et nous dérober ses mystères , devons-nous céder au découragement, renoncer à interroger cette belle nature, jouir de ses trésors comme si nous n’avions pas une âme digne de la comprendre ? N’est-il pas probable que, semblables à l’enfant qui questionne au hasard et sans réflexion, nous abandonnons notre esprit aux caprices d'une curiosité déréglée, et ne devons-nous pas espérer que devenus maîtres de nous-mêmes , et capables de poser les questions avec sagesse , nous pourrons graduellement approcher de la vérité, sinon l’atteindre. Au premier mouvement d’impatience doivent succéder le sentiment de notre faiblesse devant les œuvres du Tout-Puissant, et celui des ressources précieuses dont il nous a dotés, et dont nous avons le devoir de faire un noble usage.

Les premières questions qu’il nous est donné de résoudre sont relatives aux rapports qui existent entre plusieurs phénomènes qui paraissent distincts les uns des autres, au premier abord. Car tout est lié dans la nature par des lois rigoureuses,, et quand il s’agit des pliénomènes de la matière , nos sens aidés d’instruments délicats , produits de notre intelligence , nous permettent de découvrir ces lois, sinon dans toute leur majestueuse simplicité, au moins avec un degré d’approximation suflisant pour beaucoup d’usages, et sans cesse perfectible. Le but particulier de la physique est la coordination des phénomènes de la matière, à l’aide de lois expérimentales, qui nous les présentent aussi bien dans le détail que dans l’ensemble, et dont le nombre diminue, à mesure que les

LMRODUCÏION.

riicüiodes d’observaüon et de calcul se pciTeciiomient, et permettent de les rattacher entre elles par des lois plus générales.

Les questions de ce genre ne peuvent rester sans réponses ; c’est à nous de les trouver par un travail assidu et consciencieux. Nous pouvons lire dans le livre de la nature à force de persévérance, en nous guidant les uns les autres. Cette lecture, bannissant tout sentiment d’orgueil, nous procurera toujours les plus douces jouissances, et ennoblira notre esprit aussi bien que notre cœur.

Après les questions qu’on peut résoudre à l’aide de l’expérience, viennent d’autres questions d’un ordre plus élevé, dont la solution dépasse peut-être les forces de l’esprit humain. Demander par quel mécanisme le mouvement est transmis par la matière, depuis la pile, source de l’électricité, jusqu’au foyer lumineux dont nous avons étudié les lois expérimentales, c’est demander quelle est la constitution de la matière, quel est 1p principe de la force électrique, et de toutes celles qui sont mises en jeu dans le phénomène que l’on considère. Une telle question n’est pas du domaine de la physique ; la science des principes des choses constitue une branche spéciale des connaissances humaines, la philosophie ; et pour aborder cette étude, il ne suffit pas de connaître les phénomènes du monde matériel , il faut y joindre toutes les notions que l’esprit humain peut acquérir, aussi bien dans l’ordre moral que dans l’ordre physique. C’est dire quelle immense difficulté présentent ces questions; elles agitent riiumanité depuis son origine et nous ne savons que trop combien de luttes elles ont excitées.

Ce que la physique peut npus apprendre à ce sujet c’est seulement le possible ; elle peut écarter des solutions qui sont notoirement contraires aux faits observés. C’est à cela que se borne son rôle philosophique. Lorsqu’une hypothèse est présentée, concernant la constitution des

corps, il appartient à la physique d’en tirer par le calcul toutes les conséquences possibles , et de soumettre ces conséquences au contrôle de l’obseiTation. On voit par là de quelle utilité sont les hypothèses sur la nature des forces physiques ; elles suggèrent des expériences , et bien souvent celles-ci donnent des résultats inattendus, qui contribuent à accroître nos connaissances, tout en démontrant l’absurdité de l’hypothèse qui les a suggérées.

C’est ainsi qu’on a fait usage de l’hypothèse des deux fluides électriques, imaginée par Symnier. On suppose, dans cette théorie, que tous les corps à l’état naturel contiennent des quantités égales et indéfinies de deux fluides, dont l’un est appelé positif et l’autre négatif, que les particules de chaque fluide se repoussent entre elles et qu’elles attirent celles de l’autre , que dans l’état électrique, les fluides sont séparés et qu’ils peuvent entraîner dans leurs mouvements la matière pesante. En appliquant à cette hypothèse diverses données expérimentales sur la grandeur des attractions et des répulsions des petits corps électrisés, découvertes par Coulomb, les mathématiciens ont édifié un enchaînement rationnel des principaux phénomènes de l’électricité, qui permet de prévoir par le calcul un grand nombre d’effets, mais qui est loin de représenter tout ce que l’expérience a révélé. On ne cherche pas d’ailleurs par quelle sorte de mécanisme les particules des fluides électriques s’attirent ou se repoussent mutuellement et attirent les particules de la matière pesante. On réalise seulement un rapprochement artificiel et grossier entre divers phénomènes dus à la même cause sans rien apprendre sur la nature de cette cause. Ausbi ceux qui font encore usage de l’hypothèse de Symmer ont-ils cessé d’employer le mot fluide dans son sens ordinaire ; ce n’est plus qu’une abstraction, l’indication d’une manière d’être de la matière , représentée en langage mathématique, et, dès lors, il y a avantage à sup-

lINTRODUCTÏON.

primer complètement ce mot, et à se servir simplement des expressions symboliques électricité positive, électricité négative, pour indiquer les deux manières d’être des corps électrisés. Quand on dit aujourd’hui qu’un corps conducteur possède à sa surface une couche d’électricité d’une épaisseur déterminée , on n’est pas plus avancé à l’égard de la nature de la force électrique, que lorsqu’à propos d’un corps pesant et de la force de pesanteur, on représente celle-ci par une traction vers le centre de la terre, exercée sur le centre de gravité du corps. On exprime simplement un fait en style mathématique. Suggérée par le désir de tout connaître , l’hypothèse en physique n’a qu’un rè^ne éphémère ; elle est bientôt abandonnée pour une autre mieux appropriée aux faits récemment découverts ; mais elle a eu son utilité, ayant contribué aux découvertes, et introduit des conceptions mathématiques commodes pour grouper lés phénomènes, et susceptibles de transformations graduelles, à mesure que progresse la science expérimentale. La forme abstraite de ces conceptions facilite leur transformation et peut satisfaire l’esprit humain, tant qu’il n’essaye pas de dépasser les bornes que le Créateur a assignées à sa puissance. Elle fournit la réponse au pourquoi qui obsède sans cesse ; elle est au monde matériel ce que le tableau du peintre est au paysage, ce que l’art, sous quelque forme qu’il soit, est à la réalité.

11 résulte de cette impuissance de notre esprit dans la recherche des causes , que les hypothèses les plus diverses peuvent être mises à l’essai et l’histoire de l’électricité nous en offre de curieux exemples.

L’abbé Nollet s’était laissé guider surtout pai" l’apparence des aigrettes lumineuses qui jaillissent des corps électrisés. De son temps, le nombre des phénomènes électriques connus était peu considérable ; les lois exactes étaient ignorées ; le physicien contemplait, et ne mesurait guère ce qu’il avait sous les yeux. Les étincelles

électriques, avec leurs formes variées et bizarres, devaient surtout attirer l’attention des expérimentateurs. Voici comment l’abbé Nollet cherchait à se figurer la cause de l’électricité.

L’électricité serait l’effet d’un fluide particulier , sans doute le même qui produit les effets de la chaleur et de la lumière, uni à quelque autre substance qui lui donne Vodeur. Ce fluide serait présent partout, dans l’intérieur des corps, comme dans l’air qui les environne. Ses particules se meuvent, autant que possible, en ligne droite, et traversent les corps conducteurs avec facilité. Quand elles sortent d’un corps électrisé, elles forment des jets divergents, sortes d’aigrettes visibles ou non. Tant que durent ces émanations, des particules semblables viennent de toutes parts sur le corps, de sorte qu’il y a deux courants de fluide électrique, se mouvant en sens contraires ; mais l’un d’eux est plus fort que l’autre : les pores par lesquels le fluide sort du corps, pendant qu’on l’électrise, ne sont pas en aussi grand nombre que ceux par lesquels il y entre.

L’hypothèse de Nollet eut peu de succès. 11 n’en est pas de meme de celle du célèbre Franklin. Dans celle-ci on admet un seul fluide, dont les particules se repoussent mutuellement et attirent les particules de la matière pesante, de telle façon qu’à l’état naturel ces actions se fassent équilibre vis-à-vis des corps extérieurs. Dans un corps électrisé, la quantité* de fluide est plus grande ou plus petite que celle qu’il possède à l’état naturel. Quant au mécanisme des attractions et répulsions dont il s’agit, l’hypothèse est muette, et ne donne pas plus de satisfaction que les précédentes à l’esprit du philosophe.

. Aujourd’hui la découverte de la corrélation qui existe entre le travail mécanique des corps pesants, la clialeur et l’électricité , celle de l’identité du rayonnement de la chaleur et de celui de la lumière, celle de l’identité des causes de l’électricité et du magnétisme , ont amené les

INTRODUCTIONS

physiciens à chercher une hypothèse capable d’embrasser tous les phénomènes du monde matériel, en les considérant comme les effets variés d’un agent unique ; c’est ce qu’on appelle le problème de Vunité des forces physiques. Une solution simple et générale d’un tel problème serait certainement une admirable invention ; elle permettrait d’embrasser d’un coup d’œil unique l’ensemble des nombreux phénomènes que nous sommes habitués à attribuer à des causes distinctes, et fournirait aux observateurs de la nature un puissant moyen d’investigation. Serait-elle la vérité? S’il s’agit de voir dans l’hypothèse nouvelle un tableau exact du monde matériel, une figure représentative , elle pourra atteindre une ressemblance de plus en plus frappante, à mesure qu’un plus grand nombre d’artistes, de plus en plus expérimentés, retoucheront l’œuvre primitive. Mais elle ne révélera rien de ce qui concerne l’essence des forces, le principe des choses. Il y aura toujours, à chaque explication donnée, un pourquoi ou plutôt un comment sans réponse. On aura reculé l’obstacle, on ne l’aura pas franchi.

Vous dites qu’un seul fluide universel, V éther ^ engendre les phénomènes d’électricité, de chaleur et de lumière; qu'un corps électrisé positivement renferme ce Iluide condensé, qu’un corps électrisé négativement renferme le meme fluide raréfié; puis pour expliquer l’action mutuelle, attractive ou répulsive, de deux corps électrisés, vous cherchez les conditions d’équilibre des deux corps et de l’air où ils sont placés. Cela vous oblige à doter le fluide hypothétique de certaines qualités qui sont suggérées par le résultat meme que vous voulez atteindre. Certainement vous arriverez à un enchaînement d’idées logique ; et votre démonstration aura une rigueur mathématique, en ce sens que la conclusion sera une conséquence forcée des prémisses. Mais ces prémisses que sont-elles, sinon des produits de votre imagination ? Si vous me les donnez comme telles, je les accepte volontiers, tant

qu’elles seront possibles, c’est-à-dire conformes aux faits observés : je ne saurais les accepter comme des vérités démontrées.

Dans vos raisonnements, vous êtes obligé de recourir à des analogies entre votre fluide hypothétique et les fluides réels et pesants que vous connaissez par expérience. Vous parlez de pressions exercées par les corps sur l’air ou vice versa.

Qu’est-ce qu’une pression? Considérée comme un effet, elle a un sens précis. S’agit-il d’un fluide pesant, c’est un poids, effet mesurable, dont nous ignorons la cause, mais dont la mesure nous suffit. Comment V éther donnet-il lieu à des effets analogues? A cela, pas de réponse. De là l’usage inévitable d’un mot pour exprimer les causes inconnues des phénomènes. Ce mot, c’est force. Il représente une chose non figurable ; c’est une nécessité du langage. Qu’on le supprime, qu’on attribue la pression à la rencontre de particules en mouvement, on retrouvera dans le choc de ces particules quelque chose d’analogue, et aussi peu explicable.

Newton a dit : a déduire des phénomènes de la nature (( deux ou trois principes généraux de mouvement, en- « suite faire voir comment les propriétés de tous les (( corps et les phénomènes découlent de ces principes (( manifestes, serait faire un grand progrès dans la philo- (( Sophie naturelle, bien que les causes de ces principes (( fussent inconnues. »

On ne saurait énoncer d’une manière plus simple et plus précise le but de la physique. Tout porte à croire que le problème de l’imité des forces physiques, ainsi posé, recevra une solution dans un avenir peu éloigné. Dans l’état actuel de nos connaissances expérimentales il semble qu’on puisse le poser comme il suit.

L’univers matériel étant envisagé comme l’assemblage de deux systèmes de particules, les unes constituant les corps pondérables, les autres existant parlout, soit dans

IISTRODUGTION.

les corps pondérables, soit dans les espaces qni les séparent et constituant V éther , trouver quelles sont les propriétés qu’il faut attribuer à ces deux sortes de particules,' pour qu'on puisse enchaîner entre eux tous 'les phénomènes connus, en suivant les régies de la mécanique.

Déjà nous connaissons les propriétés nécessaires pour expliquer le rayonnement de la chaleur et de la lumière ; elles servent de bases à la théorie des ondulations. On peut évidemment les compléter, de façon que l’électricité soit traitée comme un effet du mouvement de ces mêmes particules, que la gravitation et l’action chimique entrent aussi dans le meme cadre. Jusqu’à ce qu’une bonne théorie soit éclose, l’enseignement des faits est le seul acceptable, surtout dans les ouvrages de vulgarisation. Les hypothèses passent; les faits restent; eux seuls nous avertissent de l’erreur de nos raisonnements et imposent à notre vanité un frein salutaire.

Avant d’aborder notre sujet, il est utile de faire une revue sommaire de quelques phénomènes dont la connaissance facilitera l’intelligence de ceux qui doivent nous occuper plus spécialement. Cette revue nous rendra manifestes runitô qui règne dans la nature, et l’importance des lois générales par lesquelles nous formulons les résultats de l’observation. Ces lois expriment les analogies des phénomènes, et permettent d’établir des comparaisons qui remédient à l’insuffisance de nos organes, ou diminuent la fatigue de notre esprit.