LES IDÉES ACTUELLES SUR LA CONSTITUTION DELA MATIÈRE

Il est très difficile d'exposer les idées actuelles sur la constitution de la matière, car elles sont encore en voie de formation. Nous traversons une période d'anarchie où s'évanouissent les théories anciennes et surgissent celles qui permettront d'édifier la science de demain.

Cette révolution scientifique semble rapide, mais la transformation des théories sur la constitution de la matière, est la conséquence de tout un siècle de recherches.

Les idées scientifiques ne changent, en effet, qu'avec une extrême lenteur. Lorsqu'elles paraissent se modifier brusquement, on constate toujours que cette transformation est le résultat d'une évolution souterraine ayant demandé de longues années pour s'accomplir.

Cinq découvertes fondamentales forment la base sur laquelle s'édifièrent lentement les idées nouvelles relatives à la constitution de la matière. Ce sont : 1° les faits révélés par l'étude d« la dissociation électrolytique ; 2" la découverte des rayons cathodiques ; 3" celle des rayons X; 4° celle des corps dits radioactifs, comme l'uranium et le radium ; 5° la démonstration que la radio-activité n'appartient pas uniquement à certains corps, et constitue une propriété générale de la matière.

La plus ancienne de ces découvertes, puisqu'elle remonte à Davy, c'est-à-dire au commencement du dernier siècle, est celle de la dissociation des composés chimiques par un c«^urant électrique. Divers physiciens, Faraday notamment, complétèrent plus tard son étude. Elle a conduit progressivement à la théorie de l'électricité atomique et à l'influence pré-

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pondérante jouée par les éléments électriques dans les réactions chimiques et les propriétés des corps.

La seconde de ces découvertes, celle des rayons cathodiques, fit entrevoir qu'il pourrait bien exister un état de la matière différent de ceux déjà connus; mais cette idée resta sans influence jusqu'au jour où Rœntgen, regardant de plus près les tubes de Crookes, que les physiciens maniaient depuis vingt ans sans rien y voir, remarqua qu'il en sortait des rayons particuliers, absolument différents de tout ce que l'on connaissait, et auxquels il donna le nom de rayons X. Une chose imprévue, entièrement nouvelle, ne présentant d'analogie d'aucune sorte avec les phénomènes, déjà observés, faisait ainsi irruption dans la science.

La découverte de la radio-activité de l'uranium, puis du radium, et enfin celle de la radio-activité universelle de la matière suivirent de très près celle des rayons X. On ne saisit pas, d'abord, le lien qui rattachait tous ces phénomènes de si dissemblable apparence. Mes recherches prouvèrent qu'ils ne formaient qu'une seule chose.

Bien avant ces dernières décourertes, on n'ignorait pas que l'électricité joue un rôle essentiel dans les réactions chimiques, mais on la croyait simplement superposée aux molécules matérielles. Par la découverte de l'éleclrolyse, Faraday avait montré que les molécules des corps composés portent une charge d'électricité neutre, de grandeur délniie et constante, dissociable en ions positifs et en ions négatifs, quand les solutions des sels métalliques sont traversées par un courant électrique.

Les molécules des corps furent alors considérées comme composées de deux éléments, une particule matérielle, puis une charge électrique qui lui serait combinée ou superposée.

Les idées les plus généralement admises avant les découvertes récentes sont bien exprimées dans le passage suivant d'un travail publié, il y a quelques

années, par M. Nernst, professeur de chimie à l'Université de Gœttingen :

« Les ions sont une sorte de combinaison chimique entre les éléments ou radicaux et les charges électriques... la combinaison entre la matière et l'électricité est soumise aux mêmes lois que les combinaisons entre matières différentes : lois des proportions définies; lois des proportions multiples... Si nous admettons que le fluide électrique est continu, les lois de l'électrochimie semblent inexplicables ; si, au contraire, nous supposons que la quantité d'électricité se compose de particules de grandeur invariable, les lois précitées en seront évidemment une conséquence. Dans la théorie chimique de l'électricité, en plus des éléments connus, il y en aurait deux autres : l'électron positif et V électron négatif. »

Dans cette phase d'évolution des idées, l'électron positif et l'électron négatif étaient simplement deux substances ajoutées à la liste des corps simples et capables de se combiner avec eux. L'ancienne conception de l'atome matériel persistait toujours.

Dans la période d'évolution actuelle, on tend à aller beaucoup plus loin. Après s'être demandé si ce support matériel de l'électron était vraiment nécessaire, plusieurs physiciens sont arrivés à admettre son inutilité. Ils le rejettent entièrement et croient l'atome constitué uniquement par un agrégat de particules électriques. Ces particules pourraient se dissocier suivant le mécanisme précédemment exposé.

C'était un pas énorme à franchir, et tous les physiciens ne l'ont pas encore franchi.

Une grande incertitude règne dans leurs idées et leur langage. Pour la plupart, le support matériel reste nécessaire, et les particules électriques, c'està-dire les électrons, sont mêlés ou superposés aux atomes matériels. Ces électrons, toujours d'après eux, circuleraient à travers les corps conducteurs, tels que les métaux, avec une vitesse de l'ordre de celle de la lumière, par un mécanisme d'ailleurs totalement inconnu.

Pour les partisans de la structure exclusivement électrique de la matière, l'atome se composerait uni-

quement de tourbillons électriques. Autour d'une petite quantité d'éléments positifs tourneraient, avec une extrême vitesse, des électrons négatifs, dont le nombre ne serait pas inférieure un millier et souvent très supérieur. Leur ensemble formerait un atome représentant ainsi une sorte de système solaire en miniature. « L'atome de matière, écrit Larmor, se compose d'électrons et de rien d'autre. »

Sous sa forme habituelle, l'atome serait électriquement neutre. Il deviendrait positif ou négatif seulement lorsqu'on le dépouillerait d'électrons de noms contraires, comme on le fait dans l'électrolyse. Toutes les réactions chimiques seraient dues à des pertes ou à des gains d'électrons.

Si, au lieu d'être en mouvement rapide dans l'atome, les électrons restaient en repos, ils se précipiteraient les uns sur les autres, mais la vitesse dont ils sont animés fait que leur force centrifuge équilibre leurs attractions réciproques. Quand la vitesse de rotation est réduite par une cause quelconque, telle qu'une perte d'énergie cinétique due à la radiation des électrons dans l'éther, l'attraction peut l'emporter et les électrons tendent à se réunir ; si c'est, au contraire, la force centrifuge qui l'emporte, ils s'échappent dans l'espace, comme on le constate dans les phénomènes radio-actifs.

Suivant J.-J. Thomson, l'atome serait représenté par une sphère électrisée positivement dans laquelle se trouveraient distribués les électrons négatifs. L'électricité positive attirerait les électrons négatifs, tandis que leur mutuelle répulsion les éloignerait. Ils se distribueraient de façon à balancer les attractions par les répulsions.

Le nombre de ces électrons varierait de quelques centaines à quelques milliers suivant l'atome, mais ils resteraient toujours très petits à l'égard de ce dernier.

Mais si le volume des électrons est aussi faible, il faut bien alors que leur densité soit, comme nous

l'avons dit, énorme, puisque, occupant un volume insignifiant dans l'atome, ils lui donnent cependant son poids. C'est à l'énergie de leur mouvement de rotation que seraient dues les propriétés des divers atomes.

J'ai employé, dans ce qui précède, le terme d'électron, parce qu'il est classique et ne gêne nullement l'exposé de mes idées, mais ie répète encore qu'il n'y a aucune raison de supposer la matière composée d'atomes électriques. Nous avons fait remarquer plusieurs fois qu'on peut avec de la matière produire de l'électricité ou de la chaleur, sans qu'il soit nécessaire d'imaginer des atomes d'électricité ou de chaleur. L'électricité, la chaleur, la lumière sont des manifestations diverses de l'énergie intra-atomique.

Ce qu'il faut retenir surtout des théories précédentes, c'est que l'atome, et, par conséquent, la matière, ne restent en équilibre stable que grâce aux mouvements des éléments qui la composent. On peut comparer ces éléments à ceux d'une toupie, qui lutte contre la pesanteur tant que l'énergie cinétique, due à sa rotation, dépasse une certaine valeur. Si elle descend au-dessous de cette valeur, l'instrument perd son équilibre et tombe sur le sol.

Les mouvements des éléments atomiques sont d'ailleurs bien autrement compliqués que ceux qui viennent d'être supposés. Non seulement ils dépendent les uns des autres, mais en outre ils sont relies à l'éther par leurs lignes de force et ne semblent être, en réalité, que des noyaux de condensation dans l'éther.

Tel est, dans ses grandes lignes, l'état actuel des idées en voie de formation sur la constitution des atomes dont la matière est formée. Ces idées se concilient, parfaitement avec celles que je me suis efforcé d'établir dans cet ouvrage et d'après lesquelles l'atome constituerait un réservoir colossal d'énergie condensée sous la forme déjà expliquée.

Quel que soit l'avenir de ces théories, on peut déjà

dire avec certitude que l'ancien atome des chimistes, jadis estimé si simple, est d'une prodigieuse complication. Il apparaît de plus en plus comme une sorte de système sidéral, comprenant un ou plusieurs soleils et des planètes gravitant autour avec une immense vitesse. De l'architecture de ce système dérivent les propriétés des divers atomes, mais leurs éléments fondamentaux semblent identiques.

§ 3. — OIVISIBILITÉ DE LA MATIÈRE. GRANDEUR DE^ ÉLÉMENTS DONT ELLE SE COMPOSE.

Les molécules des corps et, à plus forte raison, les atomes, ont une petitesse extrême. Les plus infimes microbes sont d'énormes colosses auprès des éléments primitifs de la matière.

Des considérations diverses ont permis d'évaluer leur grandeur. Elles conduisent à des chiffres ne disant plus rien à l'esprit, parce que les nombres infiniment petits sont aussi difliciles à se représenter que les nombres infiniment grands.

C'est grâce à l'extrême petitesse des éléments dont sont formés les atomes que la matière, en se dissociant, peut émettre d'une façon permanente et sans perdre sensiblement de son poids, une véritable poussière de particules.

L'odorat révèle la présence de substances en quantité impondérable à nos balances. Il faut 4.000 kilogrammes de pétales de roses pour faire 1 kilogramme d'essence. Un pétale, du poids de 1 décigramme, dégage une odeur très pénétrante et pourtant ne contient que quelques millièmes de milligramme d'essence.

Ces quantités cependant infîmes sont immenses relativement à l'état de division de certains corps.

Nous avons parlé, dans un précédent chapitre, des millions de corpuscules par seconde émis durant des siècles par 1 gramme d'un corps radio-actif. De

tels chiffres provoquent toujours une certaine défiance, parce que nous n'arrivons pas à nous représenter l'extraordinaire petitesse des éléments de la matière. Cette défiance disparaît quand on observe que des substances très ordinaires sont susceptibles, sans aucune dissociation, d'être pendant des années le siège d'une émission de particules abondantes, faciles à constater par l'odorat, quoique cette émission reste inappréciable aux plus sensibles balances.

M. Berthelot s'est livré, sur ce sujet, à d'intéressantes expériences 1. Il a essayé de déterminer la perte de poids éprouvée par certains corps très odorants bien que peu volatils. L'odorat est alors d'une sensibilité extrêmement supérieure à celle de la balance, puisque, pour des substances, telles que l'iodoforme, la présence de 1 centième de millionième de milligramme peut, suivant M. Berthelot, être facilement révélée.

Ses recherches ont été faites avec ce corps et il est arrivé à la conclusion que 1 gramme d'iodoforme perd seulement i centième de milligramme de son poids en une année, c'est-à-dire 1 milligramme en cent ans, tout en émettant sans cesse un flot de particules odorantes dans toutes les directions. M. Berthelot ajoute que si, au lieu d'iodoforme, on s'était servi de musc, les poids perdus auraient été beaucoup plus petits, « mille fois plus peut-être », ce qui ferait 100.000 ans pour la perte de 1 milligramme.

Le même savant fait remarquer, dans un travail postérieur, « qu'il n'est presque aucun corps métallique ou autre qui ne manifeste, surtout par friction, des odeurs propres », ce qui semblerait indiquer que tous les corps s'évaporent lentement.

Cependant, en ce qui concerne les métaux, le problème est, je crois, plus compliqué. Leur odeur en effet ne parait pas résulter d'une simple évaporation. M. Gruhn a montré qu'en les chauffant au-dessus