CHAPITRE II

Mobilité et sensibilité de la Matière.

Variations des équilibres matériels sous

l'influence des milieux.

i 1. — MOBILITE ET SENSIBILITE DE LA MATIERE.

Sous l'influence de causes ignorées, dont nous ne pouvons qu'observer les efl"ets, les éléments des atomes ont fini par s'agglomérer pour former les composés constituant notre globe et les êtres vivants. La matière est née et va persister pendant une longue succession d'âges.

Elle persiste avec des caractères dont le plus net en apparence est la stabilité de ses éléments. Ils servent à construire des édifices chimiques pouvant revêtir des formes très variées, mais possédant une masse pratiquement invariable à travers toutes les transformations.

Ces édifices chimiques, créés par les combinaisons atomiques, semblent fixes, lis sont, en réalité, très mobiles. Les moindres variations de milieu, température, pression, etc., modifient instantanément les mouvements des éléments constitutifs de la matière.

C'est qu'en effet un corps d'aspect aussi rigide qu'un bloc d'acier, représente simplement un état d'équilibre entre ses énergies intérieures et les énergies extérieures, chaleur , pression , etc. , qui

l'entourent. La matière cède à l'influence de ces dernières comme un fil élastique obéit aux tractions exercées sur lui, mais reprend sa forme dès que cette traction cesse, si elle n'a pas été trop considérable.

La mobilité des éléments de la matière est un de ses caractères les plus faciles à constater, puisqu'il suffît d'approcher la main du réservoir d'un thermomètre pourvoir la colonne liquide se déplacer aussitôt. Ses molécules ont donc été écartées par une légère chaleur. Quand nous approchons la main d'un bloc de métal, les mouvements des éléments de ce dernier se modifient également, mais d'une façon si faible pour nos sens qu'ils ne les perçoivent pas, et c'est pourquoi la matière nous paraît immobile.

La croyance générale à sa stabilité semblait confirmée d'ailleurs par l'observation que, pour faire subir à un corps des modifications considérables, le fondre ou le réduire en vapeur, par exemple, il faut des moyens très puissants.

Des méthodes d'investigation suffisamment précises montrent, au contraire, que, non seulement la matière est d'une mobilité extrême, mais encore douée d'une sensibilité inconsciente dont la sensibilité consciente d'aucun être vivant ne saurait approcher.

Les physiologistes mesurent, comme on le sait, la sensibilité d'un être au degré d'excitation nécessaire pour obtenir de lui une réaction. On le dit fort sensible lorsqu'il réagit sous des excitants très faibles. En appliquant à la matière brute un procédé d'investigation analogue, on reconnaît que la substance la plus rigide et la moins sensible en apparence est, au contraire, d'une sensibilité invraisemblable. La matière du bolomètre, instrument constitué en dernière analyse par un mince fil de platine, est tellement sensible qu'elle réagit — par une variation de conductibilité électrique — lorsqu'elle est frappée par un rayon de lumière d'intensité assez faible pour ne produire

qu'une élévation de température d'un cent millionième de degré.

Avec les progrès des moyens d'étude, cette grande sensibilité de la matière se manifeste de plus en plus. On a constaté qu'il suffit de toucher légèrement du doigt un fil de fer pour qu'il devienne aussitôt le siège d'un courant électrique. A des centaines de kilomètres les ondes hertziennes modifient profondément l'état des métaux qu'elles atteignent, puisqu'elles changent dans d'énormeS proportions leur conductibilité électrique. Sur ce phénomène, la télégraphie sans fil est basée.

L'extraordinaire sensibilité de la matière, qui a permis de créer le bolomètre et la télégraphie sans fil, est utilisée dans d'autres instruments d'un emploi industriel ; tel, par exemple, le télégraphone de Poulsen, qui permet de conserver et de reproduire la parole par les modifications du magnétisme provoquées à la surface d'un ruban d'acier, se déroulant entre les pôles d'un électro-aimant aux bornes duquel est relié un microphone. Quand on parle devant la membrane de ce dernier, les très minimes fluctuations du courant dans le circuit microphonique occasionnent dans les molécules du ruban d'acier des variations de magnétisme dont le métal garde la trace. Elles permettront de reproduire à volonté la parole en faisant repasser le même ruban entre les pôles d'un électro-aimant inséré dans le circuit d'un téléphone.

Cette sensibilité de la matière, si contraire à ce que l'observation vulgaire semble indiquer, devient familière aux physiciens ; c'est pourquoi une expression comme celle-ci : « La vie de la matière », dénuée cle sens, il y a seulement vingt-cinq ans, est aujourd'hui d'un usage courant. L'étude de la matière brute révèle de plus en plus chez elle, en effet, des proj.riétés supposées jadis l'apanage exclusif des êtres vivants. En se basant sur ce fait que « le signe le plus général et le plus délicat de la vie est la réponse électrique », M. Bose a prouvé que cette réponse

électrique, « considérée généralement comme l'effet d'une force vitale inconnue », existe dans la matière. Il montre, par des expériences ingénieuses, « la fatigue » des métaux et sa disparition après le repos, l'action des excitants, des déprimants et des poisons sur ces mêmes métaux.

Il ne faut pas trop s'étonner de rencontrer dans la matière des propriétés qui paraissent appartenir uniquement aux êtres vivants, et il serait inutile d'y chercher une explication simpliste du mystère si impénétré encore de la vie. Les analogies constatées tiennent vraisemblablement à ce que la nature ne varie pas beaucoup ses procédés et construit tous les êtres, du minéral jusqu'à l'homme, avec des matériaux semblables et doués, par conséquent, de propriétés communes. Elle applique toujours ce grand principe de la moindre action, qui suffirait, à lui seul, à établir les équations fondamentales de la mécanique. Il consiste dans cet énoncé si simple et d'une portée si profonde : parmi tous les chemins conduisant d'une situation à une autre, une molécule matérielle, solli citée par une force, ne prend qu'une seule direction, celle qui demande le moindre effort. On s'apercevra probablement un jour que ce principe n'est pas applicable seulement à la mécanique, mais aussi à îa biologie. Il constitue peut-être la cause secrète de cette continuité observée dans beaucoup de phénomènes.

§ 2. — VARIATIONS DES ÉQUILIBRES MATÉRIELS SOUS L'INFLUENCE DES MILIEUX.

La matière est donc, comme tous les êtres, dans l'étroite dépendance du milieu et modifiée par les moindres changements de ce milieu. Si ces changements ne dépassent pas certaines limites, la vitesse et ram,plitude du mouvement des molécules matérielles se trouvent modifiées sans que la position relative de ces molécules soit changée. Si ces limites sont

dépassées, les équilibres matériels sont détruits ou transformés. La plupart des rt'aclions chimiques nous font assister à de semblables transiormations.

Mais, de toutes façons, la matière est si mobile et si sensible que les changements les plus insignifiants de milieu, par exemple, une élévation ou un abaissement de température d'un millionième de degré, se traduisent par des modifications que les instruments permettent de constater.

La matière, telle que nous la connaissons, ne représente, comme il a été déjà dit, qu'un état d'équilibre, une relation entre les forces intérieures qu'elle recèle €t les forces externes capables d'agir sur elle. Les secondes ne sont pas modifiables sans que les premières changent également, de même qu'on ne saurait toucher à l'un des plateaux d'une balance équilibrée sans faire osciller l'autre.

On peut donc dire, employant le langage mathématique, que les propriétés de la matière sont des fonctions de plusieurs variables, la température et la pression, notamment.

Ces diverses influences sont susceptibles d'agir séparément, mais elles peuvent aussi combiner leurs actions. C'est ainsi qu'il existe une température — variable pour chaque corps — dite critique, au-dessus de laquelle ce corps ne peut exister à l'état liquide. Il passe alors immédiatement à l'état gazeux et y demeure, quelle que soit la pression exercée sur lui. Si on chauffe de Teau dans un tube fermé, il arrive un moment où, brusquement, elle se transforme totalement en un gaz tellement invisible que le tube semble absolument vide. Pendant longtemps, beaucoup de gaz n'ont pu être liquéfiés, précisément parce qu'on ignorait que l'action de la pression est entièrement nulle si la température du gaz n'a pas été d'abord abaissée au-dessous de son point critique. L'acide carbonique, par exemple, se liquéfie très facilement par la pression à une température inférieure à 31 degrés. Au-dessus de cette température, aucune

pression ne parviendrait à l'amener à l'état liquide. L'oxygène n'arrive à se liquéfier qu'à 118 degrés au-dessous de 0, l'hydrogène à — 242, l'air ordinaire à — 140. Tous les gaz, sans exception, sont liquéfiables par une pression suffisante, dès qu'on les amène au-dessous de leur température critique.

Il faut donc considérer la matière comme une chose extrêmement mobile, en équilibre très instable et ne pouvant être conçue sortie de son milieu. Elle ne possède aucune propriété indépendante, en dehors de son poids. C'est la seule qu'aucun changement de milieu, pression, température, etc., ne puisse modifier. Si la matière était dépouillée de son poids, on ne voit pas comment il serait possible de définir une chose aussi changeante.

Malgré l'extrême mobilité de la matière, le monde semble cependant très stable. Il l'est, en effet, mais simplement parce que, dans sa phase actuelle d'évolution, le milieu qui l'entoure varie dans des limites assez restreintes. La constance apparente des propriétés de la matière résulte uniquement de la constance actuelle du milieu oîi elle est plongée.

Cette notion d'influence du milieu, un peu négligée des anciens chimistes, a fini par prendre une importance prépondérante, depuis qu'il a été prouvé que beaucoup de réactions sont placées sous sa dépendance et varient en sens différents, suivant des écarts parfois extrêmement faibles de température et de pression. Quand les écarts sont considérables, on voit se transformer entièrement ou devenir impossibles beaucoup de réactions. Si les corps ne pouvaient être examinés qu'à certaines températures, on les considérerait comme fort distincts des mêmes corps observés aux températures ordinaires. A la température de l'air liquide, le phosphore perd sa violente affinité pour l'oxygène et reste sans action sur lui ; l'acide sulfurique, si actif habituellement sur le papier de tournesol, ne le rougit plus. A une température élevée, nous voyons naître, au contraire, des affinités

inexistantes à la température ordinaire. L'azote et le carbone, qui ne se combinent avec aucun corps aux températures peu élevées, se combinent facilementavec plusieurs à 3.000 degrés et forment des composés autrefois inconnus, le carbure de calcium, par exemple. L'oxygène, sans action sur le diamant, peut acquérir une si énergique affinité pour ce corps, qu'il se combine instantanément avec lui en devenant incandescent. Le magnésium a une affinité assez faible pour l'oxygène; mais, à une température suffisamment haute, son affinité pour lui devient telle, que, plongé dans une atmosphère d'acide carbonique, il le décompose, s'empare de son oxygène et continue à brûler lorsqu'on l'a allumé.

La température, qui crée des affinités entre certains corps, la détruit pour d'autres. A 1.100 degrés, la vapeur d'eau se résout en ses éléments : oxygène et hydrogène. Ces deux gaz, ayant alors perdu toute affinité, ne peuvent plus se combiner.

Les conditions extérieures, qui permettent l'existence de certains corps, varient, comme on le voit, avec ces corps. Les réactions chimiques sont des manifestations entre des forces antagonistes sorties de l'équilibre et rentrant dans l'équilibre. Sur les frontières des états d'équilibre, les réactions peuvent se produire dans des sens différents par des variations de milieu très petites. C'est ainsi qu'au voisinage de la température critique, une faible oscillation de la température peut transformer un gaz en liquide ou inversement.

Ce qui précède nous montre que les éléments de la matière sont en mouvement incessant. Un bloc de plomb, un rocher, une chaîne de montagnes n'ont qu'une immobilité apparente. Ils subissent toutes les variations du milieu et modifient constamment leurs équilibres pour s'y adapter. La chimie, la physique, la mécanique, et aussi les diverses manifestations de la vie, sont régies par les lois de l'équilibre. Tous

les phénomènes ne sont en réalité que des conséquences de variations d'équilibre.

La matière ignore donc le repos. S'il se trouve quelque part, ce n'est ni dans le monde que nous habitons, ni dans les êtres vivant à sa surface. Il n'est pas davantage dans la mort, qui ne fait que substituer à certains équilibres transitoires d'atomes d'autres équilibres plus stables, mais dont la durée sera cependant toujours éphémère, puisque les éléments des êtres ayant cessé de vivre retombent bientôt sous les lois de la vie.

Chez les êtres vivants, l'instabilité de l'équilibre est la loi. La stabilité c'est la mort. Le chimiste, ne pouvant étudier un équilibre instable, n'observe que les corps ayant atteint une phase d'équilibre momentanément stable. Il ne peut, par conséquent, connaître que les cadavres des choses.