CHAPITRE PREMIER

Tenter de réduire à la figure et au mouvement toutes les propriétés des corps semble une entreprise chimérique, soit parce qu'une telle réduction serait obtenue au prix de complications qui effraient l'imagination, soit même parce qu'elle serait en contradiction avec la nature des choses matérielles.

Nous voici donc obligés de recevoir en notre Physique autre chose que les éléments purement quantitatifs dont traite le géomètre, d'admettre que la matière a des qualités; au risque de nous entendre reprocher le retour aux vertus occultes^ nous sommes contraints de regarder comme une qualité première et irréductible ce par quoi un

198 L'ÉVOLUTION DE Lk MÉCANIQUE

corps est chaud, ou éclairé, ou électrisé, ou aimanté; en un mot, renonçant aux tentatives sans cesse renouvelées depuis Descartes, il nous faut rattacher nos théories aux notions les plus essentielles de la Physique péripatéticienne.

Ce retour en arrière ne va-t-il pas compromettre tout le corps de doctrine élevé par les physiciens depuis qu'ils ont secoué le joug de FÉcole ? Les méthodes les plus fécondes de la Science moderne ne vont-elles pas tomber en désuétude ?

Convaincus que tout, dans la nature corporelle, se réduit à la figure et au mouvement tels que les conçoivent les géomètres, que tout y est purement quantitatif, les physiciens avaient introduit partout la mesure et le nombre; toute propriété des corps était devenue une grandeur; toute loi, une formule algébrique; toute théorie, un enchaînement de théorèmes. Admirable de précision, de rigueur, de majestueuse unité, la Physique était la « Mathématique universelle » rêvée par Descartes. Cette forme parfaite, à la fois si commode et si belle, nous la faudra-t-il briser? Devrons-nous repousser le secours merveilleusement puissant que l'emploi des symboles numériques fournissait à nos déductions? Nous résignerons-nous aux discours vagues, aux querelles confuses et enténébrées qui constituaient la science de la Nature avant que les savants ne fissent usage du langage algébrique ? Affronterons-nous derechef les sarcasmes qui ont discrédité la Cosmologie de l'École? A un pareil recul, nul physicien ne consentirait.

Un tel sacrifice n'est point nécessaire. L'abandon des explications mécaniques n'a nullement pour

conséquence l'abandon de la Physique mathématique.

Le nombre, on le sait de reste^ peut servir à représenter les divers états d'une grandeur qui est susceptible d'addition ; le passage de la grandeur au nombre qui la représente constitue proprement la mesure. Mais le nombre peut aussi servir à repérer les intensités diverses d'une qualité. Cette extension de la notion de mesure, cet emploi du nombre comme symbole d'une chose qui n'est pas quantitative, eût sans doute étonné et scandalisé les péripatéticiens de l'Antiquité. Là est le progrès le plus certain, la conquête la plus durable que nous devions aux physiciens du x\iV siècle et à leurs continuateurs; en leur tentative pour substituer partout la quantité à la qualité, ils ont échoué ; mais leurs efforts n'ont pas été vains, car ils ont établi cette vérité, d'un prix inestimable : JI est possible de discourir des qualités physiques dans le langage de r Algèbre,

Un exemple nous montrera comment s'effectue ce passage de la qualité au nombre.

La sensation de chaleur que nous éprouvons en touchant les diverses parties d'un corps nous fait percevoir une qualité de ce corps; c'est ce que nous exprimons en disant que ce corps est chaud. Deux corps différents peuvent être également chauds; ils possèdent avec une même intensité la qualité considérée. De deux corps, l'un peut être plus chaud que l'autre ; le premier possède la qualité considérée avec plus d'intensité que le second.

Sans creuser plus avant la nature de la qualité qu'exprime l'adjectif chaud, sans tenter surtout de

la résoudre en éléments quantitatifs, nous pouvons fort bien concevoir qu'on fasse correspondre un nombre à chacun de ses états, à chacune de ses intensités; que deux corps également chauds soient caractérisés par le même nombre; que, de deux corps inégalement chauds, le plus chaud soit caractérisé par le plus grand nombre ; les nombres ainsi choisis seront des degrés de température.

Ces simples indications nous montrent déjà comment, au lieu de discourir du chaud en langage ordinaire, on pourra appliquer aux degrés de température les symboles de TAlgèbre; au lieu de dire qu'un corps est aussi chaud, plus chaud ou moins chaud qu'un autre, on écrira que le degré de température de celui-là est égal, supérieur ou inférieur au degré de température de celui-ci.

On comprend dès maintenant qu'une théorie où il sera traité du chaud pourra se présenter non plus sous la forme d'un exposé philosophique, à la manière de ces dissertations scolastiques où la confusion et l'obscurité se glissaient si aisément, mais sous la forme d'une suite d'équations ou d'inégalités algébriques, ofiFrant le plus haut degré de clarté et de précision que puisse atteindre l'esprit humain.

Il ne suffît pas que l'emploi des signes de l'Algèbre nous permette de traiter du chaud avec clarté et précision, mais d'une manière abstraite et générale ; il faut encore que nous assurions le passage de nos propositions abstraites et générales aux vérités concrètes et particulières, que nous puissions comparer les conséquences de nos théories aux données de l'expérience; car le contrôle

des faits constitue, pour une théorie physique, Tunique critérium de la vérité.

Ce passage de l'abstrait au concret, du général au particulier serait impossible si nous savions seulement qu'à chaque intensité de chaleur d'un corps on peut faire correspondre un degré de température et que ce degré s'élève lorsque cette intensité croît. Il faut encore qu'une règle pratique nous fournisse la valeur numérique du degré de température d'un corps effectivement donné, qu'un certain instrument^ mis en rapport d'une manière déterminée avec le corps dont nous voulons connaître le degré de température, nous marque ce degré. Les formules mathématiques où figure la lettre T, symbole de la température, ne prennent un sens physique que par le choix d'un thermomètre.

L'emploi du thermomètre choisi est soumis à certaines règles, assujetti à certaines conditions; il exige, par exemple, que la température du corps en expérience soit uniforme, qu'elle demeure constante pendant un certain temps, qu'elle ne soit ni trop haute, ni trop basse. Les indications d'un thermomètre, si parfait qu'on le suppose, ne sont pas exactes, mais approchées ; à deux intensités de chaleur différentes, mais trop voisines, cet instrument ne fait pas correspondre deux indications discernables; à une intensité de chaleur donnée, il ne fait pas correspondre un degré de température unique, mais tous les degrés de température que comprennent entre elles deux certaines limites dont l'intervalle échappe à nos moyens d'observation.

On ne pourra donc pas, à l'aide du thermomètre, comparer à l'expérience toutes les conséquences de

la théorie, mais seulement certaines d'entre elles; ainsi, celles qui ont trait à des températures variables d'un point à l'autre ou d'un instant à l'autre, celles qui concernent des corps trop chauds ou trop froids demeureront sans contrôle direct. Dans les cas mêmes où la comparaison sera possible, elle n'aura pas une absolue rigueur; son exactitude sera limitée et dépendra du degré de précision du thermomètre. Néanmoins, cet instrument permettra de passer des propositions abstraites et générales que formule la théorie aux jugements concrets et particuliers que fournit l'expérience; ce passage sera possible dans des cas d'autant plus étendus que l'on aura rendu plus larges les conditions où l'emploi du thermomètre est légitime; ce passage se fera avec d'autant plus de sûreté que le thermomètre sera plus précis. Par la définition et l'emploi d'un instrument, la théorie prend un sens physique ; elle devient vérifîable et utilisable.

Ce que nous venons de dire touchant la qualité qui consiste à êtvc chaud et touchant sa représentation symbolique par un nombre, le degré de température^ peut se répéter, mutatis wutandis, de toutes les qualités qui sollicitent l'attention du physicien : de l'électrisation, de l'aimantation, de la polarisation diélectrique, de l'éclairement*. L'analyse des faits d'expérience nous amène à concevoir la notion abstraite d'une qualité plus ou moins

1. Au sujet de la représentation de la qualité que signifient les mots être éclairé au moyen de symboles mathématiques propres à édifier une théorie de la lumière, nous renverrons le lecteur à nos Fragments d^un cours d'Optique (Adu. de la Soc. Scient, de Bruxelles, tt. XVIII, XIX et XX, 1894-1896).

intense; à cette qualité, nous faisons correspondre un symbole numérique dont la valeur est d'autant plus grande que la qualité est plus intense; cette correspondance, dont la possibilité est affirmée d'une manière entièrement générale, se trouve pratiquement assurée, dans des cas étendus, par l'emploi d'un instrument; cet instrument détermine approximativement la valeur numérique du symbole qui correspond à une qualité donnée en fait. Faute d'un procédé de mesure^ la définition de la grandeur physique qui symbolise une qualité serait incomplète et dénuée de sens; seul ce procédé assure le passage de la formule algébrique, générale et abstraite par laquelle s'exprime une loi de Physique théorique, au fait qualitatif, particulier et concret auquel on veut appliquer cette loi.

Ces principes ont été, il y a un demi-siècle déjà, esquissés par Rankine*, en quelques pages trop peu connues; ils mettent à nu la véritable structure de cette science étrange qu'est la Physique, science expérimentale des qualités corporelles et, cependant, science qui se développe en une suite de calculs algébriques.

Les géomètres de la Renaissance scientifique ne reprochaient pas seulement à la Physique de l'École son manque de précision, qu'eût évité l'emploi du langage algébrique; ils lui reprochaient aussi et surtout de créer autant de vertus occultes, de formes substantielles, de sympathies et d'antipathies qu'il se rencontrait de par le monde d'effets à expliquer;

1. J. Macquorn Rankine : Outlincs of the Science ot Energetics (Glasgow Philosopbical Society Proceedings^ vol. III, no 6, 2 mai 1855; Miscelluneous Scîcnti/ic Papcrs, p. 209).

ils Taccusaient ainsi de dégénérer en un verbiage dont la forme boursouflée excitait la vanité des pédants et Fadmiration des sots, mais dont le fond, creux et vide, ne fournissait aucun aliment à la curiosité des esprits justes et réfléchis. Ce reproche, il ne ïaut pas que la Physique nouvelle le puisse mériter.

La Physique réduira donc la théorie des phénomènes que présente la Nature inanimée à la considération d'un certain nombre de qualités; mais ce nombre, elle cherchera à le rendre aussi petit que possible. Chaque fois qu'un eff'et nouveau se présentera, elle tentera de toutes manières de le ramener aux qualités déjà définies; c'est seulement après avoir reconnu l'impossibilité de cette réduction qu'elle se résignera à admettre dans ses théories une qualité nouvelle, à introduire dans ses équations une nouvelle espèce de variables. Ainsi, le chimiste qui découvre un corps nouveau s'efforce de le décomposer en quelques-uns des éléments déjà connus; c'est seulement lorsqu'il a épuisé en vain tous les moyens d'analyse dont disposent les laboratoires qu'il se décide à ajouter un nom à la liste des corps simples.

Le nom de simple n'est pas donné à une substance chimique en vertu d'un raisonnement métaphysique prouvant qu'elle est indécomposable par nature ; il lui est donné en vertu d'un fait, parce qu'elle a résisté à tous les essais de décomposition. Cette épithète est un aveu d'impuissance; elle n'a rien de définitif ni d'irrévocable; un corps, simple aujourd'hui, cessera de l'être demain si quelque chimiste, plus heureux que ses devanciers, parvient

à le dissocier; la potasse et la soude, corps simples pour Lavoisier, furent corps composés à partir des travaux de Davy. Ainsi en est-il des qualités premières que nous admettons en Physique. En les nommant premières^ nous ne préjugeons pas qu'elles soient irréductibles par nature; nous avouons simplement que nous ne savons pas les réduire à des qualités plus simples; mais cette réduction, que nous ne pouvons effectuer aujourd'hui, sera peut-être demain un fait accompli. V éclairementj par exemple, se présente au début de l'Optique comme une qualité première; le jour, prochain peut-être, où la théorie électromagnétique de la lumière triomphera définitivement, Téclairement sera ramené aux changements rapides d'une autre qualité, de la polarisation diélectrique; il perdra son rang de qualité première.

Le nombre des qualités premières reçues en Physique doit être aussi faible que le comportent nos connaissances actuelles, comme le nombre des corps simples admis en Chimie est le plus petit possible, étant donnés nos moyens d'analyse. Ce dernier nombre n'en dépasse pas moins quatrevingts, et il s'accroît sans cesse par la découverte de nouveaux éléments. On ne devra donc pas s'étonner si la liste des qualités premières est longue et si les trouvailles incessantes des physiciens l'allongent de temps à autre par l'appoint d'une qualité nouvelle.

Les théories de la Physique mécanique se posaient en explications du monde matériel; sous les apparences et les qualités que nous révèle l'expérience, elles prétendaient disséquer la structure

intime des corps et mettre à nu la raison dernière de leurs propriétés. Il va de soi que la Phj^ique nouvelle ne saurait avoir semblables prétentions. Lorsqu'elle range une certaine propriété au nombre des qualités premières, elle fait acte de modestie; elle ne prétend pas expliquer, elle avoue 'son impuissance à expliquer. En substituant un symbole numérique à une qualité révélée par Texpérience, elle n'ajoute pas un enseignement nouveau aux enseignements de l'expérience; de même, en exprimant une idée, le langage n'enrichit pas le contenu de cette idée; les calculs auxquels on pourra soumettre le degré de température ne nous apprendront, touchant la nature intime de la qualité représentée par ce degré, rien que ne nous enseigne l'étude attentive de nos sensations ou des données de l'observation. La Physique mathématique nouvelle ne se pique pas de pénétrer, dans la connaissance des qualités corporelles, au-dessous de ce que nous révèle l'analyse des faits d'expérience ; bref, elle est une Physique; elle n'est pas une Philosophie de la Nature^ une Cosmologie^ une branche de la Métaphysique,

Si la Physique théorique renonce à donner une explication du monde matériel, quels seront donc son rôle et son objet? Les formules qu'elle substitue aux lois expérimentales exprimeront ces lois d'une manière extrêmement précise et détaillée ; les indications des instruments permettront, dans chaque cas particulier, de remplacer les lettres qui figurent dans une telle formule par les valeurs numériques qui conviennent aux propriétés des corps concrets étudiés; cette substitution effectuée, Tap-

plicâlion de la loi générale au cas particulier se fera avec une rigueur et une minutie que limite seulement le degré d'exactitude des instruments ; enfin, cfes formules seront comme condensées en un petit nombre de principes très généraux, d'oti on les pourra tirer par les déductions de l'Analyse et les calculs de TAlgèbre; l'ordre logique dans lequel seront alors classées nos connaissances de Physique en fera un système d'un usage aisé et sûr; il permettra au physicien de trouver rapidement, sans erreur et sans omission, toutes les lois don dépend la solution d'un problème donné.

Nos sens perçoivent seulement la surface des choses; cette surface recouvre un fond qui, sans doute, nous demeurera toujours inconnu ; que, probablement, nous ne pourrions comprendre si quelque intelligence supérieure voulait nous le révéler, ni exprimer si, l'ayant compris, nous voulions le faire connaître à nos semblables; enfin, qui nous serait peut-être inutilisable si nous le concevions, car nos moyens d'action, coordonnés^ à nos moyens de connaître, ne nous permettent pas plus de modifier l'essence des corps que de la comprendre. Ce fond des choses, la Physique nouvelle n'aura plus pour objet de nous le découvrir; son but sera plus modeste et, en même temps, plus pratique. Ce but sera d'aider notre activité à s'emparer du monde de la matière, à le modifier, à l'asservir à nos besoins; il consistera à rendre plus robustes ou plus délicats les outils par lesquels nous pouvons façonner les corps, à diversifier ces outils afin que chacun d'eux soit mieux adapté à son objet, enfin à les classer méthodiquement, afin

que la maiD du physicien saisisse à chaque instant, sans tâtonnement et sans délai, celui qui convient à sa tâche.