LES LOIS PHYSIQUES

Nous avons vu que l'expérience intervient comme élément essentiel dans rétablissement des lois mécaniques. D'autre pan, ces lois ont une forme rigoureusement mathématique. Si elles pouvaient réaliser exactement, sans sacrifice de part ni d'autre, la syiithèse du rationnel et de l'expérimental, elles exprimeraient un déterminisme véritablement nécessaire. Mais les deux éléments y sont moins fondus que juxtaposés : ce qu'il y a de mathématique dans les lois mécaniques ne s'applique pas exactement à la réalité, et ce qu'elles renferment d'expérimental reste inconnu dans sa nature et dans sa cause. Quoi qu'il en soit, l'accord des mathématiques et de l'expérimental est, dans les lois mécaniques, assez voisin de la coïncidence pour que ces lois soient, dans la pratique, l'exemplaire le plus parfait que nous possédions de la détermination nécessaire. Nous allons aujourd'hui étudier les lois physiques et chercher si elles ne sont qu'un cas particulier delà détermination mécanique, ou si elles ont leur originalité et leur signification propre.

Le premier sentiment de l'homme fut de considérer les qualités physiques que nous révèlent nos sens comme inhérentes aux corps eux-mêmes ; il est clair qu'ainsi envisagés, les phénomènes physiques ne se peuvent ramener aux phénomènes mécaniques. Le

changement, dans la doctrine dont il s'agit, implique une destruction et une production déformes substantielles qui est en contradiction avec l'homogénéité et la continuité des phénomènes proprement mécaniques. Mais cette manière de \oir est très défavorable à la science ; car les choses, ainsi considérées, se prêtent difficilement à l'application des mathématiques. Aussi Descartes opt^ra-t-il une révolution féconde en dépouillant les choses des qualités sensibles et en rapportant celles-ci au sujet connaissant. Pour Descartes, la clarté des idées est la marque de leur vérité. Or, la qualité sensible n'est pas objet d'idée claire. Elle ne saurait donc exister telle qu'elle nous apparaît. Au contraire, l'étendue et le mouvement sont objets d'idées claires. De plus, nous avons une tendance naturelle à rapporter nos sensations à des choses étendues comme à leur cause ; et, en vertu de la véracité divine, cette tendance doit faire loi pour nous. Nous affirmerons donc a priori que l'étendue et le mouvement doivent suffire à expliquer tous les phénomènes de la nature. La physique, dès lors, ne sera qu'une suite de la mécanique.

Cette théorie ne put d'emblée s'appliquer aux faits; et, au xviu® siècle, on superposa au mouvement des agents physiques spéciaux. L'électricité fut expliquée par deux fluides opposés ; la lumière, la chaleur, le magnétisme, par des fluides distincts. Toutefois le principe cartésien ne fut jamais complètement abandonné : il demeura comme indiquant l'idéal delà science parfaite.

Dans notre siècle, on tend de nouveau à éliminer les qualités et à ramener le physique au mécanique. La théorie mécanique de la chaleur en est la preuve. Conformément à la tradition cartésienne, de nombreux savants estiment que le mouvement suffit à expliquer

tous les phénomènes physiques: heat is motion, dit Tyndall. Toutefois les travaux les plus récents des physiciens contemporains dénotent une certaine défiance à l'égard de cette théorie prise sous sa forme précise. On lui reproche de trop porter le savant à raisonner déductivement, et aussi d'être trop métaphysique. Dire que la chaleur est du mouvement, n'est-ce pas se prononcer sur la nature même de la chaleur? Aussi, M. Lippmann prend-il soin de substituer à l'expression « théorie mécanique de la chaleur » celle de « thermodynamique », laquelle ne préjuge pas la nature de la chaleur, et de rechercher, non pas l'essence des phénomènes^ mais simplement leurs lois. Dès lors, nous devons nous demander si, d'après les conclusions de la science actuelle, il semble y avoir dans la physique quelque élément irréductible à la mécanique, ou bien s'il n'y a, dans l'objet de ces deux sciences, rien de plus qu'une différence de complication et de degré.

Le caractère essentiel d'un phénomène mécanique est la réversibilité. Dans la mécanique abstraite^ un mobile qui vient de parcourir le chemin A B, devra, si Ton change le sens du mouvement, repasser exactement par les mêmes positions de B en A. Les conditions de la mécanique abstraite étant sensiblement réalisées dans la mécanique céleste, nous pouvons dire que, si le sens du mouvement d'un astre venait à changer, cet astre repasserait exactement par les mêmes points, et décrirait, par exemple, une ellipse identique. Mais, dans la mécanique concrète, laquelle est déjà de la physique, puisque tout travail engendre de la chaleur, le frottement empêche la réversibilité. Or cette différence est générale : aucun phénomène physique ne peut se reproduire d'une manière identi-

que, si Ton en change le sens. Ainsi, pour aller de A en B dans noire atmosphère, un pendule, par exemple, devra surmonter une résistance; pour vaincre celte résistance, il devra produire un travail ; et, en travaillant, il perd une partie de son énerg-ie. Si donc on change le sens du mouvement, ce mobile ne reviendra pas au point de départ, puisqu'il a déjà perdu de l'énergie à l'aller , et qu'il va encore en perdre au retour. On peut élablir comme règle universelle que toules les fois qu'il y a travail, il y a^ avec une production de chaleur, perte irréparable de la condilion primitive. Cette loi introduit en physique un élément différent des éléments mécaniques. En mécanique, ont considère une force qui conserve toujours la même nature et la même quahté; en physique, au contraire, la qualité diffère ; le travail est d'une qualité supérieure à la chaleur ; la chaleur à 100° est d'une qualité supérieure à la chaleur à 99^*. Jamais la chaleur ne reconstitue intégralement le travail dont elle est issue; la qualité de l'énergie va toujours en diminuant, comme il résulte du principe de Glausius ; les phénomènes sont irréversibles, le résultat final est toujours une déchéance. Qu'est-ce à dire, sinon que la physique ne peut faire abstraction de la qualité, au moins de la qualité ainsi entendue ? C'est la maxime de M. Cornu : en physique, dit-il. il n'y a pas seulement à se préoccuper de la quantité de l'énergie, mais encore de sa qualité. Les lois physiques ne peuvent donc se ramener aux lois mécaniques ; un élément nouveau intervient : la qualité. Ce n'est plus, sans doute, la qualité scolastique, mais c'est déjà un élément de différenciation et d'hétérogénéité.

Demandons-nous maintenantcequi, dans laréalité, cor-

respond aux lois physiques el dans quelle mesure il nous est permis de les tenir pour objectivement existantes.

Lorsque s'établit dans la science la théorie mécanique de la chaleur, les philosophes crurent pouvoir en tirer un parti considérable. On vit, dans la loi d'équivalence du travail et de la chaleur, un cas de la loi générale de transformation des forces naturelles. On pensa qu'elle allait établir la continuité entre les choses qui paraissaient les plus hétérogènes. En eiïet, si le mouvement peut se changer en chaleur,, pourquoi la chaleur ne se changerait-elle pas en force vitale, et celle-ci en pensée? Tout peut se changer en tout, le rêve d'Heraclite est réalisé; la transmutation, que les alchimistes né cherchaient que de métal à métal, devient la loi universelle de la nature.

M. Renouvier a montré avec beaucoup de précision que cette interprétation est superficielle. La loi dont il s'agit, loin de prouver la possibilité des transformations, les exclut. En effet, elle n'est obtenue qu'en éliminant Thétérogëne pour ne considérer que l'élément homogène des choses. Le physicien écarte, pour la renvoyer au physiologiste, ou au psychologue, ou au métaphysicien, la meilleure partie de l'essence des phénomènes physiques; et les lois qu'il pose ne concernent que les re-latious quantitatives que l'on peut découvrir dans ces phénomènes. Loin qu'il y ait transformation dans la production physique telle que l'envisage le savant, il y a passage du même au même, passage d'une distribution d'énergie à une autre distribution équivalente.

Cependant, qu'est-ce qui se conserve dans la nature, si ce n'est une force capable de revêtir toutes sortes de formes ? Spencer estime que la réalité d'une telle force

n'est pas moins assurée que l'impossibilité d'en connaître l'essence, et il invoque, pour établir ce double caractère de la force universelle, les conditions de notre conscience et notre constitution mentale. The force of which ive assert persistence is that Absolute Force of which we are indefinitely conscioiis as the necessary correlate of the Force we know... Affirmer la persistance de la force, c'est affirmer une réalité inconditionnée, sans commencement ni fin. Or, par les conditions mêmes de la pensée, une conscience indéfinie de l'être absolu est posée comme nécessaire. [Prem. Princ. § 60 et sqq ) — Mais, comme le fait observer M. Dauriac dans son remarquable ouvrage Des notions de matière et de force dans les sciences de la nature^ si ce qui se conserve est inconnaissable, comment savons-nous que cela persiste ? Ou ce principe transcendant n'a rien de commun avec les forces dont il s'agit dans la science, et sa prétendue persistance n'explique rien, — ou il est la substance des forces que nous connaissons ; et, en affirmant sa persistance, on affirme en réalité cette transmutation des forces que rien dans la science n'autorise à admettre.

Selon M. Renouvier, ce qui se conserve est proprement l'énergie cinétique. Mais nous avons vu que les physiciens se défient aujourd'hui de la réduction des phénomènes au mouvement. Il est même des mathématiciens qui jugent les deux principes de la thermodynamique incompatibles avec le mécanisme. L'énergie qui se conserve change en même temps de nature, et sa qualité va toujours en diminuant. En réalité, le principe de la conservation de l'énergie est plutôt un moule de loi qu'une loi unique et déterminée. Toutes les fois que l'on considère un système fermé,

il y a quelque chose qui s'y conserve. Ce quelque chose variera, selon que ce système sera conçu comme formé de forces mécaniques, ou physiques, ou chimiques.

Le concept de permanence reste à expliquer. Helmhollzdit à cet égard qu'il ne s'agit pas de décider si réellement tous les faits peuvent se ramener à des causes constantes, mais que la science, en tant qu'elle veut concevoir la nature comme intelligible, doit admettre la possibilité d'une telle réduction, ne fût- ce que pour acquérir la certitude irrécusable que nos connaissances sont limitées {Mém. sar la conservation de la force, Inlrod. ). Le principe de la conservation de la force est donc, pour la science, une idée directrice. Mais rien ne garantit que cette loi soit, telle quelle, inhérente à la nature des choses. Cette loi, sous sa forme utile, n'est pas connue a priori^ elle ne s'impose pas à la pensée. Elle a été découverte à force d'expériences et d'analyses, et ainsi elle est essentiellement expérimentale et inductive. Elle a quelque chose d'artificiel, comme toute induction, et il est difficile de la concevoir comme absolue. En effet, soit un ensemble de forces. Ou ce système, présente des solutions de continuité, ou il est clos de toutes parts. S'il est ouvert aux influences extérieures, celles-ci pourront contrarier la loi laquelle, dès lors, ne se réahsera que dans la mesure oii les influences extérieures seront faibles et négligeables. Si, au contraire, le système est fermé, la loi de conservation ne se conçoit que comme coexistant avec quelque cause de changement. Pour que l'énergie se conserve à travers les changements, il faut qu'il y ait des changements. Et si l'on veut concevoir les choses dans leur réalité, on ne pourra séparer l'une de l'autre la conservation et le changement, comme on sépare les

ingrédients d'un simple mélange physique. Il est vrai qu'à côté des lois de conservation, nous possédons des lois de changement, telles que le principe de Clausius. Mais ces lois, ni ne se ramènent à la loi de conservation, ni ne suffisent à déterminer avec précision les phénomènes. Déjà la forme négative du principe de Clausius empêche que ce principe n'engendre une détermination complète.

Quelle est enfin la signification des lois physiques en ce qui concerne le problème de la nécessité ? Pour répondre à cette question, revenons à la distinction des lois de conservation et des lois de changement. Les premières sont construites sur le type des lois mathématiques ; elles sont nécessitantes, elles énoncent des conditions précises, elles sont ou elles ne sont pas. Mais elles ne fondent qu'une nécessité négative. Ce sont des barrières analogues à celles que forment, selon nous, les lois logiques, plus étroites seulement et plus voisines des choses: elles laissent nécessairement les phénomènes en partie indéterminés. Il faut bien se garder, en effet, de confondre déterminisme et nécessité : la nécessité exprime l'impossibilité qu'une chose soit autrement qu'elle n'est; le déterminisme exprime l'ensemble des conditions qui font que le phénomène doit être posé tel qu'il est, avec toutes ses manières d'être. La loi de conservation est une loi de nécessité abstraite, mais non une loi de déterminisme ; d'autre part, toute loi qui, comme le principe de Clausius, règle la distribution de la force, est bien une loi de déterminisme, mais est et demeure exclusivement expérimentale. Une telle loi n'est pins, comme la loi de conservation, une condition d'intelligibilité. Il n'y aurait rien de choquant

pour l'esprit à ce que les corps s'attirassent en raison inverse de la distance, au lieu de s'attirer en raison inverse du carré de la distance. Purement expérimentales, les lois de déterminisme ne peuvent prétendre à l'exactitude et à la rigueur absolues. Elles ne peuvent, par elles-mêmes, dénoter un enchaînement nécessaire. Elles ne deviendraient des lois de nécessité que si l'on pouvait les ramener aux lois de conservation et finalement à la formule A est A, ou si, du moins, on avait de solides raisons pour croire qu'en droit elles s'y ramènent. Mais cette réduction à l'unité de l'expérimental et du logique nous est impossible. Ou nécessité sans déterminisme, ou déterminisme sans nécessité: voilà le dilemme oii nous sommes enfermés.

Cependant, dira-t-on, puisque nos lois se vérifient, il est du moins naturel et moralement nécessaire de les tenir pour immuables. Mais cette conclusion dépasse l'expérience ; on ne sait pas si les lois physiques sont fondamentales et primitives, ou si elles ne sont que des résultantes. Interrogés à ce sujet, les physiciens, ou refuseraient de répondre, ou inclineraient pour la seconde manière devoir. La loi même de la gravitation ne fut pas considérée par Newton comme une loi première. Mais il refusa d'en chercher les causes, disant, à ce sujet, qu'il ne faisait pas d'hypothèses. Nous isolons ces lois pour la commodité de notre étude, et parce que l'expérience nous y autorise sensiblement. Mais qui nous dit qu'elles sont un absolu, qu'il existe ainsi un côté de la nature qui se suffit, qui ne subit pas l'influence du reste? Tous ces éléments de la réalité, qualités et formes de l'être, qu'il a fallu éliminer pour constituer la physique comme science, demeurent-ils, dans la réalité, inactifs, au dessus

— Godes abstractions de la science, comme lesdieux d'Epicure au-dessus de notre monde ? La pensée, non moins que le sens du réel, ne demande-t-elle pas que les divers éléments du monde se conditionnent les uns les autres, pour que le monde soit un? Et si, dans la réalité, les lois physiques ne sont pas indépendantes des autres, lois que peut receler la nature, comment affirmer qu'elles sont immuables et inflexibles? Il se peut qu'elles se soient formées par évolution, ainsi qu'on le dit aujourd'hui des espèces animales et sociales, et que leur fixité soit un état des choses, non une nécessité. Et il n'est pas légitime de prendre à la lettre Je déterminisme qui, pour un phénomène physique, n'admet d'autre cause qu'un autre phénomène également physique, puisque de tels phénomènes ne sont que des abstractions, et que l'action, si elle existe dans la nature, est quelque chose de bien autrement complexe. En résumé, la considération des lois physiques marque, si on la compare à la considération des lois purement mécaniques, un progrès dans le déterminisme, en ce sens que des manières d'être que la mécanique laissait indéterminées, se trouvent maintenant expliquées suivant des lois. Mais, en devenant plus étroit, le déterminisme devient plus complexe et plus obscur, et moins réductible à cette liaison analytique qui seule serait la nécessité.

La prochaine leçon sera consacrée à l'étude des lois de la chimie.