EFFETS MÉCANIQUES DE LA LUNIËRE

nombreuses réactions chimiques; nous allons rappeler les faits connus à ce sujet , et ce rapide examen achèvera de rendre parfaitement claires nos idées sur la transformation des ondes lumineuses.

Les plantes, pour se développer, empruntent au monde extérieur de l'acide carbonique, de l'eau et quelques sels minéraux. Dans tous ces composés, la molécule est formée d'atomes peu nombreux , mais enchaînés par des liens étroits. Les rayons du soleil séparent les atomes les uns des autres, et les mettent à même de former de nouvelles combinaisons d'une structure plus complexe, et, par suite, d'une plus grande instabilité. C'est-ainsi que se sont formés les tissus ligneux, les résines et toutes les autres substances organiques que nous brûlons dans nos foyers, ou qui, consommées par les animaux, alimentent la combustion physiologique.

Ainsi, à parler rigoureusement, la croissance des végétaux a pour point de départ une décomposition, et la croissance des animaux a pour source immédiate une combinaison. Dans la première de ces merveilleuses opérations» la force vive de la vibration solaire, restant emmagasinée au sein de la matière pesante, représente une puissance mécanique disponible , car si on brûle ces arbres et ces végétaux, ils font naître de la chaleur directement, du pouvoir mécanique indirectement.

Et maintenant que nous avons esquissé le tableau des grandes harmonies de la nature, ne devons-nous pas nous demander s'il n'est point donné à l'esprit de l'homme de comprendre le secret de ces admirables transmutations? Nous avons établi que, contrairement à l'ancienne opinion, la lumière n'était pas une substance combinée avec divers éléments des corps, mais qu'elle était un mode de mouvement de l'éther. Donc, pour expliquer d'une manière plausible son intervention comme agent chimique, il faut nécessairement dire que les atomes d'oxygène et de car-

bone de Tacide carbonique, et d'une façon générale tous les atomes combinas les uns avec les autres, peuvoitse séparer à cause de la violence de l'agitation excitée par rimpression des rayons solaires. En effet, la vitesse et l'anH plitude des oscillations moléculaires peuvent» dans certaines conditions, augmenter au point de faire sortir les molécules de leurs sphères d'activité réciproques. Alors elles sont mises en liberté, soit d'une façon complète, comme cela arrive pour l'oxygène de l'acide carbonique, décomposé par les plantes soit incomplètement, c'est-à-dire que les atonie», une fois séparés les uns des autres, se groupent de manière à former des molécules plus ou moins complexes, mab d'une stabilité d'autant moindre que la complication moléculaire est plus grande. Voilà comment on peut expliquer lesdécompositons photogéniques; il est tout aussi facilede rendre compte des combinaisons. En effet, Tagitation incessante inhérente aux dernières particules des corps, augmentant graduellement sous l'action continue de li lumière, il peut arriver que certains atomes pénétrent dans les sphères d'activité des atomes voisins; un agencement spécial s'établit entre ces diverses particules matérielles qui, dès lors, restent enfermées dans une sphère d'activité commune, et, tout en se heurtant réciproquement, oscillent d une façon synchrone. Or, au moment où ces réunions d'atomes s'effectuent, d'après les principes formulés plus haut, il doit y avoir un dégagement de chaleur et par suite assez fréquemment une explosion, comme nous le voyons lors de la combinaison du chlore avec l'hydrogène *.

Nous avons usé des mots sphère d*(ictivUé, limitei det forces, donnant à ces expressions la signification que leur accordent la plupart des physiciens; mais nous avouerons que ce sens est loin d'être clair. Néanmoins nous conli-

< Relire le passage de Bunsen, cité p. 149.

EFFETS VËGâNIQUES DE LA LUMIÈRE. 235

nuerons à appeler toutes choses par le nom qui leur est habituellement donné, nous réservant de modifier notre langage lorsque nous pourrons expliquer ces forces sans recourir à de mystérieuses entités.

Toujours est-il que présentement, abstraction faite de toute idée préconçue sur la nature des forces, nous voyons comment les réactions chimiques, au moins celles déterminées par la lumière, peuvent être ramenées à de véritables phénomènes de mouvement. Vers la fin de sa vie, Fresnel écrivait : « Si la lumière n'est qu'un certain mode de vibrations d*un fluide universel, comme les phénomènes de la diffraction le démontrent, on ne doit plus supposer que son action chimique sur les corps consiste dans une combinaison de ses molécules avec les leurs, mais dans une action mécanique que les vibrations de ce fluide exercent sur les particules pondérables, et qui les oblige à de nouveaux systèmes d'équilibre plus stables pour l'espèce ou Tènergie des vibrations auxquelles elles sont exposées^. »

Eq présence de cette immense force vive communiquée à notre planète et à Téther qui Timprègne, par le soleil, sous forme de radiations calorifique et chimique, on se demandera peut-être si le rayonnement de la terre vers les espaces célestes restitue à ces espaces toute la force qu'elle en a reçue. A ce sujet, le doute est permis, malgré l'opinion contraire des physiciens, et je crois qu'il serait difficile de fournir des preuves valables à l'appui ^d'une semblable hypothèse. Bien plus, en tenant compte des faits exposés jusqu'ici, il parait probable que la compensation par rayonnement porte exclusivement sur la partie des radiations solaires qui n'arrivent pas jusqu'à nous, car celle qui parvient au sol est acquise définitivement au globe terrestre sous forme de force vive emmagasinée dans les

* Fresnel, Stq>pl. cité, ibid.

diverses combinaisons chimiques. On voit donc que la source principale de la force mécanique sur iiotre globe est le soleil ; les rayons solaires, considérés en tant que cause du mouvement sur notre globe, n'interviennent pas seulement comme rayons chauds pour produire des phénomènes de dilatation, mais ils agissent encore par leurs propriétés chimiques et, par suite , physiologiques, car c'est le soleil qui fait croître les plantes, et ces plantes, brûlées dans l'organisme des animaux comme dans le fourneau d'une machine à vapeur, deviennent source de travail mécanique exécuté par le corps de l'animal^. Aussi le divin poète a-t-il pu dire, en toute vérité :

Guarda il calor del sol che si fa vino Giunto air umor clie dalla vite cola*.

Dante, Purgat.fWyi,

Répétons-le encore, pour nous, les végétaux ne sont pas des combinaisons d'une certaine matière lumineuse avec les substances organiques, mais bien de véritables récipients capables de tenir emmagasinée la force vive des rayons du soleil. Si quelqu'un nous demande de quelle manière cela peut s'accomplir, je répondrai qu'il ne nous est pas encore donné de le savoir, et, cependant , le fait en lui-même est certain. Admirons ici l'ordre admirable qui a présidé à la création; cette masse lumineuse et incandescente placée au centre de notre monde planétaire, non-seulement, par la gravitation, entretient le mouvement des astres qui circulent autour d'elle, mais encore,

^ L'immense provision de force que la nature a coneentrée «i*n« le soleil se répand dans tout l'univers par l'intermédiaire de ses rajooi. La vie animale et végétale sur la terre, dans l'état actuel, de même que les puissantes manifestations géologiques des premiers âges do monde, n'ont pas eu d'autre origine. (Bunsen, Mémoire cité, 1850.)

^ « Vois la chaleur du soleil (jui devient vin réunie à la sève qui coule de la vigne. »

par ses radiations^ répand la vie à la surface de chacun d'entre eui.

Ainsi il ne nous est pas possible, jusqu'à présent, de pénétrer le mystère de la régénération de la matière par Faction du soleil, ni de connaître exactement la structure intime des corps. Cependant qu'il nous soit pjerrois de compléter les indications fournies sur ce point dans le chapitre vu par quelques conjectures qui découlent tout naturellement des faits précédents.

L'existence de l'éther étant acceptée, et nous sommes pkinemeut autorisés à le faire, nous devons, en outre, admettre que les distances des atomes matériels entre eux sont énormes par rapport à leurs dimensions , et que ces grands intervalles sont occupés par l'éther; cependant il ne faut pas tomber dans l'exagération et comparer les distances respectives des atomes de la matière à celles des planètes dans les espaces célestes ^

Nous supposons, de plus, chaque molécule pondérable animée d*un mouvement de rotation, et sa forme n'étant pas spbérique, il doit se former autour de chacune d'elles une couche dans laquelle l'éther ambiant diminuera de densité, ses atomes étant refoulés exccntriquement par la force centrifuge qu'engendre la rotation moléculaire. Donc, aux limites de cet espace se produira une augmentation de pression, à laquelle fera équilibre le milieu environnant.

Lorsqu'un solide tourne au milieu d'un fluide, le plus souvent un certain nombre des molécules du milieu prennent pari au mouvement gyraloire. Or le même phénomène peut se produire entre l'éther d^une part et les molécules pondérables de l'autre; par conséquent on peut admettre, autour de ces molécules, de véritables tourbillons èlhêrés, mais cela n'est pas absolument nécessaire, et même en

* Voy. liyre I,chap. x

refusant d'admettre ces tourbillons, on doit reconnattre que Tatmosphère éthérée de chaque molécule doit ètK dilatée par TefTet de la rotation moléculaire. Quoi qu'il en soit, qu il y ait gyration ou non, pour la simplicité d« langage, nous appellerons tourbillon la sphère dilatée qui environne la molécule. Dans le cas du mouvement de ce tourbillon, son axe de rotation sera fixe ou variable de position suivant qu*il en sera ainsi de l'axe de rotation de la molécule centrale. Au sein d'un milieu ainsi constitnè, les tourbillons élhérés devront, par effet de force centrifuge, tendre continuellement à s'éloigner, jusqu'à ce qne leur développement soit devenu suffisant pour qu'il y lit équilibre entre les effets centrifuges et les pressions extérieures. Mais si les tourbillons sont trop rapprochés, la diminution de pression qui existe près de leurs centres n'étant pas, en cette région, compensée par la force centrifuge, ils pourront se réunir et former un tourbillon unique, dont le mouvement sera la résultante des divers mouvements partiels. Un phénomène de ce genre s'observe quelquefois à la surface de l'eau. Par conséquent, il y aurait des tourbillons simples et d'autres comjposés. Or, il est fort rationnel d'admettre que les premiers appartiennent aux molécules des corps simples, et les seconds aux molécules des corps composés.

Lors de la rencontre de deux molécules enveloppées de leurs tourbillons, il pourra se faire que, grâce à la vitesse dont elles sont animées, elles ne puissent arriver à se loucher, car la force centrifuge des atmosphères éthérées les a éloignés l'une de l'autre avant que le contact ait pu se produire. Le plus ordinairement, Teffet contraire se produira ; alors il y aura pénétration réciproque des deox tourbillons, si la force qui a projeté les deux molécules Tune contre l'autre n*a pas été assez intense pour les faire rebondir, et ainsi les éloigner suffisamment après le choc, elles resteront réunies « et leurs tourbillons se fusionne-

ront en un seul ; si la force de projection est suffisamment énergique, elles se sépareront après le choc, et chacune d*elle restera enveloppée de son tourbillon propre.

Dans les gaz, la vitesse de projection étant énorme, si les atomes se rencontrent, ou bien ils n*arriveront pas même au contact , ou tout au moins, si le contact a lieu, r^rffet de ressaut sera assez prononcé pour que les derniers atomes conservent leur indépendance réciproque. Que la force de propulsion vienne à diminuer, les molécules ne pourront rebondir indéfiniment, mais s'arrêteront à une limite telle que la gravité équilibrera leur effort propulsif, et Ton aura un coi'ps liquide. Enfin, si la vitesse de projection s'affaiblit encore, les atomes ne posséderont pins une force suffisante pour que les tourbillons une fois réunis puissent se séparer. Dés lors ils se réuniront les uns aux autres; le plus souvent, les nouveaux groupes ainsi formés auront une orientation commune, et un corps solide prendra naissance. Nous ne disons pas que les diverses molécules réunies de cette manière resteront exactement en contact les unes avec les autres, mais elles se trouveront alors à une moindre distance qu'auparavant, et les tourbillons de chacune d'elles coexisteront comme partie d'un tourbillon général. Ainsi, dans les liquides, il règne un parfait équilibre entre la force centrifuge, la force de projection et la raréfaction des couches contiguês aux atomes. Voilà pourquoi les molécules obéissent presque exclusivement à la gravité, d'où la propriété des liquides de présenter toujours une surface libre de niveau et parfaitement continue.

Rappelons -nous que dans le livre premier nous disions : Lors de la fusion d'un solide il doit se faire deux espèces de travail : 1^ un pour désorienter les atomes; 2^ un autre pour les dilater. Or, ce double travail ne doit pas seulement s'effectuer sur les atomes, mais encore sur les tourbillons, qui possèdent^ eux aussi, une direction

commune. Peut-élrc à ce sujet nous fera-t-on une objection, on nous dira : D'après votre théorie il ne doit point y avoir de travail absorbé pour la dilatation moléculaire, lors de la fusion d'une de ces substances, qui, de même que la glace, prennent un moindre volume en devenant liquides. Notre réponse sera facile : la contraction observée est seulement apparente, parce que si la dilttation ne se traduit pas sur les grandes masses» elle ne s'en produit pas moins dans leurs plus petites parties. Les molécules cristallisées, en perdant leur orientalioD, doivent s'éloigner les unes des ^lutres, au moins suivant certaines directions, car dans les solides, les distances intermoléculaires ne sont pas les mêmes dans tous les sens, tandis que le contraire arrive dans les liquides. Or, lorsque les molécules auront pris ces positions régalièrement espacées, pouvons-nous décider si la variation de volume de la masse totale sera positive ou négative? par conséquent ne soyons pas surpris de voir survenif) pendant la fusion d'un solide, tantôt une dilatation, tantôt, au contraire, une contraction. Au reste, même en laissant de côté le travail de dilatation, on expliquerait d'une façon très-satisfaisaplc comment toute liquéfaction nécessite l'absorption d'une grande force vive, en rappelant qu'à ce moment il doit se faire deux travaux, d'abord une désorientation des molécules, et, de plus, une distribution uniforme de Téther autour de chacune d'elles.

Dans celte théorie, la cohésion des solides s'expliquerait complètement par la pression que l'éther environnant exerce pour rétablir l'équilibre troublé par la dilatation que développe dans leurs couches centrales la rotation des molécules pondérables. Ainsi on reviendrait à cette opinion de Galilée, que la ténacité des corps est la mesure de la résistance de leurs dernières particules à la formation des vides interstitiels. Bien entendu qu'il faut prendre ici le mot de vides, non pas dans le sens d'espaces privés

d'air» mais d'intervalles dans lesquels Téther fait défaut.

Actuellement nous pouvons préciser la signification des termes sphères d^aUraction, sphères d'activité; ces mots désignent pour nous les sphères, ou mieux les régions occupées par l'ëther dilaté , et cette dilatation se faisant sentir seulement sur une couche d'éther infiniment mince (eu égard à nos unités de mesure linéaires), on conçoit pourquoi les sphères d'activité sont d'un rayon excessivement petit.

C'est chose à peu près certaine qu'il n'y a point parité complète de forme ni de dimensions entre toutes les molécules des corps pesants ; et celte diversité de configuration doit exercer une notable influence sur les tourbillons qui se forment autour de chacune des dernières particules de la matière. Par conséquent, rien ne nous empèclie d'admettre que tous ces tourbillons ne présentent ni la même vitesse ni la même masse, et ainsi s'expliquerait la variété des propriétés chimiques et physiques spéciales aux diverses substances de la nature.

Pour les atomes de l'éther il en est autrement, et nous pouvons très-vraisemblablement les regarder comme tous de même masse, de même volume, de même forme (ils sont spbériques selon toute probabilité), et animés d'un même mouvement de rotation, en vertu duquel ils ont tous le même degré d'élasticité. 11 n'y a donc aucune raison pour qu'un tourbillon se forme autour de tel atome de préférence à tel autre : aussi un milieu exclusivement formé d'atomes éthérés restera homogène, c'est-à-dire uniformément dense.

Ce que nous avons dit des molécules matérielles isolées s'applique d'ailleurs à des molécules groupées de manière à former un corps. Par conséquent, au sein de tout assemblage de masses pesantes se manifestera une raréfaction de l'éther qui s'étendra même à l'éther extérieur, mais en décroissant rapidement d'intensité à mesure que

U% DE Ik LUMIÈRE.

la distance augmentera, pour devenir bientdt une simple diminution de pression de certaines couches du milieu ambiant. Les belles recherches de Regnault sur le son montrent que, dans le voisinage des corps sonores, l'air est réellement dilaté ; elles sont donc favorables à noa idées théoriques sur l*état de Téther au sein de la matière pesante considérée à Tétat de vibration et de rotation.

A l*aide de cette hypothèse, il est facile de s'expliquer les réactions chimiques; on peut, en effet, regarder les combinaisons comme produites simplement par la réunion de deux ou plusieurs tourbillons n^oléculaires différenU les uns des autres par retendue et par la vitesse. Ainsi l'affniité chimique ne diffère pas, en principe, de l'affinité homogène, c*est- à-dire de la cohésion. Toutes les découvertes de la science moderne viennent à Tappui de cette manière de voir. Ainsi, après les expériences de H. Sainte- Glaire Deville, peut-on ne pas rapprocher des phénomènes de Tévaporation certaines actions chimiques qui s'accomplissent lentement?

Plus les atmosphères sont inégales, et par leur volume et par leur vitesses , plus il y a de chance pour que réquilibre soit rompu, et plus l'affinité chimique a d'énergie, car un grand tourbillon absorbera facilement un autre moins étendu, tandis que deux tourbillons égaux pourront rester l'un à côté de l'autre sans se réunir, leurs réactions étant toujours parfaitement équilibrées. Ainsi rintcnsité et la rapidité des combinaisons dépendent de la dissemblance des atmosphères molècnlaires; si bien que l'on peut expliquer de cette manière Téchelle d'affinité établie par les chimistes. Lors de la fusion des atmosphères inégales appartenant aux atomes qui prennent part à une action chimique , il doit nécessairement se produire un changement dans la quantité d'éther formant chacune d'elles, et alors l'atmosphère de la molécule résultante peut parfaitement ne pas re*

STROGTDRE PBS COltPS. 245

présenter une quantité d*éther égale à. la somme de celles qui formaient les atmosphères partielles des atomes combinés. Ces considérations nous serviront plus tard à expliquer comment pendant les combinaisons chimiques se produisent de yéritables flux éthérés, des courants, qui engendrent toute une classe de phénomènes nouveaux dont nous aurons. à parler.

Jusqu'ici nous avons considéré d'une manière trèsgénérale le problème de l'affinité chimique ; appliquons maintenant notre hypothèse au cas particulier des réactions chimiques déterminées par la lumière. Les ondes lumineuses, en rencontrant les corps pesants, leur communiquent une certaine quantité de mouvement , laquelle trouble l'équilibre dynamique des' molécules, d'où destruction de certains groupes atomiques et formation de nouveaux tourbillons généraux. En effet, les molécules subissant alors, de la part des ondes lumineuses, une succession de chocs, la quantité de force vive qu'elles renferaient augmente nécessairement. Les impulsions considérées chacune en particulier sont, il est vrai, presque insensibles, tant est faible la masse des alomes éthérés; mais elles se répètent pendant longtemps d'une façon rbythmique, et plusieurs billions de fois par seconde ; par conséquent, elles parviendront à imprimer des vitesses considérables aux molécules, quand bien même celles-ci auraient une masse relativement assez grande. Dès lors l'agitation intérieure d'un corps, augmentant graduellement, arrivera à un degré tel, que, du tourbillon général d'une molécule, un certain nombre d'atomes s'écliapperont et reprendront leur état d'atomes libres enveloppés chacun d'un tourbillon particulier et indépendant. Ainsi la lujnière est essentiellement une force décomposante, et toutes les fois qu'elle sépare des éléments unis chimiquement, elle communique une certaine force vive à la matière pesante, car un travail quelconque se réduit

toujours à une communication de mouvement malgré les résistances qui s'opposent à ce mouvement, c'est-à-dire malgré l'inertie des masses.

Quelquefois cependant la lumière détermine les combinaisons chimiques d'une manière indirecte. En effet : d<^ plusieurs corps étant en présence et soumis à son action, elle peut mettre en liberté leurs atomes constitutifs et les placer dès lors dans les conditions favorables pour contracter de nouvelles combinaisons. Un effet de ce genre peut même se comprendre entre les corps regardés jusqu'ici comme élémentaires, car qui saurait affirmer si réellement ces substances sont simples, et, à l'appui de notre dire, nous citerons la combinaison directe du chlore avec l'hydrogène, puisque selon toute probabilité, le chlore est un corps composé? !2° Si celte explication ne paraît pas satisfaisante , nous dirons que la lumière peut encore déterminer la réunion d'atomes différents en augmentant la force vive des uns et des autres, à tel point que ces atomes venant à s'entre-choquer, leurs tourbillons éthèrés se pénètrent pour ne plus se séparer. Cette réunion peut être favorisée par l'agitation communiquée à la masse par les vibrations lumineuses; car tous les jours nous voyons, lorsqu'une certaine force vive est communiquée à un milieu en repos, ce milieu devenir capable de produire des effets qui n'auraient pu être obtenus sMI n'eut reçu un mouvement préalable. On sait, par exemple, que le choc de deux navires est beaucoup plus dan- • gereux pendant une grosse mer que pendant une mer calme.

Il ne nous est pas possible de savoir au juste comment les choses s'accomplissent dans tous les cas particuliers, car les atomes et leurs mouvements échappent complètement à nos sens; mais on ne peut se refuser à reconnaître combien nos hypothèses sont rationnelles. Ajoutons même que nous observons dans les mouvements vibratoires des

corps pesants des phénomènes soit d'adhérence, soit de disjonction, qui rappellent complètement ceux dont nous admettons l'existence entre les molécules de Téther. Ne ToyoDS-nous pas un corps léger, un petit morceau de papier suspendu dans l'air à Taide d'un fil, être attiré par une cloche en vibration et rester adhérent à sa surface, et, pour opposer un exemple au précédent, nous rappellerons qu'un verre se brisé par l'effet des vibrations exagérées que Ton excite en lui lorsqu'on lire un son trés-intense d'un corps voisin susceptible de résonner à l'unisson.

Nous nous réservons de discuter ces hypothèses dans tous leurs détails; cependant il est nécessaire de répondre ici à deux difûcultés qui se présentent tout naturellement.

1® Comment les mouvements rotatoires et gyratoires de l'éther peuvent-ils se conserver toujours avec la même intensité, le fluide éthéré; étant doué d'inertie?

On comprendrait, à la rigueur, ce résultat dans un espace complètement libre, mais il paraît impossible dans un milieu inerte et résistant, car un atome en mouvement dans un pareil milieu doit perdre peu h peu sa force vive en la communiquant aux atomes environnants.

L'objection est spécieuse, el elle reproduit celle que Nev^on opposait à la théorie inteistellaire de Téther, disant que le fluide devrait retarder la marche des astres, car atomes et planètes obéissent aux mêmes lois. En restreignant la question, pour le moment, aucas des particules pesantes, nous dirons que cette argumentation repose sur un principe faux, car elle suppose que le mouvement dans une masse limitée se conserve indéfiniment, chose impossible. Considérons, en efTet, une portion isolée de 1 ether, abstraction faite de l'ensemble, alors elle seule communique du mouvement à la masse entière, donc sa force vive s'épuisera rapidement. Mais en réalité les choses se passent autrement, car si certains atomes cèdent une partie de leur vitesse aux atomes du milieu universel, réciproquç-

ment ceux-ci lui restituent une quantité de force vive correspondante, et ces compensations s'établissent sous mille formes différentes. Pour citer un seul exemple, ne voyons-nous pas le carbone en brûlant restituer au système général de l'univers la force vive que, malgré un éloignement de 90 millions de lieues, le soleil lui avait communiquée alors que, dans les parties vertes des plantes, il le précipitait de Tacide carbonique?

Par Texpërience nous arrivons à reconnaître que jamak la force ne se perd, donc la quantité de force vive répandue dans Tunivers reste constante ; mais il n*en est plus de même si l'on considère les masses limitées.

Examinons donc comment les tourbillons peuvent se conserver autour de chaque molécule. Nous ne dissimulons pas les difficultés réelles que l'on éprouve à traiter cette question à l'aide des principes connus de la mécanique ; néanmoins, si l'application laisse à désirer, le bit n'en existe pas moins. En effet, nous voyons des mouvements de gyration se propager à de très-grandes distances au' sein des masses liquides, et dans l'air les trombes marines, les tourbillons de poussière parcourir un trajet de plusieurs lieues sans se rompre ^ Ces météores se fdM^ ment et se propagent très-probablement suivant les loisda mouvement ondulatoire, c'est-à-dire qu'il n'y a pas transport d'une même masse d'air en rotation, mais transmission graduelle d'un mouvement gyratoire à travers les couches successives d'une portion déterminée de l'atmosphère, et, par suite, leur théorie repose tout entière svr le jeu des forces propres aux fluides, c'est-à-dire la gravité

^ ProcédaDt un jour sur la voie Appienne à la mesure d*une base, je vis s'élever du côté de la mer un tourbillon de poussière vertictl très- mince, de 2 mètres de diamètre environ ; il traversa la route en un point voisin de notre station, il alla se perdre danslesmontag^nesàune distance de 6 kilomètres au moins. L'air était parfaitement calme, et nous ne remarquâmes aucun courant contraire pouvant expliquer U formation de ce tourbillon.

et rèlasticité. S'il n'en était pas ainsi, on ne pourrait comprendre comment une trombe marine peut , pendant un tnget de plusieurs lieues, lancer des torrents de pluie, alors qu'une seule décharge suffirait pour débarrasser la masse d'air tournoyante de toute l'eau qu'elle pouvait contenir à l'état de vapeur, Donc il se produit ici quelque chose d'analogue à la propagation des ondes; seulement dans ce dernier cas, le déplacement des molécules est limité à une oscillation autour de la position d'équilibre, tandis que dans les tourbillons il y a de plus un certain mouvement de translation dont la vitesse est une composante de celle du tourbillon lui-même ^

De cette manière, on peut rendre compte des divers phénomènes observés dans la propagation des tourbillons, d'une foçon beaucoup plus complète qu'on n'a pu le faire jusqu'à présent, soit en supposant un transport d'une masse d^air animée d'un mouvement gyratoire, soit en regardant les trombes comme engendrées par le conflit de deux courants opposés^

Dans un milieu élastique (quelle que soit du reste la cause de cette élasticité), une onde, une fois formée , continue à se propager sans nouvelle action de la cause déterminante, mais à mesure quelle s'éloigne des centres d'ébranlement, ce qu'elle gagne en étendue elle le perd en vitesse. A notre avis, il en est exactement de même des mouvements de gyration. En effet, l'éther est élastique *, et grâce à cette propriété il peut transmettre les ondes de toutes espèces; par conséquent, il en sera autant pour les tourbillons moléculaires. Ces tourbillons prennent

* Dans l'onde isolée, le mouvemenl des molécules est réellement un mouvement gyratoire à axe horizontal.

* On dit souvent que les trombes sont transportées par le vent, mais il est évident, d'après notre manière de voir, qu'elles peuvent se propager d'une autre façon , et en effet, dans les mers australes , les cyclones marchent dans une direction contraire à celle des courants atmosphériques inférieurs.

naissance sous l'influence d une impulsion étrangère, et, une fois formés, pour se maintenir en mouvement ils n'ont nul besoin de recevoir incessamment une nouvelle force vive de la molécule matérielle , qui leur sert simplement d'axe de rotation et leur permet de suivre la ligne de translation de la molécule elle-même.

2° Voici maintenant la seconde difficulté; elle est plus sérieuse. Il résulte de notre hypothèse que la densité de Télher serait moindre dans l'intérieur des corps pesants que dans le vide. Conséquence diamétralement opposée aux idées généralement admises. On pourrait dire, à la vérité, que tous les mathématicien^ ne sont point d'accord sur ce dernier point. Ainsi M. Lamé est arrivé par l'analyse à des conclusions semblables aux nôtres: pour lui, l'éther serait moins dense dans les corps les plus réfringents*, et la matière exercerait sur l'éther une action répulsive qui, en déûnitive, pourrait bien n'être pas autre chose que la force de projection et la force centri* fuge développées par les rotations moléculaires. Cauchy avait admis cette action répulsive de la matière sur l'éther. Briot admet dans l'éther une force répulsive; en outre, il croit à une attraction exercée par la matière pesante sur l'éther; du reste, il ne se prononce pas sur la question de densité'. Mais nous ne devons pas nous borner à mentionner les autorités scientifiques favorables à notre théorie, il nous faut interroger les faits.

Examinons comment les physiciens ont été conduits k admettre, pour l'éther contenu dans l'intérieur des corps, une densité moyenne plus grande que celle du même

* Lamé, Journal de VÉcoh polytechnique^ t. XIV, cahier 23, p. Î60. a Ainsi, la densité moyenne de l'étlier dans les corps diaphanes est moindre que celle du môme fluide dans le vide, et l'action que la matière pondérable exerce sur l'éther est répulsive. » (Métnoire sur les lois d^ équilibre du fluide éthéré, § vi.)

« Briot, Comptes rendus, t. LVII, p. 868.

Duidedans le vide; nous trouvons deux raisons principales : 1** ils avaient supposé l'existence d*une certaine attraction ou condensation de l'éther autour des molécules matérielles; condensation dont on n'a fourni aucune preuve concluante jusqu'à présent. Au contraire, d'a| rès plusieurs mathématiciens dont nous avons rappelé plus haut les trayaux analytiques, il se produit dans ces conditions une véritable répulsion ; 2° en admettant l'éther plus dense dans Tintârieur des corps, on explique très- facilement la diminution de vitesse éprouyée par la lumière lors de son passage à travers les milieux réfringents, car cette vitesse tont représentée par la racine carrée du rapport de

rélastidté e à la densité V=i/-j, si<i augmente, V

diminue. Mais ce raisonnement est peu concluant, car évidenunent Y peut diminuer, si e diminue alors même que à reste constant, ou bien encore si les deux termes du rapport varient à la fois, pourvu que e diminue plus rapidement que d, ce qui revient à admettre que la loi de Mariotte ne s'applique pas à l'éther contenu dans les corps. Ces réflexions ne doivent surprendre personne, Nos objections méritent d*ètre prises en considération,

car : i® nous savons que la formule V= \/-4 n'est pas

suffisante pour expliquer toutes les circonstances de la propagation du son; il faut encore tenir compte de la chaleur dégagée dans l'air par le développement des ondes. L'étude de la double réfraction a conduit les physiciens à attribuer les variations éprouvées par la vitesse de propagation de la lumière à l'influence de l'élasticité du milieu plutôt qu'à celle de la densité. HerscheP disait avec beaucoup de justesse : c Le seul moyen que nous ayons de mesurer l'élasticité d'un milieu est la connaissance de

< TraiU de la lumière, t. II, p. 182.

la vitesse des rayons lumineux dans ce milieu ; si donc on ne veut pas se condamner à tourner dans un cercle vicieux, il faut s'adresser à des phénomènes d'un autre ordre pour savoir quelle est la vraie manière d'interpréter la formule précédente. » 3° Dans la théorie de la double réfraction, on admet que les lignes de moindre: élasticité pour Téther sont celles de plus gvànde compression pour la matière pesante. Tels sont les axes: de cristallisation, de compression. « On doit regwrder l'éiaBticité de Téther dans le^ serra, ^.oompriiiéooameftedl minimun suivant la diireotion é&Iàiforcë «ompÉiâiaiitof'el maximum daoïs la' direction perfiendiçuifAre ^dKiDaii^ M circonstances^ on p^ourrait admettre un changeiqent ifi densHé, inais^n'pr^fèVdf imagiiï^KVDffe ^riitidn''iQ^i^aé dans,,rélf|slticité de ^'pi^r,. Çfp)^ inAmQa.<siqppa«i(À9iii sont permises dans le cas d^e substanccs.ayant une densité uniforme et présentant la simple réfraction; par conséquent, en disant que dans Tintérieur des corps la densité et Télasticitë de Téther diminuent en même temps, mais la première plus rapidement que la seconde, nous présentons une hypothèse commode et parfaitement rationnelle. Notre proposition sera encore plus claire si nous ajoutons que, pour nous, le mot élasticité n*est pas seulement, suivant la défînition d*Huyghens, la propriété que possèdent les atomes de Téther de revenir constamment à leur fonfle primitive, mais nous prenons ce mot dans son acception la plus étendue ; c'est-à-dire qu'il nous sert à représenter l'ensemble des forces qui agissent sur la masse fluide pour la ramener à son état d'équilibre aussitôt que, par une cause quelconque, cet état vient à être troublé, ces forces pouvant agir à l'intérieur ou à l'extérieur des molécules. En un mot, nous adoptons la défmition suivante, donnée par Lamé *.

* Traité de la lumière, t. H, p. 206, n» 1089. « T/iéorie math, Paris, 1852, p. 1.

« Lorsque les molécules de la matière constituent soit un corps, ou un milieu limité ou indéfini, les causes qui ont assigné à ces molécules leurs positions relatives sont en quelque sorte persistantes ou agissent continuellement, car si quelque effort intérieur change un peu et momentaiiêmént ces positions, les mêmes causes tendent à ramener les molécules à leurs places primitives : c est cette tendance, cette action constante que l'on désigne sous le nom d'élasticité, b

- Aimi compris, le mot élasticité ne doit pas être exclusivement réservé à rendre compte des effets de Tattraction et de la répulsion moléculaire, mais on peut l'employer pour expliquer des phénomènes à la production desquels les forces moléculaires ne prennent qu^une part très-seoondaire; par exemple, les ondes qui se forment à la surface d'une eau tranquille sous Tinfluence de la pesanteur.

I>one l'éther dans l'intérieur des corps pesants et celui qui occupe les espaces libres de matière pondérable, étant soumis à des influences très-différentes, il est clair que

les deux termes du coefficient -j doivent varier en même

temps, et il n'est pas rationnel ^de supposer que l'une ou l'autre de ces deux quantités puisse rester invariable.

Nous examinerons encore les raisons qui conduisirent Fresnel à supposer une augmentation de la densité de l'éther dans les corps réfringents ; il avait reconnu que les formules établies dans cette hypothèse rendaient exactement compte des faits relatifs à l'intensité de la lumière polarisée par une substance diaphane en éprouvant soit une réflexion, soit une réfraction. Mais Mac Cullagh et Neuman ont montré depuis que l'on arrive aux mêmes formules en attribuant à l'éther une densité uniforme, si Ton suppose le mode de propagation des rayons polarisés dif feront de celui imaginé par Fresnel; enfin Cauchy, sans faire aucune hypothèse particulière sur la densité relative

du milieu, mais en admettant simplement une ditTërence des vitesses, est arrivé, par l'analyse, à des formules générales complètes, renfermant celles de Fresnel comme cas particulier, et il a signalé de nouveaux phénomènes qui, inaperçus par ce grand physicien, ont été plus tard complètement vérifiés par l'observation directe^. Ainsi les formules de Fresnel ne doivent plus être citées coHune un argument favorable à t^le ou telle théorie.

Quelques physiciens, Euler entre autres, ont pensé que la lumière pouvait se propager dans les corps par ^inte^ médiaire de la matière pesante elle-même ; mais si l'on réfléchit à la prodigieuse vitesse des rayons lumineux, laquelle vaut plusieurs millions de fois celle du son, on reconnaîtra que jamais la matière pesante ne pourrait présenter une élasticité assez parfaite pour permettre une telle rapidité de transmission.

Avec le secours de Tanalyse, Lamé croit avoir démontré l'impossibilité de cette hypothèse, et ses conclusions sont que, dans rintérieur d'un corps, on doit admettre nonseulement la matière pesante, mais encore une autre espèce de matière, véritable milieu, vibrant sous l'influence de la lumière, tandis que la matière pesante ne prend qu'une part purem^ent passive au phénomène en modifiant, par une sorte de résistance, la direction des vibrations et les vitesses de propagation dans les diverses directions*. Suivant ce mathématicien, les molécules pondérables flotteraient pour ainsi dire dans l'éther et pt^ tageraient tous les mouvements dont il est agité, de même que nous voyons les corps légers nageant à la surface de l'eau, monter et descendre alors qu'ils sont rencontrés par une onde développée dans la masse liquide. Briot arrive à conclure que les molécules pondérables ne

* CBUchyi Exercices d'analyse et de physique maihém.f t. I. Voy. Comptes rendus^ t. LXII, p. 868.

* Lamé, op. cit., p. 327, n» 120 et 130.

STRUGTtJRE DES CORPS. 253

doivent pas rester immobiles pendant le passage de Tonde lumineuse; elles sont entraînées dans le mouvement, et, par suite, Tonde éprouve un certain retard qui serait la cause principale de la dispersion.

Enfin les expériences de Fizeau sur la transmission de la lumière par les corps en mouvement, réfutent complètement la théorie de la propagation de la lumière par la matière elle-même. En effet, si les choses se passaient ainsi, lorsque la lumière traverse un.corps en motivement, sa vitesse devrait élre augmentée ou diminuée de toute la vitesse propre aux molécules pesantes. Or, Texpérience ne justifie pas cette déduction théorique, et elle montre qu'une fracr tion seulement de la vitesse du corps pesant se compose avec celle de Tonde lumineuse. Cette fraction est représentée par le coefficient, nommé, en optique, puissance réfractive d'une substance, et elle dépend de la différence entre les vitesses de la lumière dans le vide et dans le milieu. Fizeau, mesurant la variation de vitesse de la lumière à Taide d un réfracteur interférentiel particulier, a trouvé que si la lumière traversait deux colonnes d'eau animées d'une vitesse de 7 mètres par seconde, on obtenait un déplacement d'un quart de frange environ, nombre qui satisfait aux relations indiquées précédemment. Ainsi, les corps traversent Tétfaer comme un filet traverserait Tair, c'est-à-dire en transportant une certaine quantité de fluide, le reste passant à travers les mailles; dès lors la portion entraînée pourra influer sur la vitesse de la lumière de même que le vent fait varier la vitesse du son.

Le phénomène de la dispersion montre clairement que Téther n'est pas distribué uniformément dans Tintérieur des corps pesants. En effet, d'après la loi de la propagation du mouvement vibratoire dans un milieu homogène, les ondes longues et courtes doivent se transmettre avec la même vitesse, et le fait a été vérifié (au moins dans certaines limites d'intensité) pour le son dans Tair et pour la

lumière dans les espaces interstellaires. Or, le contraire arrive dans les corps réfringents , et les ondes les phis courtes éprouvent le ralentissement le plus considérable; d*où la dis;!ersion chromatique. Ce phénomène a été pendant longtemps une objection sérieuse au système des ondulations, mais Cauchy Ta complètement expliqué en admettant comme principe la non-homogénéif é de l'éther contenu dans les corps pesants. Briot et Lamé, de leur côté, sont arrivés à une semblable conclusion, car, diaprés leurs calculs, dans le cas d'un milieu constitué à la façon des corps pesants, c'est-à-dire de particules centrales enveloppées d'atmosphères ayant une densité non uniforme, les coefficients des équations différentielles qui expriment la vitesse de l'onde ne sont plus constants, mais variables avec la longueur de l'onde elle-même; d'où il résulte deux espèces de retard, un constant et un autre variant en raison inverse du carré de la longueur de l'onde, et c'est ce dernier qui produit la dispersion ^.

Si petite que l'on suppose l'oscillation moléculaire, on voit parfaitement , sans recourir aux raisonnements analytiques , qu'elle n'est point négligeable par rapport à la longueur de l'onde et au rayon de la sphère éthérée à densité variable, qui enveloppe chaque particule pesante, et dont le rayon, selon toutes probabilités, est excessivement petit. Donc, ati sein des corps, les atomes éthérés oscillent réellement dans un milieu hétérogène; en outre, l'influence de cette non-homogénéité se fera sentir sur les ondes d'autant plus qu'elles auront une moindre longueur, car elles traverseront alors un plus grand nombre de couches différentes.

A l'appui de notre explication, nous rappellerons un fait dèy\ cité plus haut : la théorie et l'expérience ont montré que la vitesse des ondes développées dans un fluide pesant,

* Briot, Comptes rendus loc. cit.

l'eau, par exemple, est modifiée par la présence du fond; ces' ondes sont d'autant plus ralenties que Tépaisseur de la couche liquide est moindre. Or, qui nous dit que la présence des molécules pesantes dans l'intérieur des corps n*agit pas sur les mouvements lumineux comme le fait l'élévation progresive du fond de l'Océan sur les vagues de la surface?

Les questions traitées dans ce paragraphe établissent une liaison étroite entre les manifestations des radiations luti^euses et la constitution moléculaire des corps; la théorie mécanique de la chaleur se trouve ainsi complétée, puisque les forces chimiques» de même que le calorique, se réduisent à des modes de mouvement. Aui per^nnes qui jugeraient nos hypothèses un peu trop hardies, nous répondrons que nous sommes prêts à les abandonner si on nous en fournit de meilleures; nous les prions, cependant, d'attendre pour se prononcer que nous ayons passé en revue les autres branches de la physique. Pour le moment, nous appelons l'attention du lecteur sur un point de vue nouveau et fort intéressant. Dans le mouvement ondulatoire, deux cas sont à considérer : celui où Tonde est régulière et celui où Tonde est rompue, parce que Timpusion excède les limites de Télasticité. Les phénomènes qui se manifestent alors constituent une branche spéciale de la physique, branche qui sera étudiée dans le livre suivant.

Pour le moment, il nous reste encore à examiner toute une classe de phénomènes optiques très-curieux; cette élude sera utile pour dissiper toutes les obscurités que pourrait encore présenter la théorie de la lumière.