CHAPITRE IV

Limites

de notre

hypothèse.

Diverses manifestations de la gravi lé.

DeTancierx de Newton.

Tycho-Brahé.

Copernic.

Galilée.

Kepler.

L'analyse des forces de la nature que nous avons' essayé de développer dans cet ouvrage, ne serait pas complète si nous ne consacrions quelques pages à la gravité. Est-ce à dire que nous ayons la prétention de révéler le mystère de la gravitation? Non certes, nous voulons seulement présenter à ce sujet une hypothèse conforme aux idées exposées dans les chapitres précédents.

Les manifestations de la gravité se séparent en deux classes principales. A Tune appartiennent les phénomènes de la chute des corps vers la terre ; à l'autre les mouvements orbitaires des astres autour de leurs centres respectifs. ' Il fallut le génie d'un Newton pour reconnaître et démontrer que deux ordres de phénomènes aussi éloignés dérivaient d'une même cause. Jusque-là on avait bien la notion confuse d^une certaine force qui gouvernait le cours des astres, mais personne n'en avait formulé les lois d'une manière précise, et l'on n'avait jamais prouvé qu'elle fût identique à la force qui précipite les corps graves vers la terre.

Lorsque les observations de Tycho-Brahé sur les comètes eurent prouvé que les sphères solides n*existaient pas, on chercha quelle cause retenait les planètes dans leurs orbites. Copernic, occupé tout entier à simplifier et à rectifier les lois géométriques du système planétaire, ne traita la question théorique que secondairement. Il remarqua seulement que la matière tendait à prendre une figure sphérique et que, par suite, les corps tendaient au centre de la terre non comme au centre du monde, mais comme au centre d'une sphère.

Galilée, en découvrant les lois de la chute des graves, reconnut que tous les corps étaient également attirés, ou plutôt également sollicités par la terre, et de ce moment disparurent de la philosophie naturelle une foule d'erreurs, telles que la distinction des lourds et des légers, la tendance vers les diverses sphères, etc.

Kepler, cette puissante intelligence passionnée de Tardeur des

GRAVITATION UNnERSELLE 571

découvertes, voulait à tout prix surprendre le secret des mouvements célestes ; il regarda le soleil à la fois comme centre de mouvement et de force, et n'hésita pas à affirmer que de cet astre émanait la puissance qui retenait les planètes dans leurs orbites, de même que de ce foyer central rayonnaient chaleur et lumière. Les idées très-obscures, alors régnantes sur la nature de la lumière, l'empêchèrent de se former une idée nette de la manière dont s'accomplit cette action. Aussi quand il voulut identifier la cause des mouvements célestes avec celle de la lumière, la considération des ombres fut pour lui une difficulté insurmontable, et ce fut le magnétisme qu'il adopta comme principe initial. Pour lui, le soleil était un gigantesque aimant qui retenait les planètes dans leurs orbites.

Non quMl attribuât cet effet à la force attractive magnétique^ or* dinaire du fer, mais il supposa que le soleil exerçait une action directrice provenant de ce que ses rayons étaient entraînés dans un mouvement circulaire par la rotation du soleil lui-mémo, rotation qu'il devina longtemps avant qu'elle fût constatée par l'observation directe. Et il arriva à dire d'une façon encore plus explicite que l'on doit se figurer les planètes plongées dans le tourbillon éthéré qui, enveloppant le soleil, est le principe de son action magnétique.

A la même époque, Gilbert soutenait que la lune tourne autour de la terre, que si elle soulève les eaux de nos océans, c'est par une influence magnétique ; en un mot, l'aimant symbolisait toutes les forces attractives, si bien que ces idées venaient appuyer celles de Kepler. Cet homme remarquable doit donc être regardé comme le véritable auteur de la théorie des attractions, et il doit être considéré comme le fondateur de ce grand principe, que la force existe dans le milieu, et non dans les centres proprement dits.

Ces systèmes cependant, s'ils étaient acceptables physiquement, partaient tous géométriquement d'un principe faux, savoir que la translation d'une planète suppose la circulation effective de quelque matière autour d'un centre. On n'avait pas encore pensé à expliquer un mouvement curviligne par la combinaison d'une impul-

Gilbflrt.

Défauts de ces ihéorjes.

• Kepler, De êlella Martis, liv. III, cap. xxuv, p. 176, lig. 22, et chap. lth, p. 185.

Borclli.

Époquft newtonieiine.

Newton.

sien instantanée avec une force continue centrale. Le premier exemple d'une telle composition de mouvement fut trouvé par Galilée pour le cas des projectiles ; on en trouve un autre dans Borelli pour le cas du mouvement circulaire, mais la clarté de la démonstration laisse à désirer. Cet auteur fait voir comment la force centrifuge qui prend naissance dans toul mouvement circulaire peut arriver à contre-balancer la force centrale agissant sur le corps, laquelle peut être le magnétisme ou la gravité, puis il s'efforce de donner du fait une vérification expérimentale ^ Il arrive même à cette conclusion fort remarquable que, pour comprendre les mouvements planétaires, il n*est point nécessaire d'admettre ni les intelligences des scolastiques, ni une influence magnétique, ni un éther de densité variable au sein duquel les astres sont suspendus, que tout s'explique par une simple tendance de ces corps vers le soleil, tendance semblable à celle de tous Us corps vers le centre de la teire. Cette tendance dirigerait les planètes vers le soleil, et les satellites vers la planète autour de laquelle ils tournent, en se combinant avec une impulsion, initiale, comme cela se passe dans une fronde. Malheureusement, à propos de cette seconde force, Borelli revient aux tourbillons éthérés, car ses idées très-confuses touchant l'inertie ne lui permettaient pas de comprendre qu'un mouvement se peut conserver sans être entretenu.

L'ouvrage de Borelli parut au moment où Newton commençait sa carrière scientifique, et alors les études de mécanique avaient atteint un très-haut degré dé développement. En France, Huyghens s'occupait spécialement des forces centrifuges, Halley vulgarisait le système de Kepler ; Hookc était parvenu à réaliser expérimentalement le mouvement elliptique (autour d'un centre et non d'un foyer, autant qu*on peut le croire). Enfin Bulliauld avait fait remarquer que la force planétaire devait être en raison inverse du carré des distances, rectifiant ainsi Tinconcevable erreur de Kepler qui avait donné comme rapport la raison inverse simple.

A toutes les époques de grande activité scientifique il apparaît un puissant génie qui, mettant à profit les matériaux grossiers et

• Borelli. Theoria Medicttorum planeiarum. Florence, 1806, p. 47.

incomplets épars çà et là, les réunit, leur donne la forme et les assemble en un tout homogène; la moindre trouée faite à grand'peine par ses prédécesseurs devient une large brèche qui lui ouvre une voie nouvelle et lui laisse voir les vérités les plus inattendues. Il en fut ainsi pour Newton. Il eut le bonheur d'arriver à un moment où se trouvaient préparés tous les éléments du problème à la solution duquel il appliqua sa vaste intelligence, et en six mois il put concevoir et élaborer l'immortel ouvrage des Principia. Telle est l'histoire de la marche de Tintelligence humaine vers la solution de ce grand problème.

Avant Newton, on croyait que le principe de la gravité résidait dans le centre des planètes.

Âl punto A cui si traggon d'ogni parte i pesi *.

Il prouva qu'au contraire la force de gravitation se retrouve dans Principes chaque molécule et qu'une action réciproque s'exerce entre toutes maUquês les parties de la matière terrestre et planétaire. Par des considéra- «'«pr®*»'*™® tions tirées de la forme des orbites cométaires et de la troisième loi de Kepler, il démontra que les planètes ne sont pas tenues dans leurs orbites par des tourbillons, comme le supposait Descartes, et que, pour expliquer les mouvements célestes, il suffit de deux forces, savoir : l'inertie qui avec l'impulsion initiale constitue l'élément tangentiel, et une force continue centrale qui n'est autre que la gravité. Cette force est inséparable de la matière, et décroît, comme toutes les actions émanant d'un centre, en raison du carré de la distance.

Mais la force planétaire une fois identifiée à la gravité terrestre La nature et la loi de son action démontrée, elle n'en fut pas mieux connue quant à sa jiature. On savait seulement qu'elle se fait sentir jusqu'aux limites les plus reculées de la création. Bien plus. Newton se borna à énoncer sur ce point quelques idées générales, sans assigner d'origine positive à cette force. Il accepta comme fait que l'accélération d'un corps vers un autre (c'est-à-dire la vitesse qu'il prendrait dans la première unité de temps si l'intensité restait

*■ Le point où tend tout ce qui pèse. (Danle, Enfer, c. ziir.)

de la gravité

reste

inconnue.

constante pendant toute cette durée), est inversement proportionnelle au carré des distances. Cette vitesse fut nommée force accélératrice, non pour indiquer quelque principe spécial inhérent aux corps, mais seulement parce qu'elle est Teffet et la mesure de la cause du mouvement, quelle que soit du reste cette causée L'espace correspondant à cette vitesse sur la surface terrestre est celui que parcourent les graves en tombant pendant la première seconde de temps : dans les orbites planétaires, c^cst la quantité dont ils s'écartent de la tangente. La géométrie ne nous dit rien de plus, le reste est affaire de spéculation philosophir|ue ; et Newton (cela a déjà été signalé ci*dessus) n'a jamais nié que cet espace pût être parcouru par l'impulsion d'un milieu. La connais- L'ignoraucQ. dc la cause n*empécha point de découvrir les lois lia h'oHise géométriques des mouvements célestes, et l'accélération étant acn' est pas ccptéc commc fait, on put rendre compte de toute la mécanique

nécessaire en . ■ . *

astronomie, dcs astrcs avec uno exactitude que ne démentirent pas les observations astronomiques les plus parfaites; on put encore expliquer le flux et le reflux de la mer, la figure de la terre, l'attraction par les montagnes, etc. Et il fut prouvé que tous ces phénomènes, considérés par Gilbert et Kepler comme des effets du magnétisme, résultaient de la tendance des graves au centre de la terre, ainsi que Borelli l'avait indiqué.

u question Dès lors, puisqu*il n'y avait aucune nécessité absolue de conphVs/cîens' "aHre la cause de la gravitation, et que c* était là une question hérissée de difficultés, jusqu'à ces derniers temps les physiciens se gardèrent de toute spéculation de ce genre, et même ils auraient pensé nuire à leur réputation scientifique, en essayant d'expliquer l'origine de la force planétaire. Ce problème a cessé d'occuper les astronomes , on Ta regardé comme se rattachant à l'étude de la matière, et ainsi il est échu aux physiciens. Ceux- ci, depuis quelques années, ont commencé à ne plus montrer autant d'éloignement pour ce genre de recherches, et nous avons pu le constater maintes fois dans le cours de cet ouvrage. Ils sont beau« coup moins réservés à ce propos, et sans formuler encore une solution définitive, ils ne doutent plus qu'il soit possible, en

• « Par le mol fitrce j'entends une pression qui produit un eflcl fur le mouTcmenl des corps qui sont libres. » Airy, Six lecturet on astronomy at Ipsteich, etc., p. 1 !2.

faisant intervenir l'action mécanique d'un milieu , de réduire toutes les forces de la nature, sans excepter la gravité, à un seul principe.

Encouragés par la tendance des idées modernes, nous n'hésite- Essai actuel. rons pas à pousser notre induction jusqu'à ce dernier terme. Pour cela il n'est pas besoin d'introduire de nouvelles hypothèses, de fonder de nouvelles théories, il sufht d'appliquer les principes généraux, exposés dans le deuxième chapitre du présent livre, et relatifs au mode de développement d'une attraction. Nous avons Auraction vu que chaque molécule pondérable est un centre de mouvement, ciémcnu»ircs et par suite le centre d'une sphère éthérée de densité croissante en allant du centre à la circonférence. A cause de cette différence de densité, quand deux sphères se pénètrent réciproquement, deux points quelconques, appartenant chacun à Tune d'elles, ne peuvent plus se déplacer dans tous les sens avec une égale facilité; cette facilité est plus grande sur la ligne qui les unit; cela se résout en un rapprochement de deux points, autrement dit en une attraction apparente. Donc une attraction ne suppose pas nécessairement une véritable force impulsive extérieure, mais elle peut très-bien se produire en vertu de cette loi générale du mouvement, que si un corps en choque deux autres de masse inégale, le transport quMl éprouve se fait surtout du côté de la moindre masse. Or, dans le cas actuel, la couche de moindre densité agit de même qu'un corps de moindre masse.

Ce qui est applicable à chacun des centres en particulier doit Aiuaction s'entendre également d'un groupe de centres. Un corps fini quel- composéps. conque, une planète quelconque, étant un agrégat de ces mêmes centres en nombre déterminé, autour de tels systèmes se forme nécessairement une sphère à l'intérieur de laquelle la densité de Téther sera d'autant moindre que le nombre des centres sera plus grand. Donc la force résultante croîtra proportionnellement à ce que nous nommons la masse^ et décroîtra pour chaque centre toujours suivant sa loi élémentaire ; mais dans le groupe formé elle pourra varier avec la forme des volumes et la distribution des parties. Supposons un corps quelconque, et ce peut être une planète, dont les particules sont animées de mouvements semblables, plongé dans la sphère qui enveloppe un autre corps, la résultante

des mouvements intérieurs entraine le premier vers le second suivant la droite qui va de l'un à l'autre, comme on l'a dit pour deux centres élémentaires, parce que le long de cette ligne se trouve la moindre résistance au déplacement des deux corps. Ainsi la gravité est réduite en quelque sorte à un effet de pression statique, mais ce jeu de pression reconnaît lui-même pour cause le mouvement.

Difrërence La gravité diffère du magnétisme en ce que ce dernier phéno- " ct^du" mène est dynamique dans le sens rigoureux du mot, car outre magnétisme, jg différence de pression il y a, en outre de la direction, des rotations dans le milieu. L'action de l'aimant dépend aussi du corps influencé ou attiré : ce qui ne se vérifie pas pour la gravité. Ainsi l'attraction d'un aimant sur un fer doux s'affaiblit si on lui en présente un autre, parce que la force vive étant partiellement distraite par le travail qu'elle doit faire sur la nouvelle masse, ne suffit plus à produire le même travail sur la première. Pour la gravité, il n'en est pas ainsi, et l'attraction exercée par un corps sur un autre ne diminue pas quand on en approche un troisième ; car, d'après la manière dont elle est produite, chacun des corps agit par lui-même et ne développe aucun travail dans celui qui est près de lui ; il détermine seulement un état particulier du milieu circonvoisin, et cet état est toujours le même, qu'il soit ou non en présence d'autres corps. Seulement, si les corps sont disposés de telle manière que leurs actions soient concordantes, l'attraction e&i accrue, et diminue au contraire quand elles se contrarient, innuenco La gravité présente, au premier aperçu, de nombreuses analo- ^* i*i deï*'^*^ giesavec les phénomènes électro-statiques qui, eux aussi, se répiicuomcncâ duiscut à dcs cffcts de pression. Mais les deux forces se séparent &(aiiqucs. nettement par leur manière d'être. L'électricité n'est qu'un état accidentel dû à l'accumulation de Téther et ù sa condensation ou à sa dilatation; on peut jusqu'à un certain point la com|)arer à un mouvement qui, excité dans une masse fluide en repos, s'affaiblit à mesure qu'il s'étend et devient bientôt insensible. Pour la gravité, cet état de raréfaction dépendant de l'énergie propre aux molécules primitives de la matière et qui les anime toutes également, ne peut devenir moindre. Une autre différence essentielle

consiste en ce que, dans la gravité, nous ne connaissons aucun fait d'induction comme dans l'électricité, de sorte que, même ici, Faction du corps agissant est modifiée par la nature du corps influencé. Cela tient à ce que l'état électrique, par sa grande puissance, trouble la constitution même des atmosphères moléculaires, tandis que cette influence est insensible dans la gravité, qui est un effort incomparablement plus faible. À certains égards la gravité pourrait être attribuée à un état électrique, dans ce sens qu'au sein de tous les corps pondérables Téther est plus raréfié, à peu près comme cela a lieu dans les corps électro-négatifs, si bien que, poursuivant cette idée, nous arriverions à dire que la terre ou un astre quelconque est par rapport à l'espace dans un état électrique négatif. Cette opinion a été déjà avancée avant nous, mais nous n'accepterons cette manière de parler qu'en lui donnant son acception la plus large, parce que l'état électrique est à nos yeux la rupture d'équilibre moléculaire qui est produite par un travail accidentel dans l'éther, et accompagne toute modification momentanée, et non celle qui est inséparable de l'existence de la matière. Donc, en général, on ne doit pas confondre la gravité avec l'électricilé.

De même, il ne faut pas identifier la gravité avec la lumière ni Différence avec la chaleur; car, bien que ces effets résultent l'un et l'autre et de d'une agitation moléculaire, cependant la modification du milieu ^ ^ **"'* n'est pas semblable dans les deux cas. En effet, la lumière et le calorique rayonnant sont dus à la vibration transversale, laquelle, comme nous avons vu, dérive surtout de la rotation des atomes éthérés et de leur rebondissement, qui est un eflet semblable au changement de forme par lequel on explique l'élasticité ordinaire. Dans les deux cas, l'effet est de transporter la force vive des composantes perpendiculaires à la ligne de propagation de couche en couche, lesquelles restent en repos aussitôt le mouvement passé. Au contraire, la gravité aurait son origine dans la composante selon le rayon, et elle serait due aux mouvements atomiques de progression ; elle s'exerce d'une manière continue en vertu de la force de projection qui anime les molécules ou les atomes et les tient séparés. Les impulsions successives ne s'entredétruisent pas, mais s'ajoutent les unes aux autres jusqu'à ce

SEtCBI. — FOBCES PHYSIQUES. — î* ÉDITION. 37

Objection.

Réponse.

Influence

de la chaleur

6ur

la graTité.

578 GONSTlTUTIOlf DE LA MATIÈRE.

qu'elles soient contre-balancées par la réaction réciproque des divers centres soit voisins, soit éloignés. Cette dilatation élé* mentaire, qui se développe autour de chaque centre, ne saurait cesser sans que le centre de mouvement s'anéantisse lui-même, et alors le milieu reprendrait avec le temps un nouvel état d'équilibre, de même qu'après la décharge d'un corps électrisé une nouveUe distribution s'établit dans le milieu.

Mais si telle est Torigine de la gravité, il s'ensuivrait que toute modification du milieu qui changerait la force vive atomique devrait influer sur sa valeur, et ainsi la gravité serait dépendante de la température des corps, ce qui est reconnu être absolument faux.

La réponse à cette objection n'est pas difficile. 11 faut en eiTet considérer la gravité relativement aux masses et aux volumes. Nous disons que la masse restant constante, la gravité doit aussi rester constante, malgré le changement de température, et que toute la variation se réduira au changement de volume. Mous avons déjà vu (livre P') comment les capacités caloriques et autres propriétés de la matière sont liées aux volumes, ainsi donc la gravité ne saurait se comporter diversement. Une augmentation de force vive élémentaire fera que sous un même volume il y ait moins de matière pesante, Texpérience a montré qu'il en était ainsi, mais elle ne. pourra nullement augmenter le nombre des tourbillons élémentaires eux-mêmes, qui dans notre théorie représentent le nombre des atomes ou la masse. Ainsi donc, un mètre cube d'une substance à une température donnée quelconque, aura un poids déterminé, et à une autre température un autre poids, mais en faisant abstraction du volume, le nombre des molécules du corps entier étant resté constant, la tendance à se réunir dans toute la masse ne sera pas changée.

On peut exprimer cela encore de cette autre manière : en ajoutant de la force vive calorifique à un système moléculaire quelconque, le travail que nous produisons se réduit à un éloignement des centres, et ainsi ce quUl est possible d'obtenir, c'est une diminution de la gravité dans un certain espace défini. Soit un cube ayant 1 mètre de côté, on le chauffe, son volume augmente, ime portion de matière est expulsée du volume du mètre cube, et réellement dans cet espace la gravité est moindre. Sous ce rap-

port, ii est permis de dire que la chaleur diminue la gravité dans un espace donné, en diminuant la quantité de matière que peut renfermer un certain volume. Mais cela n'altère en rien les atmosphères primitives produites par le mouvement primordial ; mieux encore, cela suppose qu'elles subsistent et se renforcent, et cet éloignement de leurs centres a pour résultat de faire cesser certaines influences dues aux enveloppes communes ou tourbillons généraux dont nous avons parlé dans le chapitre précédent. Toujours est-il que les centres primaires de mouvement demeurent sans nul doute inaltérables ^ et par suite la gravité dans ces centres, bien que, par la chaleur^ elle varie au sein (Tun espace de dimensions déterminées.

Voilà à quelles conclusions on arrive en considérant la question Réponse de au point de vue théorique. Lorsqu'on la traite expérimentalement, ®*p®"®"*<^® c'est-à-dire lorsque par l'observation on essaye de s'assurer si réellement la gravité ne subit aucune altération de la part de la chaleur ou énergie thermique, nous devons avouer franchement que l'expérimentation n'a pas encore fourni une réponse décisive. Des recherches ont été faites dans cette voie, nous le savons, mais il est permis de se demander si elles reposent sur des bases bien rigoureuses. En effet, nos expériences ne peuvent embrasser qu'une étendue fort restreinte de l'échelle thermomélrique ; c'està-dire que les variations de force vive, qu'il est en notre pouvoir de produire, sont bien petites relativement à l'énorme force vive, dont sont animées les molécules, ainsi que nous l'avons reconnu plusieurs fois en comparant les énergies absolues des forces vives moléculaires avec les variations que nous leur faisons subir. En l'eiîiessc

outre, la gravité est une portion bien minime de la force qui con- force absolue stitue les attractions moléculaires, si bien que, encore qu'il nous <>oïa.<fravii^

' . 7 . relalivemenl

serait donné de pouvoir altérer ces forces plusieurs millions de aux forces

« . , 1 p ' «1 » ' I* -A moléculaire».

fois plus que nous ne pouvons le faire, il n en résulterait aucun effet sensible. Rappelons-nous que l'attraction réciproque de 2 kilogrammes de matière ayant une densité égale à la densité moyenne de l'eau, et placés à 1 mètre de distance, étant rapportée au mètre et à la seconde de temps, est 0,000 000 000 069 30. Cet exemple suffit pour nous montrer combien nous sommes loin de pouvoir reconnaître si la gravité est ou non altérée par la tempéra*

580 GONSTlTUTIOxN DE LA MATIÈRE.

ture, attendu qu'à cet effet il nous faudrait connaître la valeur de cette force avec une exactitude de beaucoup supérieure à celle que comportent nos expériences. Quant aux planètes, nous ne savons pas si cet élément entre ou n'entre pas dans la constante que nous nommons massCy car les expériences ordinaires faites avec des pendules, ou avec la balance de Cavcndish, n'ont pas encore été réalisées dans des conditions d'exactitude satisfaisantes, et il n'a pas été possible d'en faire varier les conditions dans des limites suffisamment étendues. Il est cependant un cas dans lequel la réduction de la gravité à la vibration peut avoir lieu, c'est celui dans lequel la radiation thermique augmentant Toscillation élémentaire des atomes, et dilatant la sphère d'éther raréfié, l'action moleculaire ne serait pas seule troublée, mais ausijii celle qui constitue la gravité. Aussi ne doit-on pas taxer d'absurdité ceux qui admettent la transformation possible de la chaleur solaire en force de gravitation, et qui, à l'exemple de Kepler, regardent la gravité et la chaleur comme dérivant probablement d'un seul principe. On pourrait citer à ce propos les diminutions de pression obsenées en acoustique dans le voisinage des corps vibrants, et les attractions apparentes des corps légers qu'on y a constatées.

Le plus ordinairement les ruptures d'équilibre, survenues à la suite des opérations thermiques, se résolvent en mouvements d'électricité, laquelle contrarie l'action de la gravité et en surmonte les eifets ; mais ces mouvements électriques ne sont que des phénomènes accidentels, qui modifient le corps seulement dans une très faible partie de la masse ; à peine peut-on les considérer comme antagonistes d'une activité aussi générale que celle qui constitue la force fondamentale de Tunivers. Propagation Quaud OU envisage la gravité comme une pression, on s'explique pourquoi il n'est pas possible de mettre en évidence sa propagation successive; en effet, pour y arriver, il n'y a que deux procédés également irréalisables dans l'ordre présent de la nature, savoir : la destruction ou la création d'une masse quelconque. La propagation successive du mouvement vibratoire, bien que trèsrapide, se |>réte à l'observation, parce que le mouvement commence et finit avec chaque pulsation, et qu'il est arrêté par les corps opaques. Mais pour la pression qui donne lieu à la gravité, il en

dclagiaYité.

est autrement; la modification du milieu ambiant est permanente et traverse tous les corps indistinctement; seulement, lorsque le centre se déplace elle se renforce à mesure qu'il s'approche d'nn autre corps; et le changement ayant lieu peu à peu, et par simple effet différentiel, avec une vitesse immensément supérieure à celle du corps en mouvement, sa variation ne se distingue pas de celle-là même qui est propre au lieu occupé par le corps. Sans doute, en imaginant un nouveau centre de matière créé dans l'espace, il y a tout lieu de croire que l'action de gravité emploierait un certain temps à se transmettre à distance comme le fait Tonde électrique en parcourant un fil ; mais toute vérification de ce genre dépasse les limites de notre observation.

La gravité provenant d'une masse de grandeur définie im- u gravité prime à tous les corps la même vitesse dans l'unité de temps. mômeTiiessc Ce fait, découvert par Galilée, prouve que les molécules, quelle ^ tous les que soit leur nature chimique, sont également sollicitées vers la terre, propriété qui s'accorde avec la remarque faite à propos de la chaleur, que les atomes élémentaires, quand ils sont de masse égale, doivent avoir une capacité calorifique égale; cela revient à dire que dans les deux cas l'inertie est la seule force à surmonter, et qu'une quantité donnée de masse et de vitesse produit toujours la même quantité de travail, que ce soit en produisant la dilatation d'où naît la gravité, ou en excitant la vibration thermique. Un tel résultat est un argument qui confirme une fois de plus la validité du raisonnement sur lequel nous avons fondé la théorie de l'unité des forces physiques, dont Ip principe fondamental est de constituer le siège des forces, non dans les molécules elles-mêmes, mais dans le milieu environnant.

Dans ces derniers temps, plusieurs auteurs ont cherché à ex- Autres pliquerla gravité par les mouvements vibratoires. M. Kcllcr en 'p'^our*'* France et M. Challis en Angleterre; le premier a comparé leffet ^*'^'P-'n"^' des mouvements vibratoires sur les atomes matériaux à Terfet du flux et reflux de la mer sur les corps flottants : il s'appuie sur ce que l'onde qui, arrivant, pousse un corps étranger, perd une portion de sa force vive, lui communique une impulsion qu'elle ne peut plus recouvrer en se retirant. Il paraît cependant que de cette action il en surgirait plutôt une répulsion qu'une attraction.

M. Challis croit avoir démontré par le calcul que par ce mouvement du fluide éthéré, on aura une répulsion si Tonde est plus petite que la dimension des atomes, mais on aura une attraction vers le centre de mouvement si les ondes sont considérablement plus grandes que les atomes eux-mêmes. Cependant les savanis compétents ne s'étant pas prononcés sur la validité de ces démonstrations et sur les conditions hypothétiques de ce fluide, nous ne changerons pas notre manière de voir, et nous attendrons le résultat des efforts des savants qui aujourd'hui ne se refusent plus à attaquer cette place encore incomplètement conquise. Nou.<i observerons seulement qu*en général on reconnaît la nécessité d'admettre que la gravité est Teffet d'un milieu. Ce n'est donc pas dans les centres d'attraction eux-mêmes, mais dans l'espace étendu autour des corps attirés, qu'il faut chercher les causes du mouvement acquis par les corps pendant leur chute vers les centres. Une planète en tombant vers le soleil acquiert une certaine quantité de force vive par la réaction du milieu environnant, mais une égale quantité de force vive est perdue par le milieu, car, de même que lorsqu'un corps pesant monte dans l'eau par la poussée de ce fluide, le travail positif qui l'a élevé vers la surface est précisément égal au travail négatif développé dans l'eau pour se déplacer et soulever le corps.

r.é»istanrê>iu Oiï Comprend encore pourquoi, à cause de cette réaction du milieu environnant, il peut se faire que l'inertie de Téther, insensible lorsqu'il sagit de masses compactes telles que les planètes, ne le soit plus lorsqu'il s'agit de masses réduites à un grand état de rareté. Evidemment alors, à la résistance tangentielle se pourra ajouter une résistance dirigée suivant le rayon, ce qui expliquerait certains phénomènes observés dans les comètes, qui jusqu'ici ont Autres forces été attribués à une force répulsive émanée du soleil. Les formes daosi espace, j^ ^^^ astrcs errants mettent hors de doute que la gravité n'est pas la seule force qui règne dans les espaces planétaires; si elle dérive de l'action d'un milieu, ce dernier produit très-certainement les accélérations des mouvements moyens des comètes et le rebroussèment de ces jets qui se dirigent du côté du soleil. Les calculs de Plann ont démontré, à la vérité, que rien ne prouve l'existence d'une force répulsive lorsqu'on considère les mouvements du cen-

GBAYITATION UNITERSBLLE. 583

tre de gravité des comètes à courte période, mais ils n'ont rien démontré relativement à Texplication des formes et autres- phénomènes physiques que ces corps nous présentent ^

Ces réflexions, loin de satisfaire notre curiosité sur la cause des forces cosmiques, ne font que l'exciter davantage, toutefois elles peuvent hflter la solution de ce problème délicat, pourvu que l'on ne se presse pas de conclure trop tôt. Les astronomes qui admettent un milieu résistant afin d'expliquer les phénomènes cométaires, le regardent comme différent de l'éther lumineux et acceptent volontiers qu'il est constitué par la lumière zodiacale ; mais cette opinion n'est pas partagée par tous les savants.

Il est bon cependant de faire remarquer que jusqu'à ce jour on Résistance de n'a reconnu aucune influence sur la comète rétrograde de Hallcy, douteuso. dont le passage au périhélie aurait dû présenter un retard de sept jours, d'après les calculs de Rosemberg, si elle avait éprouvé une résistance égale en intensité à celle que subit la comète de Encke*. Il est encore manifeste que la réaction doit .dépendre aussi de la force spéciale avec laquelle les diverses comètes lancent leur matière par effet d'expansion, laquelle force n'est pas assurément la même dans toutes. De là, cette espèce de force élective soupçonnée par Faye, qui, suivant qu'elle est d'une nature ou d'une autre, donne naissance à des queues de forme variée, etc. Les observations récentes faites sur les étoiles filantes et leur connexion avec les comètes ont prouvé qu'il n'y a pas communauté d'origine entre ces astres et la matière qui forme notre système planétaire. Nous avons aussi constaté que les comètes en partie sont gazeuses et donnent un spectre simple analogue aux spectres des nébuleuses et des substances chimiques pures en vapeur. Il y a donc là des forces enjeu très-différentes de la gravité, et, conséquemment, il ne faut pas s'étonner si elles présentent des phénomènes que la gravitation seule ne permet pas de calculer.

Comme complément de ce que nous avons dit de la résistance , Théorie <ie du milieu planétaire, il ne sera pas hors de propos de rappeler ici

* Plana, Mémoire sur l'inlégrabilité des équations différentielles relatives au mouvement des comètes, dans l'hypothèse de M. Faye, 1860. {Ac. de Turin, t. XXI, sér. n.)

* Il a été reconnu que la prétendue résistance, à laquelle on croyait soumise la comète de Faye, n'existe pas ; la différence résulte des perturbations ordinairc5, comme on l'a établi par des calculs plus rigoureux.

M. Hcinrichs.

584 COîiSTITIITION DE LA MATIÈRE.

les récents travaux de M. Heinrichs. Ce savant pense qu'il existe réellement une faible résistance de la part de Tétber lumineux, mais si petite que son effet sur les planètes ne se manifeste qu'avec une lenteur excessive, à cause de la masse et de la densité trèsgrande de ces astres. Si par exemple chaque année la terre se rapprochait du soleil de 10 pieds anglais (5 mètres environ), la durée de Tannée serait accrue d'une seconde en mille ans. Or l'astronomie est bien loin de pouvoir assurer qu'un effet de ce genre n^existe pas. Le même auteur regarde comme une preuve de cette résistance des espaces célestes le fait que les distances desplanètes au soleil, bien que sensiblement représentées par la loi de Titius*, ne le sont cependant pas exactement; et les planètes comme les satellites qui s'écartent le plus de la loi, sont précisément ceux sur lesquels, d'après sa théorie, la résistance du milieu interstellaire exerce l'influence la plus marquée. Probablement à Forigine la loi en question se vérifiait rigoureusement, et à présent elle se trouve en désaccord avec l'observation, à cause de la résistance de l'éther. De même que les couches géologiques qui, lors de leur formation, se sont déposées horizontalement, ont été plus tard soulevées de diverses manières par des causes secondaires, ainsi cette loi se trouve maintenant troublée et pour ainsi dire déformée *.

De ces principes résulterait encore que les systèmes secondaires les plus éloignés du soleil sont les plus anciens, conséquence parfaitement en accord avec l'hypothèse de Laplace, qui considère notre système planétaire comme formé aux dépens d'une immense nébuleuse.

Sans donner ces théories comme des certitudes, nous dirons que les phénomènes physiques accessibles à nos moyens d'observation démontrent réellement la résistance du milieu éthéré au insufiisancc sciu de la matière pesante, dans les cas où il est animé d'une vi- ^^ Mtnv**^'*^ *®s^® ®^ d'^" mouvement extraordinaires, ainsi que cela se voit nomiquc. Jans los cxpériences d'induction électro-magnétique; mais, pour

' La loi que l'on a pris l'habitude d'appeler loi de Bode doit élrc nommée loi de Titius. Celle prétendue loi a été indiquée pour la première fois dans une traduction allemande de la Contemplation de la nature, de Bonnet, publiée à Witlembcrg, par le professeur Titius. [^ole du traducteur.)

' Heinricbs Siliiman, i4wcnVflfn JoMnra/, jan. 18C4.

ce qui est des planètes, on ne peut réellement encore rien décider. La résistance d'un milieu, en diminuant les axes transverses, et par suite en altérant les mouvements moyens, changerait les rapports de tout le système planétaire, y compris la durée des rotations ; et alors nous ne nous en apercevrions pas, vu la période peu étendue des observations exactes dont les résultats sont conservés. Le seul moyen de reconnaître si les proportions du système solaire varient réellement consisterait à effectuer de temps en temps des mesures de parallaxes. Or la détermination de cet élément, même pour le soleil, est tellement incertaine, qu'on a cru nécessaire de Taugmenter de 3^ dans le cours de l'année 1863, et l'on a augmenté également un peu la parallaxe de la lune^ Mais on ne peut tirer de là aucune conséquence sérieuse. Cette correction a été faite non pas à la suite d'observations reconnues plus exactes que les premières : c'est surtout une correction de calcul. La trop faible valeur de la parallaxe qu'on avait adoptée d'abord, résultait de la façon inexacte dont on avait interprété les observations , celles-ci, mieux discutées, ont permis de ramener la parallaxe à sa juste valeur. Ce fait ne permet donc pas de conclure à une variation quelconque de la distance du soleil à la terre, mais il est très-propre à montrer toutes les difficultés du problème. Cette correction du reste était commandée par d'autres considérations théoriques tirées des perturbations planétaires, et de la vitesse de la lumière déterminée dans ces dernières années par des expériences directes. L'observation récente d'une apparition de Mars a permis de mettre à profit toutes ces données ; reste à savoir si les résultats obtenus §eront confirmés par les passages prochains de Vénus sur le soleil.

La gravité étant un effet de mouvement, doit nécessairement Travail de ia donner naissance à tous les effets qui dérivent directement du *"^' mouvement. Nous avons vu, par exemple, que la force vive produite par la pesanteur se transforme en chaleur par le fait de la chute des corps, et peut ainsi engendrer toutes les forces liées à ce dernier agent. A la surface de la terre elle est en lutte continuelle avec les actions moléculaires, et sa pression est constam-

* Month, Notiez, R. a»t. Soc. London, 1864.

ment équilibrée par ces forces ; de telle sorte que le repos absolu n'existe pas, il y a seulement un conflit incessant entre des actions opposées. Mais, nous demandera-t-on, le mouvement calorifique est-il convertible en gravité? D'après l'hypothèse adoptée ici, une telle transformation n'est pas impossible ; car, puisque dans les deux genres de phénomènes les effets sont dus à un mouvement particulier» ces deux mouvements peuvent se convertir Fun dans l'autre, de même que dans un corps en rotation le mouvement de réflexion peut devenir progression y et réciproquement. Constance de Le problème de l'équilibre de la force dans le système solaire danri!^8Ys. et de la permanence de la température du soleil, a toujours été lème solaire, une qucstion scientifique de premier ordre ; aussi a-t-elle exerci la sagacité de tons les philosophes. Newton croyait que les comètes étaient destinées à restituer au soleil la matière qu'il perdait par l'émission lumineuse. Aujourd'hui qu'on a prouvé que la lumière est un mouvement, on a cru trouver une cause de réparation de l'énergie mécanique perdue dans la force vive que développeraient les aérolithes par leur chute sur le soleil. (Mayer.) Mais cette hypothèse soulève de nombreuses difficultés. Au contraire, sans recourir au choc de masses pesantes, on arrive à concevoir par&itement le maintien de l'équilibre par la réaction réciproque des parties du système. A la vérité, ici la difficulté est plutôt théorique que pratique. En parlant de la dissociation, nous avons calculé que le soleil peut continuer à rayonner plusieurs millions d'années durant, sans que sa température diminue d'une quantité perceptible, ainsi nous ne pouvons pas savoir si la température »est ou non constante. D'ailleurs, rien ne prouve qu'elle doive nécessairement rester éternellement invariable.

Corn. L'architecte suprême, qui par les voies les plus diverses a assuré

proUbies. ^c quc uous appelons régénération de la matière, c est-a-uire la conservation de son activité au milieu de ses transformations incessantes, n'a certainement pas laissé sans causes réparatrices la source d'où dérive toute force vive à la surface des corps du système planétaire. On a bien établi qu'une équivalence réciproque doit exister, mais il est difficile de décider si elle est telle, qu'elle soit en progrès et en activité continue, ou bien si la compensation s'établit à des époques déterminées, à des moments critiques irré-

GRAVITATION UNIVERSELL£. 587

guliers, ainsi qtie cela se passe dans les systèmes d^ordre inférieur, ou vraiment si tout doit s'accomplir par une dissipation continuelle de Ténergie des centres plus puissants, aux plus faibles, jusqu'à ce que le tout arrive à un équilibre absolu, et par là à une cessation d'activité. Notre science ne peut le savoir, parce que là le temps se compte à la mesure de celui pour qui « mille années sont comme le jour d^hier qui vient de s^écoU" 1er* » Aussi il est rationnellement permis de supposer que le soleil peut être soumis à des variations alternatives dont les pé« riodes sont telles que leurs lois nous échappent complètement. Une chose certaine aujourd'hui, c'est que, pour trouver la source de la tempérafure solaire actuelle, il suffit de la considérer comme résultant de l'agglomération de cet astre et de sa condensation aux dimensions présentes. Cette agglomération dérive de la chute de la masse de l'astre central des limites de la nébuleuse primitive à la distance actuelle du centre, et cette chute a sufR à développer non-seulement la température actuelle du soleil, mais une température incomparablement plus grande ; on calcule que la condensation qui diminuerait son volume de i" suffirait à développer autant de chaleur qu'il en perdrait en dix-huit mille ans !

En résumé, l'éther est probablement la cause de la gravité, et Conninsion. bien que répandu dans tout Fespace stellaire, il n'oppose à la marche des planètes aucune résistance sensible, soit à cause de sa très-faible inertie relativement à l'énormité des masses planétaires, soit, comme l'avait admis Fresnel et comme semblent l'indiquer les récentes expériences de FizeauS parce qu'il possède autour du soleil, dans chaque zone planétaire, une vitesse à très-peu près égale à celle des planètes elles-mêmes. Pour les comètes au contraire, si elles éprouvent de la part de l'éther une résistance, cette résistance est d'une qualité telle, qu'elle est d*une action spécifique qui n'affecte pas le principe de la gravité, mais se traduit sous des formes compliquées jugées analogues à une répulsion solaire. A cause de l'inclinaison considérable de leurs orbites et leur direction quelquefois contraire au mouvement du fluide éthéré, la circulation de l'éther pourra bien gêner leur transport dans l'espace. Du reste, les phénomènes magnétiques confirment

* Fizeau. Comptes rendus, 1859, vol. XUX, p. 7i7.

dans Tespace la présence d'autres forces différentes de la granité ; elles confirment aussi nos vues sur le mouvement circulatoire de Téther. Que Ton ne nous reproche pas de ressusciter les tourbil- Ions de Kepler et de Descartes, car pour nous Téther n*est pas la cause agissante de la translation des planètes, il les accompagne seulement, et ainsi ne donne lieu à aucune résistance sensible pour leurs masses très-grandes.

Voilà ce que nous voulions dire relativement à cette mystérieuse force de gravitation, et sans prétendre résoudre un problème aussi difficile, nous osons espérer que dans un avenir peu éloigné on arrivera à une solution complète, qui ne s'écartera pas beaucoup des principes théoriques exposés dans ce chapitre.