EFFETS MÉCANIQUES DE LA LUMIÈRE

organiques, mais bien de véritables récipients capables de tenir emmagasinée la force vive des rayons du soleil. Nous avons déjà expliqué en quoi consiste cet emmagasinement, et que TeiTet du soleil est comparable à celui qui se fait en éloignant un corps de sa planète, et par lequel ce corps devient capable de restituer le travail dépensé pour le soulever. Ainsi les molécules éloignées entre elles par la force des vibrations solaires, deviennent capables de restituer ce travail en retombant sur elles-mêmes. Si quelqu'un nous demande de quelle manière s'accomplissent ces différentes I opérations, nous répondrons qu^il ne nous est pas encore donné de j le comprendre en détail, mais que cela ne constitue pas une raison I pour nier ce fait certain, et son interprétation mécanique gêné- I raie. Personne du vulgaire lie nie que dans une montre existe un appareil mécanique qui fait tourner les aiguilles suivant une règle déGnie, quoiqu'il ignore la construction intérieure de l'instrument. Admirons ici Tordre admirable qui a présidé à la création ; celte 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, par ses radiations, répand la. vie à la surface de chacun d'entre eux.

Qu'il nous soit maintenant permis de compléter les indications fournies sur ce point intéressant par quelques conjectures qui découlent tout naturellement des faits précédents. I L'existence de l'éther étant acceptée, et nous sommés pleinement conjectnrM

autorisés à le faire, nous devons, en outre, admettre que les dis- con^miiioii tances des atomes matériels entre eux sont très-grandes par rap- <*«« ^^^* port 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 sphérique, il doit se former autour de chacune d'elles une couche dans laquelle 1-éther ambiant diminuera de densité, ses atomes étant refoulés excentriquement par la force centrifuge qu'engendre la rotation moléculaire. Donc, aux limites de cet espace subsistera une cer^-

Tourbillons moléculaires.

Tourbillons coni|io>i'«.

taine pression, à laquelle fera équilibre le milieu environnant.

Lorsqu'un 4^olide tourne au milieu d'un fluide, le plus souvent un certain nombre des molécules du milieu prennent part au mouvement gyratoire. Si la vitesse est plus grande que celle à laquelle le milieu peut revenir en équilibre en se transportant, il restera autour de ce centre un vide partiel, comme celui que laisse derrière lui un aérolithe. Ce phénomène peut bien se produire entre l'éther d'une part et les n)olécules pondérables de l'autre ; par conséquent on peut admettre, autour de ces molécules, de véritables tourbillons éthérés, mais cela n'est pas absolument nécessaire, et même en refusant d'admettre ces tourbillons, on doit reconnaître que l'atmosphère éthérée de chaque molécule doit être dilatée par l'effet de la rotation moléculaire. Quoi qu'il en soit, qu'il y ait gyration ou non, pour la simplicité du 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 constitué, les tourbillons éthérés devront, par efi'et de force centrifuge, tendre continuellement à s^éloigner, jusqu'à ce que leur développement soit devenu suffisant pour qu'il y ait 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 composés. Ôr, 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 toucher, car la force centrifuge des atmosphères éthérées les a éloignées l'une de l'autre avant que le contact ait pu se produire. Le plus ordinairement, l'effet contraire se produira ; alors il y aura pénétration réciproque

STRUCTURE DBS CORPS. 219

des deux tourbillons, si la force qui a projeté les deux molécules Fuae 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 fusionneront en un seul ; si la force de projection est suffisamment énergique, elles se sépareront après le choc, et chacune d'elles restera enveloppée de sou tourbillon propre.

Dans les gaz, la vitesse de projection étant énorme, si les Tourbillons atomes se rencontrent, ou bien us n arriveront pas même au con- les difrérenu tact, ou tout au moins, si le contact a lieu, l'effet 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 l'on aura un corps liquide. Enfin, si la vitesse de projection s'affaiblit encore, les atomes ne posséderont plus une force suffisante pour que les tourbillons une fois réunis puissent se séparer. Dès 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 contiguës 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 que dans le livre premier nous disions : Lors de la fusion d'un solide il doit se faire deux espèces de travail : V un pour désorienter les atomes ; 2® un autre pour les dilater. Or ce double travail ne doit pas seulement s'eiïectuer sur les atomes, mais encore sur les tourbillons, qui possèdent, eux aussi, une direction commune. Peut-être à ce sujet nous fera-t-on une objection, on nous dira : D'après votre théorie il ne doit point y

Travail de

cliangemenl

d'élut

dan» ces tourbillons.

avoir de (ravail absorbé pour la dilalation moléculaire, lurs 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 dilatation 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 orientation, doivent s éloigner les unes des autres, 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 régulièrement 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 survenir, 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-satisfaisante 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. Pre»sion r]e Daus Cette 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 l'éther fait défaut. Sphères Actuellement nous pouvons préciser la signification des termes

d*activité elc. r r o

sphères d^attractioriy sphère d'activité; ces mots désignent pour nous les sphères, ou mieux les régions occupées par l'éther 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.

STRUCTURE DES CORPS. m

C'esl 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 cette 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 empêche 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 étant tous de même masse, de même volume, de même forme 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 préCérence 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 Téther extérieur, mais en décroissant rapidement d'intensité à mesure que la distance augmentera, pour devenir bientôt 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 vibrants, l'air est réellement dilaté ; elles sont donc favorables à nos idées théoriques sur l'état de l'éther au sein de la matière pesante considérée à l'état de vibration et de rotation.

A l'aide de cette hypothèse, il est facile de s'expliquer les réaclions chimiques; on peut, en effet, regarder les combinaisons comme produites simplement par la réunion de deux ou plusieurs tourbillons molécuUires différents les uns des autres par Véiendue et par la vitesse. L'affinité chimique ne diffère pas, en principe, de l'affinité homogène, c'est-à-dire de la cohésion. Toutes les découvertes delà science moderne viennent à Tappui de celle manière de voir. Ainsi, après les expériences de II. Sainle-Claire

Éllicr dilate

à rinlérieur

des corps.

Molécules chimiques

Deville, peut-on ne pas rapprocher des phénomènes de Tévapora-

tion certaines actions chimiques qui s'accomplissent lentement?

Origine ' Plus Ics atmosphèrcs sont inégales, et par leur volume et par

Irânuiur leur vitesse, plus il y a de chances pour que l'équilibre 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 Tun à côté de l'autre sans se réunir, leurs réactions étant toujours parfaitement équilibrées. Ainsi riiftensité et la rapidité des combinaisons dépendent de la dissemblance des atmosphères moléculaires; si bien que Ton peut expliquer de cette manière l'échelle d'aftinité 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'élher formant chacune d'elles, et alors l'atmosphère de la molécule résultante peut parfaitement ne pas représenter 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 véritables flux éthérés, des courants, qui engendrent toute une classe de phénomènes nouveaux dont nous aurons à parler.

Actions Jusqu'ici nous avons considéré d'une manière très-générale le

iriumîère!^ 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 forces vives qu'elles renferment augmente nécessairement. Les impulsions considérées chacune en particulier sont, il est vrai, presque insensibles, tant est faible la masse des atomes éthérés ; mais elles se répètent pendant longtemps d*une façon rhythmique, 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'échapperont et reprendront leur état d'atomes libres enveloppés chacun d'un tourbillon particulier et indépendant. Ainsi la lumière est essentiellement une force décomposante, et toutes les fois qu'elle sépare des éléments uAis 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 et les pressions antagonistes.

Quelquefois cependant la lumière détermine les combinaisons AcUon» chimiques d*une manière indirecte. En effet : 1** plusieurs corps im'ure?!!». 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 absolument simples? A l'appui de iiotre dire, nous citerons la combinaison directe du chlore avec l'hydrogène, puisque, selon toute probabilité, le chlore est un corps composé. 2^ Si cette explication ne parait pas satisfaisante, nous dirons que la lumière peut encore déterminer la réunion d'atomes différents en augmentant la force vive des unes et des autres, à tel point que ces atomes venant à s'entre-choquer, leurs tourbillons éthérés 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 s'il n'eût reçu un mouvement préalable. On sait, par exemple, que le choc de deux navires est beaucoup plus dangereux pendant une grosse mer que pendant une mer calme.

Il ne nous est pas possible de savoir au juste comment les Analogie choses s accomplissent dans tous les cas particuliers, car les atomes sonores.

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*adhércnce, soit de disjonction, qui rappellent complètement ceux dont nous admettons Texistence entre les molécules de Téther. Ne voyonsnous pas un corps léger, un petit morceau de papier suspendu dans l'air à l'aide d'un fil, être attiré par une clocTie en vibration et rester adhérent à sa surface, et, pour opposer un exemple au précédent, nous rappellerons qu'un verre se brise par l'effet des vibrations exagérées que l'on excite en lui lorsqu^on lire un son très-intense d'un corps voisin susceptible déraisonner à l'unisson. Première Nous Hous réscrvous de discutcr ces hypothèses dans tous leurs ohjeciion. détails ; cependant il est nécessaire de répondre ici à deux ditticultés qui se présentent tout naturellement.

1** Comment les mouvements rotatoires et gyratoires de Pélher 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 à peu sa force vive en la communiquant aux atomes environnants. Solution. L'objection est spécieuse, et elle reproduit celle que Newton opposait à la théorie de Téther interstellaire, 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, au cas 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 effet, une portion isolée de de l'éther, 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, réciproquement ceux-ci lui restituent une quantité de force vive correspondante, et ces com|)ensations sV'tablisscnl sous mille Formes difrérentes. Pour citer un seul

STRUCTORE DES CORPS. 225

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 l*acide carbonique?

Par l'expérience nous arrivons à reconnaître que jamais l'éner- Ç««^gie ne.se perd, elle se dissémme entre les corps; elle tend à s'éga- *>« l'énergie. User, et lorsque celte égalité sera atteinte, la machine mondiale cessera de fonctionner ; cependant cela n'est pas à craindre pour le moment. Les centres d'inégale énergie étant différemment placés agissent l'un sur l'autre, et la quantité absolue d'énergie répandue dans l'univers 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 Ondes autour de chaque molécule. Nous ne dissimulons pas les difficul- *p^™®*tés réelles que Ton éprouve à traiter cette question à Taide des principes connus de la mécanique ; néanmoins, si l'application laisse à désirer, le fait n'en existe pas moins. En effet, nous voyons des mouvements de gyralion 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 forment et se propagent très-probablement suivant les lois du 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 gyratoirc à travers les couches successives d'une portion déterminée de l'atmosphère, et, par suite, leur théorie repose tout entière sur le jeu des forces propres aux fluides, c'est-à-dire la gravité et l'élasticité. S'il n'en était pas ainsi, on ne pourrait comprendre comment une trombe marine peut, pendant un trajet de plusieurs lieues, lancer des torrents de pluie, alors qu'une seule décharge suffirait pour débarrasser la masse d'air tournoyante de toute

« Procédant un jour, sur la Toie Appicimc, à la mesure d'une base, je vis s'élever du côté de la mer un tourbillon de poussière vertical Irôs-mince, di> 2 mètres de diamètre environ; il traversa la route en un point voisin de noire station, il alla se perdre dans les montagnes à une distance de 0 kilomètres au moins. L'air était parfaitement calme, et nous ne remarquâmes aucun courant contraire pouvant expliquer la formatton de ce tourbillon.

SECciir. — ForxF^ phtsiques. — s» édition. 15

l'eau qu'elle pouvait contenir à Tétat 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 A% translation dont la vitesse est une composante de celle du tourbillon lui-même ^

De celte manière, on peut rendre compte des divers phénomènes observés dans la propagation des lourbillons, d'une façon 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 qu'elle 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, Téther 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 naissance sous Tinfluencc d'une impulsion étrangère, et, une fois formés, pour se maintenir en mouvemeVit 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. Cela sera rendu plus évident par une démonstration indirecte. Supposons que ces tourbillons, pour se conserver, aient besoin d'une addition perpétuelle

' Dans l'onde solitaire, le mouvement des molécules est réellement un mouvement gyratoire à aie horizontal.

' On dit souvent que les trombes sont transportâmes par le vcni, mais il est évident, d'après notre manière de voir, qu'elles peuvciii se propager d'une autre façon, et en efrel, dans les mers australes, les cyclones marchent dans une direction contraire i celle des courants atmosphériques inférieurs. Du reste, dans ces tourbillons météoriques il y a une source d'énergie qu'on ne doit pas oublier, c'est la chaleur développée pnr la condensation de la vapeur qui peut et doit eiptiquer leur persistance, malgré le travail exécuté à chaque instant. Nous ne prenons pas notre comparaison sous oc rapport, mais seulement pour faire comprendre que tout mouvement orbitiire peut ^Irc asi^i-iiil.; à un niouvcnicnt ondiilalnirj.

dVncrgic : ce supplément devrait à chaque instant augmenîer leur température, car rien ne peut se perdre ; le milieu serait donc dans une condition de température continuellement croissante, ce qui est absurde.

2° Voici maintenant la seconde difficulté; elle est plus sérieuse. Il résulte de notre hypothèse que la densité de Téther serait moindre dans l'intérieur des corps pesanis que dans le vide. Conséquence diamétralement opposée aux idées généralement admises ^ On pourrait dire, à la vérité, que tous les mathématiciens ne sont point d'accord sur ce dernier point. Ainsi M. Lame est arrivé par Tanalyseàdes conclusions semblables aux nôtres; pour lui, Téther serait moins dense dans les corps les plus réfringents*, et la matière exercerait sur Téther une action répulsive qui, en définitive, pourrait bien n'être pas autre chose que la force de projection et la force centrifuge développées par les rotations moléculaires. Cauchy avait admis celte action répulsive de la matière sur Téther. Briot admet dans l'éther une force répulsive ; en outre, il croit à une attraction exercée par la matière pesante sur Télher ; 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 à admettre, pour Féther contenu dans l'intérieur des corps, une densité moyenne plus grande que celle du même fluide dans le vide ; nous trouvons deux raison principales: 1** ils avaient supposé Texistence d'une ceilaine attraction ou condensation de Téther autour des molécules matérielles ; condensation dont on n'a fourni aucune preuve concluante jusqu'à présent. Au contraire, d'après plusieurs mathématiciens dont nous avons rappelé plus haut les travaux analytiques, il se produit dans ces conditions une véritable

* U. Edland, dans une réconte publication, admet comme certain que l'éther est plus dcDse dans les corps; nous Terrons que cela est loin d'ctre prouvé. [Archives des sciences de Genève, 1875, juillet, page 2, 5.)

* Lamé, Journal de l'École polytechnique, t. XIV, cahier 23, p. 260. c Ainri, la densité moyenne de l'éther dans les corps diaphanes est moindre que celle du nu*mc fluide dans le vide, et l'action que la m^it-ère pondérable exerce si:r l'éther est n'pulsiYC. » (Mémoire sur les lois d'équilibre du fluide éthéré, § vi )

' Uriot, Comptes rendus, t. 1 VU, p. 868.

Dctixicmo objection.

Réponse :

rélher n'cs»t

p.is plus den-c dans

les corps.

Autorités.

Examen de la quc^tion.

répulsion ; 2° en admettant l'éther plus dense dans Tinténeur des corps, on explique très-facilement la diminution de vitesse éprouvée par la lumière lors de son passage à travers les milieux réfringents, car cette vitesse étant représentée par la racine c^irrée du

rapport de l'élasticité ^ à la densité d; V == i/ ^ , si d augmente, y diminue. Mais ce raisonnement est peu concluant, car évidemment Y peut diminuer, si e diminue alors même que d reste constantf ou bien encore si les deux termes du rapport varient à Ma fois, pourvu que e diminue plus rapidement que dy ce qui revient à admettre que la loi de Mariette ne s'applique pas à l'éthcr contenu dans les corps. Cela ne doit surprendre personne, car nous savons que la formule V == i/i

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. Origine do L'étudc de la double réfraction a conduit les physiciens à opiDion. attribuer les variations éprouvées par la vitesse de propagation de la lumière à Tinfluence de Télaslicité du milieu plutôt qu'à celle de la densité. Ilerschel' disait avec beaucoup de justesse : « Le seul moyen que nous ayons de mesurer l'élasticité d'un milieu est la connaissance de 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. » Dans la théorie de la double réfraction, on admet que les Jignes de moindre élasticité pour l'éther sont celles de plus grande compression pour la matière pesante. Tels sont les axes de cristallisation, et de compression. « On doit regarder l'élasticité de l'éther dans le verre comprimé comme étant minimum suivant la direction de la force comprimante, et maximum dans la direction perpendiculaire*. » Dnns CCS circonstances, on pourrait admettre un changement de densité, mais on préfère imaginer une variation survenue dans

» Tiailè (le la lumière, t. U, p. 182.

« Trnilé de la lumière, t. H. p. 206, nH089.

réiasticité de Téther. Or les mêmes suppositions sont permises dans le cas de substances ayant une densité uniforme et présentant la simple réfraction ; par conséquent, en disant que dans Tintérieur des corps la densité et l'élasticité 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 aioutons Nature de que, pour nous, le mot élasticité n*est pas seulement, suivant la définition d'Huyghons, la propriété que possèdent les atomes de l'éther de revenir constamment à leur forme primitive, mais nous prenons ce mot dans son acception la plus étendue ; c'cst-à-dirc 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 définition suivante, donnée par Lamé^

« 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 momentanément 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. »

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

Donc 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

Théorie math. Paris, 1852, p. 4.

230 DE LA LUBIIÊRE:.

cocflicicnt -r 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.

Opinion Nous examinerons encore les raisons qui conduisirent Fresnel

contraire de ^ supposcr uuo augmentation de la densité de l'éther dans les

résolue, corps réfringents; il avait reconnu que les formules établies dans cette hypothèse rendaient exactement compte des faits relatifs a l'intensité de la lumière polarisée par une substance diaphane en éprouvant soit une réflextion, soit une réfraction. Mais Mac Cullagh etNeuman ont montré depuis que Ton arrive aux mêmes formules en attribuant à Téther une densité uniforme, si l'on suppose le mode de propagation des rayons polarisés diffèrent de celui imaginé par Fresnel ; enfin Cauchy, sans faire aucune hypothèse particulière sur la densité relative du milieu, mais en admettant simplement une différence 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 V Ainsi les formules de Fresnel ne doivent plus être citées comme un argument favorable à telle ou telle théorie.

Quelques physiciens, Euler eiitre autres, ont pensé que la lune se prop;ige mière pouvait se propager dans les corps par l'intermédiaire delà

la^jUèrc matière pesante elle-même , mais si Ton réfléchit à la prodigieuse

P®""**- 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 l'analyse, Lamé croit avoir démontré Tim-

Upinion de ^ , , w '

Lamé. possibilité de cette hypothèse, et ses conclusions sont que, dans l'intérieur d'un corps, on doit admettre non-seulement 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 purement passive au phénomène en

* Caucliy, Exercices d'analyse el de physique malfiém.f 1. I. Voy. Comptes rendus, t. LXII, p. 868.

STHUCTUUE DES CORPS. 231

modifiant, par une sorle de résistance, la direction des vibrations el les vitesses de propagation dans les diverses directions ^ Suivant ce mathématicien, les molécules pondérables flotteraient pour ainsi dire dans Téther et partageraient tous les mouvements dont il estagilé, 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 Opinion de conclure que les molécules pondérables ne 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 lu- Expérience»

^ contruires

mière par les corps en mouvement, réfutent complètement la de Fizean. théorie de la propagation de la lumière parla matière elle-même. En effet, si les choses se passaient ainsi, lorsque la lumière traverse un corps en mouvement, sa vitesse devrait être augmentée ou diminuée de toute la vitesse propre aux molécules pesantes. Or l'expérience ne justifie pas cette déduction théorique, et elle montre quune fraction seulement de là vitesse du corps pesant se compose avec celle de Tonde lumineuse. Celte 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 Téther comme un filet traverserait Tair, c'est-àdire 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 Wj^nomènes n'est pas distribué uniformément dans l'intérieur des corps pesants, dibpemon.

* lamé, op. cit., p. 327, u" i29 et 130.

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 plus courtes

éprouvent le ralentissement le plus considérable ; d'où la disper-

L'éibcr sion chromatique. Ce phénomène a été pendant longtemps une

"foniSncnT objcctiou sérieusc au système des ondulations, mais Cauchy Va

disiribuû complètement expliqué en admettant comme principe la non-ho-

dans les cor p» r i T r r

pesants, mogéuéité de l'éthcr contenu dans les corps pesants. Briot et Lamé, de leur côté, sont arrivés à une semblable conclusion, car, d'après 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 hesont plus constants, mais variables avec la longueur de Tonde 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 Tonde 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, au 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. Analogie. A l'appui de cette explication, nous rappellerons un fait déjà de l'eau, cî^é plus haut : la théorie et l'expérience ont montré que la vitesse des ondes développées dans un fluide pesant, l'eau, par exemple, est modifiée par la présence du fond ; ces ondes sont d'autant plus ralenties que l'épaisseur de la couche liquide est moindre. Or

* BiTOl, Comptes rendus, loc. cit;

il parait probable que la présence des molécules pesantes dans l'intérieur des corps agit sur les mouvements lumineux comme le fait rélévation progressive du fond de l'Océan sur les vagues de la surface.

Les questions traitées dans ce paragraphe établissent une liaison conciu>ioa. étroite entre les manifestations des radiations lumineuses 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. Aux personnes 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 Tattention du lecteur sur un point de vue nouveau et fort intéressant. Dans le mouvement ondulatoire, deux cas sont à considérer : celui où l'onde est régulière et celui où Tonde est rompue parce qne l'impulsion excède les limites de l'élasticité. Les phénomènes qui se manifestent alors conslituentnine 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 étude sera utile pour dissiper les obscurités que pourrait encore présenter la théorie de la lumière.