La Théoiie physique, p

corps grave lorsqu'il n'est gêné par aucun obstacle, il en résulte que ces mots : « chute libre d'un corps grave » ont un sens pour l'homme qui fait appel aux seules connaissances du sens commun, qui n'a aucune notion des théories physiques.

« D'autre part, pour classer les lois des mouvements dont il s'agit, le physicien a créé une théorie, la théorie de la pesanteur, application importante de la mécanique rationnelle ; en cette théorie, destinée à fournir une représentation symbolique de la réalité, il est également question de « chute libre d'un corps grave » ; par suite des hypothèses qui supportent tout ce schéma, une chute libre doit être nécessairement une chute uniformément accélérée.

« Les mots « chute libre d'un corps grave » ont maintenant deux sens distincts. Pour l'homme ignorant des théories physiques, ils ont leur signification réelle, ils signifient ce que le sens commun entend en les prononçant ; pour le physicien, ils ont un sens symbolique, ils signifient « chute uniformément accélérée ». La théorie n'aurait pas rempli son but si le second sens n'était point le signe du premier, si une chute, regardée comme libre par le sens commun, n'était pas une chute d'accélération uniforme, ou à peu près uniforme, les constatations du sens commun étant essentiellement, nous l'avons dit, des constatations dénuées de précision.

« Cet accord, faute duquel la théorie eût été rejelée sans plus ample informé, se produit ; une chute que le sens commun déclare à peu près libre est aussi une chute dont l'accélération est à peu près constante. Mais la constatation de cet accord, grossièrement approximatif, ne nous contente pas... Nous combinons des appareils plus précis et nous constatons qu'une certaine chute, regardée comme « libre » par le sens commun, a une accélération légèrement variable. La proposition qui, dans notre théorie, donne

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son sens symbolique au mot « chute libre » ne représente pas avec une exactitude suffisante les propriétés de la chute réelle et concrète que nous avons observée.

« Deux partis s'offrent alors à nous. En premier lieu, nous pouvons déclarer que nous avons eu raison de regarder la chute étudiée comme une chute libre, d'exiger que la définition théorique de ces mots s'accorde avec nos observations ; dans ce cas, puisque notre définition théorique ne satisfait pas à cette exigence, elle doit être rejetée ; il nous faut construire une autre mécanique sur des hypothèses nouvelles, mécanique dans laquelle les mots « chute libre » signifieront non plus « chute uniformément accélérée », mais « chute dont l'accélération varie suivant une certaine loi ».

« En second lieu, nous pouvons déclarer que nous avons eu tort d'établir un rapprochement entre la chute concrète que nous avons observée, et la chute libre symbolique définie par notre théorie; que celleci était un schéma trop simplifié de celle-là; que, pour représenter convenablement la chute sur laquelle nos expériences ont porté, le théoricien doit imaginer non plus un grave tombant librement, mais un grave v gêné par certains obstacles, tels que la résistance de l'air... Nous pouvons chercher à éliminer, par des corrections convenables, les causes d'erreur, telles que la résistance de l'air, qui influaient sur notre expérience.

(< M. Le Roy affirme que nous prendrons le second parti et non le premier; en quoi il a assurément raison. Les causes qui nous dicteront cette détermination sont aisées à apercevoir. En prenant le premier parti, nous serions obligés de détruire de fond en comble un très vaste système théorique qui représente d'une manière très satisfaisante un ensemble très étendu et très complexe de lois expérimentales. Le second parti, au contraire, ne fait rien perdre du terrain déjà conquis à la théorie physique ; de plus, il a

réussi dans un si grand nombre de cas que nous sommes fondés à escompter un nouveau succès. Mais dans cette confiance accordée à la loi de la chute des graves, nous ne voyons rien d'analogue à la certitude que la définition géométrique tire de son essence même...

« Mais ce qui pousse le physicien à agir ainsi, ce n'est point une nécessité logique ; en agissant autrement, il pourrait être maladroit ou mal inspiré ; il ne marcherait pas, pour cela, sur les traces du géomètre assez insensé pour contredire à ses propres définitions ; il ne ferait rien d'absurde. Il y a plus ; un jour peutêtre, en agissant autrement, en refusant d'invoquer des causes d'erreur et de recourir à des corrections pour rétablir l'accord entre le schéma théorique et le fait, en portant résolument la réforme parmi les propositions qu'un commun accord déclarait intangibles, il accomplira l'œuvre de génie qui ouvre à la théorie une carrière nouvelle... »

Appliquons la même analyse à une expérience dans laquelle la définition de l'énergie, et non plus celle de la chute libre, soit en question. Faisons osciller un pendule : nous savons qu'il présentera des alternatives de transformation d'énergie potentielle en énergie cinétique, et d'énergie cinétique en énergie potentielle : la somme des deux restant constante. A côté de ce pendule établissons-en un second, qui puisse, dans ses oscillations, choquer le premier. Supposonsles tous deux parfaitement élastiques. Ce seront, par exemple, ainsi que dans une expérience classique de Hirn, un lourd cylindre d'acier et un gros bloc de grès des Vosges : tous deux sont suspendus au plafond par des chaînes qui leur permettent un balancement dans un même plan vertical. Le marteau d'acier vientil à choquer l'enclume mobile de grès, celle-ci est soulevée et commence à son tour des oscillations, tandis que le marteau d'acier rebondit à une hauteur

moindre que celle d'où il était parti, car il a cédé à l'enclume une part de son énergie. Mais après comme avant le choc, la somme des quatre termes constitués par les énergies cinétiques et potentielles des deux masses garde une valeur invariable. Le système des deux pendules est encore conservatif.

Entre le marteau et l'enclume, suspendons un morceau de plomb. Le plomb est mou. Dans le choc des deux masses, ce plomb est écrasé. Il y a perte de force vive, et, après le choc, la somme des quatre termes qui donne l'énergie du système des pendules est moindre qu'auparavant. Le système des deux pendules, en y adjoignant la masse de plomb, ne cadre plus avec l'idée instinctive que nous nous faisons d'un système conservatif.

Deux partis, comme précédemment, s'offrent alors à nous. Nous pouvons déclarer en premier lieu que nous avons raison de regarder, néanmoins, le système comme étant toujours un système conservatif ; dans ce cas, il nous faudra changer la définition de l'énergie d'un système ; nous n'avions fait entrer en ligne de compte, dans notre définition primitive, que les deux formes de l'énergie considérée en mécanique pure : l'énergie d'attraction et celle de mouvement. Nous constatons ici que la somme de ces énergies a diminué dans notre système. Mais il est apparu autre chose : le plomb s'est échauffé. En convenant de faire entrer en ligne de compte, dans l'énumération des énergies du système, la chaleur dégagée à son intérieur et de l'accepter comme équivalente à un certain nombre de kilogrammètres par calorie, nous maintiendrons au système la propriété d'être conservatif; mais nous changeons, par le fait même, et très profondément, la définition de l'énergie.

Nous pourrions, en second lieu, déclarer au contraire que l'idée vulgaire de l'énergie est concrétisée dans les exemples empruntés à la mécanique pure, et est

invariablement attachée à la possibilité de tirer d'un corps matériel du travail utile; que, dès lors, si l'expérience nous apprend que cette énergie utile ne se conserve pas dans un ensemble matériel qui comprend des corps mous, nous n'avons qu'à en prendre acte, à signaler la « cause d'erreur », qui est ici l'apparition de la chaleur, mais que nous n'avons pas le droit de donner de l'énergie une définition ne répondant plus à l'idée habituelle qu'on s'en fait.

C'est pourtant ici la première alternative qui a été adoptée. C'est le premier parti qui a prévalu parmi les physiciens. On a conservé en physique celle desd^ux définitions possibles de l'énergie qui rend, par définition, conservatif tout système fermé. Mais on n'a pu empêcher — et l'on n'a pas toujours cherché à empêcher — le grand public de s'en tenir à la définition usuelle.

Dans le choix fait entre les deux alternatives, on n'a pas agi sans raison. D'abord, ainsi qu'on l'a vu, lors de l'introduction du mot énergie en thermodynamique par lord Kelvin, c'est expressément dans le sens scientifique que ce mot fut employé, c'est-à-dire dans le sens impliquant le caractère conservatif d'un système fermé. Le sens usuel du mot énergie n'était pas consacré encore, et le droit à fixer le sens d'un terme nouveau en science restait entier.

Mais il n'est pas toujours sage d'aller jusqu'au bout de son droit. Le sens usuel qu'allait prendre le mot énergie était à ce point déterminé, et il était si évident que le mot énergie allait signifier ce qu'on avait précédemment nommé « la puissance motrice », que, dans les premiers temps, Thomson et Rankine eux-mêmes se surprenaient à employer le mot « énergie » en ce sens usuel.

Un motif, meilleur, légitime le choix qui a été fait entre les deux sens possibles du mot énergie. C'est le fait de l'équivalence de la chaleur et du travail ; dans

l'expérience de Hirn sur l'écrasement du plomb, la chaleur qui apparaît est toujours proportionnelle à l'énergie mécanique disparue : le rapport qui existe entrfc ces deux grandeurs reste indépendant des circonstances dans lesquelles se fait l'échange, et sa constance nous apparaît bien comme quelque chose qui s'impose à nous, loin d'être créé par nous. Cette conslance rend possible la définition scientifique de l'énergie. Nous sommes ramenés ainsi à ce problème des deux sens contradictoires donnés au mot énergie. Le premier chapitre de cet ouvrage en signalait l'importance. On a plus lard essayé d'en fixer les origines historiques. On voit ici quel aspect nouveau du problème nous révèle la critique des sciences.

§3. — LA DÉGRADATION DE L'ÉNERGIE S'IMPOSE COMME UNE RÉSISTANCE DE LA RÉALITÉ A NOS CONVENTIONS

Sans souscrire à toutes les thèses de M. Le Roy, — ni même aux thèses, singulièrement plus modérées, de M. Duhem, — on ne peut s'empêcher d'établir une différence entre cette création de notre science qu'est la conservation de l'énergie ou la notion même d'ën€r§iG t et d'autre part ridée, si familière au sens commun non prévenu, de la disparition progressive de la capacité de produire du travail dans les systèmes livrés à eux-mêmes : vérité imposée par le sens commun, et, après coup, introduite dans la science, mais dont, la science avait un instant obscurci la vue, donnant nison à la remarque de Pascal : « Trop de vérité nous étonne ; les premiers principes ont trop d'évidence pour nous ».

Quelque parti que l'on adopte pour définir la vhvte libre, il reste que les corps tombent. De quelque façon que Ton définisse l'énergie, il reste que les transformations qu'elle subit en diminuent la valeur, et qu'il y a constamment, dans le monde, quelque chose qui se perd.