CHAPITRE PREMIER

Exposé général de la loi de dégradation de l'énergie.

g 1. — CONSERVATION ÇT TRANSFORMATIONS DE L'ÉNERQIE.

« Rien ne se crée, rien ne se perd. » — Telle est la formule brève et significative qui, pour bien des gens, résume la « Science moderne ». Appliquée à la matière, elle exprime le principe de la conservation de la matière, qui est la loi primordiale de la chimie; appliquée à l'énergie, elle résume le principe de la conservation de l énergie, qui est une loi essentielle de la physique.

Le défaut de ces formules est d'être trop faciles à retenir. Quelque paradoxal que puisse être un pareil reproche à l'adresse d'un énoncé mnémotechnique, je n'hésite pas à dire qu'il en résulte un double inconvénient. Si l'effort de mémoire est trop faible, il n'a pas comporté un effort de réflexion suffisant : on retient une phrase, mais on méconnaît parfois, ou

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Ton altère, le sens des mots. L'on oublie, surtout, que la science ne tient pas tout entière en un énoncé; f Ton oublie qu'à côté des vérités qu'on se rappelle ainsi, existent d'autres vérités essentielles* connexes des premières, susceptibles de les compléter ou d'en restreindre le sens, et qui restent arbitrairement ignorées.

Il est bien exact qu'en un système matériel clos de toutes parts, les actions chimiques qui peuvent se produire à son intérieur ne sauraient en aucun cas altérer la quantité de matière qui s'y trouve : dans les gaz chauds qui proviennent d'une combustion, on retrouve intégralement tout le poids qu'a perdu le corps brûlé. Il convient peut-être de réduire aujourd'hui le principe aux actions chimiques ordinaires, puisque certains phénomènes tels que le rayonnement des corps radioactifs semblent bien mettre en évidence une perte réelle de masse. Il est encore exact qu'en un système matériel complètement isolé du reste du monde, les actions mécaniques et thermiques dont il peut être le siège ne sauraient empêcher la quantité totale d'énergie de rester constante : ce qui est dépensé en énergie d'un côté se trouve regagné d'un autre côté. Dans quelle mesure sommesnous en droit d'étendre ces résultats à l'ensemble de l'univers matériel? La question mériterait certes quelque examen, bien qu'on la tranche d'ordinaire sans de fort longues hésitations. Ce qu'on peut dire tout au moins, c'est que, si cet univers matériel constitue un ensemble limité, il ne saurait y avoir, tant qu'on le suppose soustrait à toute influence extérieure à lui, ni création ni destruction de matière, — ceci sauf la restriction précédemment formulée, — ni création ni destruction d'énergie.

L'énergie sç trouve dans le monde sous des formes diverses : énergie de mouvement ou cinétique, que possèdent les corps célestes animés de vitesses ver-

tigineuses, — énergie chimique, contenue en réserve dans les immenses dépôts de combustibles des planètes comme la nôtre, — énergie calorifique que rayonnent dans l'espace de puissants foyers tels que le soleil. Un astre errant, comète ou bolide, vient-il à passer trop près d'un centre d'attraction autour duquel il gravitait, il est précipité sur lui : il y a transformation en énergie calorifique de l'énergie de mouvement que possédait l'astre au moment du choc. Inversement, la chaleur que répand le soleil sur le globe y devient la source de presque toute l'énergie dont nous disposons : la chaleur solaire est la cause essentielle de Ja circulation des vents et de la circulation des eaux qui, en amenant aux montagnes la neige et la pluie, produisent les rivières et les fleuves, et nous font retrouver sous forme d'énergie mécanique utilisable pour notre industrie une part de l'énergie calorifique reçue. La radiation solaire a joué encore un rôle capital dans la constitution des dépôts de charbon que renferme notre sous-sol, d'où nous tirons l'énergie chimique, dont nous faisons à volonté de l'énergie calorifique. Notre système solaire, comme le reste du monde, offre ainsi le spectacle de changements continuels dans les formes qu'affecte l'énergie; quant à l'énergie elle-même, à la condition expresse de considérer tout l'ensemble, et non pas uniquement notre terre ou notre système planétaire, elle peut être regardée comme en quantité invariable; l'énergie ne « se crée ni ne se perd ».

Mais si l'on prétend dire que dans l'univers, — ou, pour nous borner à un cas hors de contestation, dans un système matériel limité, abandonné à luimême, — il n'y a jamais, en ce qui concerne l'énergie, rien de créé, rien de perdu, on avance manifestement quelque chose de tout à fait faux.

« L'énergie ne se perd pas » ; mais dans l'énergie

que possède tin système isolé, livré à lui-môme, il y a quelque chose qui se perd. Ce quelque chose, c'est peut-être précisément ce que bien des esprits croient voir — ou entrevoir — derrière le mot d'énergie. Ce n'est pas, à coup sûr, ce que le physicien appelle énergie : de cela, la dose reste invariable ; ce qui se ^r perd, c'est V énergie utilisable ; ce qui diminue sans

L cesse, c'est la fraction de l'énergie totale susceptible de servir à quelque chose. Si Ton a le droit de parler d'une quantité totale d'énergie fixe dans l'univers, on a le même droit de parler de l'énergie utilisable de l'univers et d'affirmer que cette énergie utHjsable est chaque jour moindre qu'elle n'était la vleme^ Il n'y a pas déperdition d'énergie, mais il y a dégradation de l'énergie.

Dans une de ses réponses aux objections de Clarke* Leibnitz donne une jolie comparaison qui prouve avec quelle sûreté d'instinct il pressentait la loi de la conservation de l'énergie. Il s'agit du choc entre corps non élastiques ; après le choc, il semble qu'il y ait eu ce qu'on appelait alors « perte de force ».

« On m'objecte que deux Corps mous, ou non élastiques, concourant entre eux, perdent leurs forces. Je réponds que non. Il est vrai que les touts la perdent par rapport à leur mouvement total; mais les parties la reçoivent, étant agitées intérieurement par la force du concours. Ainsi ce défaut n'arrive qu'en apparence. Les forces ne sont pas détruites, mais dissipées parmi les parties menues. Ce n'est pas les perdre, mais c'est faire comme font ceux qui changent la grosse monnaie en petite. »

La transformation du travail mécanique en une quantité équivalente de chaleur, c'est donc, pour Leibnitz, un changement « de grosse monnaie en petite ». Il est possible de pousser l'analogie plus loin que Leibnitz n'y a songé. En tout pays du monde, on. peut échanger un louis d'or pour de la monnaie de

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billon ; il n'est pas partout également facile d'obtenir de l'or pour une somme équivalente de monnaie divisionnaire. Il s'en faut d'ailleurs que, de tout point, la comparaison soit exacte. Dans la nature, le cours du change est uniforme et invariable : 425 kilogrammètres de travail mécanique valent toujours 1 grande calorie, et 1 grande calorie vaut toujours 425 kilogrammètres. La nature ne prétend jamais réaliser un bénéfice dans les transformations d'énergie qu'elle permet i seulement elle ne se montre pas également disposée à laisser le change se faire dans les deux sens ; et, dans ses caisses, elle réalise progressivement là transformation totale « de la grosse monnaie en petite » .

C'est là un grand fait qui ne saurait laisser indifférente Une théorie mécanique de la chaleur. Si la chaleur h'èst qu'un mode de mouvement, si elle est un mouvement satisfaisant aux lois ordinaires de la mécanique, comment expliquer cette préférence de la nature qui ne permet pas de transformer avec une égalé aisance le môUvëmettt visible en chaleur et la chaleur en mouvement visible? La mécanique pure nous offrait, dans Ses lois, hh cas particulier et comme un pressentiment de la loi de là conservation de l'énergie; la mécanique pttre ne nous avait rien montré qui ressemblât, de près ou de loin, à la dégradation de l'énergie. Le mécanisme, loin d'avoir permis de prévoir Ce Second principe, comme il avait fait prévoir le premier, se trouve donc embarrassé pour s'accorder avec lui. Entre le principe expérimental et le système hypothétique, bien loin de pouvoir démêler une hâhnonie établie d'avancé, on est réduit à essayer, après coup, des tentatives de conciliation. Quel avenir est réservé â ces tentatives ? J'ai déjà dit, il y douze anô, ëh pleine crise du mécanisme, qu'à mon sens, c'était ^'avancer beaucoup que d'en prédire/comme on Ta fdit, Téfebëo inévitable. Mais je ne crois pas

qu'on puisse dire non plus qu'aucune d'elles ait, à l'heure actuelle, pleinement réussi. Nous essaierons de donner une idée de ces essais de conciliation, et, tout au moins, de montrer les divers aspects du principe de la dégradation de l'énergie, et de confronter les idées qu'il implique avec celles qu'implique la conception mécaniste du monde physique.