ET CHEZ M. GAUTHIER-VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE

53, Quai des Grands- A ugustins, £i5

Tom droit! réserTèa

'rÎSUMÉ d'une LEÇOrS FAITE A DUNDEE PAR M. TYNDALL ,

\ PROFESSEUR A ROYAL - INSTITUTION , LE JEUDI SOIR ^{ 5 SEPTEMBRE, DANS l'iMMENSE SALLE RINNAIRD , EN PRÉSENCE DE TROIS MILLE OUVRIERS.

Que ce soit le résultat d'une longue suite d'influences progressives, ou bien une propension inculquée primitivement dans son être et inhérente à sa nature, Thomme se montre doué d'une intelligence curieuse de connaître Torigine des choses, et il est entouré d'objets qui stimulent son désir d'explications et provoquent ses questions incessantes. On rapporte qu'un jeune prince de Tune des îles du Pacifique, voyant pour la première fois son image dans une gla'îe, courut derrière le cadre pour savoir quelle était la personne qui s'était offerte à SOS yeux ; il désirait connaître la cause de cette apparition. Il en est ainsi généralement de rinlelligenco humaine en présence des phénomènes du monde extérieur. Qu'est-ce que le soleil, qu'est ce que la terre? qu^• verrions-nous si nous arrivions à la limite de la teriO, en nous penchant sur le bord? Que signifient le lonnorra

Matière et Force. 1

Pt les éclairs, la pluie, la neige, lagrùle el les vents des tempêtes? Toutes ces questions se sont présentées aux hommes des premiers ûges, et peu à peu il est devenu manifeste que ce désir de connaître n'était pas une vaine et impuissante curiosité; après de nombreux essais on est arrivé à la conviction que de telles questions ne sont pas absolument au-dessus de l'intelligence humaine; que rhomme peut, dans une certaine mesure, pénétrer le secret de Tunivers; que ses fonctions mentales ne sont pas bornées aux perceptions des cinq sens; que les choses visibles du monde matériel sont commandées, dans leurs actions, par des choses invisibles; qu'en un mot, au delà des phénomènes qui frappent les sens, il y a des lois, des principes et des faits qui s'adressent uniquement à Tesprit, et que l'esprit seul peut discerner. Or, on trouve au fond de toute idée scientifique deux choses qui en forment la base, « la matière et la force^ o et les opérations scientifiques se réduisent à leur combinaison. Un jour, dit-on. Newton vit tomber une pomme. Pour le commun des esprits rien de plus simple qu'un pareil fait, et l'on ne s'avise pas d'en chercher la cause. Mais Newton fut moins facile à satisfaire; il arrêta sa pensée sur ce fait et chercha à en découvrir le principe. Que 'cette anecdote soit vraie ou non, elle prouve, si on l'admet, que les phénomènes les plus vulgaires, ceux qui semblent n'exiger aucune explication, comme s'ils devaient avoir lieu par eux-mêmes, sont souvent ceux qui embarrassent le plus les esprits scientifiques. A la conception de la matière de la pomme, Newton ajouta celle de la force qui l'avait mise en mouvement. La chute de la pomme était la conséquence d'une attraction exercée entre la pomme et la terre. Il étendit l'idée de celte force au soleil, aux planètes et à leurs satellites, et montra que tous leurs mouvements n'étaient que les résultats nécessaires de l'action do cette même force d'attraction. Newton, vous le savez,

LA MATIÈRE KT LA I OHCK. i\

avait été précédé par un grand travaillour nommé John Kepler, un véritable ouvrier, qui, en analysant les observations astronomiques de son maître Tycho-Brahé, avait découvert les véritables mouvements des planètes. Ces mouvements trouvés par Kepler, simplement comme des faits. Newton ne les ignorait pas; le monde entier les connaissait depuis Kepler. Mais cela ne pouvait suffire. Il s'agissait de savoir quelle était la cause de ces faits ; pourNewlon c'était là toute la question, la grande question sur laquelle se concentra sa vaste intelligence, et^îu la résolvant il a rendu son nom et sa gloire immortels. Il prouva que les mouvements planétaires donnés par l'observation étaient exactement ce qu'ils devaient être, en admettant ce principe que, dans le système solaire, chaque molécule, chaque élément de matière attire chacune des autres molécules, avec une intensité qui varie en raison inverse du carré des distances. Il fit voir que la lune tombe sur la terre, et la terre sur le soleil, en vertu de la même force qui fait tomber une pomme vers la terre. Et cette force qui envahit tout, qui forme en quelque sorte le ciment de l'univers matériel, dont il n'avait fallu rien moins que la conception pour satisfaire la curiosité de Newton, est ce qu'on nomme la force de la gravitation. Toute force peut être réduite, dans son action immédiate, à une poussée ou à uw traction, suivant une ligne droite; mais les manifestations réelles de la force sont variables, et elles peuvent ôlrc assez complexes pour masquer entièrement son action élémentaire. Ses diverses manifestations ont reçu différents noms. Par exemple, voici un aimant suspendu librement ; je présente une extrémité d'un second aimant à l'une des extrémités du premier, et il y a attraction. Je renverse la position de l'un des aimants, et l'attraction se change en répulsion : les attractions et répulsions qu'on obtient ainsi cunstituent la force magnétique. Dans le cas de la gravitation, nous avons simplement attraction ; dans le cas du magnétisme,

raltraclion et la repulsion vont toujours ensemble ; en conséquence, le magnétisme est une force double, ou, comme on dit ordinairement, une force polaire. Je présente à un aimant un morceau de fer qui devient luimême temporairement un aimant; il acquiert le pouvoir d'attirer un autre morceau de fer; et si je présente à Taimant plusieurs morceaux de fer, non-seulement ceux-ci subiront tous Faction de l'aimant, mais en outre ils agiront les uns sur les autres. Ceci conduit à une expérience qui vous donnera une idée des arrangements que peuvent prendre les corps sous Faction d'une force polaire. Sous ce plateau de verre je place un petit aimant, et, au moyen d'une disposition optique et d'une lampe électrique, je projette sur cet écran une magnifique image de l'aimant ; maintenant, je répands de la limaille de fer sur le plateau. Vous remarquez déjà que les petits grains de fer pren- \ nent un ceîtain arrangement. Leur mouvement, toute- < fois, n'est pas libre ; il est gêné par le frottement. Je leur viens en aide par de petits coups frappés sur le plateau,^ et vous voyez les belles courbes qu'ils forment par leurs i groupements. Cette expérience vous fera comprendre comment un arrangement caractéristique de particules de matière, — un véritable commencement de structure, — peut résulter de l'action d'une force polaire. Nous verrons bientôt des exemples beaucoup plus remarquables d'organisation structurale lorsqu'il s'agira de la cristallisation.

Dans l'expérience précédente, la force magnétique agissait sur des particules de matière visible ; mais, comme je l'ai déjà dit, il y a dans la nature de nombreuses opérations qui échappent aux yeux du corps et i qui doivent prendre une figure devant les yeux de l'esprit. La chimie nous en offre continuellement des exemples. Les méditations des physiciens, aussi bien que leurs expériences, les ont amenés à conclure que la matière est composée d'atomes qui, tantôt séparés, tantôt

combinés entre eux, composent, sous ces deux états, le monde matériel. L'air que nous respirons, par exemple, est presque entièrement un mélange d'atomes de deux sortes de substances, qu'on nomme l'oxygène et l'azote. L'eau que nous buvons est aussi composée de deux substances distinctes, qu'on nomme l'oxygène et l'hydrogène. Mais, dans son mode de composition, l'eau diffère de l'air par une circonstance digne de remarque ; c'est que, dans Teau, l'oxygène et l'hydrogène ne sont pas simplement dans un état de mélange mécanique, ils sont combinés chimiquement. En effet, il existe entre les molécules d'hydrogène et celles d'oxygène des attractions extrêmement puissantes, de sorte que, dès qu'elles sont suffisamment rapprochées, elles courent à leur rencontre mutuelle, avec une force incroyable, pour former un composé chimique. Mais, quelque puissante que soit cette force qui unit intimement les deux sortes de molécules, nous avons les moyens de rompre leurs associalions, et l'agent que nous employons à cet effet mérite de fixer un peu notre attention. Dans un vase qui contient de l'eau acidulée, je plonge ces deux lames métalliques, l'une de zinc et l'autre de platine, sans les laisser d'ailleurs se loucher dans le liquide; ensuite j'établis une communication entre les extrémités supérieures des deux lames par un fil de cuivre. En apparence, * le fil ainsi employé est toujours le même; mais, dans la ' réalité, il s'est produit en lui quelque chose de nouveau ; il esidevenu le canal par lequel s'écoule ce qu'on nomme, . à défaut d'une expression plus juste, le courant électrique, — une certaine force engendrée et maintenue par l'action chimique qui s'est développée dans l'eau acidulée.

En quoi consiste le changement survenu dans l'intérieur du fil, nous l'ignorons; mais les effets qui se manifestent par le seul fait de l'interposilion du fil suppo- > sent nécessairement qu'il s'y est produit un certain

changement. Je vais vous faire voir quelques-uns de ces effets; mais afin de les rendre plus sensibles, j'emploierai une force plus grande que celle qui est produite par une seule paire de lames et un seul vase d'eau acidulée. Je mets sous vos veux une série de dix vases dont chacun contient une paire de lames métalliques, et qui sont arrangés de manière h décupler la force donnée par un seul vase. Un tel arrangement constitue ce qu'on nomme la pile de Volta. Je prends un fil de cuivre et le plonge dans cet amas de limaille de fer; nous voyons que la limaille refuse d'y adhérer; le fil n'exerce aucune action particulière sur la limaille. Je me sers ensuite du même fil de cuivre pour mettre en communication les deux extrémités de la pile, et je renouvelle l'épreuve sur la limaille.

Maintenant, les grains de fer se précipitent en foule sur le cuivre, qu'ils entourent de toutes parts et auxquels ils adhèrent fortement. Voilà déjà un des effets du courant électrique circulant dans le fil. J'interromps le courant, J et la limaille tombe aussitôt; le pouvoir d'attraction ne dure qu'aussi longtemps que le fil fait communiquer les deux extrémités de la pile. Voici un autre fil de ^ cuivre semblable au premier, mais recouvert de fil de soie pour empêcher le contact de ses diverses parties. Il est contourné en hélice. En ce rnoment l'hélice n'a aucune action sur ces clous de fer ; mais je la place sur le passage du courant électrique, de manière qu'elle fasse partie du fil de communication entre les extrémités de la pile, et à l'instant même elle acquiert le pouvoir qu'elle n'avait pas ; vous voyez avec quelle force elle attire les clous qu'on lui présente et vide entièrement la soucoupe qui les contenait. J'enroule un fil de cuivre autour de cette barre de fer, et cette barre reste sans • aciion sur les clous. Mais je place le fil sur le passage du courant électrique, et par cela seul elle devient un fort aimant. Voici deux grands anneaux de cuivre, ou plus exactement deux spirales, placées en face Tune de l'autre

à un intervalle d'environ 18 centimètres. En tournant une manivelle dans un sens, je fais circuler dans ces spires un courant électrique, et vous les voyez s'élancer Tune vers Tautre, entraînées par une mutuelle attraction. Si je tourne la manivelle en sens contraire, je renverse aussi le sens du courant dans une des deux spires, et leur attraction se trouve changée en répulsion.

Tous ces effets sont dus à Faction de la force nomriiée

courant électrique, que nous nous figurons parcourir le

fil de cuivre, quand le circuit voltaïque est complet. J'ai

dit qu'il ne se produit aucun changement visible dans le

fil par le passage du courant. Cependant il s'y produit

un changement important. Au contact de ces deux spires

je trouve qu'elles se sont échauffées. Je puis augmenter

cette chaleur au point de la rendre très-visible. En face

de cette table est un fil de 2 mètres de longueur. Je fais

circuler dans ce fil le courant d'une pile de cinquante

paires de lames ; aussitôt il devient lumineux et d'un

rouge éclatant. Je raccourcis le fil; j'augmente ainsi la

quantité d'électricité qui le parcourt, et la lumière

devient plus intense ; elle passe au jaune, et du jaune au

blanc; elle est maintenant éblouissante. Telle est même

l'intensité de cette lumière, que le fil dont l'épaisseur est

celle d'un crin, paraît aussi gros qu'une plume pour ceux

de vous qui en sont rapprochés, et que pour ceux placés

à une certaine distance il semble avoir l'épaisseur d'un

doigt. Cet effet, qu'on appelle l'irradiation, est toujours

produit par une forte lumière. C'est le courant électrique

qui fournit cette puissante lumière dont nous avons fait

usage dans une de nos premières expériences. Voici, en

effet, la lampe dont je me suis servi : elle est munie de

deux crayons de charbon de cornue, et c'est le passage

du courant de l'un à l'autre qui détermine la production

de cette lumière presque aussi brillante que le soleil.

Une pareille lumière nous sera fort utile dans les expé-

l'iences qui doivent.suivre.

Cela posé, revenons au point où j'ai commencé à vous parler des courants électriques, et de leur emploi pour opérer la décomposition de Teau dans ses doux principes constituants, Toxygène et Thydrogène. J'espère vous rendre visible Faction du courant pour cet objet. Dans ce petit bocal qui contient de Teau, je plonge ces deux minces fils de cuivre. Au moyen d'un microscope solaire et de la lumière de noire lampe électrique, je projette sur cet écran une image très-agrandie du bocal et des deux fils. Maintenant, d'une petite pile placée sur cette table, je fais partir un courant qui va d*un fil à l'autre. Vous voyez immédiatement des bulles de gaz se former sur le passage du courant et se réunir autour de chaque fil : ces gaz sont précisément ceux dont l'eau est composée. Vous remarquerez en outre que les deux gaz ne montent pas avec une égale vitesse le long des fils ; — celui qui monte le plus rapidement est Thydrogène, dont le volume est double de celui de l'oxygène, mais dont le poids n'est qu'un huitième de celui de cet autre gaz. Le gaz qui monte lentement est donc de l'oxygène. L'un des gaz se dégage toujours vers l'un des fils, et l'autre gaz vers l'autre fil. Il est en conséquence facile de les obtenir séparément, et voici deux récipients qu'on en a remplis. Je place une bougie allumée à l'entrée de l'un des récipients, et le gaz qu'il contient s'enflamme à l'instant, ce qui prouve que c'est bien de l'hydrogène. J'introduis dans l'autre récipient un charbon incandescent, et la combustion est singulièrement activée, ce qui annonce de l'oxygène. Actuellement, cherchons à recombiner ces deux gaz. Je pose sur ma main une bulle de savon composée d'un mélange de l'un et de l'autre dans les proportions convenables, j'approche de la bulle la flamme d'une bougie, et le contact détermine l'explosion que vous entendez. Le mélange gazeux a détonné, sans accident pour ma main, et le résultat est de l'eau qui faisait partie de celle que nous aToas décomposée. Je

tiens à vous rendre aussi clair que possible ce qui s'est passé dans ces expériences. D'abord, je rappellerai que les éléments de Teau, oxygène et hydrogène, sont en poids dans le rapport de 8 à 1; 8 grammes d'oxygène s'unissent à 1 d'hydrogène pour former 9 grammes d'eau. Mais si Ton considère les proportions en volume et non en poids, il faut dire que deux volumes d'hydrogène s'unissent à un volume d'oxygène pour former de l'eau . Or, c'est le rapport des volumes et non celui des poids qui représente le rapport des nombres d'atomes d'hydrogène et d'oxygène qui se combinent respectivement. Donc, dans chaque molécule d'eau, nous devrons voir une réunion de trois atomes, dont deux d'hydrogène et un d'oxygène.

La combinaison des atomes a pour résultat un dégagement considérable de chaleur. Qu'est-ce que cette chaleur? Quelle idée notre esprit doit-il s'en former? J'espère résoudre ces questions d'une manière satisfaisante. Voici deux billes d'ivoire suspendues par deux cordons à un même point d'appui; je les écarte l'une de l'autre, dans un même plan vertical, et je les abandonne ensuite à elles-mêmes. Elles se choquent ; mais, en vertu de leur élasticité, elles reculent, et vous entendez les fortes vibrations qu'a produites leur collision. Cette expérience vous donnera une idée juste du choc d'un couple d'atomes. Il y a d'abord un mouvement des atomes l'un vers Tautre, un mouvement de translation, comme on l'appelle ; mais, lorsque le contact est devenu assez intime, il se produit une répulsion, le mouvement de translation est arrêté et converti en raouvenacnt de vibration. C'est un pareil mouvement vibratoire qui constitue ce qu'on nomme la chaleur. Ainsi, trois choses sont à distinguer dans notre esprit : d'abord, les atomes eux-mêmes; deuxièmement, la force avec laquelle ils s'attirent mutuellement ; en troisième lieu, l'espèce de mouvement qui suit l'exercice de cette force. Le niouve-

ment de translation se convertit en mouvement vibratoire, et, sous cette dernière forme, il devient de la chaleur. Ce mouvement vibratoire, communiqué aux nerfs, produit la sensation de chaleur.

Je ne puis vous donner une description plus détaillée du mouvement moléculaire. Après que les atomes ont été jetés dans cet état d'agitation, il doit résulter des mouvements irès-compliqués de leurs collisions incessantes; il doit se former des tourbillons moléculaires plus ou moins rapides. Pendant quelque temps, après l'acte de la combinaison, ces mouvements doivent être assez violents pour tenir à distance les unes des autres les molécules complexes qui se sont formées. L'eau est maintenue ainsi momentanément à l'état de vapeur; mais à mesure que la vapeur se refroidit, ou, en d'autres termes, à mesure que les mouvements se calment, les molécules se rapprochent et forment de l'eau liquide. Mais voici que nous arrivons à de nouveaux et merveilleux effets de l'action des forces. Quiconque n'a jamais vu l'eau que dans ces états gazeux et liquides ne saurait imaginer ces forces nouvelles ; car, aussi longtemps que l'eau se maintient à l'état liquide ou de vapeur, leur action est masquée par l'agitation que la chaleur entretient dans les molécules. Mais que la chaleur disparaisse graduellement, qu'il n'y ait plus d'obstacles à l'union des molécules, et il se formera entre elles de nouvelles combinaisons. De même que les grains de fer, dans notre expérience magnétique, les molécules d'eau possèdent des pôles attractifs et répulsifs, et elles prennent les arrangements qui résultent de ces attractions et de ces répulsions : c'est ainsi que se forment, dans l'eau solide, ces cristaux auxquels on a donné le nom de glace. Aux yeux des adeptes de la science, ces cristaux de glace sont aussi précieux que des diamants; ils sont aussi purs dans leur forme, aussi admirables dans l'exactitude de leurs proportions. Là, du moins, on il n'est pas sur-

venu de cause perturbatrice, l'ordonnance de Farchiteclure cristalline est parfaite. En vertu du pouvoir structural qui leur est propre, les molécules se superposent aux molécules dans un ordre régulier suivant des lois déterminées, avec une précision que la main de Thomme ne saurait atteindre. Nous n'estimons le merveilleux que lorsqu'il est rare. Imaginons que des briques et des pierres soient douées d'un pouvoir de locomotion ; qu'en outre elles s'attirent et se repoussent, et que, en verlu de ces attractions et répulsions, elles viennent se placer de manière à.formerdes maisons et des rues de la plus parfaite symétrie, n'en serions-nous pas émerveillés? Cependant, la formation d'une couche de glace, comme celle dont se recouvre en hiver la surface d'un étang, n'est pas une chose moins digne de notre admiration. Si je pouvais vous montrer les phases successives de ce travail d'architecture moléculaire, vous trouveriez que, en effet, rien n'est plus beau. Je puis, du moins, réaliser sous vos yeux l'opération inverse, en séparant les molécules dont se compose un morceau de glace, et vous jugerez par là de quelle manière elles s'agrègent. Si j'envoie de notre lampe électrique un faisceau de rayons traverser cette plaque de verre, une partie de ces rayons sera imperceptible et aura pour effet d'échauffer le verre. Si j'envoie les rayons traverser la plaque de glace, une partie encore des rayons sera absorbée, mais l'effet de celte absorption sera de fondre la glace intérieurement sans l'échauffer. Ce que nous avons ici à considérer particulièrement, c'est l'action délicate et silencieuse des rayons dans l'intérieur de la glace. Je reçois sur l'écran une image amplifiée du bloc de la glace : la lumière des rayons traverse librement la glace sans la fondre, mais leur chaleur est interceptée, et elle s'emploie à l'œuvre intérieure de liquéfaction. Observez ces étoiles qui se produisent sur toute la surface de Técran et qui augmentent en étendue à mesure que l'action se prolonge. Les

étoiles sont de la glace qui se liquéfie, et vous voyez que chacune d'elles a six rayons ; on dirait des fleurs à six pétales. Sous l'action de la chaleur les molécules de la glace se séparent les unes des autres, mais en laissant voir la forme élégante de leurs agrégations. Nous assistons donc ainsi à l'opération moléculaire directement inverse de celle qui produit la transformation de Teau en glace. Nous comprenons comment chaque molécule de glace vient prendre sa place dans ce type rigoureusement hexangulaire pour former la couche superficielle de nos lacs et de nos étangs pendant l'hiver. Les atomes marchent en cadence^ suivant l'expression du poëte américain Emerson ; ils suivent les lois harmonieuses qui font de la substance la plus commune de la nature un miracle de beauté aux yeux de notre intelligence. La science, quoi qu'on en dise quelquefois, ne dépouille pas la nature du charme mystérieux de ses secrets; loin de là, elle nous révèle des merveilles et des harmonies cachées jusque dans les choses les plus communes. Nous retrouvons les effets de la même force dans ces festons et ces dessins en forme de fougère que la gelée du matin a déployés sur les vitres de nos fenêtres. Soufflez sur un de ces panneaux, avant que le feu de la chambre ne soit allumé, pour liquéfier la pellicule cristallisée, puis observez ce qui se produira, ce que vous verrez mieux encore si vous vous servez d'une loupe ordinaire. Après que vous aurez cessé de souffler, la pellicule abandonnée à l'action du froid vous paraîtra un instant comme douée de la vie. Tout s'y mettra en mouvement, suivant des lignes déterminées, chaque molécule marchant vers une autre molécule jusqu'à ce que l'ensemble ait repris la forme cristalline primitive. Je puis vous rendre témoins de quelque chose de semblable. Sur un plateau de verre parfaitement nettoyé je verse un peu d'eau contenant un cristal en dissolution. Une légère couche du liquide s'attache au verre, et je vais la faire cristalliser devant

LA MATIÈRE ET LA FORCE. i3

VOUS. Par un nouveau recours au microscope et à la lampe électrique, j'obtiens Timage du plateau de verre sur récran. Les rayons de la lampe, en môme temps qu'ils éclairent le plateau, l'échauftent aussi; Tévaporalion est accélérée, et il arrive un point où, la solution étant sursaturée, il se dépose de belles ramifications cristallines dont l'écran vous permet d'admirer tous les détails. Je remplace le liquide précédent par un autre contenant un autre cristal pareillement dissous. Ici l'écran est sillonné de grandes lignes semblables à des lances, desquelles partent à droite et à gauche d'aulres lignes en guise de barbes de plumes. Les molécules viennent se joindre aux molécules jusqu'à ce que le tout ait pris la rigidité cristalline. J'ajoute une certaine quantité de liquide, et, de divers points qui sont des centres de noyaux, vous voyez partir comme des traits rapides de nouvelles lignes dans toutes les directions. On dirait, pendant un instant, des groupes de molécules vivantes, puis tout rentre dans le repos. La couche d'eau glacée sur un carreau de vitre nous offre un spectacle aussi surprenant. Celte merveilleuse puissance structurale existe dans les solutions liquides qui n'ont cependant aucune forme ; elle existe dans chaque goutte d'eau ; mais elle y esta l'état latent, neutralisée seulement par un obstacle, et, par conséquent, elle se manifeste dès que l'obstacle est enlevé.

Je passe maintenant à un exemple de cristallisation qui vous paraîtra encore plus remarquable que les précédents. Ce liquide que vous voyez transparent comme de l'eau est une solution de nitrate d'argent, — un composé d'acide nitrique et d'argent. Par le passage d'un courant électrique à travers ce liquide, l'argent peut être séparé de l'acide, comme l'hydrogène a été séparé de l'oxygène dans la première expérience, et je vous invite à observer comment le métal se comportera pendant que ses molécules seront mises successivement en

liberté. Vous voyez sur récran Timage du bocal qui contient le liquide, et celle des deux fils qui y plongent. Je ferme le circuit, et le courant le parcourt immédiatement. Vous voyez naître et se développer, à partir de Tun des fils, un arbre d'argent magnifique. Les branches se ramifient, et les rameaux se couvrent de feuillage. Cet arbre métallique a fait toute sa croissance au bout d'une minute, et il semble aussi parfait dans ses détails que peut Têtre un véritable végétal. Au nitrate d'argent je substitue Tacétate de plomb, formé d'acide acétique et de plomb. Le courant électrique opère encore la séparalion du métal et de Tacide, et vous voyez se former lentement un arbre de plomb, affectant la forme exquise d'une fougère, dont les sommets tombent au fond du bocal à mesure qu'ils deviennent trop pesants. Ces expériences démontrent que les éléments de matière de \ notre terre, même ceux qu'on appelle la matière brute^ lorsqu'ils peuvent obéir librement aux forces dont ils sont doués, se groupent sous l'influence de ces forces, de manière à prendre des configurations qui rivalisent en beauté avec celles du monde végétal. Et le monde végétal lui-même, qu'est-il autre chose que le résultat des actions complexes de pareilles forces moléculaires? Ici, comme partout dans la nature, si la matière se meut, c'est qu'une force la met en mouvement; et s'il se produit une structure, c'est par le mode d'acfion des forces que possèdent les atomes et les molécules dont les arrangements. composent la structure. Ces atomes et ces molécules ressemblent à de petits aimants qui ont leurs pôles attractifs et répulsifs. Les pcMes qui s'attirent s'unissent, les pôles qui se repoussent se fuient, et les formes végétales sont la dernière expression de ce jeu compliqué des forces moléculaires. Dans la formation de nos arbres d'argent et de plomb, nous avions besoin d'un agent pour séparer les métaux des acides avec lesquels ils étaient combinés. Un agent semblable n'est pas moins

nécessaire dans le monde végétal. La matière solide dont se sont formés nos arbres de plomb et d'argent était cachée dans un liquide transparent; la matière solide qui compose nos bois et nos forêts est cachée en trèsgrande partie dans un gaz transparent, qui est mêlé en petite quantité à Tair de notre atmosphère. C'est un gaz formé par Tunion de Toxygène au carbone, et nommé acide carbonique. Deux atomes d'oxygène et un de carbone composentune molécule d'acide carbonique, lequel, comme je l'ai dit, alimente les végétaux. Sous l'influence d'une force analogue au courant électrique, le carbone devient libre et se dépose dans les fibres du bois. La vapeur d'eau de l'air subit une action semblable, son hydrogène se sépare de l'oxygène et s'introduit dans les tissus de la plante, parallèlement au carbone. Dans les deux cas l'oxygène est mis en liberté et retourne à l'air atmosphérique. Mais quel est l'agent qui a le pouvoir d'arracher le carbone et l'hydrogène aux étreintes de l'oxygène? Qu'est-ce qui, dans la nature, joue le rôle du courant électrique dans nos expériences ? Ce sont les rayons du soleil. Les feuilles des plantes absorbent à la fois l'acide carbonique et la vapeur d'eau de l'air; ces feuilles représentent les bocaux de nos expériences de décomposition par les courants électriques. Dans les feuilles les rayons solaires décomposent en même temps l'acide carbonique et l'eau; elles laissent l'oxygène s'échapper, et permettent au carbone et à l'hydrogène de suivre l'impulsion de leurs propres forces. Et de même que les attractions moléculaires de l'argent et du plomb trouvaient leur expression dans la production de ces belles ramifications que nous avons obtenues, les attractions moléculaires du carbone et de l'hydrogène devenus libres trouvent aussi leur expression dans la structure des herbes, des plantes et des arbres.

Nous avons des exemples de force mécanique dans une multitude de faits, tels qu'une chute d'eau ou un

coup de vent. Les combinaisons chimiques et la formation des cristaux et des végétaux nous offrent des exemples de forces moléculaires. Mais avant de continuer, je désire vous faire considérer Tétat présent de la surface du globe, sous le rapport de la force en général. Je vous ai dit comment des atomes d'oxygàne et d'hydrogène s'élancent à leur rencontre mutuelle pour former de Teau. Je n'ai pas jugé nécessaire d'insister sur le degré d'énergie ou la grandeur de la force qui se développe dans cette combinaison ; je vous dirai du moins, en passant, que le choc de 1 kilogramme d'hydrogène et de 8 kilogrammes d'oxigène pour former 9 kilogrammes d'eau est plus grand que le choc de 1,000 kilogrammes tombant d'une hauteur de 6 mètres sur la terre. Or, pour que les atomes d'oxygène et d'hydrogène puissent acquérir par leurs attractions mutuelles la vitesse correspondante à cet énorme effet mécanique, il faut qu'il existe entre elles une certaine distance. C'est en franchissant cette distance qu'elles acquièrent leur vitesse. L'idée d'un intervalle entre les atomes qui s'attirent est de la plus haute importance dans notre conception du système du monde. Au point de vue des effets mécaniques, on peut distinguer à la surface du globe deux sortes de matière : la première comprend les groupes d'atomes qui, en s'unissant, ont satisfait leurs puissantes affinités, et qui ne manifestent pas d'attractions nouvelles ; la seconde sorte, les corps dont les atomes ont des affinités non satisfaites et qu'il est possible de satisfaire d'une manière utile. L'emploi des machines industrielles dépend principalement de la seconde espèce de corps ; elles ont toujours pour moteurs, en dernière analyse, des forces moléculaires, et ces forces ne pourraient produire de mouvements si les molécules ne parcouraient un certain espace ; ce sont ainsi des mouvements moléculaires qu'utilisent nos machines. Nous pouvons obtenir une certaine quantité de pouvoir mécanique en

combinant de l'oxygène avec de Thydrogène ; mais une fois la combinaison faite, ces atomes ne produisent plus de force. Si maintenant nous examinons les matériaux dont se compose la croûte du globe terrestre, nous tron- \ons qu'ils sont formés, pour la plus grande partie, de corps dont les atomes ont déjà effectué leur union chimique, dont les affinités sont satisfaites. Le granit, par exemple, est un corps très-commun, qui se compose de silicium, de potassium, de calcium, d'aluminium et d'oxygène, toutes substances dont les atomes ont depuis longtemps effectué leurs combinaisons chimiques, et qui sont pour nous comme des corps morts. La chaux est également très-répandue. Elle se compose de carbone, d'oxygène et de calcium; mais ces atomes ont opéré leurs combinaisons. Nous pourrions ainsi parcourir tous les matériaux de l'enveloppe terrestre, et nous convaincre que, bien que leurs atomes aient été des sources de puissance mécanique dans les siècles passés, ils ne peuvent plus être utiles sous ce rapport.

Les corps de notre seconde catégorie sont peu nombreux, comparés avec ceux de la première : on pourrait dire que ceux-ci forment la règle générale et les autres l'exception. Parmi ceux qui sont de beaucoup plus importants, je citerai les gisements de houille, matière composée principalement de carbone qui n'a pas effectué sa combinaison avec l'oxygène, pour lequel il a une trèsgrande affinité. Les atomes du carbone et ceux d'oxigène sont séparés par un intervalle qu'ils peuvent être portés à franchir par leurs attractions mutuelles, et nous ne pouvons rien faire de mieux que d'utiliser le mouvement produit par ces attractions. Mais une fois que le carbone et l'oxygène se seront combinés et qu'ils auront ainsi formé de l'acide carbonique, leurs attractions seront satisfaites, et ils seront morts comme agents mécaniques. Nos bois, nos forêts sont des sources de puissance mécanique, parce qu'ils ont aussi la propriété de s'unir à

l'oxygène de l'air atmosphérique, et que le mouvement moléculaire produit par le fait même de cette union peut être utilisé en mécanique. J'ajoute maintenant que le pouvoir musculaire dérive de la môme source. Quand un ^ homme ou un cheval exécutent un certain travail, ce travail est au fond le travail moléculaire dés éléments de la nourriture et de l'oxygène de l'air. Nous respirons ce gaz vital, nous le faisons parvenir à une proximité suffisante du carbone et de l'hydrogène de la nourriture; les atomes cèdent à leurs mutuelles attractions, et leur mouvement utilisé par le merveilleux mécanisme du corps devient mouvement musculaire.

Une pensée fondamentale ressort de tous ces faits, c'est tout simplement l'ancienne maxime que de rien on ne fait rien ; que dans le monde organique ou inorganique, une force ne se produit que par la dépense d'une autre force ; que ni dans les plantes, ni dans les animaux î il n'y a jamais création de force ni de mouvement. Les arbres croissent, ainsi que font l'homme et les animaux, et nous avons ici un nouveau pouvoir incessamment introduit sur la terre; mais la source de ce pouvoir est le soleil, comme je l'ai dit précédemment- C'est le soleil qui sépare l'oxygène du carbone dans l'acide carbonique, et qui rend ainsi possibles de nouvelles combinaisons du carbone et de l'oxygène. Que ces nouvelles combinaisons s'opèrent dans le fourneau d'une machine à vapeur, ou dans le corps de l'homme, l'origine de la force qui se produit est la même. Dans ce sens, nous sommes tous des âmes de feu et des enfants du soleil. Mais, ainsi que le remarque Helmholtz, nous devons être contents de partager notre extraction céleste avec les derniers êtres doués de la vie. La grenouille et le crapaud, le singe et le gorille tirent leur force de la même source que l'homme. [Hires et applaudissements,) Parmi les personnes qui m'honorent de leur présence, il en est peutêtre qui refusent d'admettre ces conséquences, dans les-

LA MATIÈHE ET LA FOllCK. 19

quelles elles verraient avec effroi une tendance vers ce qu'on appelle le matérialisme. Mais il faut qu'on sache bien que le physicien doit être en effet matérialiste. Ses investigations portent uniquement sur la matière et sur la force. Il cherche à découvrir une action nécessaîre, et non une action spontanée, des transformations de force ou de matière, et nullement leur création. Quelques formes que prennent la matière et la force, dans le monde organique ou inorganique, dans les couches de houille ou les forêts, dans les cerveaux ou les muscles des animaux, le physicien ne doit se préoccuper que de cette recherche. Qu'on sache bien que si un chimiste pouvait composer de toutes pièces un enfant, il ferait cette opération comme une autre. Et pourquoi pas ? quelle est la loi, quel est le précepte qui le défend? Ses recherches dans cette direction ne sont limitées que par sa propre capacité et les lois inexorables de la matière et de la force. Il se trouve sans doute, en ce moment, des hommes qui font des expériences sur la possibilité de produire de la vie avec des matériaux du règne inorganique. Qu'ils poursuivent leurs études en paix; cc'U'estque par de tels essais qu'ils pourront apprendre les limites de leur pouvoir. Mais tandis que je plaide ainsi pour la liberté la plus large dans le domaine des recherches de l'esprit humain, tandis que, en ma qualité d'homme scientifique, je sens mon orgueil intéressé aux conquêtes de la science, tandis que je regarde la science comme le plus puissant instrument de culture intellectuelle aussi bien que do progrès matériel, ne me demandez pas si la science a résolu ou si elle promet de résoudre le problème de l'univers,* car je vous répondrais en secouant tristement la tête. J'ai disserté sur la matière et sur la force ; mais d'où vient la matière ? d'où vient la force ? Vous vous rappelez la question de Napoléon P*"» lorsque les savants qui l'accompagnaient en Egypte discutaient en sa présence le problème de l'univers, et le résol-

vaient à leur entière satisfaction : — « C'est très-bien, messieurs, mais qui a fait tout cela ? » disait-il en élevant un regard vers le ciel étoile. Qui a fait tout cela ? Cette question demeure encore sans réponse, et la réponse n'est pas cherchée par la science. [Écoutez^ écoutez,) Le problème de Tunivers dépasse rinlelligence humaine, et Thorame n'a pas la mission de le résoudre. L'intelligence humaine peut être comparée à un instrument de musique qui rend seulement un certain nombre de notes. Au delà des bornes de notre clavier intellectuel nous rencontrons un silence infini. Les phénomènes de la matière et de la force sont de notre domaine, mais notre domaine est circonscrit et entouré de mystères. Donnez au mystère la forme qu'il vous plaira, sur ce point je n'ai pas à discuter. Mais que votre conception de l'Architecte de cet univers soit digne et noble, faitesen votre pensée la plus haute et la plus sainte !...

Pour l'instruction de ceux qui voudront répéter cette charmante leçon, énumérons de nouveau la série des expériences deM. Tyndall. — 1 . Il a montré comment un premier aimant suspendu sur un pivot central est attiré ou repoussé par un second aimant ; qu'un aimant attire le fer, et que les morceaux de fer sont eux-mêmes magnétiques. — 2. Il a placé la lampe ou régulateur électrique sur le dos, et fixé au-dessus de la lumière quelques plaques de verre commun pour empêcher la chaleur de faire craquer la lentille. Au-dessus de la lentille, il a disposé une plaque de verre portant deux petits aimants rectilignes. Un miroir dressé à 45" au-dessus des aimants projette leur image sur l'écran à travers une lentille perpendiculaire au faisceau des rayons. On obtenait ainsi une image nette et agrandie des aimants, et quand on venait à projeter sur leurs pôles de la limaille de fer, on voyait cette

limaille, orientée et disposée par Tattraction des aimants, dessiner les lignes de force magnétique. — 3. Il a plongé dans Teau une double lame de platine et de zinc ; il les a réunies par un fil, et montré que ce simple arrangement fait naître un courant électrique qui passe k travers le fil. — 4. Il a envoyé dans un fil de cuivre le courant d'une pile de Grove de dix éléments, et montré que le fil, devenu alors magnétique, attirait la limaille de fer. Aussitôt qu'on arrêtait le courant, la limaille de fer se détachait du fil. — 5. 11 a pris un fil recouvert de coton et enroulé autour d'un cylindre do fer, il a fait passer le courant dans le fil ; le cylindre de fer est devenu alors un aimant assez puissant pour attirer à distance des clous de fer; quand on a rompu le courant, les clous sont tombés. — 6. Il a fait passer le courant h travers deux spirales de fil de cuivre isolé, suspendues parallèlement l'une à l'autre, et il a constaté qu'elles s'attiraient l'une l'autre, en même temps qu'elles s'échauffaient. — 7. 11 a envoyé le courant d'une pile de Grove de soixante éléments dans un long fil de platine, tendu sur la table d'expériences, et l'on a vu le fil passer au rouge blanc. — 8. Il a installé une petite cuve remplie d'eau dans le microscope électrique, et fait naître un courant au sein de l'eau par deux fils de platine reliés aux deux pôles d'une petite pile. Le courant a décomposé l'eau, en séparant Thydrogène de l'oxygène, et l'on a vu très-agrandies les bulles de gaz qui s'échappaient des fils. — 9. Il a pris un mélange de deux volumes d'hydrogène avec un volume d'oxigène, et fait avec ce mélange des bulles de savon; il a fait poser ces bulles sur sa main, et il y a mis le feu ; les molécules d'oxygène et d'hydrogène se sont alors précipitées les unes sur les autres en se combinant avec explosion, et en formant de l'eau. — 10. Il a placé du ferro-cyanure de potassium sur une plaque de verre, et par le moyen du microscope électrique, on a vu sur l'écran les cristaux se former et grandir. Il a fait cristalliser de la même

lA MATÏKRE ET LA FORCE.

manière du chlorure d'ammonium ou chlorhydrate d'ammoniaque en dissolution dans Teau, et Ton a vu les cristaux se déposer sous forme de feuilles de fougère. ] — 11. Il a déposé par Télectricité des molécules de nitrate d'argent mises au foyer du microscope, et Ton a vu les cristaux d'argent former comme un arbuste entre les deux fils, à mesure de la décomposition. — 12. Il a précipité de la même manière du plomb par la décomposition de l'acétate. — 13. A la fin de sa leçon, il a éclairé la salle avec la lumière électrique nue. — F. Moigno.

Je crois être agréable au lecteur en réimprimant le résumé d'une autre leçon de M. Tyndall, qui fit sensation à l'époque où elle parut. (Tome XXI de mon Cosmos^ année 1862.)

RÉSUMÉ d'une CONFÉREISCE FAITE A R0YAL-I^ST1TUT10N, PAR M. TYNDALL, LE 6 JUIN 1862.

Nous avons tous Tidée plus ou moins nette de la force ; nous savons tous d'une manière générale ce que signifie l'expression : « force musculaire, » et chacun de nous accepterait moins volontiers le coup de poing d'un boxeur qu'une chiquenaude des doigts d'une dame. Mais ces idées générales ne nous suffisent pas; il faut que nous apprenions à exprimer numériquement la valeur mécanique de ces deux coups ; c'est le premier point que nous avons à éclaircir.

Une sphère de plomb, du poids de 1 kilogramme, était suspendue à 5 mètres au-dessus du parquet ; on l'a rendue libre, et elle est tombée par la pesanteur. Ce poids a mis exactement une seconde à tomber sur la terre do la hauteur à laquelle il était placé ; et, au moment où il a louché la terre, il était animé d'une vitesse de 10 mètres par seconde, c'est-à-dire que si, à cet instant, la terre avait été anéantie et son attraction annulée, le poids aurait continué à se mouvoir dans Tespace avec une vitesse uniforme de 10 mètres par seconde.

24 LA FOBCE.

Supposons que, au lieu d'être entraîné en bas par la pesanteur, le poids soit projeté en haut, en sens contraire de Faction de la pesanteur, avec quelle vitesse devra-t-il quitter la surface de la terre pour atteindre une hauteur de 5 mètres? Avec la vitesse de 10 mètres par seconde. Celle vitesse, imprimée au poids par un bras humain ou par un autre agent mécanique, lui ferait alteindjre précisément la hauteur d'où il était tombé.

Cela posé, Télévation du poids doit être considérée comme un travail mécanique. Je puis placer une échelle contre le mur et élever le poids en le portant moi-même à la hauteur de 5 mètres; je puis aussi Télever à cette hauteur en m'aidant d'une poulie et d'une corde; je puis enfin le projeter soudainement à cette même hauteur de 5 mètres. La quantité de travail fait, dans tous les cas, en tant qu'il s'agit de Télévation du poids, est absolument la même. En effet, la quantité absolue de travail fait dépend seulement de deux choses : premièrement, ^ de la quantité de matière soulevée ; et, secondement, de la hauteur à laquelle elle est élevée. Si vous appelez m la quantité de matière ou la masse, et A la hauteur à laquelle elle est élevée, le produit de m par k ou mh exprimera la quantité de travail fait.

En supposant maintenant que, au lieu d'imprimer au poids une vitesse de 5 mètres par seconde, nous lui imprimions une vitesse double, ou de 10 mètres par seconde, îi quelle hauteur s'élèvera-t-il? Peut-être seriez-vous tenté de répondre : « A deux fois la hauteur première; » mais ce serait tout à fait incorrect. La théorie et l'expérience nous apprennent que le poids s'élèverait à une hauteur quatre fois plus grande; au lieu de deux fois 5 ou de 10 mètres, il atteindrait une hauteur égalé à quatre fois 5 ou 20 mètres. De môme, si nous triplons la vitesse de départ, le poids atteindra une hauteur neuf fois plus grande ; si nous la quadruplons, il atteindra une hauteur seize fois plus grande. En admettant, enfin,

que nous fassions la vitesse de départ sept fois plus grande, nous élèverons le poids à une hauteur quaranteneuf fois plus grande, ou de 245 mètres.

Maintenant, le travail fait, ou ce que Ton appelle quelquefois Teffet mécanique, comme on Ta expliqué plus haut, est proportionnel à la hauteur ; et, comme une vitesse double répond à une hauteur quadruple, une vitesse triple à une hauteur neuf fois plus grande, et ainsi de suite, il est parfaitement clair que Teffet mécanique croît comme le carré de la vitesse. Si la masse du corps est représentée par la lettre m et la vitesse par v, l'effet mécanique sera alors représenté par mv^. Dans le cas que nous avons considéré, le poids était lancé en haut et il n'avait à vaincre dans son élévation que la résistance de la pesanteur ; mais ce que nous avons dit subsisterait de la même manière si le poids avait eu à vaincre la résistance de l'eau, de la vase, de la terre, du bois ou d'un autre milieu quelconque dans lequel nous voudrions le faire pénétrer. Si, par exemple, vous doublez la vitesse d'un boulet de canon, vous quadruplerez son effet mécanique. De là naît la nécessité d'augmenter la vitesse du projectile, et la logique qui a conduit sir William Arraslrong à employer des charges de poudre de 25 kilogrammes dans ses récentes et mémorables expériences. La mesure de l'effet mécanique ou du travail est donc le produit de la masse du corps par le carré de la vitesse. Lorsqu'on lance une balle contre une cible très-résistante, on constate que, après le choc, elle est souvent brûlante. M. Fairbairn m'a appris que, dans les expériences de Shœburyness, c'est chose commune que de voir jaillir un éclair de lumière, même en plein jour, au moment où le boulet frappe la cible. Et si j'examine mon poids de plomb, après qu'il est tombé de la hauteur à laquelle il était suspendu, je trouve aussi qu'il s'est échauffé. Cela posé, l'expérience comme le raisonnement nous conduisent à cette loi remarquable, que la

Matière et Force. T*

â6 LA KOUCE.

quantité de chaleur engendrée, de même que TefTet mécanique, est proportionnelle au produit de la masse par le carré de la vitesse Doublez la masse, toutes les autres choses restant les mêmes, et vous doublerez votre quantité de chaleur engendrée ; doublez la vitesse, tout restant d'ailleurs le même, et vous quadruplerez votre quantité de chaleur. Ici donc nous avons destruction ou extinction du mouvement mécanique ordinaire, avec production de chaleur. Je prends cet archet de violon et je le fais passer en frottant sur les cordes, vous entendez le son. Ce son est dû au mouvement imprimé à Tair; et, pour produire ce mouvement, il m'a fallu dépenser une partie de la force musculaire de mon bras. Nous pourrions dire, dans un sens très-correct, qu'ici la force mécanique de mon bras est convertie en musique ; et nous disons d'une manière semblable que le mouvement empêché de notre poids qui tombe, ou le mouvement arrêté du boulet de canon, est converti en chaleur. Le \ mode de mouvement a changé, mais c'est toujours le j mouvement continu : le mouvement de la masse est J converti en mouvement des atomes de la masse ; et ces ^ petits mouvements atomiques, transmis aux nerfs, produisent la sensation que nous appelons chaleur. Nous connaissons, en outre, la quantité de chaleur qu'une quantité donnée de force mécanique peut développer. j Âotre boulet de plomb, par exemple, en tombant sur la < terre engendre une quantité de chaleur suffisante à élever la température de sa propre masse de trois neuvièmes ou i du tiers d'un degré centigrade. Il atteint la terre avec une vitesse de 10 mètres par seconde, et quarante fois cette vitesse serait encore une petite vitesse pour la balle d'une carabine rayée ; multipliant un tiers par le carré de 40, nous trouvons que la quantité de cha leur développée par le choc de la balle contre la cible, si on la concentrait tout entière dans le plomb dont la balle est formée, élèverait sa température à SSS"*.

LA KORCE. 27

Celte élévation de température serait plus que suffisante pour faire fondre le plomb. Dans la réalité, la chaleur développée est partagée entre le plomb et le corps qu'il frappe : néanmoins il sera intéressant d'examiner, dans l'occasion, si les balles des carabines rayées ne donneraient pas quelquefois des signes de fusion. Du mouvement des masses sensibles, déterminé par la pesanteur ou autrement, passons au mouvement des atomes s'élançant les uns sur les autres, entraînés par l'affinité. Un ballon en collodion, rempli d'un mélange de chlore et d'hydrogène, était suspendu au foyer d'un miroir parabolique, et l'on faisait jaillir instantanément une trèsfoite lumière électrique au foyer d'un second miroir placé à 7 mètres du premier : à l'instant où la lumière tombait sur le ballon, les atomes qu'il renfermait se jetaient les uns sur les autres, et le résultat de leurs combinaisons était de l'acide chlorbydrique. La combustion du charbon dans l'oxygène est une vieille expérience ; mais elle a aujourd'hui une signification transcendante qu'elle n'avait pas autrefois. Nous regardons l'acte de la combinaison entre les atomes de l'oxigène et du charbon comme étant de même ordre que l'acte de la chute d'un poids ou de son choc contre la terre ; et la chaleur produite dans les deux cas peut se rapporter à une cause commune. Ce diamant enflammé, qui brûle dans l'oxygène comme une étoile de lumière blanche, s'enflamme et brûle par suite de la chute sur lui des atomes d'oxygène. Et si nous pouvions mesurer la vitesse de ces atomes, à l'instant de la combinaison, comme aussi leur nombre et leur poids, en multipliant la masse de chaque atome par le carré de la vitesse, en ajoutant tous les produits, nous obtiendrions un nombre qui représenterait la quantité de chaleur développée par l'union de l'oxygène et du carbone.

Jusqu'ici nous avons considéré la chaleur développée par le choc des masses de volume sensible et des atomes.

On dépensait du travail pour donner le mouvement à ces atomes et à ces masses, et de la chaleur était dégagée. Mais nous renversons chaque jour cette manière de procéder, et nous engendrons du travail en dépensant de la chaleur. Nous pouvons élever un poids par la chaleur, et nous possédons dans le calorique une provision énorme de pouvoir mécanique. Ce demi-kilogramme de charbon que je tiens dans ma main produit, par sa combinaison avec Toxygène, une quantité de chaleur, laquelle appliquée mécaniquement suffirait à élever un poids de 50 kilogrammes à une hauteur de 30 kilomètres au-dessus | de la surface de la terre. Réciproquement, un poids de 50 kilogrammes tombant d'une hauteur de 30 kilomètres engendrerait par son choc contre la terre une quantité de chaleur égale à celle qui est développée par la combustion d'un demi-kilogramme de charbon. Partout où du travail est produit par la chaleur, la chaleur disparaît. Un canon qui lance un boulet est moins échauffé que le canon qui a tiré à blanc avec une gargousse sans boulet. La quantité de chaleur communiquée au générateur d'une machine à vapeur en travail est plus grande que celle qui résulterait de la condensation de la vapeur, après qu'elle a fait son travail ; et la quantité de travail exécuté est l'équivalent exact de la quantité de chaleur perdue. On extrait annuellement des mines de l'Angleterre 84 millions de tonnes de charbon. La quantité de force mécanique représentée par cette quantité de charbon est vraiment fabuleuse. La combustion d'un seul kilogramme de charbon, en supposant qu'elle ait lieu dans une minute, serait équivalente au travail de 600 chevaux ; et si nous supposions 108 millions de chevaux travaillant jour et nuit, avec une énergie toujours la même, pendant une année, leurs efforts réunis auraient pour résultat une quantité de travail justement égale à celle que le produit annuel de nos houillères nous mettrait à même d'accomplir.

Quand on compare l'énergie de la force avec laquelle le carbone et Toxygène s'unissent ensemble à l'énergie de la pesanteur ou de la gravitation ordinaire, l'affinité chimique apparaît presque infinie. Mais laissons à la gravité son plein jeu; permettons-lui de s'exercer dans toute sa sphère d'action. Plaçons un corps à une distance assez grande pour que l'attraction de la terre «oit à peine sensible, et laissons-le tomber de cette distance sur la terre. Il atteindra la terre avec une vitesse finale d'environ 12,000 mètres par seconde, et par son choc contre la terre il engendrera plus de deux fois la quantité de chaleur que son poids de charbon pourrait développer en brûlant. Nous avons établi que, par sa chute à Iravers un espace de 15 mètres, la température de notre boulet de plomb s'élèverait du tiers d'un degré centigrade ; mais un corps tombant d'une distance infinie a déjà usé 1,299,999 parties des 1,300,000 parties du pouvoir attractif de la terre, lorsqu'il arrive à 5 mètres de distance de sa surface, et pendant ces 5 mètres la terre n'exerce qu'une fraction de son attraction totale

égale à tttÔ oôô-

Tournons pour un moment nos pensées de la terre vers le soleil. Les recherches de sir John Herschel et do M. Pouillet nous ont fait connaître la dépense totale du soleil en ce qui concerne la chaleur qu'il émet, et nous pouvons, par un calcul facile, évaluer le montant de sa dépense en chaleur qui constitue la part des planètes de notre système. Des 2,300 millions de parties de lumière et de chaleur émises par le soleil, la terre en reçoit une. La chaleur totale émise par le soleil dans une rainue suffirait à amener k l'ébullition 36,000 kilomètres cubes d'eau à la température de la glace fondante. Comment cette perte énorme est-elle réparée? D'où vient la chaleur du soleil, et par quel moyen est-elle maintenue constante ? Aucune des combustions, aucune des affinités chimiques que nous connaissons ne serait apte à produire

la température de la surface du soleil. En outre, si le soleil était simplement un corps en combustion, sa lumière et sa chaleur seraient assurément bientôt épuisées. En supposant qu'il fût un globe solide de charbon, sa combustion couvrirait au plus la dépense de 4,600 années. Il se consumerait lui-même dans ce temps relativement court. Quel agencement produit donc cette température si élevée et conserve au soleil son trop plein de chaleur ? Nous avons considéré le cas d'un corps tombant sur la terre d'une très-grande distance, et nous avons trouvé que la chaleur engendrée par son choc se rait deux fois celle produite par la combustion d un poids égal de charbon. Combien plus grande doit être la chaleur développée par un corps qui tombe sur le soleil? La vitesse maximum avec laquelle un corps peut choquer la terre est au plus de 12 kilomètres ; la vitesse maximum avec laquelle un corps peut choquer le soleil est de plus de 600 kilomètres par seconde. Et comme la chaleur développée par le choc est proportionnelle au carré de la vitesse éteinte, un astéroïde tombant sur le soleil avec la vitesse maximum ci-dessus assignée engendrerait une chaleur égale à dix mille fois celle que ferait naître la combustion d'un poids de charbon égal au poids de l'astéroïde. Avons-nous quelque raison de croire que de semblables astéroïdes existent dans l'espace, et qu'ils puissent arriver à tomber sur le soleil, et constituant une sorte de pluie de pierres ? Les météorites ou étoiles filantes, qui éclatent dans l'air, sont de petits corps planétaires déviés par Tattraction de la terre, en entrant dans notre atmosphère avec une vitesse planétaire. Par le frottement contre Tair, ils s'échauffent jusqu'à rincandescence et deviennent une source de lumière et de chaleur. Dans certaines saisons de l'année, ils pleuvent en très-grand nombre. A Boston, ou en a compté 240,000 en neuf heures. Nous n'avons aucun motif de supposer que le système planétaire est limité à

de grandes masses de poids énormes ; nous avons au contraire toute raison de croire que l'espace est peuplé de petites masses obéissant aux mêmes lois que les grandes.

Cette enveloppe lenticulaire qui entoure le soleil, et que les astronomes désignent du nom de lumière zodiacale, est probablement un amas de météores ; et parce qu'ils se meuvent dans un milieu résistant, ils doivent s'approcher continuellement du soleil. En tombant sur lui, ils contribueraient à produire la chaleur observée, et ils constitueraient une source suffisante à réparer les pertes de chaleur subies annuellement parle soleil.

Le soleil, dans cette hypothèse, deviendrait incessamment plus gros; mais de combien s'augmenterait son diamètre? Si notre lune venait à tomber sur le soleil, elle développerait une quantité de chaleur suffisante à couvrir les pertes . d'une ou deux années ; et si notre terre à son tour tombait sur le soleil, elle couvrirait les pertes d'un siècle. Cependant les masses réunies de la lune et de la terre, si elles étaient uniformément réparties à la surface du soleil, disparaîtraient complétementi En réalité, la quantité de matière suffisante h produire l'approvisionnement du soleil en chaleur, pendant toute la durée des temps historiques, ne produirait pas d'augmentation appréciable du volume du soleil. L'accroissement de sa force attractive serait plus appréciable.

Quoi qu'il en soit de cette hypothèse, en tant que représentation des faits réels de la nature, elle montre réellement comment on peut former et maintenir un soleil par l'application des principes connus de la thermodynamique.

Notre terre se meut dans son orbite avec une vitesse de 109,400 kilomètres par heure. Si ce mouvement était arrêté ou éteint, il eft résulterait une quantité de chaleur suffisante à élever de 384,000* centigrades la

température d'un globe de plomb de même volume que la terre. Il a été prophétisé, par Tapôtre saint Pierre, que les éléments seront dissous far le feu : elementa ignis enlore solventur; le seul mouvement de la terre comprend tout ce qui est nécessaire et suffisant à Taccomplissement de cette prophétie. Arrêtez subitement ce mouvement, et la plus grande portion, sinon la totalité de la masse de la terre sera réduite en vapeur. Si la terre venait à tomber sur le soleil, la quantité de chaleur développée par le choc serait égale à celle engendrée par la combustion de 6,435 terres de charbon solide.

Il est une autre considération en relation avec la permanence des conditions actuelles de notre terre, et qui est très-digne d'attention. Debout sur Tun des ponts de Londres, nous remarquons que la direction du courant de la Tamise est renversée, et que Teau remonte deux fois par jour. L'eau ainsi refoulée frotte contre le lit et les berges de la rivière ; et ce frottement engendre de la chaleur. La chaleur ainsi engendrée est en partie rayonnée vers l'espace et perdue, en tant du moins qu'il s'agit de la terre. Par quoi cette perte incessante estelle réparée? Par la rotation de la terre. Examinons cette question d'un peu plus près. Concevons que la lune soit fixe, et que la terre tourne comme une roue, de l'ouest à Test, dans sa rotation diurne. Considérons une haute montagne à la surface de la terre ; en approchant du méridien de la lune, cette montagne se comporte comme si elle était saisie par la lune et fermait une sorte de manivelle au moyen de laquelle la lune ferait tourner la terre plus rapidement autour de son axe. Lorsque la terre a passé lo méridien de la lune, l'attraction de la lune sur la montagne s'exercera dans la direction opposée ; elle tendra manifestement à diminuer la vitesse de rotation de la terre, comme antérieurement elle tendait à l'augmenter. Mais si nous admettons que la montagne reste toujours à l'est du méridien de la lune, son attrac-

tion alors s'exercera toujours en sens contraire de la rotation de la terre, dont la vitesse diminuera alors nécessairement d'une quantité proportionnelle à rintensitc de l'attraction. L'onde soulevée qui constitue la marée occupe sans cesse cette position ; elle reste toujours à Test du méridien de la lune, et de cette manière les eaux de rOcéan sont en partie traînées comme un frein le long de la surface de. notre globe ; et, comme un frein, elles doivent diminuer la vitesse de rotation de la terre. Cette diminution, quoique inévitable, est cependant ^rop petite pour avoir pu se faire sentir pendant la période à laquelle s'étendent nos observations sur ce sujet. En supposant donc que nous fassions tourner un moulin par Faction de la marée, et que nous produisions de la chaleur par le frottement des meules, cette chaleur aura une origine totalement différente de celle qui serait produite par un autre moulin que le torrent descendant d'une montagne ferait tourner. La première a été produite aux dépens de la rotation de la terre, la seconde aux dépens de la radiation solaire.

Le soleil, par l'acte de la vaporisation, enlève mécaniquement toute l'humidité de notre atmosphère. Cette humidité se condense et tombe sous forme de pluie, ou bien elle se refroidit davantage et tombe sous forme de neige. Sous cette forme solide, elle s'entasse sur les sommets alpins, et fournit la matière des glaciers des Alpes. Mais, le soleil intervient de nouveau ; il rend sa liberté à l'eau solidifiée, et lui permet de descendre à la mer par sa pesanteur. La force mécanique de chacune des rivières, sur le globe, coulant vers l'Océan, a son origine dans la chaleur solaire. Aucun petit ruisseau ne descend à un niveau inférieur sans avoir été d'abord élevé à la hauteur d'où il s'écoule par la puissante action du soleil. L'énergie des vents est aussi due entièrement au soleil, mais c'est de la part du soleil un tout autre travail, et il n'est pas aussi facile de le lui rattacher. Les

arbres et les végétaux croissent sur la terre; lorsqu'on les brûle, ils font naître de la chaleur directement, du pouvoir mécanique indirectement. D'où ce pouvoir dérive-t-il? Vous voyez cet oxyde de fer produit par la chute, les uns sur les autres, des atomes du fer et de Toxygène ; voici en outre un gaz transparent que vous ne pouvez pas voir, le gaz acide carbonique, formé par la chute les uns sur les autres des atomes de l'oxygène et du fer. Ces atomes ainsi enchaînés dans une union étroite ressemblent à notre poids de plomb tant qu'il reste à la surface de la terre. Mais de même que je puis soulever le poids et le préparer pour une chute nouvelle, je puis aussi libérer ces atomes en les séparant les uns des autres, et les mettre à même de former de nouvelles combinaisons. Dans la formation des végétaux, l'acide carbonique est la matière d'où dérive le carbone de la plante, et le rayon solaire est l'agent qui désunit les atomes, mettant l'oxygène en liberté, et permettant au carbone de se transformer en fibres ligneuses. Laissez les rayons du soleil tomber sur la surface du sable, le sable est échauffé, et il rayonne finalement au dehors autant de chaleur qu'il en a reçu ; laissez ces mêmes rayons tomber sur une forêt, la quantité de chaleur qu'elle rayonnera sera moindre que celle qu'elle a reçue, parce que l'énergie d'une portion des rayons solaires est employée à faire croître les arbres de la manière qui a été indiquée. Sans l'intervention du soleil, la réduction de Tacide carbonique ne peut pas avoir lieu ; et lorsqu'il est intervenu, il a dépensé une quantité de lumière exactement équivalente au travail moléculaire effectué. C'est ainsi que se «sont formés les arbres, c'est ainsi qu'est né le coton que je tiens dans les doigts. J'y mets le feu, il s'enflamme, l'oxygène s'unit de nouveau à son cher charbon ; et sa combustion fait naître une quantité de chaleur égale à celle que le soleil avait perdue pour le faire végéter.

^ LA FOllCE. 35

Mais pourquoi nous arrêter à la vie végétale, surtout

lorsqu'elle est la source médiate ou iuimédiate de la vie i animale? Le soleil sépare le carbone de son oxygène, ^ l'animal consomme le végétal ainsi formé ; dans ses artères, la combinaison des éléments séparés se refait de nouveau, et cette combinaison engendre la chaleur animale. Ainsi, a parler rigoureusement, la croissance des végétaux a pour point de départ une décomposition, la croissance des animaux a pour source immédiate une combinaison. La chaleur de nos corps et lous les efforts mécaniques que nous exerçons descendent en ligne dirccle du soleil. La lutte de deux boxeurs, les mouve- -raenls d'une armée, Télévalion de son propre corps sur les pentes des montagnes par un touriste alpin, sont également des cas d'énergie mécanique dérivés du soleil. C'est ainsi, par conséquent, que nous sommes, non plus dans un sens poétique, mois dans un sens purement mécanique, des enfants du soleil. Sans les aliments, nous serions tristement réduits à oxyder nos propres corps. L'homme qui pèse 75 kilogrammes a 32 kilogrammes de muscles ; mais ces muscles, à l'état de siccité, ne pèsent plus que 7 kilogrammes et demi. Ceile masse de muscles serait complètement oxydée par quatre-vingts journées de travail ordinaire. Les organes spéciaux qui ont plus à faire seraient oxydés plus tôt ; le cœur, par exemple, s'il ne recevait aucune alimentation, serait entièrement oxydé en une semaine. Prenez la quantité de chaleur due à l'oxydation directe d'une quantité donnée d'aliments, elle sera plus grande que la quantité de chaleur développée par la combustion de ces mêmes aliments dans le travail de la machine animale ; et la différence ou la perte est l'équivalent exact du travail mécanique exécuté par le corps de l'animal.

Je pourrais étendre ces considérations; il mesufiirait d'ouvrirla main pour lancer des aperçus nouveaux, mais on m'avertit que je vous ai déjà entretenus trop longtemps.

A qui devons-nous les généralisations si frappantes qu'il m'a été donné de développer ce soir ? Tout ce que vous avez appris est l'œuvre d'un homme dont vous avez à peine entendu parler ; oui, tout ce que je vous ai présenté est extrait des mémoires d'un médecin allemand appelé Mayer. Sans stimulant extérieur, et pendant qu'il exerçait sa profession à Heilbronn, cet homme a le premier su rendre claire pour son esprit la conception de la corrélation des forces iiaturelles. Cependant son nom est très-rarement prononcé dans les cours de physique, et son mérite n'est qu'imparfaitement connu des savants. Conduit par ses propres et belles recherches, complètement indépendantes de celles de Mayer, M. Joule publia en 1843 son premier Mémoire sur la valeur mécanique de la chaleur; mais déjà, en 1842, Mayer avait effectivement calculé l'équivalent mécanique de la chaleur, en partant de données qu'un homme d'une originalité d'esprit rare pouvait seul mettre enjeu.

Pour déduire l'équivalent mécanique de la chaleur, il éta't parti de la vitesse du son dans l'air. Il publia en 1845 soa Mémoire sur le mouvement organique, et appliqua la théorie mécanique de la chaleur à l'énergie vitale de la manière la plus audacieuse et la plus précise. Il embrassa aussi les autres agents naturels dans sa sphère de concentration. En 18o3, M. Waterston proposa, indépendammenl, la théorie météorique de la chaleur solaire ; et en 1854, M. le professeur William Thomson appliqua son admirable puissance d'analyse au développement de cette théorie. Mais six ans auparavant cette même matière avait été traitée d'une manière magistrale par Mayer, et tout ce que j'en ai dit vient de lui. Si i nous considérons les circonstances de sa vie et l'époque <j à laquelle il écrivait, nous ne pouvons manquer d'être ^ frappés d'étonnement en voyant ce qu'il a accompli. C'était un homme de génie, travaillant en silence, animé seulement par Tamour du sujet adopté par lui, et arri-

vanl aux plus importants résultats, bien avant ceux dont la vie est entièrement consacrée à la philosophie natu- ^ relie. Ce fut le singulier accident d'une saignée faite à un liévreux à Java, en 1840, qui conduisit Mayer à ces spéculations transcendantes. Il remarqua que le sang veineux dans les chaudes régions des tropiques est d'un rouge beaucoup plus brillant que dans les régions plus froides; et les raisonnements qu'il fit sur ce fait Tintroduisirent dans le laboratoire des forces naturelles, où il a travaillé avec tant d'habileté et de succès. Vous désirez sans doute savoir ce qu'il est devenu. Sa raison l'abandonna ; il devint fou et fut enfermé dans une maison d'aliénés. Il est dit dans un dictionnaire biographique allemand qu'il y mourut, mais c'est inexact. Il a recouvré sa raison, et il est actuellement, je le crois, propriétaire de vignes à Heilbronn.

Enfin pour éclairer d'un meilleur jour les questions fondamentales de la Matière et de la Force, pour que cette livraison des Actualités scientifiques ait l'étendue de ses aînées, pour répondre aussi à un désir qui m'a été souvent exprimé, je réimprime, en les abrégeant, deux articles du second volume de mon Cosmos^ année 1853,

Matière et Force.