Cf. l'hil. Trans., Vol. I, p

l'exprimer avec des réserves. L'horreur des polémiques stériles ramenait à désavouer toute hypothèse. • A partir de l67o, le fait essentiel qui caractérise la seconde période de l'optique newtonienne est la conversion partielle de Xewton aux théories ondulatoires. L'attitude qui n'était d'abord qu une tacticpie liait par devenir ciiez lui parfaitement sincère. Tout en demeurant fidèle à l'esprit positif et en refusant aux hypothèses quelles qu'elles soient une valeur absolue, Newton admet que la conception de léther fournit un schéma aussi exact que la doctrine de l'émission. Il ne devient pas pour cela un partisan absolu de la théorie de l'éthcr, mais il s'en sert systématiquement et la développe sur bien des points. Klle passe entre ses mains du rang d hypothèse métaphysique à celui d'hypothèse physique, contrôlée et corrigée parles faits. La science moderne n'aurait pu tirer aucun prolit d'une conception de 1 éthur telle qu'on la trouve chez Hooke ou même chez Ilui/ghens. C'est à Xewton qu'elle emprunte cette hypothèse, régularisée et devenue théorie.

Les raisons ([ui détermineront l'orientation de l'optique newtonienne du côté des théories de léther sont de deux sortes. Il y a d'abord des raisons générales, tirées des tendances mêmes du newtonisme en matière de philosophie naturelle. Ensuite il y a des raisons spéciales provenant du progrès incessant accompli par Newton en matière d'optique physique.

On est trop porté à croire d'ordinaire que les différentes parties de la physique newtonienne sont indépendantes les unes des autres. C'est ainsi qu'on attribue à la seule iniluence des expériences d'optique la tendance de plus en plus grande de Newton vers les théories ondulatoires de la lumière. Il est certain pourtant que cette tendance est solidaire de disposi lions générales qui se retrouvent à la fois dans VOpliqiic, dans les Principes Mathématiques de la Philosophie Naturelle, et dans les Opuscules de Newton. Ce son! ces dispositions qu'il faut analyser d'abord, si l'on veut comprendre l'évolution de roj)li([ue newtonieime. Ce sont elles qui e.\j)li(pient la std)sli!ution d'un étlicr immatériel et continu, conuiie rcpréseidalion des |)hén(jmènes, à lanciiMuie imago tle l'émission, reste de la métaphysique corpusculaire.

S il est un f)rincipe de mécanique générale qui' Desciirtes ad

590 L\ PlllLOSOPllll': DE NEWTON

étrangement méconnu, c'est celui d'après lequel la propagation d'une action physique nécessite toujours un temps lini. Descartes croit démontrer, en partant de sa définition de la lumière, ([uun rayon lumineux i)cut inslanlanémenl venir du soleil jusqu'à nous. Il délinit la lumière comme la ])ression mutuelle de i)etites houles solides, et prétend (pielle no consiste point en la durée de quelque mouvement, mais seulement en ce (pie ces « petites boules sont jircssées, et font effort pour se mouvoir vers quelque eiulroit, encore cpi'elles ne s'y meuvent peut-être pas actuellement' ».

11 s'ensuit que la lumière s'étend eu rond de tous côtés autour du soleil et des étoiles fixes et qu'elle passe en un instant à toutes sortes de distances. L'idée de Descartes est plus clairement exprimée encore au début des Méléores\ Il fait voir qu'en vertu de la solidité des corps on ne peut mouvoir une ((uelconque de leurs parties sans que le corps tout entier participe inslanlanémenl au môme mouvement.

C'est ainsi qu'un b;\ton ne peut être remué à une de ses extrémités sans que cette modification ait son contnî-couj), d'une manière immédiate, à 1 autre extrémité. Et ceci demeurerait vrai quand le bâton serait assez long pour aller des cieux jusques à la terre. « Ce qui doit empêcher de trouver étrange que la lumière puisse étendre ses rayons en un instant depuis le soleil jusqu'à nous ».

Ainsi Descartes trouvait logi(|uemeut concevable^ et ])hysifpuMiient réalisée wwo propagnlion de la lumière en deJiors du leinpsi. 11 y a là une question qui théoriquement est difficile à décider, mais que l'expérience ne devait pas tarder à résoudre dans le sens inverse du sens cartésien. Rônier le premier posa en fait que certains phénonu'Mies astronomiques ne peuvent se comprendre si I on admet une propagation instantanée de la lumière, et Newton érigea en principe l'impossibilité de toute pi'opagation instantanée. Les observations de Rômer avaient été faites sur les satellites de Jui)iter pendant le temps des éclipses. Il avait constaté que la durée des éclipses ne coïncidait jamais avec la durée théorique telle

) l'nnc. (le lu l'Iiil . 111" i'.. .!i li.'!. Ed. (:(Mi>iii. p. ::.'2.S. 2. Cf. Météores, Disctnivs l'rciniir, Ed. Cousin. |( 0.

LliS ORIGINES DE LA THÉORIE DE L-ÉTIIER 591

qu un pouvait la prévoir par les tables. Lorsque la terre se trouve interposée entre le soleil et Jupiter, les éclipses se produisent sept ou huit minutes trop^ tôt ; lorsque la terre est en opposition avec Jupiter par rapport au soleil, elles ont lieu sept ou huit minutes trop tard. Rômer avait montré que la -, cause du i)liénomène se trouvait dans le temps employé par la lumière des satellites pour parcourir le diamètre de l'orbite terrestre. L'objection qui se présente tout de suite à l'esprit est que l'inégalité observée peut provenir de rexcenlricité des orbites que décrivent les satellites. Mais on ne comprendrait pas dans une semblable hypothèse pourquoi cette inégalité est en rapport, à toute époque, avec la distance de la terre au soleil'. Au contraire, les différences observées se justifient très bien si l'on attribue à la lumière des satellites une vitesse de propagation très grande, mais Unie.

Les observations de i^ower avaient vivement frappé Newton. Il y fait allusion, non seulement dans VOplique, mais dans les Principes-, et les considère comme une preuve directe de l'inexactitude des conceptions cartésiennes. L'action de la lumière, pas plus qu'aucune autre action mécanique, ne se fait dans l'instant. Elle ne peut consister, comme le pensait Descartes, dans un élat de pression des molécules. Ce serait là un état statique, inconciliable avec les observations de Rômer. La lumière implique nécessairement un état dynamique, ou si l'on i)réfère un transport d'action à travers un milieu. Ceux que les observations des astronomes ne convaincraient pas, doiv(M)t songer qu'il existe un antre phénomène, démontrant d'nn(> façon irréfragal)Ie l'existence d'une vitesse de propagation de la lumière. C'est le fait m'ème de la diffraction, récemmtnl découvert par GrimakU. Si la lumière se courbe, s'infléchit au voisinage d'un obstac-le matériel, c'est qu'elle subit [dans une certaine mesure l'action de cet obstacle. Or, si la lumière se communiquait en un instant d'une extrémité du ciel à lautre. il serait impossible qu'cdle fût modiliée par des forces

J. ^LLecl. Opl., E. il, I'. III, l'rup. XI.

::;. V. Principes. L. I, .S. It. Crop. XLVI, Scliulie. « Il csl ccrlain pur la ilccouverte dos pliéiioinèiies des satellites de Jupiter, conlirinée par les observations de plusieurs astruiionies, (|ue la propaî^jaliou de la Inniière

est successive, et ([ii'rlle vieil! du Snjcil ;i l^i 'l'eiie en sept un liuil Miiinile>< ..

592 LA PllILOSOl'HIE DE NEWTON

agissant dans le temps. Le fait de la diffraction est donc la preuve que, dans toute la région où le rayon lumineux est dévié, il se meut dune vitesse comparable à celle qu'il reçoit de latlraction de l'obstacle. La lumière se propage donc, et Ion peut même déduire, de létude expérimentale de la difiraction, une mesure grossière de sa vitesse.

Dès lors il devient impossible de considérer les rayons lumineux comme des réalités purement géométriques. La dioptricpu' et la l'atoptritfuc Iradilioimellcs envisagent le « rayon lumineux n comme existant à chacjue inslant tout entici'. Les matbématiciens se lin^aginent comme une lig-ne qui relie le point hunineux au point illuminé, ligne (h-oit(^ dans un milieu homogène, et qui se ])rise au passage d'un milieu dans un autre. Mais cette manière de voir n'a de sens cpie dans une héorie (\c la propagation instantanée'. Lu momc-nt ([u'une pareille théorie est rejetée à la fois au nom des principes généraux et sur la foi des observations astronomiques, il faut renoncer à la déhnition classique du rayon lumineux. Il convient de délinir ce dernier en choisissant dans le mdieu où la propagation se fait des pinceaux de plus en plus lins, mais toujours « capables dagir ou susceptibles de pâtir physiquement - ». On conçoit alors que la lumière ne puisse plus être envisag-ée comme une émission de molécules agissant instantanément par pression d'un Ijout à l'autre de l'univers. Vax introduisant dans l'opliijuc l'idée de « durée », Newton y introduisail cpielque chose (pii facilite le rapprochement entre les ondes lumineuses et les ondes fluides, c'est-à-dire qu'il préjjarait la voie à une théorie de l'éther.

La négation d(>s actions instantanées s'accompagne ehe/ Newton de la négation des actions à distance. Xous connaissons l'importance ([ue prend en mécaniqu(> le principe de nonaction à distance, pour ce (jui regarde la délinition et la mesure des forces. Ce principe, tiré par induction de quelques expériences simples, acquiei-t par la léeondit<'> de ses applications

1. Cf. I.crl. OiiL. Del'. 11. " Mue (|iii(i('ni de Iviitliis cl irliiu lionibii.s (iici |nj.ssil, f^i liiiiicn iiiio iiiomciili) piniiagatur. -

2. Cf. Lecl. Opt., Dcf. I. " Miiiiiiia pai't- himinis qiKc a,t;ci-c vcl pâli ipiic- (piani |)OS.sit, quod rfliipniin luiiini coilcin Imiporc imn ai;al \ cl palialiir. Ikcc est qiiam Hppcllo Uadiiiiii liiiiiini.s. »

LES ORIGINES IJE LA TUKOHIi; DE LETIIEU 5U3

une valeur quasi-univorselle. On peut l'utiliser non seulement en mécanique ratioimelle, mais encore en liydrodvnamique et en optique. Le phénomène de la diffraction auquel il vient d'être fait allusion, conduit alors de toute nécessité à la conr clusion suivante : il existe un milieu spécial qui sert de véhicule à la lumière. Quel est en effet le trail caractéristique du phénomène analysé par Grimaldi et par Hooke ? Un rayon lumineux, — et peu importe ici ([u'on entende par ce mot un trait géométrique ou un faisceau physique, — est dévié de la lisne droite au voisinage d'un écran. Il contourne l'écran aune liés pclite distance jusqu'à ce qu'il s'en soit suffisamment éloi- 'jiié poiu' recommencer à se propager en ligne droite. Au voisinage de 1 écran, il y a donc action de la subslancc de l'écran sur la sidjslance. ([uelle qu'elle soit, de la lumière. Ainsi dans lospace très petit qui sépare le rayon de lobslaele, il se passe physiquement quelque chose ^. Xous dirons que cet espace est un champ de forces puisque c'est en cet endroit que sexerceiit les actions mutuelles du rayon et de la matière. Mais un champ de forces suppose nécessairement une réalité à laquelle les forces s'appliquent. Dans cet espace qui nous semblait au premier abord indifférent au passage de la lumière, il faut admettre que la lumière produise des actions et des réactions. Ceci serait impossible dans une théorie purement moléculaire. f S'il n'y avait dans un rayon lumineux qu'un « bombardement » , de molécules émises par la source et déviées par diffraction, il ■ ne se passerait rie?i dans l'espace qui sépare les molécules de ^ l'écran. Le fait même de la diffraction montre qu'il se passe ^ quel({ue chose, et laisse supposer que la liunière implique le mouvement vibratoire d un milieu continu.

L'existence d'un pai'cil milieu est d'aillleurs suggérée d'une manière invincible j)ar les phénomènes électriques et maghéliques. Xe voyons-nous pas l'aimant transmettre la force avec la(pi('ll(' il agit sur le fer, et cela sans la moindre diminution ou altération, à Iraver.s tous les corps non magnétiques, connue I m-, l'argent, le plomb, le verre, l'eau- ? Les cor|)s électricpies.

1. V. Lecl. OpI.A.. l\. 1». IM. l'i-o]). VIIL « Corponim i)arli'.s, iiil.-rjfcli) licct iili(|ii(i inlcrvallo. agerc taiiuMi in raiiio.s liiminis, id dcinccps o.sU'iKictiir. »

-'. V. Leci. Opl.,\j. Il, I'. III. l'roj) VIII, « Mai,'iu's virliili'iii (|iia in fornini ;i-'it. >irii' iilla (limimilioae aiit allcratinnc, iiitc.irnim Iraiistiiillit pcr Cdrixira

o94 LA PIIILOSOPHIK DK NEWTON

lorsqu'ils sont frottes, peuvent émettre une exhalaison très rare et très subtile, douée pourlanl dune force considérable, tout comme les (^flluves magnétiques traversent sans résistance les lames de verre qu'on leur oppose ^ La forc(> gravitante du soleil se transmet inlégralementdans réj)aisseur de la masse des ])lanètes. l'.lle agitjusqu'à leur (•entre - avec la même intensiir- el selon les nx'-mes lois (|ii'elle ferail si les parlies intérieures de la ])lanète nétaient pas entourées de couches extérieures. Tous ces i)hénomènes entraînent une conséquence commune. Ni l'électricité, ni la force mao;néti((ue, ni la gravitation \\o pourraient se j)ropager s'il n'y avait pas un niilien physique sur lequel elles pussent avoir {H-ise. La lumièi-e ne l'ait ])as exception. Si elle se transmet en ini lemps fini, c'est |)arc(> qu'elle l'i'anchil ini milieu particulier où le elioc des molécules incandescentes suscite des ondes d'ébranlement. La conception de l'éther découle naturellement de l'axiome suivant lequ(>l il n'y a pas d'action physique, quelle qu'elle soit, sans un milieu (pii la comnunn'que.

11 (\st une raison d'ordre général, trop souvent méconnue, qui plus encore que les précédentes a conduit Xewion à admettre en optique l'existence d un milieu éthéré. Xous vouions parler des recherches entreprisi^s par Newion lui-même sur la résistance des milieux matériels, recherches qui sont résumées dans le second livre des l^rincipos. Nous avons eu l'occasion ailleurs 3 de faire allusion à cette partie dc la j)liysique newtonienne, soit pour en montrer le lien avec les principes généraux de la mécanique, soit pour y faire voir un exemple typique de la physique mathématique de Newton. Il est certain qu'aux yeux de son autour, il y avait là une tlK'orie capitale, dont les conséquences dépassent de beaucoup le domaine de l'hydrodynamicpie. l^a réfutation de I hypothèse

oiiiiii;i non nuif^niclic;! iicr r;inil('iili;i ; iil .iiirmii, iirgciihiin, pliiiiibuiii, vilrtim. a(|iiiiiM. »

1. Cf. OpI. (Juu'sl. XXII. « Qiioiiioilo corpus ('Iccli'iciini, (iiiiim friccliir. exlialiitioiiiMii (Miiillerc possit tain raraiii taiiiquc siil)(ilcni, et lanicii (■(Micm tcmporc tanta vi praMlitaiii. ».

2. Cf. Lecl. Opl., L. III., I'. 11, l'iop. Mil. « Vis iira\ ilaiis Soli.s traiisiniltitiir Integra pcr ingeiilia ])laiH'laiiiin corpora.ita ut eadcm vi oisiicMiupio Icgibu.s ad ipsa usque centra iii oinncs oorum partes agal, ;u' si parler illaî iutcriores rcliquo plauetaî corporc non esst'iil circuindatic. »

'à. V. L(i i'hïlosophie de Newlun, Cli. V cl VII.

des loiirhillons découle directement des théorèmes dcXewlon sur le frottement interne des fluides. Nous allons montrer que cette même théorie devait nécessairement amener Newton à la conception de fluides incorporels, d'éthers dont l'optique pouvait faire usaQ:e.

11 est un fait que les astronomes ont constaté depuis longtemps, et dont la certitude est allée en croissant avec la précision de nos observations : c'est la rigoureuse invariabilité des « temps périodiques », cest-à-dire des durées de révolution (les planètes. Cette constance dans le mouvement des planètes indique qu'elles se meuvent à travers un fluide dont la résistance est très sensiblement nulle. Comment Descartes pouvait-il rendre compte de cette absence de résistance dans un milieu à la fois matériel et plein ? Car il ne faut pas oublier que la négation du vide est un des axiomes de la physique cartésienne, et que l'étendue étant é(|uivalente à la matière, la matière existe partout. On sait que Descartes se tirait d'affaire par une distinction entre les différentes sortes de matière. La matière grossière, composée de particules relativement grandes, est celle qui fait naturellement obstacle au passage des corps en mouvement, et si les cieux étaient composés de de cette matière, il est certain que le mouvement des planètes devrait s'y amortir très rapidement. Mais le milieu dans lequel les astres se déplacent est le plus subtil, le plus ténu de tous. Les particules physiques n'y ont pas les formes compactes et enchevêtrées qui sont propres à apporter le trouble à la propagation des masses mobiles. Elles sont au contraire d'une petitesse extrême, glissent sans difflculté les unes sur les autres, et n'occasionnent aucun^ perte de force vive dans les corps qui les chassent. Bien que le monde solaire soit rempli de matière, la matière s'y trouve à un état de division tel qu'elle est incapable de résister, au choc de corps énormes, comme sont les astres que nous connaissons.

La réfutation donnée par Newton de l'argument cartésien est claire et décisive. Descartes a péché par goût des simplitications excessives. Il a vu que dans un grand nombre de cas la résistance ai)portéc par un certain milieu à la propagation d'un mouvement donné est proportionnelle à la grosseur des parties dont le milieu est composé. C'est ainsi qu'un char roule

596 L.V l'IlILOSnPHIE DE NEWTON

plus aisément sur une route recouverte de poussière que sur une route grossièrement emi)ierrée. Un son se propage plus aisément dans un air [lur et Iinii)i(le qu(> dans la brume ou par ia neige. Mais la i'ésislartce due aux dimensions de l'obstacle n'est pas la seule ([u On Irouve dans la luiliu-e. 11 résulle des expériencesetdes analyses deNe\\lnii. loucliantles oscillations du pendule ou le llux el W reflux de la mer, (pit^ dans l'expression des résistances interviennent des termes (pii ne dépendent pas de la grosscMU' des molécules résistantes, mais de leur masse («t de Irnr inertie. C'est ainsi (pi'en subdivisant ini corps en parcelles très téuues on n(> supprime pas eiilièrennMit la résistance (|U(^ (•(> corjJS peut oCIVii-au mouvement d'un autre corps. On sn!)prime simplement ci cette fraction d(> la résistance (pu viiMit de la ténacité et du frotlemenl des parties » ^ Mais la division des parties de la matière ne dimintie point sa quantité (masse totale), et la quantité de la matière restant la même, la force dinertie demeure la même, par suite aussi la fraction de la résistance qui est en rapport avec cette force.

Ainsi en admettant 1(> plein de Descârtes, on se condanme à laisser subsister dans l'univers des résistances qui peuvent être énormes et dont la réalité est journelleitient démentie par le fait de l'invariabilité des temps sidéraux-. Si l'on veut diminuer ces résistances, il est de toute nécessité, d'après Newton, qu'on « diminue la quantité de matière dans les espaces dans lesquels le corps se meut «'. Mais diminuer la (piantilé de matière est une chose impossible dans la théorie de Descartes, puisque la matière est « étendue », et que l'étendue n'est pas susceptible de condensation ou de raréfaction, de plus ou de moins. II n'est même pas nécessaire de prendre j/la rigueur la théorie de Descartes pour se heurter directement à cette difiiculté. Dans toute optique où les rayons de lumière sont considérés comme des émissions de particules solides, c'est-à-dire àbsolnmenl résistantes, ou se verra ohligé d'admettre que le choc de ces