LA PHYSIQUE

Qu'est la lumière ?

Pour les scolastiques, c'était une « émission de particules luminifères ». Tout s'explique pourvu que Ton forge un mot nouveau ! Pour avoir raison d'une énigme l'on crée un nom, de même que, pour savoir s'il est des taches sur le soleil, l'on va lire Aristote, mais Ton se garderait bien de prendre une lunette ...

Le cartésianisme a été la réaction violente contre cet état d'esprit. Outré par un verbiage qui devenait inquiétant, Descartes pose, à la base de sa philosophie, ce postulat que « l'essence de la matière c'est Fétenduë » et par là les anciennes qualités occultes des corps seront remplacées par des combinaisons, plus ou moins complexes, de mouvements et de vibrations des molécules.

La matière étendue et les tourbillons sont le fondement de la philosophie naturelle de Descartes

pour qui a l'univers est une machine où il n'y a rien du tout à considérer que les figures et les mouvements de ses parties ». Rien n'échappe au mécanisme universel que la pensée, radicalement hétérogène à l'étendue (1).

Donc, la lumière, pour Descartes, est un mouvement tourbillonnaire, mais — il faut bien le dire — Descartes ne constitua pas une bonne optique physique, car il y a, pour lui, transmission instantanée et « il ne peut, dit Verdet, de cette étrange notion déduire l'explication d'aucun phénomène (2) ».

Newton, dans son Optique, paraît hésitant entre la doctrine de l'ondulation et la doctrine de l'émission, et c'est, peut-être, ce qui rend cet ouvrage nettement inférieur à l'immortel Livre des principes. Quoi qu'il en soit des variations de sa pensée propre, les newtoniens se sont fermement attachés à l'idée d'émission : les corps lumineux émettraient des particules pourvues d'une pointe. Les milieux transparents seraient ceux que la pointe traverse, les réflecteurs seraient les surfaces sur lesquelles la pointe rebondit, comme une bille sur une bande de billard, et, soit dans la réflexion, soit dans la réfraction, les corpuscules lumineux suivraient toujours le plus court chemin, conformément au principe de mécanique appelé Principe de la moindre action (3).

Au commencement du xixe siècle, cette théorie

de rémission se trouva en présence de faits nouveaux de la plus haute importance, et qui étaient en contradiction avec elle.

L'on tenta de surajouter des hypothèses... force fut bien de se rallier à une autre théorie, d'aspect cartésien, la théorie des ondulations, ébauchée par Huyghens et Young, créée par Fresnel.

Auguste Fresnel écrivait, le 5 juillet 1814, à son frère Léonor : « Suivant le système de Newton, les molécules lumineuses s'élancent des corps radieux pour arriver jusqu'à nous. Mais n'est-il pas probable que, dans un corps qui lance de la lumière, les molécules lumineuses doivent être chassées avec plus ou moins de vitesse, puisqu'elles ne se trouvent pas toutes dans les mêmes circonstances ? Or, si l'on admet que les molécules lumineuses, en partant du soleil, par exemple, peuvent avoir différentes vitesses, il s'ensuit qu'elles peuvent avoir différents degrés de réfrangibilité... Il s'ensuivrait que les premiers rayons qui nous arriveraient après une éclipse de soleil seraient des rayons rouges. Or, d'après un calcul que j'ai fait, il s'écoulerait assez de temps entre l'arrivée des rayons rouges et des rayons violets pour que nous aperçussions la différence de couleur. Mais nous savons par l'expérience qu'il n'en est rien. .. Je suis fort tenté de croire aux vibrations d'un fluide particulier pour la transmission de la lumière et de la chaleur (4). »

La théorie de rémission et celle des ondulations conduisent à des conclusions contradictoires relativement à la vitesse de la lumière. D'après la première, la vitesse serait plus grande dans l'eau que dans l'air. Foucault a prouvé par l'expérience que la lumière se propage moins vite dans l'eau que dans l'air (5).

Ce fut la condamnation définitive de l'ancienne théorie d'émission.

Une image assez bonne du phénomène ondulatoire acoustique nous est donnée par ces petits bourrelets circulaires d'eau qui s'agrandissent en s'affaiblissant progressivement à la surface d'un bassin, dans lequel nous avons jeté une pierre.

Mais, dans l'ondulation optique, la vibration serait, au contraire, transversale, perpendiculaire au rayon — en sorte que nous pouvons nous représenter un rayon lumineux comme un ruban d'éther agité, se déroulant droit devant lui, en serpentant.

L'éther vibrerait comme une corde, fixée par une extrémité, tendue primitivement, et à l'autre extrémité de laquelle on imprimerait une secousse brusque perpendiculaire à la direction primitive. L'on voit alors la corde dessiner des ondulations dans un plan.

L'éther, fluide répandu partout, dans les espaces interplanétaires comme dans les corps solides, serait élastique comme l'acier et si léger

qu'un volume d'éther égal à celui de la terre ne pèserait que quelques kilogrammes.

« Cette théorie, disait M. Henry Poincaré (6), explique presque tous les faits actuellement connus en optique, et s'il en est quelques-uns qui échappent à une explication immédiate, il suffit de quelques modifications de détail dans les hypothèses de Fresnel pour en rendre compte... Dans la théorie de l'émission il y avait autant d'hypothèses que de faits à expliquer ; dans celle des ondulations, il y a, il est vrai, un certain nombre d'hypothèses, mais beaucoup moins que de faits expliqués. Il est donc probable que, quel que soit le sort réservé à la théorie de Fresnel, la plupart des résultats subsisteront toujours et que son étude restera toujours utile. »

Prenons, par exemple, ce fait très simple : un rayon lumineux traverse un écran par une fente extrêmement petite. Derrière l'écran, seule la région située dans le prolongement du rayon de lumière devrait être éclairée, d'après la théorie de l'émission.

Il n'en est rien ; toute une zone, derrière l'écran, devient lumineuse. Chacun voit que ceci pourra être fort bien en harmonie avec la théorie ondulatoire. Cette théorie explique bien aussi le phénomène d'interférence : de la lumière, superposée à de la lumière, peut produire de l'obscurité (7).

L'on ne voit pas deux émissions de même direc-