ESSAI

L'équivalence de la chaleur et du travail mécanique est un fait connu maintenant ie toutes les personnes qui s'intéressent au mouvement des sciences. De toutes parts, sous nos yeux, la chaleur se convertit en travail, et le travail en chaleur. Dans un moteur à vapeur, par exemple, la chaleur dégagée par le charbon qui brûle se transforme en travail produit par l'arbre de la machine. Réciproquement, si l'on fait tourner une manivelle dans une masse d'eau, l'eau s'échauffe ; si l'on frotte deux blocs de glace l'un contre l'autre, la glace fond. Partout, autour de nous, dans les usages de la vie, nous voyons tine certaine quantité de chaleur disparaître en même temps qu'un certain travail est produit, et le résultat inverse nous est également connu par les faits les plus familiers. Si simple que nous paraisse cette notion, maintenant qu'elle nous est

SAIGET. ^

acquise et qu'elle est entrée dans nos idées courantes, elle est, sans contredit, la principale conquête de la physique moderne.

Les travaux de M. Joule, le physicien de Manchester, ceux de M, Jules-Robert Mayer, le médecin d'Heilbronn, ceux de M. Hirn, l'ingénieur de Colmar, après avoir fixé les termes de l'équivalence qui existe entre la chaleuretle travail mécanique, ont mis en pleine lumière le principe même et la raison de cette équivalence. On entend par travail le déplacement d'une masse : or la chaleur, on n'en doute plus maintenant, est un mouvement moléculaire, un déplacement de molécules; n'est-il pas naturel dès lors que ces deux phénomènes se substituent l'un à l'autre suivant un rapport fixe, qu'entre ces deux espèces de mouvement il y ait une transformation facile, régie par les lois ordinaires de la mécanique?

Du jour où cette notion nette, précise, a été introduite dans la science, toutes les parties de la jphysique se sont trouvées en quelque sorte renouvelées. Beaucoup de questions ont été directemement éclairées par la théorie nouvelle ; sur beaucoup d'autres , elle a fourni des aperçus lumineux, suscité des recherches utiles. Autour des faits incontestables que l'étude de la chaleur venait de révéler, sont venus se grouper d'autres faits moins certains, puis des conjectures ingénieuses, et de ce mouvement d'idées est sortie une conception nouvelle de 1|^ nature, qui s'impose maintenant à beaucoup d'esprits.

C'est de cette nouvelle manière d'envisager les phénomènes naturels que nous voudrions nous occuper en ce

moment, noi sans éprouver d'abord quelque embarras à la définir. L'unité des forces physiques, telle est la formule générale sous laquelle on a coutume d'embrasser l'ensemble des considérations dont nous essayerons de donner un rapide aperçu. Dans l'ordre d'idées où nous entrons, toutes les forces de la nature se ramènent au même principe et se transforment l'une dans l'autre suivant des règles fixes, qui ne sont autres que les lois mêmes de la mécanique. Voilà, sous une forme grossière, l'énoncé général de la théorie nouvelle ; mais cet énoncé n'est accepté par les divers physiciens qu'avec des restrictions diverses : ceux même qui sont à peu près d'accord sur le principe se divisent dès qu'il faut en tirer des conséquences au sujet de l'état de la matière et de la constitution du monde. C'est là un premier embarras que nous rencontrons. Nous n'avons pas la prétention d'exposer, sur des sujets si graves, un ensemble de vues qui nous soient personnelles, et d'autre part nous ne saurions dire qu'il y ait entre les partisans de la théorie nouvelle un accord assez complet pour qu'un véritable corps de doctrines ait été constitué.

Quand on veut étudier l'importante question de l'équivalence de la chaleur et du travail mécanique, on trouve sans peine des guides utiles. Il y a maintenant sur ce sujet des traités complets, et si l'on veut en trouver les principaux éléments sous une forme précise et substantielle, on peut recourir aux deux excellentes leçons qu'a faites M. Verdet, peu de temps avant qu'une mort pré-

maturée vînl l'enlever à la science. Ces deux leçons ont été publiées dans les Mémoires de la Société chimique de Paris, sous le nom A'Exposé de la théorie mécanique de la chaleur. En ce qui concerne la nouvelle façon d'envisager l'ensemble des forces physiques, on manque encore d'un semblable secours. Aussi le moment nous paraît-il opportun pour donner quelques contours déûnis à des idées qui sont demeurées jusqu'ici indécises et flottantes. Nous nous sommes essayé à ce travail dans quelques études que la Revue des deux mondes a récemment publiées et qui forment les éléments de l'Essai que nous présentons aujourd'hui au public. Nous serions heureux si cette tentative pouvait appeler de nouvelles lumières sur la synthèse des phénomènes naturels, et si notre essai pouvait hâter la publication de quelque ouvrage important sur cette matière.

En 1854, le père Secchi, directeur de l'observatoire du Collège romain, a publié un intéressant volume, VUnità délie forze fisichey saggio di filosophia naturale. Le père Secchi a adopté avec chaleur l'idée que les forces physiques peuvent toutes être ramenées à un même principe. L'étude des phénomènes astronomiques lui a fourni les fondements mêmes de cette opinion. En réfléchissant sur la force de gravité qui fait mouvoir les corps célestes, il s'est habitué à ne pas la regarder comme un principe à émettre, mais à la rapporter à une cause d'ordre plus général dont elle ne serait qu'une conséquence. Son livre contient à se sujet des indications neuves et des vues originales. Toutefois ce livre se présente surtout sous la

forme d'un précis de physique ; il énonce ou rappelle sommairement tous les faits qui constituent aujourd'hui le bilan de la science ; il n'aborde qu'accidentellement et par intervalles les généralités que suggère l'ensemble de ces faits ; on n'y trouve pas exposée en son entier une théorie où les forces de la nature soient ramenées à l'unité.

Nous pourrions citer encore un livre plus ancien, celui que M. de Boucheporn a publié en 1853 sous le titre de Principe général de la philosophie naturelle. C'est un livre fait avec soin, avec amour, un de ces livres où un homme condense les pensées de sa vie entière. M. de Boucheporn entreprend avec hardiesse la synthèse des phénomènes physiques; il ne recule devant aucune des difficultés de cette tâche; c'est de front qu'il aborde tous les obstacles. Là est le mérite, là est aussi le défaut de son œuvre, M. de Boucheporn s'attache trop vite et trop complètement à des explications hasardées. C'est merveille de voir comme une conjecture devient pour lui une certitude, dès qu'elle peut servir à rendre compte de quelques faits ; c'est merveille aussi de voir comme les faits deviennent souples entre ses mains et comme ils se prèten d'eux-mêmes aux démonstrations qui leur sont demandées. Ajoutons qu'à l'époque où M. de Boucheporn publiait le Principe général de la philosophie naturelle, la nouvelle théorie de la chaleur n'avait pas encore pris place définitivement dans la science ; elle commençait seulement à se produire, on en mesurait mal les conséquences, etl'auteur, sans l'ignorer, rfew^Vvcfe ojaLWwK»^^

parti. Aussi son livre, qui reste encore plein d'intérêt dans ce qui touche à l'astronomie, a-t-il beaucoup perdu de sa valeur dans la partie où il traite des lois de la physique proprement dite.

Aussi bien, dès que Ton sort des faits nouvellement révélés par l'étude de la chaleur, la théorie générale que nous voulons développer ne peut plus guère se produire que sous forme hypothétique. On éprouve même, comme nous le disions tout à l'heure, une sérieuse difficulté quand on veut réduire à une définition précise cette nouvelle conception de la nature qu'ont fait naître les travaux modernes. Dans quels termes faut-il la présenter pour qu'elle ne paraisse pas téméraire aux uns, chimérique aux autres, inutile à beaucoup? Dans quelles limites faut-il la maintenir pour qu'elle ne semble pas s'avancer au delà des faits ?

Qu'on nous permette d'adopter le parti suivant, ce n'est pas le plus sage, mais c'est celui qui mettra le plus de clarté dans notre sujet.

Nous commencerons par exposer dans toute sa netteté, dans toute sa simplicité, cette hypothèse grandiose que nous venons de désigner sous le nom àhmilé des forces physiques^ et nous essayerons d'en montrer les conséquences immédiates ; nous le ferons d'abord sans nous préoccuper des preuves à apporter à l'appui d'une pareille opinion ; c'est ensuite seulement que nous nous efforcerons d'indiquer sur quels fondements l'hypothèse repose, et alors les atténuations, les restrictions, se pré-

senteront d'elles-mêmes. Dans cet exposé des preuves, on verra facilement quelle part revient à l'expérience, quelle part à l'imagination , ce qu'on peut croire sans scrupule, ce dont il faut douter jusqu'à plus ample information.

Cette réserve générale que nous faisons dès l'abord nous permettra d'esquisser notre hypothèse dans toute sa vigueur, et nous serons ainsi dispensé de l'énerver chemin faisant, par une série d'indicatipns restrictives.