LA PHYSIQUE ANCIENNE ET LA PHYSIQUE MODERNE

M . De La Rive, entr'autres , fut frappé de l'idée que Ton admettait ainsi une production indéfinie d'action électrique sans phénomènes concomitants, ni physiques, ni chimiques, c'est-à-dire, au fond^ le mouvement perpétuel. Il travailla donc, dès 1828, à enrichir la science de la découverte des sources chimiques de l'électricité, découverte pleinement confirmée dès lors par les travaux de Faraday et d'autres savants. Expliquer la production d'une action physique par le simple contact de deux métaux, en vertu d'une propriété inconnue, c'était la physique ancienne. Expliquer cette action par la transformation d'une action antérieure, c'est laphysique nouvelle. Autre exemple : La réunion de deux électricités produit de la lumière. S'arrêter à cette observation formulée en loi, c'est désigner le phénomène, ce n'est pas l'expliquer. Pour l'expliquer, au point de vue de la science actuelle, il faut concevoir l'électricité comme une action mécanique déterminant un développement de lumière (1). La pensée ne s'arrête plus, dès lors, à la simple succession de deux faits (rencontre d'électricité — lumière), elle remonte à la conception de mouvements transformés selon les lois, inconnues encore dans leurs formules précises, de la mécanique moléculaire.

Une physique s'arrêtant à diverses classes de phénomènes comme à des faits primitifs et irréductibles, et une physique ramenant toute la partie objective des phénomènes à des mouvements exprimés par des formules mathématiques: telles sont les deux conceptions qui caractérisent, dans leur diversité, la science ancienne et la science moderne. Si notre physique est dans la bonne voie, la science de la matière doit réussir finalement à fournir toutes ses explications au moyen de ces trois données : la forme des corps, le mouvement, les lois de la communication du mouvement. Cette espérance

1. Leçon de M. De La Rive faite à T Athénée de Genève, le 2 Janvier 1872.

24 LRS CARACTERKS DE LA PHYSIQUE MODERNE.

est-elle fondée, ou serions-nous victimes d'upe illusion semblable à celle de ces navigateurs qui crient : terre ! terre I lorsqu'ils n'ont vu à l'horizon que des bandes de nuages? c'est ce que l'avenir décidera.

Ce qui est certainement une illusion, c'est la pensée de quelques modernes que la physique peut réduire son objet à l'unité absolue, en ne considérant que le mouvement seul. La science de la matière renferme et renfermera toujours deux embranchements distincts. L'un contient les recherches relatives à la constitution des divers agrégats et à la nature des atomes, soit de l'élément premier des corps, quel que soit le nom qu'on voudra lui donner. L'autre contient les recherches relatives aux lois de la communication et des transformations du mouvement. Ce sont là, en quelque sorte, l'anatomie et la physiologie de l'univers matériel. Les recherches de la première classe répondent à notre chimie; les recherches de la seconde classe constituent la physique, au sens étroit de ce terme. Ces deux embranchements de la science sont distincts, mais réunis par d'intimes rapports. Dans les études biologiques, la physiologie suppose l'existence des organes, et d'autre part elle cherche à s'expliquer leur formation. 11 en est de même dans l'étude delà matière inorganique. La cohésion unit les molécules de corps semblables; l'affinité réunit en molécules des atomes primitivement divers; mais cette réunion des éléments de la matière en agrégats ne peut avoir lieu que par le mouvement. D'autre part, toute manifestation et toute transformation du mouvement suppose des corps préexistants. 11 y a donc entre les deux ordres de recherches une distinction qui n'est pas une séparation ; mais la distinction subsiste et subsistera toujours. L'illusion consiste à penser que le mouvement seul poui ra devenir l'objet de la la science, à l'exclusion de l'étude des corps mus. Cette idée ne mériterait pas .de fixer l'attention si elle ne figurait que dans les écrits de quelques philosophes enivrés de la théorie

de Hegel; mais elle faisait son apparition, il y a peu d'années, dans les prolégomènes d'un traité de physiologie. M. Beaunis affirme qu'il n'y a pas lieu de distinguer, comme on l'a toujours fait, le mobile ou le corps mû, le moteur ou la cause du mouvement, mais que le mouvement, le mobile et le moteur, se réduisent à une chose unique : le mouvement (1). Cet auteur part de Hdée juste que la matière ne nous est connue que par sa résistance au mouvement. Au lieu de conclure que la résistance constitue pour nous l'essence de la matière, il conclut que « le corps mû se réduit en dernier lieu à un mouvement. » L'erreur est assez étrange pour . être signalée. Elle est du reste inoffensive, parce que le sens commun départi à tous les hommes se trouve d'accord avec les résultats de la réflexion la plus sérieuse, pour confirmer cette pensée de Pascal, reproduite et développée par M. Wurtz: « On ne peut imaginer de mouvement sans quelque chose qui se meut (2). » Qu'il soit donc bien entendu que, lorsque l'on dit que la physique moderne ramène toute la partie objective des phénomènes au mouvement seul, on sous-entend toujours que le mouvement suppose un mobile; d'où résulte que l'étude de la constitution des corps demeurera toujours comme une partie essentielle de la science de la matière.

Le programme de la (jhysique moderne.

La physique est une science particulière dont le but est d'expliquer les phénomènes offerts à l'observation par la matière inorganique. Elle est placée, comme il a été dit plus haut, entre les mathématiques qui lui fournissent des moyens

1. Nouveaux éléments de Physiologie humaine. Paris, 1876, pages 4 à 7.

2. Pascal. Pensées, De l'esprit géométrique — Wurtz. La théoine atomique, Livre II, chapitre IV., § 1 et 4.

d'explications, et la biologie à laquelle elle prête ses lumières pour interpréter les phénomènes de la vie. Elle doit commencer par l'analyse en étudiant à part la pesanteur, la chaleur, la lumière, l'électricité ; mais, comme toute science digne de ce nom, elle fait succéder la synthèse à l'analyse ; elle rapproche ce qu'elle a d'abord distingué. La doctrine de la transformation du mouvement vient offrir une justification expérimentale à la tendance de l'esprit humain qui le pousse toujours à Ja recherche de l'unité.

En constatant les résultats obtenus, il ne faut pas se faire d'illusions sur les lacunes considérables que notre physique renferme, et qu'elle renfermera sans doute longtemps encore. Le programme de la science est arrêté dans ses traits généraux, mais bien des articles de ce programme sont marqués par des points d'interrogation. Nous ne savons pas si l'éther, en supposant son existence absolument démontrée, est une substance spéciale, ou n'est que la matière pondérable réduite à un état extrême de ténuité (1). Une explication mécanique des phénomènes de la cohésion et de l'affinité est loin d'être solidement établie. L'existence de lumières froides, comme celle des corps phosphorescents, par exemple, soulève, au sujet des rapports des ondalations de l'éther qui sont la cause des sensations caloriques et de celles qui produisent les sensations lumineuses, des problèmes qui, autant que je puis le savoir, ne sont point résolus, ni peut-être même posés dans des termes qui permettent d'en entrevoir la solution. D'une manière plus générale, comment déterminer les causes qui, à partir du fait d'un mouvement de la matière pondérable, produisent les manifestations diverses de là chaleur, de la lumière, de l'électricité? Quelle est la forme initiale du mouvement universel? La gravitation est-elle une manifestation primitive de la force motrice universelle, ou a-t-elle un an-

i. Wurtz. Théorie atomique, Livre II, chapitre TV, §. 2.

técédent qui la ramène à un phénomène d'impulsion ? La

question est ouverte, depuis Newton, et donne lieu, de nos

jours encore, à des solutions opposées, ou à Texpression d'un doute prudent.

Arriver à découvrir les lois qui rendent raison de l'état actuel du globe terrestre, du système solaire, et de la partie des astres qui tombent dans le champ de nos observations possibles , c'est déjà une prétention très-élevée ; ce n'est pas encore cependant tout le programme de la science. En voulant rendre raison de l'état aciwd des phénomènes, la pensée est conduite à la considération d'un état antérieur à celui que l'expérience nous révèle. Il est certain ou, pour le moins, extrêmement probable que le globe terrestre a passé par une période d'incandescence, et s'est peu à peu refroidi. Le changement s^est accompli sans doute par l'effet des lois que la physique étudie ; mais d'autre part le résultat de l'application de ces lois a été modifié par l'effet même des changements qu'elles avaient provoqués. Quelques astronomes estiment que nous pouvons contempler dans les profondeurs du ciel des astres qui sont en voie de formation par la condensation des éléments de la matière. En suivant ces indications, on arrive à une conception née d'une pensée de Descartes, formulée par Kant, puis par Laplace, et qui porte le nom d'hypothèse de ^ la nébuleuse primitive. Émise d'abord en vue de la formation du système solaire, cette hypothèse est susceptible d'une application plus générale ; la voici à son plus haut degré de développement.

Le monde physique aurait existé primitivement sous la forme d'une matière diffuse, répandue dans l'espace. Les éléments de cette matière auraient été soumis à la loi de la gravitation qui tendait à les réunir, et à des impulsions d'une autre nature qui prévenaient leur assemblage en une seule masse. A partir de cet état primitif, le monde s'est organisé dans la série des siècles sous l'influence des lois de la commu-

28 LRS CARACTÈRES DE LA PHYSTOHE MODERNE.

nication et de la transformation da monTement. On p'eat donc concevoir idéalement qn'one inteîligence connaissant la disposition des éléments de la nébnlense et tout Tensemble des lois de la physique, aurait vu le monde actuel dans son germe, comme un naturaliste voit la plante dans la semence dont il sait qu'elle sortira.

Arrivera la détermination de la nébuleuse primitive,de la nature de ses éléments et des lois initiales dn mouvement ; puis, en partant de ces données de fait, en déduire, par une synthèse mathématique, Torganisation dn monde matériel : telle est la partie la plus élevée et la plus hardie du programme complet de la physique, au sens général de ce terme, irest à peine nécessaire de dire la distance incommensurable qui sépare Tétat présent de la science de la pleine réalisation de ce programme; mais, en suivant la direction actuelle des recherches, on voit toutes les lignes converger vers un sommet inaccessible peutêtre, mais dont il est permis d'admettre l'existence, même dans la supposition qu'on ne pourra pas y parvenir.

L'énerUê de to maiière.

Les cinq caractères de la physique moderne peuvent être rattachés à une doctrine .qui forme leur centre commun. Cette doctrine est celle de l'inertie de la matière. Commençons par nous rendre compte de la valeur des deuK mots : matière et inertie.

Si l'on demande ce que la matière est en elle-même, on pose une question insoluble comme toutes les questions du même ordre. Demander la détermination d'une cAo^^ en $oi, abstraction faite de tous ses rapports, c'est formuler une demande contradictoire dans ses termes, car la connaissance que nous pouvons avoir d'un objet ne peut jamais être que le résultat d'un rapport que cet objet soutient avec nous. Mais,

en étudiant la manière dont ridée de la matière se forme dans notre esprit, il est facile de constater son essence^ c'està-dire les propriétés qui sufiQsent à sa conception et sans lesquelles cette conception s'évanouit. L'idée fondamentale de la matière ne provient pas de la vue ou de l'ouïe, puisque les aveugles et les sourds la possèdent. On peut retrancher les cinq sens (le tact étant limité aux sensations passives, à l'exclusion de l'exercice du toucher) et l'idée de la matière reste. D'où vient-elle ? De l'exercice de notre pouvoir moteur. Dès que nous rencontrons une résistance à notre mouvement, lors même qu'il n'y a ni lumière, ni son, ni chalew, ni odeur, ni saveur, nous concevons l'existence d'un corps. Les corps étrangers nous sont révélés par le conflit avec le mouvement de notre corps propre, soit que nous les touchions par un mouvement dont nous avons l'initiative, soit que nos organes réagissent au contact d'un corps qui les heurte. Tous les éléments passifs des corps étant enlevés et le pouvoir moteur demeurant, l'idée du corps subsiste. Le pouvoir moteur étant supprimé, l'idée du corps s'évanouit. Si les sensations passives pouvaient subsister dans cette hypothèse, elles ne seraient que des modes de notre être propre, des phénomènes purement subjectifs qui n'éveilleraient pas l'idée d'un objet étranger, d'un non-moi. Les analyses de

Condillac et de Charles Bonnet, complétées et rectifiées par celles de Maine de Blran, ont mis ce point de doctrine en pleine lumière. L'idée des corps étrangers est primitivement et essentiellement pour nous celle de la résistance à nos organes, et l'idée du corps propre celle d'une résistance directe à notre effort,

La résistance des corps se manifeste dans l'espace, et cette résistance nous donne ainsi l'idée d'une forme réelle, déterminée parla résistance même. La conception de l'espace est l'antécédent nécessaire de l'idée de la matière, c'est pourquoi toutes les déterminations de l'espace qu'étudie la géométrie

intenriennent en physique ; mais la physique se distingue de la géométrie, parce que les formes qu'elle considère sont des formes réelles, résultant de ce que les diverses parties de l'étendue sont occupées par la matière, tandis que les formes qu'étudie la géométrie sont purement abstraites. Nous disons donc que l'essence des corps est d'occuper une partie de l'étendue, de V occuper ^ c'est-à-dire de résister au mouvement d'un autre corps. Nous généralisons, en effet, l'idée expérimentale de la résistance à notre effort personnel en l'étendant aux rapports que les corps soutiennent entre eux.

Cette détermination de l'idée de la matière offre une analogie manifeste avec la formule souvent employée qui définit le corps par les deux notions de l'étendue et de l'impénétrabilité. Mais, la notion de l'étendae restant la même, la formule de l'occupation de l'espace ou de la résistance est préférable à celle de l'impénétrabilité, parce qu'elle laisse ouverte la question de savoir si les éléments de la matière ont une grandeur fixe, ou si leur étendue peut être simplement viftuelle.Boscovich affirmait théoriquement, et Faraday a cru établir par quelques expériences, que les éléments de la matière ne sont que des centres de forces, et n'ont pas une étendue invariable. Dans cette hypothèse, un élément de matière pourrait être comprimé jusqu'à être réduit à un point mathématique, c'est-à-dire à une sphère dont le rayon est zéro ; mais dans l'anéantissement de son volume, il conserverait son pouvoir propre d'expansion, en sorte que sa forme demeurée virtuelle se réaliserait dès que la compression serait diminuée. Je n'ai pas l'intention de discuter ici cette doctrine. Je remarque seulement qu'en adoptant la notion de la résistance dans l'espace pour l'expression de l'essence de la matière, on laisse ouverte la question de la compressibilité indéfinie des éléments primitifs des corps, question qui se trouve tranchée par la notion de rimpénétrabilité.

INERTIE DE LA MATIÈRE. 3i

On peut remarquer que l'idée à laquelle nous sommes parvenus au moyen de l'observation psychologique se trouve d'accord avec les résultats auxquels les théoriciens de la mécanique arrivent par une autre voie. L'idée de la masse est pour eux équivalente à celle de la quantité de la matière. Or la masse est définie comme « une qualité des corps d'après laquelle ils cèdent plus ou moins facilement à l'action des forces, (1) » ou, ce qui revient précisément au même, comme une qualité des corps d'après laquelle ils résistent plus ou moins à l'action des forces. La masse n'a d'autre manifestation que la résistance; et les deux idées de la masse et de la quantité de matière étant équivalentes, la quantité de matière n'intervient en mécanique que comme quantité de résistance.

La détermination de la matière est inséparable de l'idée du mouvement, puisque la résistance n'est conçue que comme opposée au mouvement. Le temps, qui entre comme élément essentiel dans l'idée du mouvement, devient ainsi, de même que l'espace, un antécédent nécessaire des conceptions de la physique.

L'idée de la force a son origine dans l'action que nous exerçons sur nos organes, et par nos organes sur les corps étrangers. En faisant abstraction du sentiment d'un pouvoir initial et libre, il reste l'idée d'un simple pouvoir moteur. Ce pouvoir, séparé de sa conscience immédiate, n'est plus concevable que dans la manifestation de ses effets ; c'est pourquoi la force, telle qu'on la considère en physique, n'a pas d'autre détermination possible que le mouvement qu'elle peut produire.

La résistance d'un corps qui modifie le mouvement d'un autre manifeste une force aussi bien qu'un pouvoir d'impulsion. Un corps en mouvement en rencontre un autre ; l'état

i» Delaunay — Traité de mécanique rationnelle. §. 96.

2t LES CARACTiiRES DE LA PHYSIQUE MODKMNE.

d^ deax eorps se trouve changé ; chacan des deox corps est dooe une force par rapport à l'autre» puisqu'il est la cause d'une modification du mouyement. La matière en soi, considérée indépendamment de ses relations, ne saurait être définie, ainsi que nous l'avons dit. En considérant un corps dans ses relations avec les entres, nous le définissons comme une force résistant^dans l'espace au mouvement qui tendrait à le déplacer, et constituant par cette résistance même une force réelle. La force qui réside dans la matière, dit Newton, dans la troisième définition placée en tète de ses Principes, est le pouvoir qu'elle a de résister. Materiœ via insila est potentia rtf^i^^endt. "C'est cette résistance qui devient la mesure de toutes les forces, impulsives et autres, puisqu'une force n'est jamais déterminable que par le mouvement qu'elle peut produire, ou, ce qui revient au même, par la résistance dont elle peut triompher.

Le nom de force (Tinertie, habituellement en usage, a l'inconvénient d'employer dans un sens actif le terme passif d'inertie dont nous allons * préciser la signification. La bonne désignation semble être celle de force de résistance. La résistance est conçue, soit comme s'opposant au mouvement dans un corps supposé en repos, soit comme s'opposant à la modification d'un mouvement acquis, qui continuerait tel qu'il est sans l'intervention d'une cause étrangère. Si l'on suppose une force motrice primitive et constante, toutes les modifications du mouvement résultent uniquement de la diversité des résistances. Telle est l'essence de la matière : la résistance dans l'espace qui devient une cause de modification du mouvement dans la relation des corps entre eux.

Que faut-il maintenant entendre par le terme inertie ?

L'inertie, comme l'étymologie du mot l'indique, est une négation. C'est la négation de tout pouvoir propre à la matière, au delà du pouvoir unique d'occuper l'espace et par conséquent de résister. La partie passive de cette conception ne

doit pas faire oublier Taffirniation de la force de résistance des corps qui est la partie actiye et essentielle de leur idée. La négation générale contenue dans l'idée de l'inertie se développe en trois négations particulières :

1^ Il n'existe dans la matière aucun élément psychique. — La cause d'un mouirement ne doit jamais être cherchée dans des yolontés, des inclinations ou des désirs de la matière. Si la pierre tombe, ce n'est pas qu'elle ait de Tafifecti(m pour le sol ; si la flamme s'élèye^ ce n'est pas qu'elle ait l'amour du ciel ; si l'eau monte dans un corps de pompe, ce n'est pas que l'horreur du yide soit un des éléments de la nature. Tous les termes psychologiques, comme ceux d'attraction, d'affinité etc., etc., sont des métaphores; et la première condition pour pénétrer dans la yéritable nature des phénomènes, est de se garder de prendre à la lettre ce langage figuré.

2*^ // n^ existe dans la matière aucun pouvoir de produire les phénomènes psychiques. — Les sensations de lumière, de son, de chaleur, résultent d'un rapport entre la sensibilité des êtres organisés et les mouvements physiques. Il ne faut donc jamais s'arrêter dans l'explication des phénomènes à l'idée de pouvoirs inconnus et indéterminables appartenant aux corps; toutes les explications doivent remonter à la considération géométrique des formes et à la considération dynamique du mouvement actuel ou virtuel.

3*^ Il n'existe dans la matière aucun pouvoir de modifier son propre mouvement. — Celte négation exclut, non-seulement tout acte de liberté ou de caprice, mais tout élément de spontanéité. Un mouvement, quelle qu'en soit l'origine, ne peut jamais être modifié par l'action même du corps qui se meut, en sorte que toute modification de mouvement suppose une cause étrangère au corps même que l'on considère. Lorsque deux corps se rencontrent, chacun

NavILLB. — PHTSIQUS MODBBNB. 3

d'eux est force par rapport à Tautre, puisque chacun d'eux modifie le mouyement de l'autre; c'est la cooséqueuce directe du pouvoir de résistance ; mais aucun des deux corps n'est force, par rapport à son propre mouyement. Il est important de prévenir toute confusion entre la notion active de la matière relative aux rapports des corps entre eux, et la notion passive qui se rapporte à l'état d'un corps considéré en lui-même.

Telle est l'idée de l'inertie, et le développement des trois négations qu'elle renferme. Les deux premières négations ont une grande portée en philosophie. La troisième conclue une loi placée aux fondements de la science mécanique. La voici telle que la donne M. Delaunay :

< Un corps qui est en repos ne peut pas se mettre de luimême en mouvement.

< Un corps qui est en mouvement ne peut pas modifier de lui-même son état de mouvement (1). »

La modification exclue par la seconde partie de la loi ne peut concerner que la direction ou la vitesse: Un point matériel étant en mouvement, dit Laplace, « il n'y a aucune raison pour quMl s'écarte plutôt à droite qu'à gauche de sa direction primitive (2). » Toute modification qui ne viendrait pas d'une cause étrangère entraînerait la négation de l'inertie; et la seule direction qui puisse être conçue comme simple et constante est la direction en ligne droite. Si la. vitesse d'un mouvement était modifiée sans l'intervention d'une cause étrangère, la loi d'inertie serait détruite aussi ; car le ralentissement du mouvement est une action, c'est un élément de mouvement en sens contraire de la direction suivie par le corps. Un corps en mouvement doit donc continuer à se mouvoir en ligne droite et avec une vitesse uniforme tant qu'aucune cause