CHAPITRE PREMIBh L'Évolution de la Physique

Le public, nombreux aujourd'hui, qui se tient avec quelque compétence au courant du mouvement scientifique, voyant ses habitudes d'esprit chaque jour bouleversées, témoin d'inventions parfois imprévues qui produisent utfe sensation d'autant plus vive qu'elles ont des répercussions considérables sur les conditions de la vie sociale, est porté à supposer qu'il vit à une époque vraiment exceptionnelle, traversée par des crises profondes et illustrée aussi par des découvertes extraordinaires dont la singularité surpasse tout ce que le passé a pu connaître ; et l'on entend communément répéter que la physique, particulièrement, a, dans ces dernières années, subi une véritable révolution, que tous les principes ont été renouvelés, que tous les édifices construits par nos pères ont été renversés et que, sur le champ ainsi rendu libre, a poussé la moisson la plus abondante qui

soit jamais venue enrichir le domaine de la science.

Il est vrai, en effet, que la production devient de plus en plus intense et fructueuse, grâce au développement des laboratoires, le nombre des chercheurs s'est considérablement accru dans tous les pays et la qualité n'a pas diminué ; on soutiendrait un véritable paradoxe et l'on commettrait, en même temps, une criante injustice, si l'on contestait la haute importance des progrès récents et si l'on cherchait à diminuer la glaire des physiciens contemporains. Peut-être convient-il, cependant, de ne pas se laisser aller à des exagérations très explicables d'ailleurs et de se mettre en garde contre des illusions faciles : en regardant de près, l'on s'aperçoit que nos devanciers auraient pu, à plusieurs périodes de l'histoire, aussi légitimement que nous-mêmes, concevoir des sentiments de fierté scientifique semblables aux nôtres et éprouver, eux aussi, la sensation que le monde allait leur apparaître, transformé, sous des aspects jusque-là absolument inconnus.

Prenons un exemple qui se présente naturellement, car pour arbitraire que soit, aux yeux d'un physicien, la division conventionnelle du temps, il paraît indiqué, pour instituer une comparaison entre deux époques, de les choisir, ces époques, s'étendant sur une espace d'une dizaine d'années, et séparées l'une de l'autre par l'intervalle d'un siècle.

Reportons-nous donc à cent ans en arrière et examinons quel pouvait être l'état d'esprit d'un amateur érudit qui lisait et comprenait les principales publications faites sur les recherches physiques entre 1800 et 1810.

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Ce spectateur intelligent et attentif assiste, en 1800, à la découverte de la pile par Volta ; il peut dès lors, pressentir qu'une prodigieuse transformation va s'accomplir dans la façon d'envisager les phénomènes électriques ; élevé dans les idées des Coulomb et des Franklin, il avait pu jusque-là s'imaginer que tous les mystères de l'électricité étaient désormais dévoilés et voilà qu'un dispositif, entièrement original, fait naître immédiatement des applications d'un intérêt primordial et provoque l'éciosion de théories d'une immense portée philosophique.

On retrouve dans les traités de physique, parus un peu plus tard, la trace de l'étonnement produit par cette brusque révélation d'un monde nouveau:

« L'électricité, écrivait l'abbé Haûy, enrichie par les travaux de tant de physiciens distingués, semblait être arrivée au terme où une science n'a plus de pas importants à faire, et ne laisse à ceux qui la cultiveront dans la suite que l'espoir de confirmer les découvertes de leurs prédécesseurs et de répandre un plus grand jour sur les vérités dévoilées. On eût cru que toutes les recherches pour diversifier les résultats de l'expérience étaient épuisées, et que la théorie elle-même ne pouvait plus s'accroître qu'en ajoutant un nouveau degré de précision à des applications de principes déjà connus. Tandis que lascience paraissait tendre ainsi vers le repos, les phénomènes des mouvements convulsifs, observés par Galvani dans ies muscles d'une grenouille mis en communication avec des métaux, vinrent s'offrir à l'attention et à l'étonnement des physiciens Volta, placé au sein de

cette même Italie qui avait été le berceau des

nouvelles connaissances, découvrit le principe de leur véritable théorie dans un fait qui ramèn • l'explication de tous les phénomènes au simpl" contact de deux substances de différentes natures, ce fait est devenu entre ses mains comme le germe de l'admirable appareil auquel sa manière d'être et sa fécondité assignent un des premiers rangs parmi ceux dont le génie de l'homme a enrichi la physique. »

Et, en peu de temps, notre amateur apprendra que Carlisle et Nicholson viennent de décomposer l'eau au moyen de la pile ; puis que Davy, en 1803, a produit, grâce encore à cette même pile, un phénomène tout à fait inattendu et qu'il est parvenu à préparer des métaux doués de propriétés extraordinaires en partant de substances d'un aspect terreux, connues depuis longtemps, mais dont on ignorait la véritable nature.

Dans d'autres ordres d'idées, des surprises aussi prodigieuses attendent encore l'amateur : à partir de 1802, il pourra lire la série admirable de mémoires quepublie Young et il apprendra ainsi commentl'étude des phénomènes de diffraction conduit à penser que la théorie des ondulations qui, depuis les travaux de Newton, paraissait irrémédiablement condamnée, reprend au contraire une vie toute nouvelle. Un peu plus tard, en 1808, il assistera à la découverte de la polarisation par réflexion faite par Malus et il pourra constater, sans doute avec stupéfaction, que, dans des conditions déterminées, un rayon de lumière perd la propriété de se réfléchir.

il entendra, d'autre part, parler d'un certain humford qui émet des idées bien singulières sur

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la nature de la chaleur, qui pense que les notions, classiques alors, pourraient bien être fausses, que le calorique n'existe pas en temps que fluide, et qui, en 1804, démontre même que delà chaleur est créée par le frottement. Quelques années après, il apprendra que Charles énonce sur la dilatation des gaz une loi capitale, que Pierre Prévost, en 1809, fait une étude pleine d'aperçus originaux sur le calorique rayonnant. Entre temps, il n'aura pas négligé de lire les tomes III et IV de la Mécanique céleste de Laplace, parus en 1804 et 1805, et il pourra, sans doute, penser que bientôt les mathématiques vont permettre aux sciences physiques de se développer avec une sûreté imprévue.

Tous ces résultats se peuvent sans doute comparer comme importance aux découvertes actuelles ; au moment où, par une méthode entièrement neuve, des métaux étranges comme le potassium et le sodium furent isolés, l'étonnement dût être semblable à celui que la magnifique découverte du radium a causé chez nous ; la polarisation de la lumière est un phénomène sans doute aussi singulier que l'existence des rayons X et le bouleversement produit dans la philosophie naturelle par les théories de la désintégration de la matière et par les idées relatives aux électrons n'est peutêtre pas plus considérable que celui que provoquèrent, dans les théories de la lumière et de la chaleur, les travaux des Young et des Rumiord.

Si l'on se dégage des contingences, on comprend qu'en réalité la science physique procède dans

• es progrès par évolution plutôt que par révolu-

•ion; sa marche est continue, les faits que font

écouvrir les théories subsistent et continuentà s'en-

haîner les uns aux autres, alors que ces théories

ut depuis longtemps disparues; avec les maté-

aux des anciens édifices, aujourd'hui écroulés,

a reconstruit constamment de nouvelles demeures.

Les travaux de nos devanciers ne périssent

mais tout entiers; les idées d'hier préparent

elles de demain, elles les renferment pour ainsi

'ire en puissance; la science est en quelque sorte

:n organisme vivant qui donne naissance à une

série indéfinie d'êtres nouveaux venant prendre

la place des anciens, et qui évolue suivant la nature

du milieu, s'adaptant aux conditions extérieures,

réparant les blessures que le contact avec la réalité

a pu produire à chaque pas.

Parfois cette évolution est rapide, parfois assez lente, elle obéit aux lois ordinaires : les besoins imposés par le milieu créent dans la science certains organes ; les problèmes que posent au physicien l'ingénieur désireux de faciliter les moyens de transport ou de produire des éclairements plus intenses; ou le médecin qui cherche à savoir comment agit tel ou tel remède; ou bien encore le physiologiste qui voudrait comprendre le mécanisme des échanges gazeux et liquides entre la cellule et le milieu extérieur, font naître des chapitres nouveaux dans la physique et suggèrent des recherches adaptées aux nécessités de la vie actuelle.

Les diverses parties de la physique n'évoluent pas d'ailleurs avec une même vitesse parce qu'elles ne se trouvent pas placées dans des condi-

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tions pareillement favorables; parfois, une série de problèmes paraît oubliée, elles ne vivent plus, ces questions délaissées, que d'une vie ralentie, puis, tout d'un coup, quelque circonstance accidentelle les vient réveiller; brusquement elles deviennent l'objet de travaux multiples, elles accaparent l'attention publique, elles envahissent presque tout le domaine de la science.

Nous avons, de nos jours, assisté à un tel spectacle : la découverte des rayons Jf, découverte que les physiciens considèrent sans doute comme l'aboutissement logique de recherches depuis longtemps poursuivies par quelques savants qui travaillaient dans le silence et l'obscurité un sujet très négligé d'ailleurs par le plus grand nombre, a semblé, aux yeux du public, ouvrir une ère nouvelle dans l'histoire de la physique. Et si, à vrai dire, l'extraordinaire mouvement scientifique provoqué par la sensationnelle expérience de Kôntgen a des origines très lointaines, il a du moins, ce mouvement, été singulièrement accéléré par les conditions favorables que créa l'intérêt provoqué par les étonnantes applications à la radiographie.

Un heureux hasard hâta une évolution qui se faisait lentement, et des théories, déjà antérieurement esquissées, prirent un singulier développement; sans vouloir trop sacrifier à ce que l'on peut considérer comme un caprice de la mode,#on ne pourra, si l'on veut marquer dans ce livre le stade actuellement atteint dans la marche continue de la physique, ne pas donner aux questions suggérées par l'étude des radiations nouvelles une place nettement prépondérante ; à l'heure où nous gommes, ces questions sont celles qui passionnent

le plus, ce sont elles qui ont fait apercevoir des horizons inconnus et vers ces contrées récemment ouvertes à l'activité scientifique, la foule, chaque jour croissante, des chercheurs se précipite un peu en désordre.

L'une des conséquences les plus plus intéressantes des découvertes récentes a été de remettre en honneur chez les savants les spéculations relatives à la constitution de la matière et, d'une manière plus générale, les problèmes métaphysiques. Sans doute la philosophie n'a jamais été séparée complètement de la science, mais beaucoup de physiciens se désintéressaient naguère d'études qu'ils envisageaient comme des querelles de mots étrangères à la réalité et, non sans raison parfois, ils s'abstenaient de prendre part à des discussions qui leur paraissaient assez oiseuses et d'une subtilité quelque peu puérile. Ils avaient vu sombrer la plupart des systèmes construits a priori par d'audacieux philosophes et ils jugeaient plus prudent d'écouter le conseil que leur donnait Kirchhoffet de « substituer la description des faits à la prétendue explication de la nature ».

Il convient cependant de remarquer que ces physiciens se faisaient quelques illusions sur la valeur de leur prudence et que la méfiance qu'ils manifestaient à l'égard des spéculations philosophiques ne les empêchait pas cependant d'admettre, à leur insu, certains axiomes qu'ils ne discutaient point et qui sont, à proprement parler,

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des concepts métaphysiques ; ils parlaient inconsciemment une langue qui leur avait été apprise par leurs devanciers, mais dont ils ne recherchaient pas l'origine. C'est ainsi que l'on considérait volontiers, comme une chose évidente, que la physique devait un jour nécessairement rentrer dans le domaine de la mécanique, et ce faisant, l'on postulait que tout dans la nature se ramène au mouvement, et l'on admettait, en outre, les principes de la mécanique classique, sans en discuter la légitimité,

Cet état d'esprit fut même, dam ces dernières années, cel'ii des plus illustres physiciens ; il se manifeste, en toute sincérité et sans aucune réserve, dans tous les livres classiques consacrés à la physique.

Un professeur illustre qui a eu la plus grande et la plus heureuse influence sur la formation intellectuelle de toute une génération de savants et dont les ouvrages sont, aujourd'hui encore, bien souvent consultés, Verdet, écrivait : « Le vrai problème du physicien est toujours de ramener les phénomènes à celui qui nous paraît le plus simple et le plus clair, le mouvement. » Dans son cours célèbre professé à l'École Polytechnique, Jamin dit, lui aussi : « La Physique sera un jour un chapitre de la mécanique générale », et dans la préface de son excellent cours de physique, M. Violle, en 1884, s'exprime ainsi : « La Science de la nature tend vers la mécanique par une évolution nécessaire, le physicien ne pouvant établir de théories solides que sur les lois du mouvement ».

On retrouve encore la même idée exprimée par M. Cornu, en 1896 : « La tendance générale, affirme-

t-il, doit être de montrer comment les faits observés, les phénomènes mesurés, réunis d'abord par des lois empiriques, finissent sous l'impulsion des progrès successifs par rentrer dans les lois générales de la mécanique rationnelle », et le même physicien montrait clairement que, dans sa pensée, ce rattachement des phénomènes à la mécanique avait une raison profonde et philosophique ; dans le beau discours qu'il prononçait lors de la séance générale d'ouverture du Congrès de physique en 1900, il s'écriait : « L'esprit de Descartes plane sur la physique moderne, que dis-je? il en est le flambeau ; plus nous pénétrons dans la connaissance des phénomènes naturels, plus se développe et se précise l'audacieuse conception cartésienne relative au mécanisme de l'Univers. Il n'y a dans le monde physique que de la matière et du mouvement ».

Si l'on adopte cette conception, on est conduit à construire des représentations mécaniques du monde matériel et à imaginer des mouvements des différentes parties des corps capables de reproduire toutes les manifestations de la nature ; la connaissance cinématique de ces mouvements, c'est-àdire la détermination de la position, de la vitesse et de l'accélération à un moment donné de toutes les parties du système, ou bien, au contraire, l'étude dynamique permettant de savoir quelles sont les actions que ces parties exercent les unes sur les autres, suffirait alors pour prévoir tout ce qui doit se passer dans le domaine de la nature.

Ce fut la grande pensée nettement exprimée par les encyclopédistes du dix-huitième siècle et si la nécessité d'interpréter les phénomènes électriques

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ou lumineux entraîna les physiciens du siècl dernier à imaginer des fluides particuliers qui semblaient n'obéir qu'assez difficilement aux règleordinaires de la mécanique, ils continuèrent cependant, ces physiciens, à conserver leur espoir dans l'avenir et à envisager l'idée de Descartes comme un idéal qui serait un jour atteint.

Devançant l'expérience, poussant les choses à l'extrême, quelques savants, et particulièrement ceux de l'école anglaise, se plaisaient à proposer des modèles mécaniques fort curieux, images souvent bien étranges de la réalité. Le plus illustre d'entre eux, lord Kelvin, peut être considéré comme le type représentatif de ces savants; il a dit lui-même : « 11 me semble que le vrai sens de la question : comprenons-nous ou ne comprenonsnous pas un sujet particulier en physique est : Pouvons-nous faire un modèle mécanique correspondant ? Je ne suis jamais satisfait tant que je n'ai pu faire un modèle mécanique de l'objet, si je puis faire un modèle mécanique, je comprends; tant que je ne puis faire un modèle mécanique, je ne comprends pas ».

Il faut convenir cependant que quelques-uns des modèles ainsi imaginés atteignaient une complication extrême et cette complication ne laissait pas depuis longtemps que de décourager les imaginations peu audacieuses. En outre, lorsqu'il s'agissait de pénétrer dans le mécanisme des molécules, lorsque l'on ne se contentait plus d'envisager la matière prise en masse, les solutions mécaniques apparaissaient comme indéterminées et la stabilité des édifices ainsi construits était insuffisamment démontrée.

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Àussi bien, retournant au point de départ, beaucoup de physiciens contemporains veulent -soumettre à la critique l'idée cartésienne. Du point de vue philosophique, ils examinent d'abord s'il est bien démontré qu'il n'y a rien d'autre dans le connaissable que la matière et le mouven^nt. Ils se demandent si ce n'est pas surtout l'habitude et la tradition qui nous font rapporter l'origine des phénomènes à la mécanique : peut-être aussi une question de sens intervient- elle ici : nos sens qui sont, après tout, les seules fenêtres ouvertes vers la réalité extérieure, nous donnent surtout une vue d'un côté du monde ; nous ne connaissons évidemment l'univers que par les rapports qui existent entre lui et notre organisme, et cet organisme est particulièrement sensible au mouvement.

Mais rien ne prouve que les acquisitions, les plus anciennes dans l'ordre historique, doivent, dans le développement de la science, rester à la base de nos connaissances, rien ne prouve non plus que nos perceptions soient une indication bien exacte de la réalité ; et beaucoup de raisons peuvent au contraire être invoquées qui tendent à faire envisager qu'il existe dans la nature des phénomènes qui ne sauraient se réduire à des mouvements.

La mécanique, telle qu'on la conçoit d'ordinaire, est l'étude de phénomènes réversibles ; vient-on à donner au paramètre qui représente le temps, et qui a pris des valeurs croissantes pendant la durée du phénomène, des valeurs décroissantes qui le