Hypothèse cosmogonique par rapport à l'univers
Le langage ordinaire confond facilement l’univers et le monde, et les prend volontiers l’un pour l’autre. Il y a cependant utilité à les distinguer; et c’est une bonne fortune d’avoir dans la langue deux mots qui correspondent à deux idées, l’une du tout, l’autre de la partie. Le monde est la partie, et l’univers est le tout.
Le tout! je me laisse entraîner par l’antithèse des mots à aller au delà de ce que nous savons. Il se pourrait fort bien que, derechef, cet univers prétendu ne lût qu’une partie, et que, par delà les limites qui le bornent à nos regards, il y eût encore d’autres univers. Mais n’insistons pas, et disons que, pour nous, l’uni-
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vers est le nombre immense d’étoiles que nous apercevons à l’aide des télescopes et l’espace illimité dans lequel elles se meuvent, tandis que le monde est l’espace circonscrit où le soleil verse sa lumière et régit ses planètes.
Aucune question cosmologique ne pourrait être soulevée concernant les éioiles, si d’abord la question astronomique n’eût été résolue. On sait maintenant que les étoiles sont autant de soleils, ou, si l’on veut, que notre soleil n’est que l’une d’entre les étoiles. La distance qui les sépare les unes des autres est très-considérable; on en a un échantillon dans l’éloignement où notre soleil est des plus voisines, c’est-à-dire de celles dont on est parvenu à évaluer une parallaxe. Comme le soleil, elles se meuvent dans l’espace; et la lumière qu’elles nous envoient est, comme la sienne, décomposable par le spectroscope. Grâce à notre soleil, nous appartenons à la resplendissante société des étoiles; et,dressant notre observatoire en un coin de cet univers, sur une imperceptible planète, nous demandons à une patiente induction de nous apprendre, à l’aide de ce qui est, quelque chose sur ce qui fut.
Une étoile est un globe émettant incessamment, dans l’espace froid qui. l’environne, de la chaleur et de la lumière. Toute grande chaleur étant accompagnée de lumière, ne nous occupons ici que de la chaleur. Celle-ci est énorme dans le soleil et par conséquent dans les étoiles. Les astronomes nous disent que la elialeur émise incessamment par un seul mètre carré de la surface solaire suffirait pour faire marcher indéfiniment une machine à vapeur de la force de 75,000 chevaux. Notez qu’une pareille radiation calol’ique a une constance plusieurs milliers ou millions de fois séculaire. Cette quantité prodigieuse de calorique
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est seule en rapport avec la dépense prodigieuse aussi qui se fait par la voie du refroidissement.
Pour que la radiation superticielle conserve s?, constance pendant tant d’années, il faut que la superficie, dite photosphère, ne soit pas seule en jeu ; il faut qu’il y ait communication perpétuelle entre les profondeurs de la masse solaire et cette surface, de manière à réparer incessamment, aux dépens de la masse entière, les pertes dues à la radiation superficielle. De là l’idée que le corps entier du soleil est dans un état de fluidité plus ou moins analogue à celui des gaz. Cette idée que M. Faye a plus d’une fois défendue devant l’Académie des sciences, il la soutient en faisant valoir le mode tout particulier de la rotation solaire. En sorte que le mécanisme de cette rotation conduit à la même conclusion que l’observation directe des phénomènes solaires.
Une chaleur telle qu’elle rayonne depuis des millions de siècles sans s’épuiser, telle aussi qu’elle entretient en un état de fluidité une masse aussi énorme qu’une étoile, d’où peut-elle venir ? Au premier abord on songe à une combustion. Mais il n’est point de combustion qui puisse entretenir la fluidité d’une masse pareille, ni suffire à une si considérable consommation de calorique. Il faut renoncer à cette explication.
A côté de la source de chaleur qui est dans la combustion ou combinaison chimique, il en est une autre qui est, pour ainsi dire, sans limite, je parle de celle qui est produite par la transformation du travail mécanique en chaleur. Plus vous augmenterez la rapidité du mouvement et la quantité de la masse mue, plus grande sera, au moment du choc et de l’arrêt, la chaleur produite. Or, dans l’espace illimité, les corps se meuvent avec une rapidité que nos projectiles les
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plus puissants ne suivent que de loin. Si un boulet (le canon est une véritable tortue à côté de la marche de la terre et des autres planètes dans leur translation, supposez que ces corps soient, par un choc, arrêtés en leur mouvement, et imaginez quelle effroyable somme de chaleur se développera par un tel travail mécanique subitement suspendu. Ici, la cause est égale à l’effet ; et, s’il faut une immensité de calorique pour porter à l’état fluide une masse stellaire, une immensité de calorique est produite par le choc de corps animés d’une vitesse prodigieuse.
A ce terme du problème, il est naturel de penser que les matériaux des étoiles, disséminés à l’origine dans l’espace infini, se sont rapprochés en obéissant à leur naturelle attraction. Du fait de leur réunion en un même amas, il est résulté une perte de force vive qui a été remplacée par de la chaleur. Le mouvement, en s’éteignant, s’est transformé en calories.
Chaque étoile filante , chaque bolide rend témoignage de ce phénomène universel, par lequel la réunion de parties répandues dans l’espace enfante chaleur et lumière. Tous les jours, des corpuscules, animés d’une très-grande vitesse, heurtent la terre, qui, ellemême, marche avec une vitesse très-grande; le mouvement de ces corpuscules se ralentit dans notre atmosphère, et il suffit de ce ralentissement pour que se développent une vive lumière et une chaleur intense.
On comptera tant de millions ou de milliards de siècles, que l’on voudra : à une époque reculée, il n’existait, dans ce qui est aujourd’hui notre ciel, qu’un espace sans chaleur et sans lumière, parcouru seulement par de la matière en mouvement. Je dis de la matière semblable à celle qui constitue notre terre, nos planètes, notre soleil.
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Ou comptera tant de millions ou de milliards de siècles que l’on voudra ; à une époque donnée, ces matières, répandues çà et là, se réunirent en ditiérents amas que nous nommons étoiles ou soleils. Soudain apparurent la lumière et la chaleur dans l’espace obscur et froid, et cette matière se dissocia en fluides sous l’action de l’énorme chaleur.
On comptera tant de millions et de milliards de siècles que l’on voudra : du moment que le phénomène universel, je veux dire le phénomène qui donna naissance à notre univers, a une époque, on peut dire qu’il est récent ; car tout est relatif dans la durée comme dans la grandeur, et ce qui a commencé, quand même il aurait commencé dans le plus lointain passé, n’est toujours que d’hier.
Il n’y a, pour l’astronomie actuelle, aucune hypothèse à faire touchant la dissémination première, dans l’espace, de la matière dont notre univers est sorti. Rien non plus n’est à dire sur la température des espaces, alors que les soleils n’y étaient pas encore allumés. Ges vues cosmogoniques donnent un sens scientifique à la vieille appellation de chaos. Le chaos est l’état de la matière avant que le mouvement, la concentration et le choc y eussent produit la forme sphérique, une prodigieuse chaleur, une vive lumière et tout ce qui, en fait de mondes, de planètes et de vies, devait naître du refroidissement successif, suite inévitable de l’isolement des soleils au sein du froid espace.
3 Hypothèse cosmogonique par rapport au monde.
Je prends, dans le Cours de philosophie positive^
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l’exposition de l’hypothèse de Laplace, d’autant plus volontiers que M. Comte a fortilié cette célèbre hypo' thèse à l’aide de vues nouvelles qu’il analyse en même
« L’hypothèse cosmogonique de Laplace a pour but d’expliquer les circonstances générales qui caractéri- ' sent la constitution de notre système solaire : l’identité de la direction de toutes les circulations planétaires d’occident en orient ; celle, non moins remarquable, que présentent les rotations; les mêmes phénomènes en- i vers les satellites; la faible excentricité de toutes les orbites, et, enfin, le peu d’écartement de leurs plans, comparés surtout à celui de l’équateur solaire...
« La cosmogonie de Laplace consiste, comme on sait, à former les planètes par la condensation graduelle de l’atmosphère solaire, supposée primitivement étendue, en vertu d’une extrême chaleur, jusqu’aux limites de notre monde, et successivement contractée par le refroidissement. Elle repose sur deux considérations mathématiques incontestables. La première concerne la relation nécessaire qui existe, d’après la théorie fondamentale des rotations, et spécialement ! d’après le théorème général des aires, entre les dilatations ou contractions successives d’un corps quel- I conque (y compris son atmosphère qui en est insépa- | rable) et la durée de sa rotation, qui doit s’accélérer quand les dimensions diminuent, ou devenir plus lente lorsqu’elles augmentent, afin que les variations angulaires et linéaires que la somme des aires tend à éprouver soient exactement compensées. La seconde considération est l’elative à la liaison, non moins évidente, de la vitesse angulaire de rotation du soleil à l’extension possible de son atmosphère, dont la limite mathématique est inévitablement à la distance où la force
temps :
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centrifuge, due à cette rotation, devient égale à la gravité correspondante; en sorte que, si par une cause quelconque une partie de cette atmosphère venait à se trouver placée au delà d’une telle limite, elle cesserait aussitôt d’appartenir réellement au soleil, quoiqu’elle dût continuer à circuler autour de lui avec la vitesse convenable au moment de la séparation, mais ! sans pouvoir, dès lors, participer davantage aux mo- I difications ultérieures qui surviendraient dans la rotation solaire par le progrès du refroidissement.
« On conçoit aisément, d’après cela , comment la I limite mathématique de l’atmosphère du soleil a dû ; diminuer, sans cesse, pour les parties situées à l’équa- 1 teur solaire, à mesure que le refroidissement a rendu I la rotation plus rapide. Dès lors, cette atmosphère a dû i successivement abandonner, dans le plan de cet équa- ! teur, diverses zones gazeuses, situées un peu au delà : des limites correspondantes ; ce qui constituerait le premier état de nos planètes. Le même mode de for- I mation s’appliquerait évidemment aux dillérents sately lites, par les atmosphères de leurs planètes respec- ^ tives...
« Les caractères généraux de notre monde sont évidemment en parfaite harmonie avec cette théorie cos- : mogonique. La direction identique de tous les mouvements, tant de rotation que de translation, en dérive immédiatement. Quant à la forme et à la position des orbites, elles seraient, d’après une telle cosmogonie,
• parfaitement circulaires et dans le plan de l’équateur solaire, si le refroidissement et la condensation avaient
; pu s’accomplir avec une entière régularité. Mais les variations, nécessairement irrégulières, qu’ont dû i éprouver les différentes parties de chaque masse dans
* leur température et dans leur densité, ont pu produire,
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comme le remarque justement Laplace , les faibles excentricités et les légères déviations que nous observons. On voit, en outre, que cette hypotlièse explique immédiatement celte impulsion primitive, propre à chaque astre de notre monde, qui embarrassait jusqu’ici la conception fondamentale des mouvements célestes, et dont désormais la seule rotation du soleil peut rendre uniformément raison de la manière la plus naturelle. Enfin, il en résulte évidemment, quoique personne ne l’ait encore remarqué, que la formation des diverses parties de notre système a été, de toute nécessité, successive; les planètes étant d’autant plus anciennes qu’elles sont plus éloignées du soleil, et la même loi s’observant dans chacune d’elles à l’égard de sesdifférents satellites, qui, tous, sont d’ailleurs plus modernes que les planètes correspondantes, même, comme je l’indiquerai bientôt, pourra-t-c venir, dans la suite, à perfectionner cet ordre logique, au point d’assigner, entre certaines limites, nombre de siècles écoulés depuis chaque formation.
« Pour donner à cette cosmogonie une véritable consistance mathématique , j’ai tenté d’y découvrir un aspect d’après lequel elle comportât quelque vérification mécanique, critérium indispensable à toute hypothèse relative à des phénomènes astronomiques. Il s’agissait donc de trouver, dans les valeurs actuelles et bien connues de nos éléments astronomiques, une • classe de nombres qui fût suffisamment en harmonie avec les conséquences d’un tel mode de formation. J’ai d’abord senti que je devais le chercher seulement parmi les éléments qui ne sont point sensiblement altérés par les perturbations proprement dites ; les autres étant nécessairement impropres à témoigner, sans équivoque, de l’état primitit,, Enfin, il était indis-
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pensable de se borner, du moins en premier lieu, à la considé/ation des mouvements de translation, comme beaucoup plus susceptibles d’être exactement analysés, d’après la nature de l’hypothèse, que les rotations qui sont d’ailleurs encore si mal connues en plusieurs cas.
« Le principe fondamental de cette importante vérification consiste en ce que, suivant la cosmogonie proposée, le temps périodique de chaque astre produit a dû être nécessairement égal à la durée de la rotation de l’astre producteur, à l’époque où son atmosphère pouvait s’étendre jusque-là. On fait ainsi porter naturellement la discussion sur les deux éléments astronomiques les mieux connus et les moins affectés par les perturbations, les moyennes distances et les durées des révolutions sidérales. La question consistait donc à déterminer directement quelle pouvait être la durée de la rotation du soleil quand la limite mathématique de son atmosphère s’étendait jusqu’à telle ou telle planète, pour examiner si, en effet, on la trouverait sensiblement égale au temps périodique correspondant ; et pareillement à l’égard de chaque planète comparée à ses satellites. »
Ici, M. Comte expose comment il forme l’équation fondamentale qui compare les rotations des astres producteurs avec les mouvements de translation des astres produits, puis il continue :
« La première comparaison de ce genre qui m’ait vivement frappé se rapporte à la lune; car on trouve alors que son temps périodique actuel s’accorde, à moins d’un dixième de jour près, avec la durée que devait avoir la rotation terrestre à l’époque où la distance lunaire formait la limite mathématique de notre atmosphère. La coïncidence est moins exacte, mais pourtant frappante, dans tous les autres cas. A
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l’égard des planètes, on obtient ainsi, pour la duree des | rotations solaires correspondantes, une valeur toujours I : un peu moindre que celle de leurs temps péiiodi- | ques etfectifs. Il est remarquable que cet écart, quoi- 1 que croissant à mesure que l’on considère une planète ] plus lointaine, conserve néanmoins, à très-peu près, jj le même rapport avec le temps périodique correspon- V dant, dont il forme ordinairement 1/45. Le défaut se ^ change en excès dans les divers systèmes de satellites, où il est proportionnellement plus grand qu’envers | les planètes, et d’ailleurs inégal d’un système à l’autre, n « Par l’ensemble de ces comparaisons, je suis donc conduit à ce résultat : en supposant la limite mathéma- i tique de l’atmosphère solaire successivement étendue jus- !| qu'aux régions où se trouvent maintenant les diverses pla- .] nètes , la durée de la rotation du soleil était, à chacune de ces époques, sensiblement égale à celle de la révolution i sidérale actuelle de la planète correspondante ; et de ;| même pour chaque atmosphère planétaire à l'égard de tous 1 les divers satellites respectifs. » |
M. Comte fait remarquer que, dans une recherche î de cette nature, on doit être bien plus frappé d’un ac- ^ cord approximatif que du défaut d’accord parfait; ^ néanmoins qu’une telle vérification ne peut pas être ? regardée comme une démonstration mathématique de 1 la cosmogonie proposée, le sujet n’en comportant pas. f Puis il ajoute : !
« Ce qui pourrait maintenant donner le plus de force ] à cette théorie, ce serait d’en déduire quelque loi réelle, encore inconnue, comme par exemple, ainsi que j’en ai l’espérance, d’en tirer une analogie relative aux diverses rotations planétaires , qui semblent jusqu’ici tout à fait incohérentes, et parmi lesquelles doit pour- ! tant régner, sans doute, un certain ordre caché. Mais i
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cette première vérification suffit pour donner à l’hypothèse cosmogonique de Laplace une consistance scientifique qui lui manquait encore et qui peut attirer désormais sur une telle étude l'atteniion des esprits philosophiques.
« En considérant, sous un autre point de vue, ces légères différences entre les temps périodiques indiqués par notre principe et ceux qui ont effectivement lieu, on peut même y entrevoir une base d’après laquelle on pourrait tenter un jour de remonter, avec une certaine approximation, aux époques des diverses formations successives. Si les temps périodiques n’avaient souffert aucune altération, une telle chronologie n’aurait, au contraire, aucun fondement. L’augmentation d’environ huit jours, par exemple, qu’a dû éprouver, d’après cette cosmogonie, notre année sidérale depuis la séparation de la terre, permettrait de fixer, entre des limites plus ou moins écartées, la date de cet événement, si l’influence des diverses causes perturbatrices qui ont pu produire cette modification pouvait être jamais suffisamment connue. Cette considération semble d’autant plus rationnelle que l’écart s’accroît à mesure qu’il se rapporte à quelque planète plus ancienne. Mais les difficultés mathématiques transcendantes propres à une telle question nous interdiront peut-être toujours d’effectuer, même grossièrerement, une semblable détermination, quand mê.me cette cosmogonie viendrait à être suffisamment constatée.
« Une dernière conséquence générale de l’hypothèse cosmogonique proposée consiste à établir, d’après la formule fondamentale indiquée ci-dessus, que la formation de notre monde est maintenant aussi complète quelle puisse l’être pendant la durée totale qu’il
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comporte. Il suffit pour cela de reconnaître, comme ■)ii le peut aisément clans tous les cas, que l’étendue effective de chaque atmosphère est actuellement inférieure à la limite mathématique qui résulte de la rotation correspondante ; ce qui montre aussitôt l’impossibitité d’aucune formation nouvelle ' . »
