CHAPITRE XII L'Optique et l'Électricité
La théorie de Fresnel. — Le meilleur exemple1 que Ton puisse choisir est la théorie de la lumière et ses rapports avec la théorie de l'électricité. Grâce à Fresnel, Poptique est la partie la plus avancée de la physique; la théorie dite des ondulations forme un ensemble vraiment satisfaisant pour l'esprit ; mais il ne faut pas lui demander ce qu'elle ne peut nous donner.
Les théories mathématiques n'ont pas pour objet de nous révéler la véritable nature des choses; ce serait là une prétention déraisonnable. Leur but unique est de coordonner les lois physiques que l'expérience nous fait connaître, mais que sans le secours des mathématiques nous ne pourrions même énoncer.
Peu nous importe que l'éther existe réellement,
1. Ce chapitre est la reproduction partielle des préfaces de deux de mes ouvrages : Théorie mathématique de la lumière ( Paris, Naud, 1889) et Électricité ei optique (Paris, Naud, 1901).
JH.
c'est l'affaire des métaphysiciens ; l'essentiel pour nous c'est que tout se passe comme s'il existait et que cette hypothèse est commode pour l'explication des phénomènes. Après tout, avons-nous d'autre raison de croire à l'existence des objets matériels? Ce n'est là aussi qu'une hypothèse commode ; seulement elle ne cessera jamais de l'être, tandis qu'un jour viendra sans doute où l'éther sera rejeté comme inutile.
Mais ce jour-là même, les lois de l'optique et les équations qui les traduisent analytiquement resteront vraies, au moins comme première approximation. Il sera donc toujours utile d'étudier une doctrine qui relie entre elles toutes ces équations.
La théorie des ondulations repose sur une hypothèse moléculaire; pour les uns qui croient découvrir ainsi la cause sous la loi, c'est un avantage ; pour les autres, c'est une raison de méfiance ; mais cette méfiance me paraît aussi peu justifiée que l'illusion des premiers.
Ces hypothèses ne jouent qu'un rôle secondaire. On pourrait les sacrifier ; on ne le fait pas d'ordinaire parce que l'exposition y perdrait en clarté, mais cette raison est la seule.
En effet, si on y regardait de près, on verrait qu'on n'emprunte aux hypothèses moléculaires que deux choses : le principe de la conservation de l'énergie et la forme linéaire des équations qui est la loi générale des petits mouvements, comme de toutes les petites variations.
l'optique et l'électricité 247
C'est ce qui explique pourquoi la plupart des conclusions de Fresnel subsistent sans changement quand on adopte la théorie électro-magnétique de la lumière.
La théorie de Maxwell. — C'est, on le sait, Maxwell qui a rattaché par un lien étroit deux parties de la physique, jusque-là complètement étrangères Tune à l'autre, l'optique et l'électricité. En se fondant ainsi dans un ensemble plus vaste, dans une harmonie supérieure, l'optique de Fresnel n'a pas cessé d'être vivante. Ses diverses parties subsistent, et leurs rapports mutuels sont toujours les mêmes. Seulement, le langage dont nous nous servons pour les exprimer a changé, et d'autre part, Maxwell nous a révélé d'autres rapports, jusqu'à lui insoupçonnés, entre les différentes parties de l'optique et le domaine de l'électricité .
La première fois qu'un lecteur français ouvre le livre de Maxwell, un sentiment de malaise, et souvent même de défiance se mêle d'abord à son admiration. Ce n'est qu'après un commerce prolongé et au prix de beaucoup d'efforts, que ce sentiment se dissipe. Quelques esprits éminents le conservent même toujours.
Pourquoi les idées du savant anglais ont-elles tant de peine à s'acclimater chez nous? C'est sans doute que l'éducation reçue par la plupart des Français éclairés les dispose à goûter la précision et la logique avant toute autre qualité*
Les anciennes théories de la physique mathématique nous donnaient à cet égard une satisfaction complète. Tous nos maîtres, depuis Laplace jusqu'à Cauchy, ont procédé de la même manière. Partant d'hypothèses nettement énoncées, ils en ont déduit toutes les conséquences avec une rigueur mathématique, et les ont comparées ensuite avec l'expérience. Ils semblent vouloir donner à chacune des branches de la physique la même précision qu'à la mécanique céleste.
Pour un esprit accoutumé à admirer de tels modèles, une théorie est difficilement satisfaisante. Non seulement il n'y tolérera pas la moindre apparence de contradiction, mais il exigera que les diverses parties en soient logiquement reliées les unes aux autres et que le nombre des hypothèses distinctes soit réduit au minimum.
Ce n'est pas tout, il aura encore d'autres exigences qui me paraissent moins raisonnables. Derrière la matière qu'atteignent nos sens et que l'expérience nous fait connaître, il voudra voir une autre matière, la seule véritable à ses yeux, qui n'aura plus que des qualités purement géométriques et dont les atomes ne seront plus que des points mathématiques soumis aux seules lois de la dynamique. Et pourtant ces atomes invisibles et sans couleur, il cherchera, par une inconsciente contradiction, à se les représenter et par conséquent à les rapprocher le plus possible de la matière vulgaire.
C'est alors seulement qu'il sera pleinement
l'optique et l'électricité 249
satisfait et s'imaginera avoir pénétré le secret de l'univers. Si cette satisfaction est trompeuse, il n'en est pas. moins pénible d'y renoncer.
Ainsi, en ouvrant Maxwell, un Français s'attend à y trouver un ensemble théorique aussi logique et aussi précis que l'optique physique fondée sur l'hypothèse de l'éther; il se prépare ainsi une déception que je voudrais éviter au lecteur en l'avertissant tout de suite de ce qu'il doit chercher dans Maxwell et de ce qu'il n'y saurait trouver.
Maxwell ne donne pas une explication mécanique de l'électricité et du magnétisme; il se borne à démontrer que cette explication est possible.
Il montre également que les phénomènes optiques ne sont qu'un cas particulier des phénomènes électromagnétiques. De toute théorie de l'électricité, on pourra donc déduire immédiatement une théorie de la lumière.
La réciproque n'est malheureusement pas vraie; d'une explication complète de la lumière, il n'est pas toujours aisé de tirer une explication complète des phénomènes électriques. Gela n'est pas facile, en particulier, si Ton veut partir de la théorie de Fresnel; cela ne serait sans doute pas impossible ; mais on n'en arrive pas moins à se demander si Ton ne va pas être forcé de renoncer à d'admirables résultats que l'on croyait définitivement acquis. Cela semble un pas en arrière; et beaucoup de bons esprits ne veulent pas s'y résigner.
Quand le lecteur aura consenti à borner ses espé-
250 LA SCIENCE ET i/HYPOTHESE
rances, il se heurtera encore à d'autres difficultés, le savant anglais ne cherche pas à construire un édifice unique, définitif et bien ordonné, il semble plutôt qu'il élève un grand nombre de constructions provisoires et indépendantes, entre lesquelles les communications sont difficiles et quelquefois impossibles.
Prenons comme exemple le chapitre où Ton explique les attractions électrostatiques par des pressions et des tensions qui régneraient dans le milieu diélectrique. Ce chapitre pourrait être supprimé sans que le reste du volume en devînt moins clair et moins complet, et d'un autre côté il contient une théorie qui se suffit à elle-même et on pourrait le comprendre sans avoir lu une seule des lignes qui précèdent ou qui suivent. Mais il n'est pas seulement indépendant du reste de l'ouvrage ; il est difficile de le concilier avec les idées fondamentales du livre. Maxwell ne tente même pas cette conciliation, il se borne à dire : « I hâve not been able to make the next step, namely, to actfount by mechanical considérations for thèse stresses in the dielectric. »
Cet exemple suffira pour faire comprendre ma pensée ; je pourrais en citer beaucoup d'autres. Ainsi, qui se douterait en lisant les pages consacrées à la polarisation rotatoire magnétique qu'il y a identité entre les phénomènes optiques et magnétiques?
On ne doit donc pas se flatter d'éviter toute contradiction; mais il faut en prendre son parti.
