LA THÉORIE PHYSIQUE ET ^ L* EXPÉRIENCE

cherons à dissiper l'apparence paradoxale, nous en placerons une qui, en ces dernières années, a été souvent formulée et commentée. Énoncée d'abord par M. G. Milhaud (1} au sujet du corps pur de la Chimie, elle a été longuement et fortement développée par M. H. Poincaré (2) à propos de principes de la Mécanique; ^. Edouard Le Roy Ta également formulée (3) avec une grande netteté.

Cette affirmation est îa suivante :

Certaines hypothèses fondamentales de la théorie physique ne sauraient être contredites par aucune expérience, parce qu'elles constituent en réalité des définitions^ et que certaines expressions, usitées du physicien » ne prennent leur sens que par elles.

Prenons un des exemples cités par M. Ed. Le Roy : Lorsqu'un corps grave tombe librement, l'accélération de sa chute est constante. Une telle loi peut-elle être contredite par l'expérience ? Non, car elle constitue la définition même de ce qu'il faut entendre par chute libre. Si, en étudiant la chute d'un corps grave, nous trouvions que ce corps ne tombe pas d'un mouvement uniformément accéléré, nous en conclurions non pas que la loi énoncée est fausse, mais que le corps ne tombe pas librement, que quelque cause en entrave le mouvement, et les écarts entre la loi énoncée

M) G. MiLiiAUD : La Science rationnelle {Bévue de Métaphysique et de Morale, 4" année, 1896, p. 280). — Le Rationnel, Paris, 1898, p. io.

(2) H. PoiNCARË : Sur les Principes de la Mécanique (Bibliothèque du Congrès international de Philosophie. 111. Logique et Histoire des Sciences. Paris, 1901 ; p. 451). — Sur la valeur objective des théories physiques {Revue de Métaphysique et de Morale, 10* année, 1902, p. 263). — La Science et l'Hypothèse, p. 110.

(3) Edouard Le Roy : Un positivisme nouveau {Revue de Métaphysique et de Morale, 9« année, 1901, p. 143-144).

et les faits observés nous serviraient à découvrir cette cause et à en analyser les effets.

Ainsi, conclut M. Ed. Le Roy, « les lois sont invérifiables, à prendre les choses en toute rigueur..., parce qu elles constituent le critère môme auquel on juge les apparences et les méthodes qu*il faudrait utiliser pour les soumettre à un examen dont la précision soit susceptible de dépasser toute limite assignable ».

Reprenons plus en détail, à la lumière des principes précédemment posés, cette comparaison entre la loi de la chute des corps et Texpérience.

Nos observations quotidiennes nous ont fait connaître toute une catégorie de mouvements que nous avons rapprochés les uns des autres sous le nom de mouvements des corps graves ; parmi ces mouvements se trouve la chute qu'éprouve un corps grave lorsqu'il n'est gêné par aucun obstacle. Il en résulte que ces mots : « chute libre d'un corps grave » ont un sens pour l'homme qui fait appel aux seules connaissances du sens commun, qui n'a aucune notion des théories physiques.

D'autre part, pour classer les lois des mouvements dont il s'agit, le physicien a créé une théorie, la théorie de la pesanteur, application importante de la Mécanique rationnelle ; en cette théorie, destinée à fournir une représentation symbolique de la réalité, il est également question de « chute libre d'un corps grave » ; par suite des hypothèses qui supportent tout ce schéma, une chute libre doit être nécessairement une chute uniformément accélérée.

Les mots « chute libre d'un corps grave » ont mainte-

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nant deux sens distincts. Pour Thomme ignorant des théories physiques, ils ont leur signification réelle^ ils signifient ce que le sens commun entend en les pronon- 4jant; pour le physicien, ils ont un sens symbolique, ils signifient « chute uniformément accélérée ». La théorie n'aurait pas rempli son but si le second sens n'était point le signe du premier, si une chute, regardée comme libre par le sens commun, n'était pas également une chute d'accélération uniforme, ou à peu près uniforme, les constatations du sens commun étant essentiellement, nous l'avons dit, des constatations dénuées de précision.

Cet accord, faute duquel la théorie eût été rejetée sans plus ample informé, se produit; une chute que le sens commun déclare à peu près libre est aussi un^ chute dont l'accélération est à peu près constante. Mais la constatation de cet accord, grossièrement approximatif, ne nous contente pas ; nous voulons pousser plus loin et dépasser le degré de précision auquel peut prétendre le sens commun. A l'aide de la théorie que nous avons imaginée, nous combinons des appareils propres à reconnaître avec sensibilité si la chute d'un corps est ou n'est pas uniformément accélérée; ces appareils nous montrent qu'une certaine chute, regardée par le sens commun comm^ une chute libre, a une accélération légèrement variable. La proposition qui, dans notre théorie, donne son sens symbolique au mot « chute libre » ne représente pas avec une exactitude suffisante les propriétés de la chute réelle et concrète que nous avons observée.

Deux partis s'offrent alors à nous.

En premier lieu, nous pouvons déclarer que nous

avons eu raison de regarder la chute étudiée comme une chute libre, d'exiger que la définition théorique de ces mots s'accorde avec nos observations ; dans ce cas, puisque notre définition théorique ne satisfait pas à cette exigence, elle doit être rejetée ; il nous faut construire une autre Mécanique sur çies hypothèse^ nouvelles, Mécanique en laquelle les mots « chute libre » signifieront non plus « chute uniformément accélérée », mais « chute dont Tàccélération varie suivant, une certaine loi ».

En second lieu, nous pouvons déclarer que nous avons eu tort d'établir un rapprochement entre la chute concrète que nous avons observée et la chute libre symbolique définie par notre théorie; que celle-ci était un schéma trop simplifié de celle-là ; que, pour représenter convenablement la chute sur laquelle nos expériences ont porté, le théoricien doit imaginer non plus un grave tombant librement, mais un grave gêné par certains obstacles tels que la résistance de Tair; qu'en figurant l'action de ces obstacles au moyen d'hypothèses appropriées, il composera un schéma plus compliqué que le grave libre, mais plus apte à reproduire les détails de l'expérience ; en résumé, selon le langage que nous avons précédemment fixé (ch. iv, §3), nous pouvons chercher à éliminer, au moyen de corrections convenables, les causes d'erreur, telles que la résistance de l'air, qui inlluaient sur notre expérience.

M. Le Roy affirme que nous prendrons le second parti et non le premier ; en quoi il a assurément raison. Les causes qui nous dicteront cette détermination sont aisées à apercevoir. En prenant le premier parti, nous serions obligés de détruire de fond en

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comble un très vaste système théorique, qui représente d'une manière très satisfaisante un ensemble très étendu et très complexe de lois expérimentales. Le second parti, uu contraire, ne fait rien perdre du terrain déjà conquis à la théorie physique ; de plu§, il a réussi dans un si grand nombre de cas que nous sommes fondés & escompter un nouveau succès. Mais dans cette coniiance accordée à la loi de la chute des graves, nous ' ne voyons rien d'analogue à la certitude que la défmition géométrique tire de son essence même, à cette certitude par laquelle on serait insensé si Ton allait douter que les divers points d'une circonférence ne fussent tous équidistants du centre.

Nous ne trouvons ici qu'une application particulière du principe posé au § 2. Un désaccord entre les faits concrets qui composent une expérience, et la représentation symbolique que la théorie substitue à cette expérience, nous prouve que quelque partie de ce symbole est à rejeter. Mais quelle partie? C'est ce que Texpérience ne nous dit pas, ce qu'elle laisse à notre sagacité le soin de deviner. Or, parmi les éléments théoriques qui entrent dans la composition de ce symbole, il en est toujours un certain nombre que les physiciens d'une certaine époque s'accordent à accepter sans contrôle, qu'ils regardent comme hors de conteste. Dès lors, le physicien qui doit modifier ce symbole fera sûrement porter sa modification sur des éléments autres que ceux-là.

Mais ce qui pousse le physicien à agir ainsi, ce n'est point une nécessité logique ; en agissant autrement il pourrait être maladroit et mal inspiré ; il ne marcherait pas, pour cela, sur les traces du géomètre assez

insensé pour contredire à ses propres déiinitionB ; il ne ferait rien d'absurde. Il y a plus ; un jo-er peuttftre, en agissant autrement, en refusant d'invoquer des causes d'erreur et de recourir à des corrections pour rétablir Vaccord entre le schéma théorique et le fait, en portant résolument la réforme parmi les propositions qu'un commun accord déclarait intangibles, il accomplira l'œuvre de génie qui ouvre à la théorie une carrière nouvelle.

En effet, ces hypothèses, qui sont devemies des conventions universellement acceptées, dont la certitude semble briser la contradiction expérimentale cft la rejeter sur d'autres suppositions plus douteuses, il faudrait bien se garder de les croire à tout jamais assurées. L'histoire de la Physique nous montre ^ue, biensom- Yent, l'esprit humain a été amené à renverser de fond en comble de tels principes, regardés A'vm commun accord, pendant des siècles, comme des axiomes inviolables, et à rebâtir ses théories physiques sur denemvelles hypothèses.

Fut-il, par exemple, pendant des millénaires, principe plus clair et plus assuré que celui-ci : T)&ns un milieu homogène, la lumière se propage en «ligne droite? Non seulement cette hypothèse portait toute l^Optique ancienne, Catoptrique et Dioptrique, dont les élégantes déductions géométriques Teprésentaient à souhait un nombre immense de faits, mais encore elle était devenue, pour ainsi dire, la définition physique de la ligne droite; .c'e^t à cette hypothèse que devait faire appel tout homme désireux de réalHser une droite, le charpentier qui vérifie la rectitude d'une pièce de bois, l'arpenteur qui jalonne-un ali-

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gnement, le géodésiea qui relève une direction au moyen des pinnules de son alidade^ Tastronome qui définit Toricntatiofi des étoiles sur lesquelles il raisonne par Taxe optique de sa lunette. Cependant, un jour vint où Ton. se lassa d'attribuer à quelque cause d'erreur les effets de diffraction observés par Grimaldi, où Ton se résolut à rejeter la loi de la propagation rectiligne de la lumière, à donner à l'Optique des fondements entièrement nouveaux ; et cette audacieuse résolution fut, pour la théorie physique, le signal d« progrès merveilleux.

§ IX. — Des hypothèses dont renoncé n'a aucun sens expérimentaL

Cet exemple, et ceux que l'histoire de la Science nous permettrait d'y joindre, nous montrent que nous serions fort imprudents de dire, au sujet d'une hypothèse communément admise aujourd'hui : « Nous sommes certains que jamais nous ne serons conduits à l'abandonner par une expérience nouvelle, quelque précise qu'elle soit. » Cependant, cette affirmation, M. H. Poincaré n'hésite pas à l'émettre (1) au sujet des principes de la Mécanique.

Aux raisons déjà invoquées pour prouver que ces principes ne peuvent ôtre atteints par un démenti expérimental, M. H. Poincaré en joint une qui paraît encore plus convaincante : non seulement ces principes

(1) H. PoiNXAKÉ : Sur les principes de la Mécanique (Bibliothèque du Congrès international de Philosophie. III. Logique et Histoire des Sciences, Paris, 1901 ; pp. 413, 491] .

ne peuvent être démentis par Texpérience, parce qu'ils sont les règles, universellement acceptées, qui nous servent à découvrir, dans nos théories, les tares signalées par ces démentis; mais encore ils ne peuvent être démentis par Texpérience parce que Yopération qui prétendrait les comparer aux faits n'aurait aucun sens.

Expliquons cela par un exemple.

Le principe de Tinertie nous enseigne qu'un point matériel soustrait à Faction de tout autre corps se meut eti ligne droite d'un mouvement uniforme. Or, on ne peut observer que des mouvements relatifs; on ne peut donc donner un sens expérimental à ce principe que si l'on suppose choisi un certain terme, un certain solide géométrique pris comme repère fixe, auquel le mouvement du point matériel soit rapporté. La fixation de ce repère fait partie intégrante de l'énoncé de la loi ; si Ton omettait cette fixation, cet énoncé serait dénué de signification. Autant de repères distincts, autant de lois différentes. On énoncera une loi de l'inertie, si Ton dit que le mouvement d'un point isolé, supposé vu de la terre, est rectiligne et uniforme, une autre si l'on répète la même phrase en rapportant le mouvement au Soleil, une autre encore si le repère choisi est l'ensemble des étoiles fixes. Mais alors, une chose est bien certaine : c'est que, quel que soit le mouvement d'un point matériel vu d'un premier repère. Ton peut toujours, et d'une infinité de manières, choisir un second repère de telle sorte que, vu de là, notre point matériel paraisse se mouvoir en ligne droite d'un mouvement uniforme. On ne saurait donc tenter une vérification expérimentale du principe de l'inertie; faux si Ton rapporte les mouvements à un certain repère, il