Poinsot, Statique, Préliminaire, I

dehors n'intervient; et il devait sembler d'abord que si ce repos était troublé, ce serait en vertu d'une cause étrangère à la matière.

Ainsi naît l'idée de force. Tous les objets qui me paraissent en repos sont, à la vérité, dans un repos relatif, étant entraînés dans le mouvement général de la terre ; mais la remarque importe peu en ce qui concerne la cause étrangère qui vient changer ce repos relatif en un mouvement relatif. Elle agit, pour déplacer un poids, dans un wagon ou un bateau en marche, absolument comme elle agirait dans le wagon ou le bateau arrêtés.

Appelons-la énergie^ ce mot étant mieux approprié à la doctrine actuelle ; et admettons que l'énergie est inséparablement liée à la matière. Il faudra reconnaître cependant qu'elle se manifeste avec plus ou moins d'intensité en telle ou telle portion de matière ; et qu'elle passe d'un objet dans un autre.

Sur un billard, cinq ou six boules étant alignées, et la première lancée contre la seconde, toutes les boules du rang restent immobiles sauf la dernière qui s'en va. Quelque chose a passé de l'une à l'autre; quelque chose qui n'avait point de poids et qui n'occupe point de place. Le mouvement s'est manifesté enlin dans la dernière, ne rencontrant plus d'obstacle immédiat.

34t LE MONDE EXTÉRIEUR

Cette énergie ne peut certainement se manifester à moi, sans un objet pondérable. Elle en est cependant bien distincte , puisqu'elle peul exister ou ne pas exister en cet objet. On fera observer qu'il est constamment soumis à l'attraction verticale qui l'attache plus ou moins solidement à la terre, et qu'on appelle son poids ; encore se lien se relâche-t-il à mesure que l'objet s'éloigne de la surface du globe; à une certaine distance, le lien serait tout à fait dénoué.

Comment s'opère le passage de l'énergie d'une boule dans l'autre? Le choc, disent certains auteurs, n'est pas réel, immédiat; un petit intervalle demeure toujours 1 . L'effet n'est pas non plus instantané, un temps appréciable s'écoule entre le coup et le départ, comme M. Tait, m'a-t-on dit, Ta montré dans une élude sur le jeu de Gulf. Il y a, dit-on, un effet d'élasticité, la bille étant déformée et les molécules déplacées tendant à reprendre aussitôt leur place. Est-ce concevable sans un contact immédiat? Et n'a-t-on pas, du reste, une démonstration de Poinsot prouvant que la supposition est inutile, et que les mouvements se transmettraient de même, si les billes étaient absolument rigides?

i. Hirn.

La cause du mouvement qui fait rouler une bille sur un plan horizontal peut exister ou ne pas exister en elle. Elle reçoit cette énergie d'une autre boule qui la perd en la lui communiquant. C'est ce qui nous apparaît clairement. Nous en dirons autant des autres formes de l'énergie qui produisent en un objet les phénomènes de la chaleur ou de l'électricité. L'énergie est là; mais elle peut passer ailleurs.

D'où sont, par exemple, venues les calories qui augmentent la température d'un objet matériel? Elles ont quitté un autre objet matériel. Où vontelles passer? Dans un troisième. On les retrouvera sans perte aucune. « Rien ne se perd, ni ne se crée, » est vrai de l'énergie comme de la matière.

L'énergie existant en ce monde, en quantité finie et invariable, passe d'un objet à l'autre par voie d'échanges et avec divers aspects. La matière se transforme, l'énergie se transforme; de l'une et de l'autre, nous savons toujours retrouver les quantités initiales.

Mais l'énergie et la matière sont des entités différentes. Différentes par la conception que nous en avons; différentes en fait puisque l'énergie, formant au total une somme constante, comme la matière, se déplace, s'accumule en certains points, passe d'un objet à un autre. Force et matière

ne sont pas la même chose, bien que nous ne les voyions jamais séparées.

Cette dernière affirmation est-elle bien prouvée? L'énergie agit-elle de loin, entre les corps séparés par des vides, ou bien est-il nécessaire de lui supposer toujours un véhicule matériel et d'imaginer un intermédiaire mettant les objets distants en contact ?

Nous sommes accoutumés à voir le mouvement transmis d'un objet matériel à un autre par un choc, une pression, un contact entre les deux objets. Pourquoi ce contact est-il obligé? On ne sait trop. Quand une bille choque une autre bille, ce qui causait le mouvement dans la première passe aussitôt dans la seconde; cela parait tout naturel, si le contact a eu lieu. Au contraire, un spirite seul prétendrait donner de loin une impulsion à une bille, ou peser de loin sur le plateau d'une balance. M. Crookes a raconté des expériences de ce genre.

Cependant un aimant attire de petits morceaux de fer; l'ambre électrisé par le frottement attire des barbes de plume. Un exemple est bien autrement considérable : celui de la pesanteur. La force qui attire tous les objets vers la terre, et la terre elle-même vers le soleil, s'exerce à distance. Une source de chaleur échauffe aussi des objets éloi-

gnés : elle communique à leurs molécules le mouvement de vibration qui est en elle. Par où se fait la transmission? La force peut-elle sauter à travers le vide d'un objet à un autre?

Alors elle devient une entité tout à fait distincte, M. Hirn, l'illustre savant qui a tant contribué à fixer la théorie de la chaleur, admet cette idée. La force est pour lui un être particulier, se manifestant dans l'univers à côté de la matière. Si l'on suppose une substance imperceptible remplissant l'espace et servant d'intermédiaire entre les corps, il refuse le nom de matière à cette substance parce qu'un caractère essentiel de la matière lui manque. Le caractère de la matière n'est pas seulement d'occuper l'espace , mais d'opposer quelque résistance au déplacement. Et M. Hirn démontre que la substance la plus mobile opposerait une certaine résistance à la course rapide des corps célestes, et que le frottement serait une cause de retard. Or, les astronomes ne peuvent attribuer à cette cause aucun retard dans la course des sphères célestes 1 .

L'opinion aujourd'hui régnante ne s'est pas arrêtée à cet argument. Elle admet qu'une substance

1. M. Young, astronome américain, avait soutenu que la durée du jour n'était pas constante, et essayé d'attribuer cette irrégularité au frottement de l'éther ; mais l'explication a été contestée.

parfaitement élastique, un messager matériel, destiné à transmettre tous les mouvements, emplit tous les vides de l'univers. Cet agent, partout présent, a été nommé autrefois par Newton : c'est l'éther.

« Soutenir que la gravité est inhérente et essentielle à la matière, a écrit Newton ', de telle sorte qu'un corps puisse agir sur un autre à distance, à travers le vide sans quelque chose d'intermédiaire qui détermine ou qui transporte cette action réciproque, me semble une absurdité telle que pour y tomber il faudrait être absolument incapable de toute discussion philosophique. La gravité doit être causée pa r un agent agissant sans cesse suivant certaines lois. Mais cet agent est-il matériel ou immatériel? C'est ce que je laisse au lecteur à décider. »

M. Hirn ajoute:

« Ce que New r ton a dit de la gravité s'applique à bien plus forte raison aux relations de lumière, de chaleur, d'électricité, et la question qu'il pose reste la même. »

Et il répond : « L'analyse scrupuleuse des faits les plus divers, dévoilés aujourd'hui parla science, permet de répondre par la négation la plus absolue à la première question : ce n'est pas la matière dif-

\ . Lettre à Bentley, citée par M. Hirn. Constitution de V espace cêktU.

fuse qui remplit l'espace et qui établit les relations entre les corps célestes. »

En cela, M. Hirn est plus affirmatif que Newton. Newton ne compromettait guère. Il y a un agent; cela est certain : est-il matériel, ou non? Newton ne décidait rien à ce sujet.

« Ce quelque chose qui remplit l'espace à Tinfini, dit encore M. Hirn; ce quelque chose dont, aux yeux de Newton, la négation était un symptôme d'ineptie intellectuelle; ce quelque chose n'est pas de la matière pondérable, soit à l'état de repos, soit à l'état de mouvement. »

Il nous semble, en effet, que ce quelque chose ne peut pas être de la matière pondérable, dans un état de diffusion. Si c'était un gaz très dilué, aux molécules très séparées, le problème ne serait que reculé, et il faudrait, pour expliquer les rapports entre ces molécules distantes, comme il l'a fallu pour expliquer les rapports entre les astres, imaginer encore un intermédiaire. Il faudrait inventer un second éther. Ou l'éther n'est rien et l'hypothèse est inutile; ou il est absolument dense 1 ,

1 . Je me sers do mot dense dans le sens de « occupant intégralement une portion de l'espace ». En pratique, on confond souyent les idées de densité et de poids spécifique, quand il s'agit de matière pondérable et discontinue pour laquelle la densité et le poids spécifique augmentent à la fois par le resserrement des parties pleines dans un espace donné, Tune et l'autre s'expri-

ne laissant subsister aucun vide ; la substance y est continue comme elle Test à l'intérieur d'un atome pondérable.

L'éther n'est point pondérable, et de plus il est incapable de se combiner à la matière pondérable ou de s'en distraire. Tous les corps dont l'ensemble forme la matière sensible, la matière à l'état moléculaire, se combinent les uns aux autres, même l'azote, même cet irréductible argon, dont M. Berlhelol a obtenu enfin une combinaison hydrogénée. C'est à eux que s'applique le : « rien ne se perd, rien ne se crée ». Mais à l'océan d'éther qui les enveloppe, les corps pondérables n'empruntent et ne rendent rien, au moins tant que dure cet univers \

ment par le môme nombre. Mais nous parlons dune mauière impondérable et continue; le poids spécifique est nul, la densité est absolue.

i. On a quelquefois essayé de montrer que l'éther se combinait et devenait pondérable. M. Sergueyeff [La veille et le sommeil) lui attribue un rôle physiologique et nous le fait respirer. Des élats allotropiques de corps simples, les deux états du phosphore, par exemple, s'expliquer aient-ils, ont dit des chimistes, par la fixation ou la perte d'éther? En 1876 (Congrès de l'Association pour l'avancement des sciences, session de Clermont-Ferrand), M. Grolous présenta un appareil spécial scellé et taré, fait de deux ballons joints par un tube contenant l'un du soufre, l'autre du sulfure de carbone. L'appareil étant renversé et le soufre dissous, l'expérimentateur trouvait une perte de poids qu'il attribuait à la dissipation de l'éther. Perte minime : il s'agissait de dixièmes de milligramme.

Si ces vues étaient justifiées, si l'éther entrait dans la masse

L'ensemble de ces corps, c'est la matière à l'étal moléculaire. L'éther c'est la matière continue. Estil matière néanmoins? Oui, suivant la doctrine de Descartes, car il est étendu, mobile et inerte.

Et nous pouvons résumer tout ceci en quelques mots. Les notions de matière et d'énergie sontelles inséparables? Non, pour notre raison qui conçoit la matière en repos absolu. Non, même dans la réalité, l'énergie étant inégalement répartie et apparaissant çà et là avec des degrés d'intensité très différents, sous quelque forme qu'elle apparaisse. Mais l'énergie est inséparable de la matière en ce sens qu'elle ne passe d'un corps à l'autre que par contact. Et tous les corps de la nature sont en contact par l'entremise de l'éther qui emplit tout l'espace.

Voilà Thypothèse qu'on a été amené à admettre 1° par l'habitude de voir le mouvement transmis par contact; 2° par le désir d'éviter l'introduction dans l'univers d'une entité nouvelle : la force.

Seulement il faut qu'on veuille bien appeler

de la matière pondérable, et en sortait, la loi fondamentale « rien ne se perd, rien ne se crée » ne serait plus vraie. Mais de plus, on aurait tort de dire, suivant nous, que l'éther échappe à nos pesées par l'extrême petitesse de son poids spéciûque.

Il est actuellement impondérable. Si par un artifice quelconque, on le rendait pondérable, il aurait, étant continu, absolument dense, un poids spécifique supérieur à celui de tous les corps connus. »

350 LE MONDE EXTÊRIEUK

matière une substance continue, non moléculaire, incapable de combinaison avec l'autre (car alors il se créerait, il se perdrait de la matière pondérable) ; en un mot, une seconde matière : l'éther.

Avec l'idée cartésienne de l'éther naît la doctrine cartésienne des ondulations. « Lorqu'on jette une pierre dans une eau tranquille, dit M. Moulier, on voit se former autour du point où la pierre tombe, des rides circulaires qui se propagent avec une certaine vitesse. Pour expliquer la propagation de la lumière, on suppose qu'une source lumineuse détermine des mouvements analogues. » Dans l'eau, le mouvement se propage sans que la matière se déplace : jelez-y une plume et vous la verrez balancée en avant et en arrière du sommet d'une onde au sommet de la suivante. La distance entre ces deux sommets est la longueur d'une onde. Telles seraient dans l'éther continu et impondérable les ondes de la lumière.

Ce conducteur de l'énergie, l'éther, est pour nous imperceptible. Nos sens ne sont frappés que par la matière à l'état moléculaire ; à travers l'espace sombre, des rayons cheminent, convoyés par les invisibles ondes de l'éther, et c'est seulement lorsqu'un corps solide, un astre interposé reçoit la lumière, que la lumière éblouit nos yeux.

La matière à l'état moléculaire est aussi lou-

jours présente à la source d'un rayon de lumière : des rencontres des atomes et de la transformation de l'énergie qui les anime naîtront les ondes lumineuses qui se propageront à travers l'éther qui emplit l'espace. Elles s'y propageront avec une grande vitesse ; mais cependant en employant un temps appréciable, temps qu'on a pu calculer par le retard des satellites qui reparaissent après avoir passé derrière la planète Jupiter. Par le fait des instants dépensés dans le trajet de la lumière, les événements déjà anciens en un point de l'espace deviennent actuels en un autre point suffisamment éloigné : la fuite à travers l'espace arrête le cours du temps. Il y a, en ce moment, dans les profondeurs de l'espace un endroit d'où l'on voit la terre ; et où la terre que l'on voit est la terre d'il y a cent ans.

La matière à l'état moléculaire agira encore sur les ondes éthérées pour les réfléchir, suivant un angle égal à l'angle d'incidence ; ou bien, lorsque cette matière sera transparente et pénétrable, pour réfracter le rayon, en brisant la direction rectiligne, suivant un indice de réfraction particulier à chaque substance. Certains cristaux produisent une double réfraction, donnant deux rayons à la sortie ; et ces rayons sont profondément modifiés.

Erasme Bartholin, médecin danois, né en 1625, parait être le premier homme qui se soit aperçu qu'à travers le cristal du spath d'Islande, nos yeux voyaient deux images du même objet. Ce Bartholin, d'une famille qui donna plusieurs savants assez célèbres, était allé chercher à Padoue son bonnet de docteur et, rentré à Copenhague, enseignait la géologie beaucoup plus que la médecine. Doué d'un esprit curieux, il a laissé quelques écrits : De figura nivis dissertation — de naturœ mirabilibus qusestiones academicm, — de aère. Enfin, Expérimenta crystalli hlandki dhdiaclaslici...

Mais le grand Huyghens est le vrai auteur de la découverte et il alla bien plus loin que Bartholin : il vit que chaque rayon sorti du cristal ne se comportait plus comme un rayon de lumière ordinaire. Il eut l'idée de faire traverser à ce rayon un second cristal : « Il semble, dit-il 1 , qu'on est obligé de conclure que les ondes de lumière pour avoir traversé le premier cristal de spath d'Islande, acquièrent certaine forme ou disposition par laquelle, en rencontrant le tissu d'un second cristal, dans certaine position, elles puissent émouvoir les deux différentes matières qui servent aux deux espèces de réfraction; et, en ren-

\. Cité par Arago. Notice sur la polarisation de la /umiére, vol. 7 des Œuvres, p. 375.

QUATRIEME ELEMENT 3o3

contrant ce second cristal elles ne puissent émouvoir que Tune de ces matières. »

« Ainsi, dit Arago, suivant ce grand physicien, dans l'acte de la double réfraction, Tonde, ou si Ton veut, le rayon change de forme, perd sa symétrie, de manière à donner lieu à la distinction de ses divers côtés, ou en changeant seulement les termes, de ses divers pôles. »

Le phénomène de la réfraction a conduit Newton à une autre découverte. Le rayon blanc est composé de plusieurs rayons : comme ils sont inégalement réfrangibles, la réfraction les sépare ; et du prisme de verre où un rayon blanc a pénétré, émergent les rayons colorés du spectre. Comment par le phénomène des interférences, les ondes se superposent et s'annulent, en sorte que l'ombre est produite par la lumière contrariant la lumière; comment l'étude de ce phénomène a permis de calculer la longueur des ondes lumineuses comprise entre 400 et 700 millionièmes de millimètre, ce n'est pas le moment de l'exposer. Du violet au rouge, la longueur des ondes va augmentant.

Un rayon émis par un corps solide incandescent, passant par l'étroite fente d'un spectroscope, analysé enfin par le prisme, donne un spectre continu dans lequel les sept couleurs se succèdent sans intervalle; mais quand la chaleur a désagrégé le^

DBNT8 COCHIN. 23

atomes et que le rayon est émis par la vapeur lumineuse d'un gaz, les propriétés distinctes des atomes séparés se manifestent : chacun émet certaines vibrations qui lui sont spéciales. Le spectre eesse d'être continu ; il se déchire, et Ton ne voit plus que certaines raies occupant une place marquée dans le rouge, le vert, le bleu ou le violet. Au premier cas, toutes les notes parlaient à la fois; ici, avec une note dominante et quelques autres, un accord sera frappé; accord distinct pour chaque atome distinct, par conséquent caractéristique de chaque corps simple.

Ainsi se reconnaissent la note rouge du lithium, la note jaune du sodium, la note verte du baryum, la note bleue du cœsium. Ainsi a été découvert le plus délicat procédé d'analyse ; procédé applicable à la substance même des astres. La gravitation universelle nous montre partout identiques les lois auxquelles obéissent les corps pesants : nous savons maintenant aussi que ces corps sont partout de même nature chimique.

Il y a au delà du violet, en deçà du rouge des raies que nos yeux ne voient pas, mais qui s'inscrivent sur la plaque photographique. Quelle «erait, pour de plus clairvoyants, la couleur de ces invisibles rayons? Nous ne pouvons l'imaginer.

Quelquefois les raies se déplacent : les oncles deviennent plus longues ou plus courtes, la note plus grave ou plus aiguë. Quand un train à toute vapeur approche de nous, le son très grave d'abord devient de plus en plus aigu : la source de son se déplace assez rapidement pour que les dernières ondes émises rattrapant les premières et se mêlant à elles, en réduisent l'amplitude et en augmentent la vitesse.

Le train passe, la source de bruit s'enfuit, les ondes en quelque sorte se distendent, et depuis la note suraigue, perçue au passage, la gamme redescend, et le son de plus en plus sourd s'évanouit dans le lointain.

Assez grande est la vitesse des corps célestes, pour que, pendant qu'ils se précipitent vers nous, des phénomènes semblables viennent modilier les ondes lumineuses; et par le déplacement des raies du spectre, les astronomes ont mesuré la course des astres \

Mais nous n'avons pas la prétention d'enseigner ici les découvertes de la science. Nous y serions mal venu, la science étant pour nous comme ces langues étrangères qu'on entend et qu'on lit, sans être toujours capable de soutenir une conversation.

1. Voir les beaux travaux de M. Deslandres sur la couronne du soleil.

Nous avons voulu seulement, par une étroite échappée, faire entrevoir ces merveilles, et montrer comment sur les renseignements fournis par la sensation et soumis à la critique, se construisent les théories scientifiques. Le nom de trois élémemts était contestable, appliqué à trois états de la matière pondérable. Mais Téther, la matière non pondérable, non moléculaire, peut, à juste titre, être appelé le quatrième élément.

« Au temps de Newton, les uns attribuaient les phénomènes de la chaleur à un état de vibration de la matière, les autres l'attribuaient à la présence d'un fluide dont les corps étaient plus ou moins saturés *. » Mais la seconde opinion prévalut tout à fait au xvm e siècle et exerça encore une fâcheuse influence pendant la première moitié du xix°. Le fluide, comme un corps simple, était supposé non seulement indestructible, mais invariable. On pensait qu'on devait retrouver toujours la même quantité de fluide, et toujours sous forme de chaleur.

Sadi Carnot écrivit, en 1824, ses célèbres réflexions sur la force motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance. Étudiant la machine à vapeur, il se demande en

1. Riecke, Discours à V Académie de Gœttingue, 1 er décembre 1888.

quoi consiste d'une manière générale, et quelles que soient les dispositions de détail, le fait de la production du travail par la chaleur. Il a vu déjà (et ce principe a gardé son nom) que jamais la chaleur ne passe d'un corps moins chaud à un corps plus chaud : de même que l'eau ne saurait remonter spontanément d'un étiage plus bas à un étiage plus élevé. If y a des chutes de température, comme des chutes d'eau, et le niveau tend toujours à devenir égal après la chute.

Dans la machine à vapeur, l'air du foyer communique sa chaleur à l'eau de la chaudière :

celle-ci, s'étant dilatée, changée en vapeur, ayant fait effort contre les parois du cylindre et poussé le piston en avant; ayant produit, en un mot, du travail, pénètre dans un espace froid, y redevient liquide, et cède sa chaleur aux parois de ce condenseur. La chute de la température de l'eau, entre la chaudière et le condenseur ; la descente du fluide calorique passant de la première au second : là est la cause essentielle du travail produit. De même, la chute de l'eau tombant du bief d'amont au bief d'aval, est la cause du mouvement de la roue d'un moulin.

Mais de même qu'on retrouvera dans le bief d'aval la même quantité d'eau que dans le bief d'amont, de même encore devra-t-on trouver,

avant comme après le travail accompli, la même quantité de calorique, le même nombre de calories, si le calorique est un fluide ; et c'est ce que pensait Carnot.

Or, il n'en est point ainsi. Une partie de la chaleur disparaît. Ce qui se conserve en quantité invariable, c'est l'énergie : elle se manifeste ou sous forme de chaleur ou sous forme de travail. Ce qui change c'est notre sensation : c'est nous qui avons tantôt l'impression de la haute température et tantôt la vision dé l'effort accompli. Dans les deux cas, la matière est en mouvement : tantôt animée d'un mouvement de l'ensemble; et tantôt, quand l'énergie se manifeste sous forme de chaleur, de mille et mille vibrations des dernières particules ; la somme de l'énergie restant d'ailleurs la même- Tel est le clapotement des eaux après la chute d'une pierre : un mouvement unique s'est multiplié et changé en mille ondulations.

Il n'y a donc pas, quand le travail est produit par la chaleur, une chute d'un fluide toujours semblable à lui-même ; mais une transformation de l'énergie ; et aussi un changement dans notre sensation.

Mayer, Joule, Clausius ont découvert et déterminé l'équivalent mécanique de la chaleur, et fondé la théorie. Les noms de Helmholtz, de sir

William Thompson, aujourd'hui lord Kelvin, de Maxwell el de noire compatriote de Colmar, Hirn, sont aussi attachés à cette grande œuvre.

Mayer mesura la chaleur absorbée par un gaz.

lorsque sa température augmente sous pression constante ou sous volume constant. Ou bien ce gaz demeure soumis à la pression atmosphérique, séparé de l'air libre par une mobile colonne de mercure; ou bien il est enfermé dans un vase solidement bouché. On élève sa température d'un certain nombre de degrés': il a fallu, dans le premier cas, une dépense de chaleur plus forte que dans le second. Pourquoi? Parce que, dans le premier cas, un travail, la dilatation du gaz, s'est accompli.

Double travail : travail extérieur pour vaincre la résistance environnante, travail intérieur pour désagréger les molécules ; mais Clausius a prouvé depuis que, dans les gaz parfaits, ce travail intérieur était nul.

Ainsi le gaz, enfermé entre des parois rigides, absorbe, pour que sa température monte d'un certain nombre de degrés, un nombre déterminé de calories. Si une fermeture mobile lui permet de se dilater, il faudra pour l'élever à la même température un nombre plus grand de calories ; et la différence représentera l'effort qui a été nécessaire

KXERGIE 361

pour vaincre la résistance atmosphérique, et soulever la colonne d'air qui pesait sur le gaz.

Vers le même temps, Joule calculait aussi l'équivalent mécanique de la chaleur, en voyant le métal s'échauffer dans le forage des canons. Et par un chemin bien différent il arrivait aux mêmes résultats.

Le grand principe fut posé par Mayer : la somme de l'énergie est constante. De même que pas un gramme de matière pondérable ne peut naître, ni s'évanouir, de même ni une calorie ni un kilogrammètre ne peuvent se produire ni se détruire dans l'univers.

Une remarque qu'on ne manquera pas de faire ici, montrera que nous avions raison de déclarer distinctes la matière et l'énergie. Quand Lavoisicr a appliqué à la matière pondérable la formule : « rien ne se perd, rien ne se crée », il pouvait n'avoir devant l'esprit qu'un astre, un monde à la fois. La terre peut recevoir quelquefois par la chute des aérolithes quelques kilogrammes de matière de plus : à cela près, elle forme un ensemble invariable quant au poids.

Que les animaux naissent et meurent, que les forêts poussent et soient abattues, que tout le trésor des mines s'en aille en fumée, que les eaux de la mer montent dans l'atmosphère el retombent

en pluie; les mêmes quantités, les mêmes poids se retrouvent en cette terre.

Mais s'il est vrai que la somme de l'énergie soit constante, ce n'est pas dans un astre isolé, mais à travers tout l'univers. Car l'énergie se répand, la chaleur rayonne à travers l'espace; notre monde refroidi en a cédé à d'autres; il en reçoit à son tour du soleil. Oui, la somme totale est invariable ; mais c'est la somme existant dans l'univers entier; et non, comme on pouvait le dire de la matière pondérable, la somme contenue dans l'une des sphères célestes. Notre terre, par exemple, en perdant de son énergie, n'a rien perdu de son poids, et il en sera de même du soleil quand il sera refroidi.

Si donc la force est toujours attachée à la matière, et la matière plus ou moins soumise à la force, l'une est distincte de l'autre, et tandis que l'une apparaît massée en quelques points de l'espace, l'autre peut émigrer et se répandre dans tout l'univers.

Un autre principe fut démontré par Clausius.

Celui-ci a besoin de quelques explications : elles sont données avec une clarté parfaite dans la remarquable Notice sur les travaux de Clausius, publiée par M. Folie, directeur de l'Observatoire royal de Bruxelles, et je les résume ici.

Soit 1 litre d'un gaz permanent à 273 degrés centigrades. Moyennant une addition de chaleur, le gaz va se dilater, effectuer un certain travail; quand il occupera 2 litres, sa température étant restée la même, sa pression sera moindre de moitié.

Maintenant abaissons sa température jusqu'à zéro, en faisant passer l'excédent de chaleur dans un réservoir. Le volume étant resté le même, la pression tombera au quart de ce qu'elle était d'abord.

Comprimons le gaz jusqu'à le ramener à 1 litre (toujours à degré). La pression doublée sera la moitié de ce qu'elle était d'abord. Un travail aura été accompli, moitié moindre que le premier, la pression étant moitié moindre; et de la chaleur aura été produite. Chaleur à degré, qu'on a pu recueillir dans un réservoir également à degré, la chaleur ne passant jamais, comme on sait, du corps moins chaud au corps plus chaud.

Enfin, en faisant restituer à notre gaz la chaleur mise en réserve dans la deuxième opération, nous la ramènerons à son état primitif. Bien entendu en le maintenant au volume de 1 litre. Sa pression doublera; sa température remontera à 273 degrés.

Ce sont là des transformations : « Quand un corps, dit M. Folie, aura subi un accroissement

ou une diminution de disgrégation, nous dirons qu'il s'est effectué une transformation de la disgrégation. Lorsqu'une certaine quantité de chaleur aura été convertie en une quantité de travail équivalente ou produite par la consommation de cette quantité de travail, nous dirons qu'il y a eu transformation de la chaleur en travail ou vice versa. »

Certaines de ces transformations sont dites positives. Les positives sont l'accroissement de la disgrégation; la transformation de la chaleur en travail, le passage d'une température plus élevée à une température plus basse; les transformations équivalentes, mais faites en sens inverse, sont dites négatives. Une série d'opérations comme celle que nous venons de suivre, aura donc une somme algébrique ; et lorsque, comme il arriverait dans la série décrite, cette somme est nulle, on dit que la série forme un cycle fermé. Le cycle est réversible, quand il peut être parcouru en sens inverse.

« Le principe de Clausius, dit M. Folie,

exprime une relation entre les valeurs numériques

des transformations qui s'effectuent dans une

série d'opérations que l'on fait subir à un corps

donné » .

Nous ne pouvons songer à exposer ici toutes les considérations profondes et subtiles de ce grand

philosophe de la matière : nous pensons que la lumière jaillit déjà quand on s'est expliqué ce dont il s'agit, et qu'on a aperçu les conséquences, sinon tous les raisonnements qui conduisent à ces conséquences.

Le cycle fermé ne se présente pas dans la nature : c'est, comme il arrive pour la loi de Mariotte, une limite vers laquelle tend la réalité. La somme algébrique de tous les cycles ne sera donc jamais nulle; et ce que Clausius démontre, c'est qu'elle sera toujours positive. Disgrégation accrue, chaleur transformée en travail, passage d'une température plus élevée à une température plus basse. Tel sera toujours le dernier terme de toute série de transformation quand tous les signes plus et tous les signes moins suivis de quantités équivalentes se seront entr'annulés.

La démonstration, on le prévoit, se fonde sur le principe de Carnot : la chaleur ne passe pas du corps le moins chaud au corps le plus chaud. Le courant ne peut être remonté. Avec une dépense de travail on peut le faire cependant: mais, somme toute, la dépense ne sera pas compensée.

Le premier principe reste donc vrai : la somme de l'énergie est constante. Oui, comme la somme de l'eau est constante, après qu'elle est descendue de la montagne. Mais toutes les transformations

conduisent à un état final qui est l'abaissement de la température, la transformation de la chaleur en travail, la disgrégation de la matière. Or, ainsi finira l'univers ; et ayant achevé cette démonstration, Clausius conclut que l'univers a commencé.

Dans les questions métaphysiques, les arguments scientifiques touchent peu en général, et n'apportent pas la conviction. Contre la création, par exemple, l'argument: « Rien ne se perd, rien ne se crée », nous paraît être un pauvre argument, puisque cette maxime n'est vraie qu'en tant que l'univers existe, et que l'existence même de l'univers est contingente.

Cependant que répondre ici à Clausius? « Tout ceci, dit-il, finira; donc tout ceci a commencé.» Si le début des transformations, tendant à l'équilibre final de la température 1 , se perdait dans l'infinité des siècles, depuis un nombre de siècles égale-

1. Folie. R. ClauêiuSyj). 72. M. Tyndall a cité, à ce propos, une parole d'une épître de saint Pierre : « Les éléments seront dissous par le feu. » Et M. Folie donne une autre citation des livres saints, qui est en conformité absolue avec les idées de Clausius. Voici la citation, précédée du commentaire.

« On est en droit d'affirmer scientifiquement que l'univers constitué avec les lois physiques que nous lui connaissons (et il est interdit à la science positive d'en supposer d'autres) n'existe que depuis un temps limité, quelque long qu'il puisse être. Et quelle cause Ta ainsi constitué dans le temps ? Une cause inhérente à lui-même ? Mais ce serait absurde ; car cette cause aurait dû agir aussi bien de toute éternité. Cette cause ne peut être que

ment indéfini, la série serait close et l'œuvre terminée.

A la vérité, on ne saurait tirer de là aucun argument contre l'éternité de l'espace, de la matière ni de l'énergie, mais seulement contre l'éternité, si l'on peut, ainsi parler, de la scène qui se joue devant nous. Les éléments pourraient être éternels ; et leur arrangement actuel être en train de se détruire et n'avoir qu'un temps. Notre idée de la création est plus absolue. Mais comment demanderait-on davantage à la science positive? - Quand la série des transformations sera achevée, l'égalité régnera dans tout l'univers. La température sera partout en équilibre. Les molécules seront désagrégées, écartées au maximum par la chaleur transformée en travail. Et, en même temps, ce sera l'anéantissement de tout travail

le fait d'une volonté libre ; et la création se trouve ainsi démontrée physiquement, j'allais dire mathématiquement.

Et qui est-ce qui nous empêche d'admettre et même d'espérer que cette cause, qui a constitué l'univers dans le temps avec les forces qui l'animent, pourra agir à la (In des temps sur le morne chaos auquel il se trouvera réduit, pour lui imprimer une activité nouvelle et reconstituer un autre univers? Alors seraient réalisées ces paroles fatidiques écrites il y après de trente siècles: « Au commencement Tu as fondé la terre et les cieux sont l'œuvre de Tes mains ; ils périront, mais Toi Tu subsistes éternellement ; et ils vieilliront tous comme un vêtement, et Tu les changeras comme un manteau, et ils seront transformés. » (Psaume 101.)

368 LE MONDE EXTÉRIELIi

effectif, car sans inégalités et sans chutes, aucune œuvre n'apparaît. Si l'on supposait, ce qui est absurde, une sensibilité humaine survivant en présence de ces ruines de l'univers, elle n'éprouverait aucune sensation et ne serait témoin d'aucun phénomène. Le chaud, le froid, le bruit ou le silence, le plein ou le vide sont perceptibles par les différences : sans les ombres on ne voit pas les rayons.

Nous n'aimons pas comparer les choses humaines et sociales aux choses physiques, suivant la coutume des positivistes et évolutionnistes, lesquels, après avoir cédé à ce travers, finissent toujours par prendre leurs comparaisons pour des réalités. Cependant l'esprit, à propos de ce chaos final, ne peut s'empêcher de penser à l'idéal social promis par l'école collectiviste. Plus de contrastes; plus de transformation de la force vive accumulée; partout l'égalité et l'équilibre parfaits; le travail devenu universel et uniforme. Et la conséquence, c'est la stérilité, l'absence de toute œuvre effective, le néant. Peut-être est-ce dans un chaos de ce genre que d'antiques civilisations, dont les ruines nous restent et dont l'histoire est oubliée, ont péri.

L'imagination enfantine se représente le chaos comme l'ouragan déchaîné, avec des bouleverse-

ments et des éclairs. C'est tout le contraire : le chaos, c'est l'uniformité universelle. Ce sont les atomes de la matière désagrégés, à égale distance, à égale température, également répandus dans l'espace, et soumis comme l'éther qui les enveloppe à d'égales vibrations. Aucune chute de température, aucun choc entre les masses ne vient plus jamais provoquer un événement nouveau; ce que nous appelons phénomène ne se produit plus. Tel serait un étang dont les petites vagues continuent à clapoter invariablement; mais où l'on n'aurait plus de pierres à jeter.

Cet état de stagnation peut avoir précédé l'univers ; il peut lui survivre. Si l'univers n'est pas éternel, disions-nous, les considérations que nous venons d'exposer n'empêchent pas de croire que la matière ne le soit. Oui, mais en quel état? Non pas même en l'état des nébuleuses qui réfléchissent la lumière, et possèdent une densité, si faible qu'elle soit. Aucune comparaison n'étant concevable, aucun événement n'étant possible, aucun phénomène quelconque ne peut surgir de ce chaos. Et pour provoquer le début de la série des phénomènes (ce qui revient exactement à avoir créé l'univers), il a fallu qu'une cause toute-puissante intervînt. Toute-puissante : car que signifie ce mot? Capable non de modifier ce qui est éternel

DBNYS COCHIN. 24

et nécessaire, mais de créer ce qui est contingent.

Les lois de Carnot et de Clausius sont contingentes; l'existence de l'espace et de la matière le sont aussi. Entre remonter la machine, repuiser au sein du chaos la provision de chaleur qui s'était toute dépensée en un inutile travail ; entre cela et créer de rien le ciel et la terre, suivant le simple mot du catéchisme, est-il une différence? Si nous voyons une différence, c'est que, comme il arrive souvent, nous sommes aveuglés par nos conceptions anthropomorphiques. Si une loi de la nature est renversée, si, par exemple, la chaleur passe du corps plus froid au corps plus chaud, le miracle est aussi grand que si la matière pondérable naissait de rien. En les deux cas il y a changement dans l'ordre des choses contingentes, c'est-à-dire intervention toute-puissante et créatrice. En l'un et l'autre ouvrage apparaît la main de Dieu.

«Au commencement, dit le Psaume, tu as fondé la terre, et les cieux sont l'œuvre de tes mains; ils vieilliront comme un manteau; ils périront; mais loi, lu subsistes éternellement. »

Les éléments, la terre, l'eau et l'air, ou, pour parler un autre langage, les trois états de la matière solide, liquide et gazeux sont-ils liés entre eux par d'insensibles degrés formant une chaîne continue? Ou bien ces trois états sont-ils nettement séparés, et la matière passe-t-elle de l'un à l'autre par sauts brusques, sans intermédiaires?

La question n'est pas sans intérêt philosophique. L'esprit humain, croyons-nous, est inca pable d'imaginer pour les molécules un quatrième état: elles se tiennent, # voilà le solide; elles se fuient, voilà le gaz; sans être liées et sans se fuir, elles roulent les unes sur les autres, comme d'innombrables et extrêmement petites perles d'un chapelet rompu : c'est le liquide.

Des intermédiaires, des corps pâteux, visqueux sont des mélanges de matière solide et liquide. Si entre ces trois états existaient une infinité d'autres

états, nous ne pourrions former, à leur sujet, une autre conception. Nous n'en apercevons point d'autres.

La philosophie évolutionniste a besoin de trouver partout des gradations insensibles, parce que toujours elle veut établir entre les phénomènes une chaîne continue. Elle comble les abîmes qui séparent la matière, la vie, la pensée; elle ne conçoit qu'une substance unique, dont les formes, suivant elle, subissent peu à peu d'infiniment petites variations, et qui se présente, avec le temps, sous des aspects différents. Ainsi les atomes de la matière se seraient peu à peu groupés en forme de cellule vivante; et insensiblement les êtres organisés, puis les êtres pensants auraient été produits par l'évolution des espèces.

La théorie de l'évolution continue exigerait aussi que les trois états de la matière se succédassent par degrés insensibles; et si, le plus souvent, nous n'assistons pas au passage de l'un à l'autre, ce devrait être à cause de la faiblesse des sens, et de la rapidité de ce passage qui nous "priverait d'en suivre les progrès. L'évolution, d'une marche ininterrompue et sans soubresaut,* parcourt toute la matière, pénètre tous les règnes ètpàr.vieftt,' si l'on peut ainsi parler, à l'étage de la vie; à l'étage de la pensée.

Notre opinion est différente. Nous pensons qu'il y a des anneaux qui manquent dans la chaîne de l'évolution et que le proverbe « natura non facit saltus » n'est point une vérité.

Les phénomènes dont il s'agit ici nous paraissent, bien que le contraire ait été souvent soutenu, survenir brusquement, sans continuité entre l'état initial et l'état final.

Lorsque sont réunies les conditions qui font passer un corps de Tétai solide à l'état liquide, toutes les particules se délient à la fois, au moment précis où l'effort surmonte la résistance et les molécules libérées roulent les unes sur les autres, sitôt après ce brusque relâchement. Subitement aussi elles s'envoleront dans l'espace, quand toutes les conditions seront réunies pour la métamorphose du liquide en gaz. Et, inversement, elles retomberont les unes sur les autres pour reprendre l'état liquide, elles s'attacheront les unes aux autres pour former un corps solide, tout d'un coup, au moment exact où les circonstances extérieures commanderont l'état nouveau.

Ce qui croît d'une manière continue, c'est l'addition de force vive, laquelle augmente l'amplitude des oscillations des molécules. Vient un moment subit, où elles se séparent.

Tous les corps les plus réfractaires sont à l'état

de gaz dans le soleil. L'analyse spectrale y fait reconnaître les vapeurs des métaux précieux. Sur terre, dans nos laboratoires, le même fait a été reproduit; et il n'est plus de corps simple (on peut le dire, depuis les travaux de M. Cailletet et ceux de M. Moissan) qui n'ait passé par les trois états. Car M. Cailletet a liquéfié, peut-être solidifié l'hydrogène et M. Moissan a vaporisé le carbone.

Quand la chaleur est absorbée par un corps, une partie sert à faire monter la température, une autre à rompre la cohésion des molécules. Le corps se dilate et en même temps il s'échauffe. Mais il y a deux moments, celui du passage de l'état solide à l'état liquide, et celui du passage de l'état liquide à l'état gazeux où toute la chaleur communiquée devient travail. Il y a alors absorption de chaleur sans augmentation de température. Et dans les passages opérés en sens inverse, il y a production de chaleur sans baisse de température.

Ces deux moments sont le point de fusion, le point de volatilisation. Quand la transition s'effectue, l'œuvre intérieure de la désagrégation s'achève tout d'un coup. Ainsi tombe subitement une pierre qui a lentement roulé sur une pente douce jusqu'au bord d'un précipice 1 .

4. Il existe cependant des corps qui n'ont pas de point de fusion : le verre, la cire, les résines. Ils se ramollissent d'abord

TKÀNSlTIOiNS 375

Dans le livre très philosophique de M. Ditte, Exposé de quelques propriétés générales des corps, on trouve le passage suivant :

« Quand on construit une courbe en prenant pour abscisses les températures, et pour ordonnées les volumes correspondants du corps considéré, on observe le plus souvent que la courbe est dis continue au voisinage du point de fusion : là, pour une variation infiniment petite de la température, il y a une variation finie du volume. Ce changement brusque ne se produit d'ailleurs qu'avec les corps ayant un point de fusion ; pour les autres, la courbe peut être regardée comme continue, mais elle se relève rapidement entre les deux

et ensuite fondent rapidement; on ne peut marquer le moment précis, le point du phénomène. Mais d'abord ces substances ne sont ni des corps simples, ni toujours des combinaisons chimiques bien définies: puis malgré la confusion que pourront causer les mélanges, on aperçoit ici même une confirmation de la loi générale. Si Ton appelle point de fusion le point où le verre commence à se ramollir, point de solidification celui où, de liquide, il commence à devenir pâteux, certainement les deux points ne pourront coïncider, comme ils le font dans les autres cas, où ils sont si rapprochés que la distance n'est pas perceptible pour nous.

Mais encore seront-ils très rapprochés, beaucoup plus rapprochés que ne le voudrait la loi de la continuité. En d'autres termes, entre ces deux moments, ramollissement, liquéfaction complète, le volume du verre augmente beaucoup plus vite que le progrès régulier de la dilatation ne l'eût fait prévoir. Et il y a absorption de chaleur d'oeuvre.

limites que nous avons indiquées : le ramollissement et la liquéfaction. »

Autrefois, lorsqu'on pensait que le calorique était une substance, on parlait de chaleur libre et de chaleur latente; la somme des deux s'appelait: chaleur totale. « J'ai combattu cette explication, dit Clausius \ et j'ai affirmé que toute chaleur existant dans un corps était sensible et appréciable au thermomètre; que la chaleur consommée dans les changements d'état des corps n'existait absolument plus comme chaleur, mais était consommée en travail et que la chaleur qui apparaissait dans les changements opposés (par exemple la condensation de l'eau et la congélation) ne sortait pas d'une source cachée, mais était engendrée à nouveau par du travail. C'est pourquoi j'ai proposé de remplacer le mot de chaleur latente par celui de chaleur d'œuvre. »

Cette idée est simple et belle. La chaleur qui ne se sent pas n'est plus de la chaleur; elle a, en se transformant, produit du travail, le travail nécessaire pour briser le lien de l'attraction mutuelle et mettre les molécules en liberté.

Quand un corps solide se dilate, une partie de l'énergie absorbée est chaleur d'œuvre travaillant