Histoire de la Physique, p. 394 et

HUYOttENS. 275

U existe au Musée Royal de la Haye un intéressant et très beau tableau de Van Dyck, représentant Constantin Huyghens entouré de ses cinq enfants. Chaque portrait se trouve dans un médaillon distinct : celui du père entouré par les portraits de ses fils; au-dessous est un cartouche avec cette inscription : Ecce hereditas DominL — Ce tableau fut peint en 1640 pendant le dernier voyage du grand artiste en Hollande. Il mourut Tannée suivante. Christian Huyghens avait alors onze ans.

Traité de la Lumière.

Chap. I. — Des rayons directement étendus.

Les démonstrations qui concernent l'optique, ainsi qu'il arrive dans toutes les sciences où la géométrie est appliquée à la matière, sont fondées sur des vérités tirées de Texpérience; telles que sont que les rayons de lumière s'étendent en droite ligne; que les angles de réflexion et d'incidence sont égaux; et que dans les réfractions le rayon est rompu suivant la règle des sinus, désormais si connue, et qui n'est pas moins certaine que les précédentes.

La plupart de ceux qui ont écrit touchant les différentes parties de l'optique se sont contentés de présupposer ces vérités. Mais quelques-uns plus curieux en ont voulu rechercher l'origine, elles causes, les considérant ellesmêmes comme des effets admirables de la Nature....

L'on ne saurait douter que la lumière ne consiste dans le mouvement de certaine matière. Car, soit qu'on regarde sa production, on trouve qu'icy sur la Terre c'est principalement le feu et la flamme qui l'engendrent, lesquels contiennent sans doute des corps qui sont dans un mouvement rapide, puisqu'ils dissolvent et fondent plusieurs autres corps des plus solides : soit qu'on regarde ses effets, on voit que, quand la lumière est ramassée, comme par des miroirs concaves, elle a la vertu de brûler comme le feu, c'est-à-dire qu'elle désunit les parties des corps;

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ce qui marque assurément du mouvement, au moins dans la vraie philosophie, dans laquelle on conçoit la cause de tous les effets naturels par des raisons de mécanique. Ce qu'il faut faire, à mon avis, ou bien renoncer à toute espérance de jamais rien comprendre dans la Physique.

Et comme suivant cette Philosophie, Ton tient pour certain que la sensation de la vue n'est excitée que par Fimpression de quelque mouvement d'une matière qui ajg;it sur les nerfs au fond de nos yeux, c'est encore une raiison de croire que la lumière consiste dans un mouvement de la matière qui se trouve entre nous et le corpe lumineux.

De plus, quand on considère l'extrême vitesse dont la lumière s'étend de toutes parts, et que, quand il en vient de différents endroits, mesme de tout opposés, elles se traversent l'une l'autre sans s'empêcher; on comprend bien que quand nous voyons un objet lumineux, ce ne sçaurait être par le transport d'une matière, qui depuis cet objet s'en vient jusqu^à nous, ainsi qu'une balle ou une flèche traverse l'air : car assurément cela répugne trop à ces deux qualité» de la lumière, et surtout à la dernière. C'est donc d'une autre manière qu'elle s'étend, et ce qui nous peut conduire à la comprendre, c'est la connaissance que nous avons de l'extension du Son dans l'air.

Nous savons que par le moyen de l'air, qui est un corps invisible et impalpable, le Son s'étend tout à l'entour du lieu où il a été produit, par un mouvement qui passe successivement d'une partie de l'air àl'autre, et que l'extension de ce mouvement se faisant également vite de tous cotez, il se doit former comme des surfaces sphériques, qui s'élargissent toujours et qui viennent frapper notre oreille. Or il n'y a point de doute que la lumière ne parvienne aussi depuis le corps lumineux jusqu'à nous par quelque mouvement imprimé à la matière qui est entre deux : puisque nous avons déjà vu que ce ne peut pas

être par le transport d'un corps qui passerait de Fun à Tautre. Que si avec cela la lumière employé du temps à son passage, ce que nous allons examiner maintenant, il s'ensuivra que ce mouvement imprimé à la matière est successif, et que par conséquent il s'étend ainsi que celui du son, par des surfaces et des ondes sphériques : car je les appelle ondes à la ressemblance de celles que Ton voit se former dans Feau quand on y jette une pierre, qui représentent une telle extension successive en rond, quoique provenant d'une autre cause, et seulement dans une surface plane.

Pour voir donc si l'extension de la lumière se fait avec le temps, considérons premièrement s'il y a des expériences qui nous puissent convaincre du contraire. Quant à celles que l'on peut faire ici sur la terre, avec des feux mis k de grandes distances, quoy qu'elles prouvent que la lumière n'employé point de temps sensible à passer ces distances, on peut dire avec raison qu'elles sont trop petites et qu'on n'en peut conclure sinon que le passage de la lumière est extresmement viste. M. Descartes qui estait d'opinion qu'elle est instantanée, se fondait, non sans raison, sur une bien meilleure expérience tirée des éclipses de lune : laquelle pourtant, comme je feray voir, n'est point convaincante.

Il suffît en effet d'admettre que la vitesse de la lumière soit assez grande pour que celle*ci ne mette que quelques secondes à aller de la lune à la terre.

Il est vray, continue Huyghens, que c'est supposer une étrange vitesse qui serait cent mille fois plus grande que celle du son. Car le son, selon ce que j'ay observé, fait environ 180 toises dans le temps d'une seconde ou d'un battement d'artère. Mais cette supposition ne doit pas sembler avoir rien d'impossible; parce qu'il ne s'agit point du transport d'un corps avec tant de vitesse, mais d'un mouvement successif, qui passe des uns aux autres.

278 , . ' l'optique.

Je n'ay donc pas fait difficulté, en méditant ces choses, de supposer que F émanation de la lumière se faisait avec le temps, voyant que par là tous ses phénomènes se pouvaient expliquer, et qu'en suivant Topinion contraire tout estait incompréhensible. Car il m'a toujours semblé, et à beaucoup d'autres avec moy, que même M. Descartes, qui a eu pour but de traiter intelligiblement de tous les sujets de physique, et qui assurément y a beaucoup mieux réussi que personne devant lui, n'a rien dit qui ne soit plein de difficultés, ou mesme inconcevable, en ce qui est de la lumière et de ses propriétés.

Mais ce que je n'employais que comme une hypothèse, a reçu depuis peu grande apparence d'une vérité constante, par l'ingénieuse démonstration de M. Rœmer que je vay rapporter ici, en attendant qu'il donne luy-mesme tout ce qui doit servir à la confirmer. Elle est fondée de même que la précédente sur des observations célestes et prouve non seulement que la lumière employé du temps à son passage, mais aussi fait voir combien elle employé de temps et que sa vitesse est encore pour le moins six fois plus grande que celle que je viens de dire.

Il se sert pour cela des éclipses que souffrent les petites planètes qui tournent autour de Jupiter, et qui entrent souvent dans son ombre ; et voici quel est son raisonnement. Soit (fig. 12) A le soleil, BCDE l'orbe annuel de la terre, F Jupiter, GN l'orbite du plus proche de ses satellites, car c'est celuy-cy qui est plus propre à cette recherche qu'aucun des trois autres, à cause de la vitesse de sa révolution. Que G soit ce satellite entrant dans l'ombre de Jupiter, H le mesme sortant de l'ombre. . Supposé donc que la Terre étant en B, quelque temps devant la dernière quadrature, l'on ait vu sortir le dit satellite de l'ombre; il faudrait si la terre demeurait en ce mesme lieu, qu'après quarante-deux heures et demie l'on vît encore une pareille émersion; parce que c'est le temps dans lequel il fait le tour de son orbite, et qu'il

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or HUYGHENS. ^^ttFORHJ^ 279

revient à T opposition du soleil. Et si la Terre demeurait toujours en B pendant 30 révolutions, par exemple, de ce satellite, elle verrait encore sortir de Tombre après 30 fois quarante-deux heures et demie. Mais la terre s'estant transportée pendant ce temps en C, en s' éloignant davantage de Jupiter, il s'ensuit que si la lumière employé du

temps à son passage, Tillumination de la petite planète sera aperçue plus tard en C qu'elle ne l'aurait été en B, et qu'il faut adjouter, à ce temps de 30 fois quarante-deux heures et demie, encore celuy qu'emploie la lumière à passer l'espace MC, différence des espaces CH, BH. De mesme vers l'autre quadrature, quand la Terre depuis D est venue en E, en s'approchant de Jupiter, les immersions du satellite G dans l'ombre doivent s'observer auparavant en E, qu'elles n'auraient paru si la Terre était demeurée en D.

Or par quantité d'observations de ces éclipses, faites pendant dix ans consécutifs, ces différences se sont trou-

280 l'optique.

vées très considérables, comme de dix minutes, et davantage, et Ton en a conclu que pour traverser tout le diamètre de Torbe annuel KL , qui est le double de la distance d'icy au soleil, la lumière a besoin d'environ 22 minutes de temps * . . . .

Mais le son, comme j'ay dit ci-devant, ne fait que 180 toises dans le mesme temps d'une seconde : donc la vitesse de la lumière est plus de six cent mille fois plus grande que celle du son : ce qui pourtant est toute autre chose que d'estre momentanée, puisqu'il y a la même différence que d'une chose finie à une infinie. Or le mouvement successif de la lumière estant confirmé de cette manière, il s'ensuit, comme j'ay déjà dit, qu'il^s'étend par des ondes sphériques, ainsi que le mouvement du son.

Mais si l'un et l'autre se ressemblent en cela, ils diffèrent en plusieurs autres choses : sçavoir en la première production du mouvement qui les cause; en la matière dans laquelle ce mouvement s'étend; et en la manière dont il se communique. Car pour ce qui est de la production du son, on Sait que c'est par l'ébranlement subit d'un corps tout entier ou d'une partie considérable, qui agite tout l'air contigu. Mais le mouvement de la lumière doit naître comme de chaque point de l'objet lumineux, pour pouvoir faire apercevoir toutes les parties différentes de cet objet, comme il se verra mieux dans la suite. Et je ne crois pas que ce mouvement se puisse mieux expliquer, qu'en supposant ceux d'entre les corps lumineux qui sont liquides, comme la flamme, et apparemment le soleil, et les étoiles, composés de particules qui nagent dans une matière beaucoup plus subtile, qui les agite avec une grande rapidité, et les fait frapper contre les particules de l'éther, qui les environneot, et qui sont beaucoup moindres qu'elles. Mais que dans les lumineux solides

1. On sait aujourd'hui que ce temps est de 16 min. 36 sec, au lieu de 22 minutes. — J. G.

comme du charbon, ou du métal rougi au feu, ce mesme mouvement est causé par l'ébranlement violent des particules du métal ou du bois, dont celles qui sont à la surface frappent de mesme la matière éthérée. L'agitation au reste des particules qui engendrent la lumière doit estre bien plus prompte, et plus rapide que n'est celle des corps qui causent le son, puisque nous ne voyons pas que le frémissement d'un corps qui sonne est capable de faire naître de la lumière, de même que le mouvement de la main dans l'air n'est pas capable de produire du son. ,

Maintenant si l'on examine quelle peut être cette ftiatière dans laquelle s'étend le mouvement qui vient des corps lumineux, laquelle j'appelle éthérée, on verra que ce n'est pas la mesme qui sert à la propagation du son. Car on trouve que celle-cy est proprement cet air que nous sentons, et que nous respirons, lequel estant osté d'un lieu, l'autre matière qui sert à la lumière ne laisse pas de s'y trouver. Ce qui se prouve en enfermant un corps sonnant dans un vaisseau de verre, dont on tire ensuite l'air par la machine, que M. Boyle nous a donnée S et avec laquelle il a fait tant de belles expériences. Mais en faisant celle dont je parle, il faut avoir soin de placer le corps sonnant sur du coton ou sur des plumes en sorte qu'il ne puisse pas communiquer ses tremblements au vaisseau de verre qui l'enferme, ni à la machine, ce qui avait jusqu'icy été négligé. Car alors, après avoir vuidé tout l'air, l'on n'entend aucunement le son du métail quoique frappé.

On voit d'icy non seulement que nostre air qui ne pénètre point le verre, est la matière par laquelle s'étend le son ; mais aussi que ce n'est point le même air, mais une autre matière dans laquelle s'étend la lumière, puisque

1. R. Boyle et Papin avaient grandement perfectionné la machine pneumatique inventée par Otto de Guéricke. — J. G.

Tair étant osté de ce vaisseau, la lumière ne laisse pas de le traverser comme auparavant.

Et ce dernier point se démontre encore plus clairement par la célèbre expérience de Torricelli....

Quant aux différentes manières dont j'ay dit que se communiquent successivement les mouvements du son et de la lumière, on peut assez comprendre comment cecy se passe en ce qui est du son, quand on considère que Tair est de telle nature qu'il peut estre comprimé et réduit à un espace beaucoup moindre qu'il n'occuped'ordinaire ; et qu'à* mesure qu'il est comprimé il fait eflfortà se remettre au large : car cela joint à sa pénétrabilité, qui luy demeure nonobstant sa compression, semble prouver qu'il est fait de petits corps qui nagent et qui sont agités fort viste dans la matière éthérée, composée de parties bien plus petites. De sorte que la cause de l'extension des ondes du son, c'est l'effort que font ces petits corps qui s'entrechoquent, à se remettre au large lorsqu'ils sont un peu plus serrés dans le circuit de ces ondes qu'ailleurs.

Mais l'extrême vitesse de la lumière, et d'autres propriétés qu'elle a, ne sçauraient admettre une telle propagation de mouvement, et je vais montrer ici de quelle manière je conçois qu'elle doit estre. Il faut expliquer pour cela la propriété que gardent les corps durs à transmettre le mouvement les uns aux autres.

Lorsqu'on prend un nombre de boules d'égale grosseur, faites de quelque matière fort dure, et qu'on les range en ligne droite, en sorte qu'elles se touchent; l'on trouve, en frappant avec une boule pareille contre la première de ces boules, que le mouvement passe comme dans un instant jusqu'à la dernière, qui se sépare de la rangée, sans qu'on s'aperçoive que les autres se soient remuées. Et même celle qui a frappé demeure immobile avec elles. Où l'on voit un passage de mouvement d'une extrême vitesse et qui est d'autant plus grande que la matière des boules est d'une plus grande dureté.

Mais il est encore constant que ce progrès de mouvement n'est pas momentané, mais successif, et qu'ainsi il y faut du temps. Car si le mouvement ou, si Ton veut, l'inclination au mouvement ne passait pas successivement par toutes ces boules, elles l'acquerraient toutes en même temps, et partant elles avanceraient toutes ensemble ; ce qui n'arrive point : mais la dernière quitte toute la rangée, et acquiert la vitesse de celle qu'on a poussée....

Or pour appliquer cette sorte de mouvement à celuy qui produit la lumière, rien n'empesche que nous n'estimions les particules de l'éther estre d'une matière si approchante de la dureté parfaite et d'un ressort si prompt que nous voulons. Il n'est pas nécessaire pour cela d'examiner icy la cause de cette dureté, ni de celle du ressort, dont la considération nous mènerait trop loin de nostre sujet. Je diray pourtant en passant qu'on peut concevoir que ces particules de l'éther, nonobstant leur petitesse, sont encore composées d'autres parties et que leur ressort consiste dans le mouvement très rapide, d'une matière subtile, qui les traverse de tous costés; et contraint leur tissu à se disposer en sorte qu'il donne un passage à cette matière fluide le plus ouvert, et le plus facile qui se puisse....

Et il ne faut pas s'imaginer qu'il ait rien d'absurde en cecy ni d'impossible; estant au contraire fort croyable que c'est ce progrès infini de différentes grosseurs de corpusculeg, et les différents degrés de leur vitesse, dont la nature se sert à opérer tant de merveilleux effets.

Mais quand nous ignorerions la vraie cause du ressort, nous voyons toujours qu'il y a beaucoup de corps qui ont cette propriété; et ainsi il n'y a rien d'étrange de la supposer aussi dans des petits corps invisibles comme ceux de l'éther. Que si l'on veut chercher quelque autre manière dont le mouvement de la lumière se communique successivement, on n'en trouvera point qui convienne

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mieux que le ressort avec la progression égal^, qui semble estre nécessaire, parce que si ce mouvemeiit se ralentissait à mesure qu'il se partage entre plus de matière, en s' éloignant de la source de la lumière, elle ne pourrait pas conserver cette grande vitesse dan^ de grandes distances. Mais en supposant le ressort dans la matière éthé^ rée, ses particules auront la propriété de se restituer également viste, soit qu'elles soient fortement ou faiblement

Fig. il

poussées ; et ainsi le progrès de la lumière continuera toujours avec une vitesse égale....

Et dMcy Ton voit la raison pourquoy la lumière, à moins que ses rayons ne soyent réfléchis ou rompus, ne se répand que par des lignes droites, en sorte qu'elle n'éclaire aucun objet que quand le chemin depuis sa source jusqu'à cet objet est ouvert suivant de telles lignes. Car si, par exemple, il y avait une ouverture BG (fîg. 13), bornée par des corps opaques BH, GI, l'onde de lumière qui sort du point A sera toujours terminée par les droites AC, AE :... les parties des ondes particulières, qui s'étendent hors de l'espace ACE, estant trop faibles pour y produire de la lumière *.