BOULEVARD SAINT-GERMAIN

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INTRODUCTION

J’ai essayé, dans un précédent ouvrage, de présenter sous une forme claire, accessible à tous, le tableau de ceux des phénomènes naturels que les savants ont rattachés a 1 un des agents connus sous les noms de pesanteur, de chaleur, de lumière, de magnétisme et d’électricité. En décrivant ces phénomènes dans leur infinie variété, je me suis surtout efforcé d’en montrer le lien, d’en faire ressortir, sans étalage de chiffres ni de formules, les lois les plus simples et les plus générales. Les Phénomènes de la Physique avaient dès lors pour objectif principal la science pure, sans préoccupation de Futilité qu’on en peut tirer et qu’on en tire en effet.

Je viens aujourd’hui compléter cet exposé de la science qu on nomme la Physique, en décrivant les plus remarquables de ses applications dans le triple domaine de l’Art, de l’Industrie et de la Science elle-même.

ii INTRODUCTION

Les applications de la science! Qui pourrait en méconnaître

aujourd’hui l’influence et la portée? Qui pourrait nier la part croissante que ces déductions pratiques de la théorie prennent au mouvement général de progrès qui entraîne les sociétés

modernes? Partout, aujourd’hui, nous en trouvons autour de

nous des exemples; partout, sous les formes les plus diverses, dans la vie privée, dans la vie publique, dans nos habitations, nos édifices, nous les voyons réalisées. Elles nous suivent dans nos actions de tous les jours, dans nos relations, nos réunions intimes, an foyer domestique, au théâtre, dans nos chemins de fer; nous les trouvons associées à nos joies, à nos douleurs. Dans la paix comme dans la guerre, elles jouent un rôle capital : ici, pour détruire toute force hostile, ou pour accroître nos # éléments de défense et de résistance, elles sont les auxiliaires du patriotisme national; là, toujours bienfaisantes et fécondes, c’est la production qu elles favorisent en multipliant et perfectionnant les instruments de travail. Dans tous les cas, c’est notre propre existence qu’elles protègent ou dont elles améliorent les conditions.

Voulons— nous nous faire une idée vraiment saisissante de l’importance que les applications scientifiques ont acquise de nos jours, depuis seulement un ou deux siècles? Imaginons, par la pensée, que quelques-unes d’entre elles soient tout à coup réduites à néant, que nous soyons ramenés, pour les services qu’elles nous rendent, aux moyens primitifs dont disposaient nos pères avant qu’elles fussent entrées dans la pratique industrielle courante; puis examinons quelles perturbations résulteraient pour la société, comme pour chacun de nous, de cet anéantissement hypothétique, si une telle rétrogradation était possible.

Soit. Nous voilà revenus, je 11e dirai pas au temps qui a précédé Papin et 1 invention de la machine à vapeur, mais seule-

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ni

ment à l’époque où la machine nouvelle, à l’état d’embryon pour ainsi dire, était reléguée dans les mines du Cornouailles, attendant les transformations que lui a fait subir le génie de Watt. Des milliers d’usines, dont l’activité est pour les trois quarts empruntée au mouvement de J incomparable moteur, sont fermées, ou du moins elles ont dû reprendre l’outillage primitif, celui qu’elles connaissaient seul quand elles étaient , dans le sens strictement grammatical du mot, de simples manufactures : c’est la main de l’ouvrier qui seule désormais va être obligée de façonner les mille objets, indispensables à nos besoins, (pie les machines à vapeur produisaient tantôt avec une si étonnante perfection, avec une rapidité si incroyable, et partant si économique.

Yoit-on dans quelle proportion énorme la production industrielle va se trouver réduite du coup? Prenons pour exemple l’ Angleterre. A cette heure, les machines à vapeur qui travaillent sur le sol anglais, dans les usines anglaises, ont une force mécanique totale qui ne représente pas moins de 76 millions d’ouvriers , au moins dix fois certainement la force musculaire de tous les travailleurs adultes qui sont, en Angleterre, comme les auxiliaires des machines. Où trouverait-on les bras capables de suppléer à cet immense labeur? Etendons l’exemple à toutes les nations travailleuses du globe, et nous pourrons juger de la disette d’objets manufacturés, d’étoffes, de vêtements, d’outils, de machines, de produits utiles de toute sorte qu’engendrerait la suppression résultant de notre hypothèse.

doublions pas, d’ailleurs, que les machines motrices, qui reçoivent leur mouvement de la force élastique de la vapeur, n’ont pas borné leurs services, depuis plus d’un siècle qu’elles sont inventées et perfectionnées, à produire directement elles-mêmes;

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elles ont permis la fabrication plus parfaite de toutes les autres machines et d’une multitude d’outils, outils et machines sans lesquels cent industries seraient aujourd’hui ou annulées, ou réduites aux moyens primitifs les plus grossiers.

Voilà, pour l’industrie proprement dite, quelles seraient les conséquences de la suppression de la machine à vapeur. Mais quelle perturbation cette suppression 11e produirait-elle pas dans nos relations commerciales ou autres, si l’on songe que la vapeur est aujourd’hui Famé de la grande industrie des transports; si, brusquement, les 300 ou 400000 kilomètres de voies ferrées existantes venaient à cesser leur service, et si les paquebots à vapeur 11e faisaient plus, sur les fleuves, les canaux et les mers, leurs trajets périodiques accoutumés?

J’ai choisi là, à dessein, l’exemple de l’application scientifique qui a transformé de la façon la plus profonde et la plus universelle les conditions du travail et celles des relations internationales ou intérieures. Mais, en faisant sur chacune des principales inventions modernes une supposition pareille , si les conséquences 11e se mesurent point sur une aussi grande échelle, ce 11’est pas à dire pour cela qu’elles seraient pour chacun de nous moins sensibles. Nous avons aujourd’hui mille habitudes, mille besoins que nous 11e trouverions plus que difficilement à satisfaire, si les inventions qui peu à peu les ont fait naître venaient à être anéanties. C’est ce que chacun pourra imaginer aisément en passant en revue autour de lui tout ce qui, de près ou de loin, se rattache à une invention, à un perfectionnement qui a la science pour origine. L’exposé sommaire des principales applications qui se trouvent décrites dans cet ouvrage, bien que restreintes à une seule science, la Physique, achèvera de mettre clairement en évidence la vérité de fait sur laquelle nous venons d’insister.

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Suivons l’ordre naturel des matières, et commençons par les applications de la pesanteur. Ce sont, à quelques exceptions près, les plus anciennement connues et les plus universellement

adoptées.

Si le poids des corps est le plus souvent, pour le travail, un obstacle qu’il faut vaincre, c’est aussi un utile auxiliaire dont les machines de toute espèce font un continuel et nécessaire usage : là nous sommes sur le terrain de la mécanique appliquée plutôt que sur celui de la physique. De ces applications, nous 11e retenons que quelques-unes des plus frappantes, ou c’est la force vive des corps qui tombent sous l’action de la pesanteur, plutôt que leur poids mort, qui sert à produire 1 effet voulu. Dans d’autres cas, c’est le jeu d’actions relativement minimes qui, grâce aux propriétés des fluides, donne lieu a des effets qu’on peut dire prodigieux : la presse hydraulique, cette conception de Pascal qui ne put être réalisée qu un siècle après lui, nous montre la force musculaire d’un seul ouvrier centuplée par la puissante machine, écrasant et broyant les matières les plus résistantes, soulevant à des hauteurs considérables des poids énormes. Mue par la vapeur, la presse hydraulique pose à 30 ou 40 mètres d’élévation le tube gigantesque de fer laminé qui fait franchir aux locomotives le bras de mer séparant l’ile d’Anglesey du comté de Carnarvon, tube dont le poids n'est pas moindre de 2 millions de kilogrammes.

Quelle invention nouvelle a permis d’entreprendre et de mener a bonne fin cette œuvre grandiose du percement souter-

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rain des Alpes, sous les masses du col de Fréjus, œuvre qui se répète aujourd’hui sous le Saint-Gotliard ? L’emploi de l’air comprimé par une chute d’eau dans des réservoirs, d’où il est chassé sous les profondeurs du tunnel en construction. Ainsi transformée, la force de la pesanteur met en mouvement les fleurets qui attaquent et broient la roche ; puis, quand la poudre a terminé l’œuvre, l’air nouveau remplace l’atmosphère viciée et enfumée de la galerie commencée. Là où la vapeur eût échoué, la compression mécanique de l’air, obtenue par une chute d’eau, c’est-à-dire par la pesanteur, triomphe.

C’est aussi l’air comprimé qui rend possibles la construction et la fondation rapides des piles de ponts jetés sur les bras de mer ou sur les fleuves; qui, sur certaines lignes souterraines de chemin de fer, envoie les trains d’un bout à l’autre d’un tunnel, comme la balle lancée par une sarbacane; qui, à Paris, à Londres, à New-York, transmet les dépêches d’une station télégraphique à la station centrale. Le vide, fait à l’aide d’une puissante machine pneumatique sur l’une des faces d’un piston mobile dans un tube, laisse à l’air situé de l’autre côté une force expansive suffisante pour entraîner des fardeaux : ce procédé, inverse de l’application «le l’air comprimé, est aussi adapté au service des dépêches télégraphiques ou postales; on l’a vu, en France, servir de moteur au train qui gravissait la pente du Pecq à Saint-Germain, près de Paris.

Un principe physique qui se rattache à la pesanteur, et dont la découverte remonte à une haute antiquité, — il porte le nom du grand homme qui l’a découvert, Archimède, — a été, à la fin du dernier siècle, appliqué à l’ascension des ballons dans les hauteurs de l’atmosphère. L’art de l’aéronaute, grandement perfectionné depuis Montgolfier, est devenu populaire : les aérostats sillonnent chaque année les régions aériennes, dont elles ont fait cou-

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naître de curieuses particularités et dont elles finiront, entre les mains d’observateurs sérieux, par dévoiler tous les mystères. La météorologie, encore si peu avancée, ne peut manquer d’y trouver son compte. Du reste on a vu, pendant la guerre, les ballons envoyés comme messagers, du sein de Paris, à toutes les parties de la France, portant aux absents, dans leurs frêles nacelles, des nouvelles de la population assiégée et toujours confiante. Peut-être un jour viendra-t-il, où le problème de la direction des navires aériens, sous leur forme actuelle ou plutôt sous une forme nouvelle, sera partiellement résolu;. où ils pourront louvoyer sous le vent ou fendre l’air comme les navires a voiles ou à vapeur fendent les Ilots de la mer : alors, au lieu d’expériences curieuses ou exclusivement scientifiques, comme celles qu’on peut faire avec les ballons actuels, on pourra entreprendre de véritables voyages aériens , des expéditions régulières susceptibles d’applications utiles.

Des applications des phénomènes et des lois de la pesanteur, nous passerons à celles qui se déduisent des phénomènes et des lois des vibrations sonores.

Là nous nous trouverons presque exclusivement sur le terrain de l’art, de celui qui nous émeut et nous charme avec le plus de vivacité et en même temps de profondeur. La musique, d’ailleurs, n’est pas seulement un art, c’est aussi une science. Cependant ce n’est ni sous l’un ni sous l’autre de ces rapports qu’elle emprunte le secours de la physique appliquée. Mais

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la voix humaine, ce merveilleux instrument naturel, mise à part, c’est à l’aide d’instruments artificiels que la musique exprime la pensée du compositeur, qu’elle sait donner un corps à ses mélodies, aux harmonies qui les enveloppent et les rendent à la fois plus expressives et plus pénétrantes. Depuis la lyre et la harpe antiques jusqu’au violon moderne, au chef-d’œuvre de sonorité et de douceur des Stradivarius, jusqu'à l’orgue si puissant, si savamment agencé, des facteurs contemporains, quelle innombrable variété d’instruments musicaux ont prêté tour à tour le secours de leurs sons aux musiciens de tous les temps et de tous les pays ! C’est, il est vrai, par les longues et patientes recherches des fabricants, par les données de l’expérience, plutôt (|ue par les indications de la théorie, que la plupart de ces instruments ont acquis peu à peu leur perfection actuelle. Il faut même ajouter que les conditions de cette perfection sont loin d’être toutes scientifiquement expliquées. Il n'est pas moins curieux de savoir comment les lois des vibrations sonores, qui régissent la série des sons de l’échelle musicale, se trouvent suivies et appliquées dans les instruments des divers types, quel est le mécanisme propre à chacun d’eux. Due d’exécutants jouent du violon, touchent du piano on soufflent dans un instrument à vent, sans s’être rendu compte du rôle que remplissent les diverses parties de l’ instrument < I ni leur est familier! Combien peu savent par quel mécanisme l’organiste arrive à produire ce merveilleux et puissant ensemble de voix qui affectent tous les tons et tous les timbres, en imitant, à s’y méprendre, tous les instruments d un orchestre et jusqu’à la voix humaine!

Il y a là un intérêt de curiosité qui justifiera les chapitres où je passe en revue, en les considérant comme autant d applications des phénomènes et des lois de l’acoustique, la plupart des

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instruments connus. C’est un sujet nouveau, ou du moins traité dans un ouvrage consacré à la physique avec une étendue inaccoutumée. Je n’ai pu toutefois que l’effleurer. C’est un volume entier qu’il faudrait consacrer à cette matière, pour lui donner les développements qu’elle comporte et qu’elle mérite.

Avec la lumière, avec les applications dont l’étude de ses phénomènes et de ses lois a permis d enrichir la science, c est dans deux mondes nouveaux que nous allons pénétrer. Nouveaux sans doute pour ceux d’entre nous, qui n ont cultivé ni l’astronomie physique ni la physiologie, qui n’ont mis l’œil encore ni au télescope ni au microscope; mais, à coup sur, mondes nouveaux pour tous ceux qui ont vécu deux siècles avant l’époque contemporaine. Que de merveilles inconnues, avant Galilée, dans les profondeurs du ciel, dans le monde de l’ infiniment grand ! Quelles étonnantes révélations dans le monde de l’infiniment petit, depuis Swammerclam ! De nouvelles sciences ont surgi, qui n’étaient pas possibles sans le secours de ces puissants moyens d investigation mis par 1 optique au service des observateurs. Grâce au microscope, la structure des tissus végétaux et animaux est connue dans ses détails les plus intimes, les plus propres à dévoiler le mécanisme de la vie. Par le télescope, l’œil pénètre dans les espaces infinis et y découvre des millions d’astres dont l’œil pouvait a peine soupçonner l’existence, à des distances si prodigieusement éloignées, que c’est par siècles et par milliers de siècles qu il faut compter, si l’on veut mesurer le temps que la lumière met a les franchii ,

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et cependant l’onde lumineuse se propage elle-même avec une vitesse foudroyante dans le sein de l’éther.

Rien de plus simple néanmoins que la composition de ces instruments d’optique, rien de plus aisé que d’en comprendre le principe et d’en expliquer les effets; rien enfin de plus facile, avec de la patience et du travail, que d’acquérir les notions pratiques propres à en rendre l’usage fructueux.

D’autres appareils, fondés sur des principes semblables, les héliostats, le sextant, les goniomètres, puis les spectroscopes, les appareils lumineux des phares, sont utilisés pour des recherches scientifiques de divers genres , et rendent des services de tous les instants à l’astronomie, à la minéralogie, à la marine; à tous ces titres, ils méritent d’être décrits et étudiés. Le sidérostat, cette invention posthume d’un de nos physiciens les plus ingénieux, Léon Foucault, bien qu’il n’ait pas encore fait ses preuves, doit être signalé pour les progrès qu’il ue peut manquer de provoquer dans les recherches d’astronomie physique, l’étude des taches du soleil , par exemple ; sa place était marquée parmi ies applications de l’optique, et il n’est pas oublié.

Mais une application intéressante entre toutes des propriétés de la lumière, une invention bien récente encore et parvenue à un rare degré de perfection, c’est celle qui nous permet de reproduire pour ainsi dire instantanément, et avec une fidélité merveilleuse, tous les objets qu'éclaire une source lumineuse d’une suffisante intensité. C’est un art populaire aujourd’hui que la photographie, populaire dans ses procédés et dans ses résultats, mais qui n’est pour cela ni moins intéressant dans son principe et dans ses moyens, ni moins fécond dans son influence sur les sciences et les arts. Par son principe, il a constitué pour ainsi dire une branche nouvelle de la science, la photochimie; quant aux services qu’il ne cesse de rendre aux autres arts et à

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toutes les sciences naturelles, il est à peine besoin de les rappeler. Il est vrai de dire qu’on a un instant compromis la valeur de ce moyen de reproduction des objets naturels, en exagérant le rôle que pouvait jouer le photographe, et en laissant supposer qu’il pourrait supplanter l’artiste : comme si un procédé impersonnel était susceptible de traduire le sentiment intime du peintre, c’est-à-dire du poète en présence de la nature, sentiment qui est la vraie source de l’inspiration, sans laquelle il n’y a pas de chef-d’œuvre. Le rôle de la photographie est à la fois plus modeste et plus utile : elle popularise les œuvres delà peinture, de la statuaire, de l’architecture et de la gravure; elle reproduit les moindres détails des vues naturelles, des objets qu’étudient le géographe, l’ethnographe, le naturaliste; elle permet aux plus pauvres familles de conserver les traits de personnes qui leur sont chères, et, en ce sens, elle a eu et aura toujours une influence moralisante.

Voilà pour les résultats. Mais si l’on se place au point de vue de la science, n’est-ce pas une chose vraiment merveilleuse que cette reproduction automatique des objets naturels, que cette peinture qui n’a d’autre agent que la lumière. Du reste, c’est un art qui nous fait marcher de surprise én surprise : après la photographie, voici venir l’héliogravure, qui, si l’on parvient à vaincre quelques difficultés pratiques, permettra bientôt de multiplier les images photogéniques, comme la typographie multiplie les épreuves des livres et des gravures ordinaires.

J’ai cité, au début de cette introduction, l’application la plus considérable des phénomènes et des lois de la chaleur, celle qui