IV. L'éther. — Les ondulations

A côté des fluides impondérables, agissant sous l'empire de plusieurs forces inconnues, qu'il est impossible de figurer, nous trouvons des conceptions plus simples, par lesquelles on a cherché à expliquer le mécanisme des phénomènes par des mouvements invisibles qui suivent les lois connues du mouvement visible. On trouve des systèmes de ce genre depuis Tantiquité grecque, où Épicure imaginait une doctrine chantée plus tard par Lucrèce, dans son poème : de Natura rerum^ jusqu'à nos jours, où quelques savants cherchent à se figurer l'univers comme un assemblage de masses visibles, obéissant à l'impulsion de masses infiniment ténues et invisibles, qui parcourent l'espace dans tous les sens avec d'énormes vitesses, et produisent, par leur rencontre avec les premières, tous les effets de la gravitation , de la chaleur, de la lumière, de l'électricité.

Descartes avait imaginé le système des tourbillons ; pour lui l'univers matériel était constitué par des amas de particules invisibles gravitant autour de certains centres, et de corps visibles obéissant aussi à une loi générale de gravitation. Les lois ordinaires de la mécanique étant appliquées à cette

hypothèse, il retrouvait par le raisonnement mathématique quelques-uns des faits connus. Mais, à côté de quelques images plus ou moins Mêles, on trouve dans les ouvrages de ce grand philosophe les erreurs les plus étranges. C'est que, loin de suivre la méthode expérimentale, il voulait appliquer à l'édification du monde matériel la méthode rigoureuse qui lui avait si bien servi à édifier le monde moral. Il voulait connaître avant tout les causes premières des phénomènes, et partir de ces causes pour reconstruire l'univers mathématiquement. Il dédaignait Galilée, et disait : « Avant de chercher les lois de la pesanteur, il faut que je sache ce qu'est la pesanteur ; car c'est la cause qui doit expliquer les effets. »

Descartes était grand philosophe, quand il s'agissait de Dieu et de Tâme ; il était mauvais physicien quand il traitait la question des choses sensibles, parce qu'il voulait rejeter à tout prix les notions acquises à Taide des sens, et déduire les choses corporelles des choses spirituelles. Ses e^ reurs en physique sont les conséquences de l'usage exclusif qu'il faisait de la méthode déductive.

En ce qui concerne les choses corporelles, la méthode inductive doit marcher de front avec l'autre, celle-ci fournissant un moyen sûr de contrôle et de découverte. Lorsque les jugements fondés sur nos sensations nous ont conduits à soupçonner une loi, nous devons déduire de cette loi toutes ses conséquences rationelles; alors nous retrouvons comme

résultat du raisonnement tantôt des faits connus, tantôt des prévisions qu'il faut justifier par de nouvelles expériences. Lorsque cette justification est complète, de nouveaux faits sont venus agrandir le domaine de la science et donner un degré de probabilité de plus à la loi soupçonnée. Mais une loi ainsi acquise n'est pas une vérité absolue ; elle est nécessairement provisoire, et la découverte de faits ignorés jusqu'alors peut la faire rejeter plus tard. Vouloir ne tenir aucun compte de l'observation des choses corporelles, c'est trop préjuger de la puissance de l'esprit humain ; telle est Terreur de Descartes ; nous verrons qu'il n'est pas moins dangereux de ne s'appuyer que sur l'observation du monde corporel pour remonter des effets aux causes, sans tenir compte des notions acquises dans Tordre moral. C'est l'erreur de quelques physiciens, qui deviennent par là matérialistes, souvent sans le vouloir.

Les tourbillons de Descartes n'ont pas été acceptés dans la science moderne, même comme symbolisme; mais le système des ondulations, qui est aujourd'hui en grande faveur sous ce dernier point de vue, présente un caractère analogue. On veut toujours se figurer les phénomènes de la chaleur, de l'électricité, de lai lumière, comme les effets du mouvement de particules invisibles, impondérables, distinctes des molécules corporelles et répandues comme ces dernières dans l'espace.

On appelle éûiev ces particules invisibles ; on

imagine que chacune d'elles oscille autour d'une position moyenne, comme si elle était liée à cette position par une force particulière ; l'espace esl rempli de ces particules d'une ténuité excessive; elles pénètrent tous les corps, agissent sur les ma lécules corporelles, et aussi les unes sur les autres exactement comme les molécules agissent entn elles dans le phénomène des vibrations visiblei qui, en se transmettant à notre oreille, y produi sent la sensation du son ; mais la rapidité de leui oscillation est énormément plus grande. C'est sur tout à la lumière qu'on a appliqué cette hypothèse depuis les beaux travaux d'Huyghens, Young e Fresnel.

Il est en effet difficile de mieux figurer les phi nomènes de la réflexion, de la réfraction, de la dis persion, delà diffraction et de la polarisation, qu l'ont fait ces illustres physiciens. Depuis que Fresm a développé cette théorie avec le secours de l'ans lyse mathématique, elle donne une image de tou les phénomènes connus, avec leurs lois numérique et leurs détails les plus minutieux. Aussi est-elle 1 type le plus parfaitd'une théoriesymbolique, destina à faire bien connaître un ensemble de faits qui d< pendent évidemment d'une même cause. Elle est : précise, qu'il est difficile de ne pas y recourir, mén à ceux qui la rejettent comme explication de l'e sence de la lumière. Non-seulement elle s'est mo trée conforme à tous les faits connus, mais elle aft prévoir et découvrir un grand nombre de lois et (

phénomènes nouveaux. C'est qu'indépendamment de sa base tout hypothétique, elle possède au plus haut degré le caractère d'une théorie mathématique, rattachant entre elles les lois de la lumière à l'aide de formules qui sont vraies en toute hypothèse ; elle se rapproche par là de la théorie électro-dynamique d'Ampère. Voudrait-on substituer à l'hypothèse de l'éther une autre conception mieux appropriée aux exigences de la philosophie, cette conception conduirait certainement par d'autres raisonnements aux principales formules 'de la théorie des ondulations.

J'essayerai de développer ce que cette théorie présente d'essentiel, ne voulant rien lui ôter de sa valeur et de son utilité. On comprendra mieux pourquoi il est avantageux de l'employer comme moyen figuratif, à condition toutefois de ne pas la prendre comme l'expression d'une réalité.

Lorsqu'on touche en un point une surface d'eau tranquille, on voit une proéminence circulaire se former autour de ce point comme centre, puis s'éloigner peu à peu, son rayon croissant uniformément. Que se passe-t-il réellement à la surface du liquide ?

Au point touché on produit d'abord une dépression, l'eau environnante forme une sorte de bourrelet autour de la dépression, de sorte qu'il y a d'une part abaissement des certaines molécules, d'autre part élévation des molécules voisines : cela résulte de la faible compressibilité de l'eau et du

temps que Fimpulsion met à se propager : il faut que le volume de l'eau qui reçoit cette impulsion ne change pas. Les molécules sont ainsi soulevées jusqu'à une certaine distance du centre d'ébranlement, à l'instant où l'ébranlement cesse d'arriver du dehors. Considérons à cet instant une couche liquide située au dehors et au pied de la proéminence circulaire. Cette couche commence à s'élever à mesure que le liquide plus rapproché du centre redescend en vertu de la pesanteur; elle se retrouve bientôt à une hauteur telle que la pesanteur a pu détruire l'effet de la vitesse acquise ; elle s'arrête alors, et forme une proéminence circulaire nouvelle, tandis que la précédente n'existe plus. On peut dire que celle-ci s'est affaissée sur elle-même par l'effet de la pesanteur, et qu'elle a soulevé l'eau autour d'elle par l'effet des forces moléculaires. La seconde proéminence retombe à son tour, en transmettant l'impulsion à la couche d'eau qui l'environne; celle-ci forme donc une troisième proéminence d'un rayon plus grands et ainsi de suite. La continuité de ces effets produit sur l'œil de l'observateur l'apparence connue.

On appelle onde liquide la largeur de la proéminence et on dit dans un langage figuré que l'onde se propage uniformément autour du centre d'ébranlement. Remarquons que chaque molécule liquide acquiert une certaine quantité d'énergie à l'instant ou l'onde l'atteint, et qu'elle transmet ensuite cette énergie à une molécule voisine en retombant. La

LES THÉORIES ET LES âYPOTUËSES 271

propagation de l'énergie se fait ainsi par les ondulations sans perte ni gain.

Imaginez maintenant que le centre d'ébranlement soit de nouveau déplacé de la même manière que précédemment à l'instant où il allait rentrer au repos, et que le même effet continue à se produire. Chacune des impulsions données au centre produira une onde; vous aurez une suite d'ondes se succédant uniformément, et la surface deTeau présentera des proéminences circulaires également espacées, qui sembleront passer successivement en chaque point de la surface par un mouvement centrifuge; unemolécule liquide située en ce point sera donc alternativement soulevée et abaissée d'une manière continue; elle oscillera de part et d'autre d'une position moyenne, dans le sens de la verticale.

Lorsque nous entendons un son, il y a quelque part près de nous un corps qui vibre, c'est-à-dire dont les molécules oscillent régulièrement autour d'une position moyenne ; puis entre ce corps et notre oreille il y a un milieu pondérable, tel que l'air atmosphérique, qui transmet le mouvement vibratoire exactement comme dans le phénomène précédent. Concevez une ligne droite allant à travers l'air de votre oreille au corps sonore, et une molécule d'air sur cette droite ; elle reçoit successivement chaque impulsion donnée par ce corps et elle la transmet à la molécule suivante. Vous pouvez vous figurer les ondes sonores qui passent par cette molécule, et qui la font osciller autour d'une posi-

tion moyenne. Le mécanisme de cette propagation de mouvement est celui des ondes liquides.

La droite suivant laquelle le mouvement arrive à votre oreille est un rayon sonore, et il est maintenant facile de comprendre la variété des sons par les lois suivantes qui expriment les faits observés en acoustique.

Les longueurs d'onde sonore sont inversement

proportionnelles aux nombres d'oscillations exécutées dans le même temps. Le son est d'autant plus aigu que la longueur d'onde est plus courte.

Le diapason normal est formé par une verge d'acier recourbée

Fig.58.-. Diapason. ^ gg gg ^ . ^^^^^ ^^ ^^^^^^ ^

branches Tune de l'autre, et qu'on les abandonne ensuite, les forces moléculaires les font osciller pendant quelque temps, jusqu'à ce que l'énergie donnée à la verge pendant l'ébranlement primitif soit complètement transmise aux corps environnants. Il y a alors 435 oscillations complètes exécutées en une seconde ; l'onde sonore dans l'air a une longueur de 78 centimètres. Le son qu'on entend est la g.

Prenez un autre corps sonore qui produise le son /flj; il exécutera deux fois moins d'oscillations que le précèdent, et la longueur de son onde aérienne sera double.

Lorsque vous entendez un orchestre, votre oreille

reçoit simultanément les ondes émises par chacun des instruments. On peut dire que chacune de ces ondes est apportée par un rayon sonore, et distinguer les divers rayons par la longueur de l'onde ou le nombre des oscillations qu'il propage.

Eh bien, ce qui est une réalité lorsqu'il s'agit d'acoustique, devient une image dans la théorie de l'éther lumineux. Une source de lumière est comme l'orchestre, elle envoie des rayons lumineux, distincts les uns des autres par la longueur de l'onde éthérée ou le nombre des vibrations qu'ils propagent jusqu'à l'œil. Mais, pour figurer complètement les phénomènes delà lumière, il faut imaginer des proportions bien différentes. Pour la lumière rouge, par exemple, la théorie de l'éther admet que la longueur d'onde a ^^ôoo ^^ centimètre et que le nombre des vibrations s'élève à 496 millions de millions par seconde.

Lorsqu'un rayon sonoreaérien rencontre un corps, il y a réflexion, réfraction, etc. A chacun de ces phénomènes correspond un phénomène d'optique qui s'explique de la même manière. L'interférence de deux rayons s'interprète immédiatement : lorsqu'une molécule d'éther reçoit simultanément deux ondes dont l'une la sollicite à se mouvoir dans une direction et l'autre à se mouvoir dans la direction opposée avec la même vitesse, il est évident que la molécule reste en repos ; on se figure très-bien deux excitations lumineuses se neutralisant mutuellement.

Sur un rayon de lumière polarisée, les molécules décrivent en oscillant de petites lignes droites parallèles entre elles, ou bien elles décrivent de petites orbites circulaires ou elliptiques, toutes orientées de la même manière, tandis que sur un rayon ordinaire il n'y a aucune orientation dans les oscillations de l'éther. Tous les effets connus sont merveilleusement imités par l'emploi des règles de la mécanique.

L'hypothèse de Téther convient aussi bien pour la chaleur rayonnante, que pour la lumière, puisque les lois sont identiques. Elle interprète aisément les transformations de l'énergie dont les corps sont le théâtre. D'une part, la création delà chaleur et de la lumière dans les combinaisons chimiques est la transmission du mouvement oscillatoire des atomes pondérables aux particules de Téther répandu autour d'eux ; d'autre part, la séparation des molécules ou des atomes dans les changements d'état et dans les décompositions chimiques est figurée par la transmission du mouvement des particules de l'éther aux atomes corporels. Ce que nous appelons la chaleur sensible serait le mouvement oscillatoire et rotatoire des molécules pondérables, et il serait transmissible de l'éther aux molécules, et réciproquement. Plusieurs auteurs modernes ont développé ces hypothèses, et parmi eux je citerai M. Rankine en Angleterre, qui a pu en déduire une théorie mathématique des phénomènes de la chaleur.

Il importe de remarquer que l'hypothèse de l'éther, semblable en cela aux autres hypothèses, ne donne aucun moyen de se figurer la cause première des mouvements qu'elle imagine. Si chaque particule de Téther oscille autour d'une position moyenne, suivant la loi pendulaire, elle est sous Tempire d'une force attractive, qui est à chaque instant proportionnelle à la distance qui la sépare de cette position, ou d'un système de forces capables de produire le même effet. 11 faut nécessairement admettre avec l'éther une action mutuelle de ses particules, et aussi une action entre elles et les molécules pondérables. Quelle est l'essence de ces forces? l'hypothèse ne le dit pas. La difficulté est donc seulement reculée, et le mystère de la force n'est point pénétré.

L'éther pourrait-il servir à figurer les effets de rélectricité? N'est-il pas possible de lui attribuer quelques qualités de plus, afin qu'il devienne le fluide unique de Franklin ? Si l'on veut bien reconnaître le caractère purement symbolique de cette substance conjecturale, la réponse ne peut être qu'affirmative. Aussi quelques tentatives ont été faites en ce sens. Mais leur utilité est très-contestable dans la physique proprement dite; il vaudrait mieux sans doute rester fidèle à la méthode de Galilée, cher.cher l'enchaînement naturel des lois physiques, abstraction faite de toute hypothèse sur la nature des causes ; faire pour l'électricité ce que MM. Clausius, Hirn, Zeuner, ont fait pour la théorie meca-

nique de la chaleur, et laisser à la métaphysique la recherche des causes avec ses incertitudes et ses défaillances.