Quæsl. opt. XXX

2. Cf. Quæst. opt. XXX. « Annon corpora crassa et Lumen in se mutuo converti possunt ?... ut corpora transmutantur in lumen et lumen in corpora valde admodum congruens est naturae ordini et rationi, quae in istius modi conversionibus quasi delectari videtur.

pleinement, définitivement, une hypothèse, sans contredire la notion même d'hypothèse telle qu'il la comprend ?

C'est dans cet ordre d'idées qu’il faut chercher la réponse aux difficultés de principe qu’a soulevées de tout temps l'optique newtonienne. Newton ne pouvait trouver ni dans l’hypothèse de l'émission, ni dans l'hypothèse des ondulations une explication complète des phénomènes, et, cela pour la raison qu'une hypothèse n’a jamais pour but de fournir l'explication, mais seulement la représentation des phénomènes. À maintes reprises nous avons vu que Newton refusait de mettre à la base de son optique rien qui ressemblât à une hypothèse au sens où l’entendaient Hooke et Pardies. I] y avait là une mesure de tactique, une précaution destinée à éviter que les discussions s’éternisent. Mais il y avait là aussi une conviction profonde, celle que le choix des hypothèses peut souvent être indifférent. Le savant positif, pour qui la méthode expérimentale se suffit à elle-même, se jugera satisfait sitôt qu’il possède la loi mathématique des phénomènes. C’est ainsi que dans l’étude des lames minces, il ne recherchera rien audelà de la formule précise, découverte par Newton, qui donne le diamètre des anneaux en fonction de leur rang et de l’épaisseur de lalame.

Mais la plupart des théoriciens ne se contentent pas de cette vue mathématique. Il leur faut, pour qu'une explication leur paraisse scientifique, qu’elle fasse connaître la cause du phénomène. Remarquons que cette cause leur échappe fatalement. Une théorie de l’éther, pas plus qu'une théorie moléculaire, ne peut nous apprendre quelle est la cause de la lumière, car toutes deux se heurtent à l'obstacle inévitable : si la lumière vient des ondes éthérées, quelle est la cause de l'agitation de ces ondes ? Si elle provient du choc des particules, quelle cäuse donne aux particules leur mouvement ? A la recherche des causes, Newton prétend partout substituer celle des origines. S'il est impossible de savoir ce qui produit réellemont la lumière, il est très possible de rechercher quelles sont les propriétés fondamentales des rayons lumineux, et d’examiner si ces propriétés existent déjà dans la source lumineuse, prennent naissance à la traversée du milieu, ou ne se forment qu à la rencontre du rayon avec les surfaces réfringentes. C'est à la

suite de recherches de ce genre que Newton a été amené à trouver l'origine des couleurs dans certaines propriétés «innées et immuables » (insitæ atque immutabiles) qui accompagnent le rayon dès qu'il existe. Ces propriétés sont d’abord sa réfrangibilité, qui varie d'un rayon à l’autre etest caractéristique de la couleur; ensuite la propriété périodique qui existe tout le long du rayon et qui est mise en évidence par le phénomène des interférences. L'existence physique de ces propriétés est certaine, leur définition mathématique peut se faire d’une façon de plus en plus précise. Cela suffit pour qu’une optique posiüve soit possible.

Maintenant, que certains esprits plus soucieux d’une rigueur factice que de la certitude expérimentale, veuillent remonter au delà de ce que fournit l'expérience et substituer l’hypothèse aux faits, on n’en peut conclure qu'une chose, c’est leur incapacité de se représenter les faits d’une manière abstraite et mathématique, et l’imporlance personnelle qu'ils attachent aux figurations sensibles. En mettant à la place du rayon lumineux, tel que le bon sens le perçoit, une émission de particules solides ou un jeu d'ondes qui se propagent, ils soulagent simplement leur entendement en lui apportant le secours de l’imagination. Newton admet que le procédé puisse être employé par les savants, pourvu qu’on ne fasse pas de ces considérations le but principal de la science. Voilà pourquoi Newton est partisan de l’éther, dans la mesure où la conception de l'éther peut suggérer et coordonner des expériences. Voilà pourquoi il n’en est pas partisan absolu, persuadé que l'hypothèse de l’éther n’est ni parfaite ni définitive.

Il est facile de trouver une confirmation de ce qui précède dans le ton même des « Quæstiones opticæ » et dans la manière dont y sont présentées la théorie de l'émission et celle des ondulations. Il est à remarquer que cette dernière se trouve

4. Cf. par exemple Lect. Opt. L. Il, P. IL. Prop. XIL. « Qui hoc in animum suum inducere non possunt, ut quicquam novi aut recens inventi accipiant, quod nequeant continuo hypothesi aliqua explicare; his in praesentia illud quidem sibi fingere licebit (suit la comparaison de la lumière avec les ondes à la surface de l’eau)... Verum, utrum hæc hypothesis vera sit neCne in id, inquam, ego hic non inquiro. Satis habebo, illud ipsum jam invenisse, utique luminis radios ita esse comparatos, ut aliqua ex causa alternatim reflectantur facilius et facilius refringantur per multas vices. »

exposée par Newton bien avant l’autret, mais qu'elles sont revêtues toutes deux de la même forme dubitative. Lorsqu'une pierre est jetée dans une eau calme, les ondes excitées par le choc sont d'abord localisées à l'endroit où la pierre est tombée, puis elles se propagent à la surface de l’eau par cercles concentriques jusqu'à des intervalles très éloignés. De même, les vibrations ou les tremblements excités dans l'air par un choc quelconque peuvent se transporter par ondes sphériques du centre d’ébranlement jusqu'aux plus lointaines distances. Ne serait-1] pas possible qu’un rayon lumineux frappant une surface réfringente excite dans l’éther des vibrations du même genre ? Ces vibrations ne pourraient-elles se propager du point d'incidence jusqu'à des points très éloignés ? Ne peut-il se faire que les rayons lumineux modifient l’éther qui se trouve sur leur chemin et y créent ces alternances de réflexion et de réfraction dont l'observation des anneaux nous montre l'effet ? Ne peut-on admettre que le milieu éthéré augmente de densité lorsqu'on passe de l’eau, du verre, ou du cristal au vide, et que ces variations de densité soient l’origine des déviations et réfractions ? — Et Newton continue à exposer les propriétés hypothétiques de l’éther sans rien dire qui permette de conclure à la vérité objective de cette hypothèse.

Lorsqu'il arrive à l’idée de l'émission, il observe exactement le même ton interrogatif. Les rayons de lumière ne sont-ils pas de petits corpuscules émis par les corps incandescents ? N'estil pas possible que les corps grossiers se transforment en lumière et la lumière en corps ? Les particules matérielles ne possèdent-elles pas des forces, puissances ou vertus, qui leur permettent d'agir sur les rayons de lumière en produisant la réflexion, la réfraction, la diffraction ? Et Newton poursuit les conséquences de cette seconde hypothèse jusque dans le détail, mais sans rien affirmer de plus qu'avant sur l'essence véritable des phénomènes. Si l’on réfléchit que les Quæstliones opticæ sont le dernier ouvrage d’optique écrit par Newton, si l'on se rappelle que la forme dubitative y est observée volontairement et par méthode, on ‘arrive nécessairement à cette

1. V. Quæst. XVII. La théorie de l'émission est résumée seulement dans le Quæst. XXIX.

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conclusion. que Newton, dans la dernière exposition de sa doc-

trine, a pensé qu'il était possible de construire l'optique en se passant de toute hypothèse. De fait, il proteste constamment contre ceux qui veulent rendre son système solidaire, soit de l'hypothèse de Hooke, soit des hypothèses contraires. La vérité est que le choix à intervenir entre l'hypothèse de l’éther et les autres n'était pas ce qui le préoccupait surtout. Un tel choix ne peut se faire que lorsque la recherche expérimentale est parvenue à point. Newton pensait que l'optique de son temps avait encore trop à faire dans la voie empirique pour se hasarder dès l’abord aux hypothèses. Les hypothèses pourront venir plus tard, au moment où des formules rigoureuses leur serviront d'appui. Mais à ce moment il est probable que la théorie de l’éther, comme celle de l'émission, auront fait leur temps, et que l'avantage scientifique reviendra à des idées aujourd hui méconnues.

Si Newton, par fidélité à ses principes, refuse en fin de compte d'envisager l’éther autrement que comme une hypothèse provisoire, on peut se demander si cette attitude a servi aux progrès ultérieurs de la science, ou s’il n'eut pas mieux valu que Newton, füt-ce au prix d’une inconséquence, se décidât fermement pour ou contre l’éther. La question ainsi posée est entièrement indépendante de celle de savoir si l’éther newtonien est tout à fait identique à l’éther des modernes. Nous nous demandons simplement si l'esprit positif n'a pas été poussé trop loin par Newton, et si un peu plus de dogmatisme n'eût pas favorisé l'extension de ses idées.

A cette question nous pouvons répondre hardiment que les scrupules excessifs de Newton ont véritablement nui aux progrès de loptique. Nous admirons aujourd’hui, et à juste titre, l'optique newtonienne comme l'application parfaite d’une méthode scientifique positive. La part du certain et celle de l'incertain y sont faites rigoureusement, jamais l'hypothèse ou même la théorie n'empiète sur le fait, Mais les qualités de méthode ne sont pas celles dont a le plus besoin la science à ses débuts. Comme Newton l’a.nettement compris en maintes parties de ses ouvrages, les scrupules de méthode dénotent déjà un état avancé de la science et il est bon qu’à ses débuts celle-ci soit libre de tout lien. Or on peut dire qu'à l'époque des

premières recherches de Newton l'optique physique n'était pas née encore. Les travaux de Grimaldi, de Descartes, de Hooke n étaient que des approximations grossières fondées sur des faits souvent inexacts. Il était donc bon que toutes les hypothèses fussent admises provisoirement dans Ja science. Au lieu de les traiter toutes, comme le fait Newton, sur un ton uniformément dédaigneux, il eût été utile d'en choisir une, l'hypothèse de l'éther par exemple, et de la développer dogmatiquement sans souci des objections de principe. C’est ce qu'avait fait Hooke, el malgré les critiques de Newton, il faut reconnaitre que le dogmatisme de Hooke avait eu sa force et sa fécondité. Le positivisme rigoureux de Newton ne pouvait convenir qu’à un physicien de génie, capable de se passer de représentations concrètes. Mais les progrès de la science ne sont pas le fait exclusif du génie. A mesure que les connaissances positives progressent, il devient plus important que les chercheurs ordinaires soient mis en état d'achever l’œuvre commencée. Pour ceux-là les hypothèses sont nécessaires, et il faut que ces hypothèses soient dogmatiques, étroites, exclusives.

On le vit bien après la mort de Newton, lorsque les physiciens qui se réclamaient de son nom se partagèrent en deux oroupes opposés, les uns, les moins nombreux, développant surtout les aperçus du maïtre dans le sens de la théorie de l’éther, les autres revenant de préférence aux conceptions de l'émission. Or il est certain que la théorie de l’éther devait au cours du xvru° et du xix° siècle devenir de plus en plus importante en optique, alors que l'émission allait jouer un rôle moins grand de jour en jour. 1l fut même un temps où à la suite des découvertes de Young, de Fresnel, de Malus, on considèra la théorie de l'émission comme une erreur désormais bannie de la science et remplacée définitivement par la théorie des ondulations. Si cette dernière eut tant de difficulté à s'établir, c'est précisément à cause de la résistance des derniers disciples de Newton qui, abusant des réserves qu’il avait faites touchant la théorie de l’éther et du penchant qu’il a toujours montré pour l'idée de l'émission, opposèrent dogmatiquement l'autorité de son nom aux prétentions de l’optique moderne. On peut rattacher à ce faux newtonisme, aussi contraire que possible aux

idées du maître, la répugnance opiniâtre que des physiciens comme Biot opposèrent jusqu'en 1820 au système des ondulations. Sans s'en rendre compte, ces physiciens se faisaient les interprètes d’une théorie qui n’était pas la théorie newtonienne. Ils croyaient être seuls fidèles aux doctrines de Newton parce qu'ils recherchaient désespérément une conciliation entre les deux hypothèses contraires de l'émission et des ondulations*. En réalité cette conciliation n'avait nullement été le but de Newton. Celui-ci n'avait combiné les deux hypothèses que par crainte d'un dogmatisme hâtif excluant l’une au profit de l’autre. Mais il est hautement vraisemblable que, vivant au XIX* siècle et contemporain de Fresnel, Newton se fût décidé à regarder l'hypothèse de l’éther comme celle qui, dans l’état actuel de la science, peut avec le moins de dangers rendre le plus de services.

Jusqu'ici nous nous sommes tenus sur le seul terrain de l’optique pour chercher comment Newton avait pu être conduit à une théorie de l’éther et quelle signification cette théorie doit recevoir. En effet les travaux optiques de Newton ont été, tant chronologiquement que logiquement, le point de départ de sa conception de l'éther. Il est temps de signaler maintenant les autres origines de celte idée, de montrer sa mise en valeur dans-des domaines nouveaux, et de rechercher si ces applications n’en ont pas modifié le caractère.

Dès son mémoire de 1675 ?, Newton parlait de plusieurs éthers. L’éther, disatl, n’est pas homogène. Il se compose d’une matière relativement grossière et de différents fluides éthérés. C’est là une conséquence du fait des attractions électriques et magnétiques, comme aussi de l’existence de la gravité. De même que Pair atmosphérique est composé première-

4. V. par exemple Biot, Précis élémentaire de Physique Expérimentale, 1818. LÉ auteur explique que ce serait une belle et importante découverte si l'on pouvait arriver à mettre d'accord les apparences de l'optique physique avec la matérialilté de la lumière. 4

2. V. Birch, History of the Royal Society, T. IN, p. 247 sqq:

ment d'air proprement dit, puis d'un mélange de vapeurs et d’émanations diverses, il se peut que tout le système du monde ne soit qu'un mélange d’esprits éthérés, qui peuvent se condenser tout comme les vapeurs bien qu'avec moins de facilité. Cette condensation a été opérée directement à l’origine par la volonté du créateur. Ensuite elle s’est continuée sous l'influence des forces naturelles.

Prenons l'exemple des émanations électriques. Elles semblent prouver que les corps matériels renferment un fluide électrique à l’état de condensation. J'ai pris, dit Newton, dans différents essais une lame de verre enchâssée au milieu d’une plaque de métal et je l'ai frottée avec une étoffe rugueuse jusqu’à ce qu'elle attirât de petits fragments de papier placés sur la table. Selon la position que je donnais à mon doigt sur la partie supérieure de la plaque, je voyais les fragments de papier sauter irrégulièrement et se détourner de leur chemin. C’est là un phénomène qu'il m'est impossible de concevoir autrement qu'en supposant l’existence d’une matière éthérée, condensée dans le verre. Gette matière est volatilisée par le frottement, et dans l’espace clos où j'opérais, elle donne lieu à des tourbillons qui entrainent le papier, jusqu'au moment où elle se condense à nouveau et rentre dans la lame.

Quelle que soit l’étrangeté de cette explication, elle équivaut à l'affirmation d'un fluide électrique. Ce fluide n’est évidemment pas matériel, puisque la lame de verre ne perd ni ne gagne de poids pendant le cours d’une expérience t. C’est donc un fluide immatériel, c’est-à-dire un éther. Les phénomènes magnétiques peuvent donner lieu à des inductions du même genre, et il doit exister un fluide magnétique distinct du fluide électrique. Nous voilà revenus, par une voie différente de l'optique, à l'hypothèse de l’éther, etnous découvrons en même temps que cet éther n’est pas homogène, mais est un assemblage d’éthers différents.

A côté de l’éther électrique et de l’éther magnétique, Newton est amené à admettre l'existence d’un éther physiologique. La

1. Cf. Quæst. Opt. XXII. « Corpus electricum, quum fricetur, exhalationem emittere potest tam raram tamque subtilem, et tamen eodem tempore tanta vi præditam, ut quamvis emissione ipsius nihil quicquam de corpo-

ris electrici pondere (quod quidem sensu percipi queat) diminuatur, valeat tamen auri cuprive bracteas agitare et sursum ferre. »

genèse des sensations est une des questions qui l'ont toujours: préoccupé. Bien qu’il n’y fasse que des allusions un peu vagues dans le corps de l’Optique, il était naturel que l'étude de la lumière le conduisit à l'étude des sensations lumineuses et que de celles-ci il s’élevât aux sensations en général*. C'est ce qu'il a fait dans les Quæstiones Oplicæ dont plusieurs sont spécialement consacrées à l'optique physiologique ?.

Le fait que les rayons lumineux, arrivant au fond de l'œil .excitent en nous la sensation de lumière, vient de ce qu'ils produisent certaines vibrations sur la tunique de la rétine. Ces vibrations, se propageant jusqu’au cerveau par l'intermédiaire des fibres nerveuses, y font naïtre la sensation lumineuse. Car de même que les corps denses conservent leur chaleur très longtemps, de même les vibrations lumineuses peuvent se conserver longtemps intactes en traversantles fibres nerveuses, ‘ qui sont solides et composées d’une matière uniforme. Si les fibres n’étaient pas homogènes, le mouvement qui les traverse pourrait se réfléchir, se réfracter, s’arrêter ou se troubler. L’audition s'opère par les vibrations du même milieu ou d’un milieu différent*, vibrations excitées dans les nerfs auditifs par les tremblements de l'air et qui se propagent ensuite par les filaments solides, transparents et homogènes de ces nerfs jusqu’au lieu de la sensation. Il en est de même pour tous les autres sens. Les fibrilles qui constituent les nerfs sont toutes solides et homogènes'. De cette façon le mouvement vibratoire du milieu éthéré peut se propager uniformément d'un bout à l’autre des nerfs. Lorsque les nerfs sont obstrués de parties hétérogènes, la propagation n’a plus lieu et l’on se trouve en présence de la paralysie. De l'homogénéité des neris résulle qu'ils sont transparents. Bien qu'ils semblent opaques lorsqu'on les regarde par réflexion, les nerfs se composent de

1. C'est l'évolution qu'a suivie un autre grand physicien, comparable à Newtonisous bien des rapports, Helmholtz.