De Lucis Natura, Amsterdam

3. Cf. De Lucis Natura, p. 29 : « Sed lux, sonus, anima, odor, vis magnctica, quamvis incorpora, sunt tamen aliquid. Ut itaque fatemur non posse moveri corpus nisi corpus præsens sit, ita vicissim censemus res incorporeas, siveillæ de potentia corporis procedant, sive sua sponte subsictant, posse moveri in vacuo. »

tir de l'ouverture en s’écartant sensiblement de la ligne droite. Il avait même vérifié que cette tendance à la courbure subsiste dans les rayons de lumière qui ont subi une première diffraction. Prenant un rayon dévié par un premier orifice, il le faisait passer par un second diaphragme, et constatait qu'après le diaphragme le rayon allait en s’élargissant comme il s'était élargi dans la première expérience. De là Grimaldi-concluait d’abord qu'il existe un quatrième mode.de propagation de la lumière, la propagation par diffraction, distinct des trois modes connus avant lui, la propagation directe, la propagation par réflexion et par réfraction!. Ensuite 1] montre que le concept classique du « rayon lumineux » est insuffisant. Ce concept peut servir dans les cas de propagation rectiligne, mais il est en défaut dans tous les cas où intervient la diffraction.

Si l’on veut comprendre ce dernier phénomène, il convient de se représenter la lumière comme un fluide « qui se meut extrémement vite et parfois sous forme ondulatoire à travers les corps transparents ? ». Les alternances d'ombre et de lumière qui se produisent au voisinage d’une ouverture très petite sont de tous points comparables aux hauts et aux bas qui accompagnent la propagation des ondes liquides. La distinction des corps transparents et opaques se ramène à celle de corps assez poreux pour que la substance lumineuse puisse les traverser sans dévier sensiblement de la ligne droite, et de corps compacts quirejettent la [lumière sur le côté, conformément aux lois de la diffraction. La lumière se propage comme le son, mais en un temps imperceptible, non toutefois nul à la rigueur. Une preuve de la vitesse immense avec laquelle se propagent les ébranlements lumineux est la difficulté qu'il y a de les faire dévier de la ligne droite : la lumière se comporte comme un corps lancé avec une force très grande et qui tend spontanément à poursuivre sa course rectiligne. Mais c’est un corps qui ne ressemble pas aux autres, tant par son extrême ténuité, que par son mode de génération. La lumière n’est vraimeut comparable qu'au son. Elle est produite comme lui par l'agitation

1. V. Physico-Mathesis de Lumine, Coloribus et Lride, Bologne, 1665, p. LR

: 2. Ibid. p. 12. Prop. IL. « Lumen videtur essequid fluidum perquam celerrime et saltem aliquando etiam undulatim fusum par corpora diaphana. »

rhythmique d'une substance, et vient frapper les organes des sens après avoir traversé un milieu invisible !.

Après Grimaldi, les théories de la lumière revinrent aux explications mécaniques. L'idée d’un fluide distinct de la matière, d’un éther luminifère, fut remplacée par celle d’un fluide matériel. A vrai dire, il ne faut pas croire qu’il y ait’eu là un recul de l'optique. La conception extrêmement vague d’un éther lumineux analogue aux milieux sonores ne pouvait se développer utilement dans les conditions où se trouvait la science à cette époque. L'état d'enfance où était l'Acoustique, l'incertitude qui régnait en Hydrodynamique, empêchaient que Ia comparaison de la lumière avec les mouvements ondulatoires püt être tout de suite féconde. Il fallait attendre que les mouvements ondulatoires connus fussent étudiés, analysés, mis sous forme mathématique, pour qu’ils pussent donner lieu à des analogies précises. Il fallait surtout attendre que les lois du pendule fussent découvertes, et qu’on y reconnût le type de tous les mouvements vibratoires. Or c’est seulement par les travaux de Newton que ce progrès devait être accompli. Il était utile qu'avant cela on risquât des comparaisons grossières soit entre la lumière et la matière proprement dite, soit entre la lumière et la matière subtile, remplissant les pores des corps ordinaires. En voulant faire du « milieu lumineux » un milieu identique aux autres, des théories comme celles de Hooke et de Boyle préparèrent indirectement la voie aux théories abstraites de l’éther.

Hooke était partisan d’une théorie cinétique de la lumière. Dans ses Lecons sur la Puissance Restitutive ?, il expliquait que le monde observable se compose exclusivement de deux réalités, la matière et le mouvement. Jusqu'ici Hooke est cartésien et on pourrait le confondre avec un physicien comme Rohault. Mais il ajoute presque aussitôt que le mouvement et la matière ne sont pas dans la relation de qualité à substance, qu'ils peuvent se remplacer l’un l’autre, et qu’au fond ils sont peut-être identiques. L'étendue des corps, leur impénétrabilité et leur

1. Pour la théorie des couleurs de Grimaldi, voir ce qui a été dit ch. vin, et aussi F. Rosenberger, op. cit. p. 30-33.

2. Lectures de Potentia Restilutiva (1678) insérées dans les Lecliones Catherianae or a collection of Lectures by Robert Hooke (1675).

énergie sont autant de formes de leur mouvement vibratoire. Il existe une matière extrêmement fine dans laquelle les corps nagent comme dans un fluide et qui leur donne la force et le mouvement. La distinction des corps a son fondement dans la différence des vibrations élémentaires qui caractérisent leurs particules. La lumière, comme tous les mouvements, estessentiellement ondulatoire. Elle a sa source dans l’ébranlement régulier d’un milieu uniforme (uniforme medium). Elle se propage par des pulsations ou ondulations simples et uniformes, d’ailleurs perpendiculaires à la direction de propagation. La réflexion, la réfraction et la coloration, sont dues à l’inégale orientation des vibrations correspondantes dans différents corps transparents. On voit que Hooke cherchait à concilier les théories régnantes du cartésianisme avec les vues si originales de Grimaldi. La théorie de la lumière est faite à la fois de l'idée que la lumière se propage dans un milieu purement matériel, comme le pensait Descartes, et de l’idée que son mode de propagation est toujours le mode vibratoire, comme Grimaldi l'avait pressenti. En cherchant à montrer comment le mouve-: ment en général, le mouvement lumineux en particulier, peuvent s'effectuer par ondes uniformes, Hooke ouvrait la voie aux hypothèses nouvelles qui, partant du caractère vibratoire de la lumière, admettent un milieu dont la seule définition est d’être susceptible de vibrer.

De tous les précurseurs de Newton, celui qui a le plus fait pour préparer les théories de l’Optique, c’est Robert Boyle, le contemporain et Fami de Newton. Il n’y a pourtant dans les ouvrages de Boyle rien qui soit une allusion à la théorie de l’éther. L'œuvre de Boyle est purement négative. Elle consiste à faire voir l'insuffisance pratique de toutes les théories de la lumière émises avant lui. Dans ses £xpériences et Considérations sur les Couleurs", il critique successivement les théories d’Aristote, de Platon, de Descartes, etc. Les péripatéticiens ontcommis l'erreur deconsidérerles différentes couleurs comme des propriétés inhérentes à la matière, propriétés qui appartiennent aux corps d'une manière latente même en l'absence

1. Robert Beyle, op. varia. Genève, 1680. Experimenta et considerationes de coloribus el speciatim de nalura albedinis cum observationibus de adamante in tenebris lucente.

de la lumière, et que la lumière a pour unique effet de manifester. Les Platoniciens attribuent les couleurs à une émanation de corpuscules incandescents, et les atomistes, choqués du néant de cette explication, cherchèrent l’origine de la lumière ‘ dans le choc des atomes. Les uns et les autres se sont trom- -pés, ainsi que l'ont fait voir les chimistes, en démontrant que ‘les propriétés optiques des corps dépendent non seulement de leur mouvement, mais encore de leur nature chimique. L'hypothèse cartésienne est défectueuse elle aussi, car en attribuant -les particularités de la lumière à l’inégale rotation des molé- cules, elle fait une supposition que rien ne légitime. A la place de ces différentes hypothèses, Boyle ne propose pas d'en ‘ substituer une nouvelle. Il faudrait pour le faire en connais- - sance de cause « savoir d’abord ce qu’est la lumière, si réellement elle est un corps, ou s’il ne faut pas l'appeler plutôt un mouvement des corps: si elle se propage avec une vitesse - finie et par des rotations tourbillonnaires ». Ce sont là autant de questions que Boyle laisse irrésolues. L'esprit de pru- -dence scientifique qu'il partage avec Newton l'empêche de feindre des hypothèses là où il n’est point de vérification pos- - sible.

L'astronomie, ainsi que l’optique, avait suscité chez certains précurseurs de Newton une hypothèse voisine de celle de : l’éther. Déjà Kepler avait attribué les actions planétaires à certaines émanations très fines issues des masses matérielles et se propageant à travers l’espace. Ces émanations sont distinctes - de celles qui produisent la lumière et comparables plus exactement à celles que nous appelons « force magnétique ». Les unes et les autres sont d’ailleurs matérielles, et Xepler les décrit comme des tentacules très déliés s’étendant de la surface d’un corps à celle des corps environnants.

Bouillau, en s’opposant à la conception de Kepler comme à - une fiction inutile, était arrivé à celte conclusion que les révolutions des planètes peuvent s’opérer sans l'intervention d’un milieu, De même qne le feu possède par lui-même la puissance de brüler, et que cette puissance s'exerce directement sans qu'il soit besoin d’un fluide intermédiaire, les planètes ont en elles-mêmes le principe de leur mouvement. Tout astre, par sa structure intime, possède une forme qui lui est propre, et les

scholastiques avaient raison de faire appel à cette forme pour expliquer, sans secours extérieurs, les mouvements apparents.

Plus voisin de Xepler que de Bouillau, le Florentin Borelli envisage l’hypothèse que les corps célestes sont reliés entre eux par des attaches matérielles. Cette hypothèse lui semble par certains côtés défectueuse, et il lui oppose l'hypothèse des courants éthérés qui transportent autour du soleil les planètes nageant dans un océan d’éther. Mais cette conception ne le satisfait pas encore, etil lui préfère l’idée d’une attraction naturelle exercée sur tous les astres par le soleil. Nous voyons ici distingués pour la première fois deux points de vue qui étaient auparavant confondus et dont l'opposition va être pour Newton une source de difficultés sans fin. A partir de Borelli on ne pourra plus assimiler, sans explication préalable, l’action d’un astre sur un autre, action produite par une force directe, et l’action d’un astre sur un milieu immatériel qui transmet des réactions à un autre astre. L'opposition de la théorie de l’éther et de la théorie des actions à distance a son origine dans les remarques de Borelli.

Hooke avait appliqué à l'astronomie comme à l'optique sa théorie des vibrations élémentaires. L'action de la terre sur les planètes comme l’action des corps sur la lumière a son origine dans des mouvements vibratoires. Supposons que toutes les parties de la terre effectuent des vibrations très courtes et très rapides, toutes orientées vers le centre de la terre. Le globe terrestre dans son ensemble subira des contractions et des dilatations, qui se communiqueront d'abord, sous forme de pulsions, à l'éther emprisonné dans la matière du globe etensuite à l’éther ambiant’. De là des ondes sphériques progressives, qui s’étendront du centre de la terre à des distances aussi grandes qu'on voudra. Ce rayonnement se propage sans altération tant qu'il traverse les espaces vides. A la ren-

1. Il est intéressant de comparer cette théorie de Hooke à la théorie des « sphères pulsantes » de Bjerknes (Cf. Rapports du Congrès de Physique, Gauthier-Villars, 1900). L’effort tenté par ce physicien consiste à donner de la notion d'éther une interprétation hydrodynamique et à montrer que les pulsations de sphères infiniment petites, plongées dans un fluide parfait, suffisent à rendre compte de la propagation de forces variant

comme l'inverse du carré de la distance et satisfaisant d’ailleurs aux équations de Herz.

contre des masses matérielles, par exemple des planètes, il sera absorbé sous forme cinétique et donnera lieu aux mouvements qu'on attribue à la gravitation. On voit que par son astronomie, bien plus que par son optique, Hooke préparait la voie aux théories de l’éther. Assurément, il laissait dans l'ombre la question de savoir si le milieu cosmique à travers lequel se communiquent les actions planétaires est matériel ou non, Malgré cela, en insistant sur le fait que la force d'attraction ne peut s'exercer à distance, qu’elle doit se propager dans un temps fini à travers un milieu partout répandu, Hooke allait plus loin que Borelli, et montrait que l'hypothèse de l’éther est rendue nécessaire par l’absurdité des actions à distance.

Il pourrait sembler, d’après ce qu'on vient de dire, que la théorie de l’éther se trouvait à l’état latent chez un grand nombre de précurseurs de Newton, et que celui-ci, dans la mesure où il s’en sert, n'avait qu'à l'emprunter soit aux physiciens, soit aux astronomes de son temps. Lorsqu'une idée a fait son chemin dans la science, nous avons une tendance excessive à ne voir, avant le moment où elle réussit, que les indices de son succès, de même qu'après la chute d'une hypothèse, nous trouvons partout les signes avant-coureurs de sa décadence. En réalité, l’évolution des idées scientifiques se fait d’une façon plus irrégulière. Les allusions à un éther cosmique, à un éther luminifère, qui nous frappent dans les ouvrages de Grimaldi ou de Hooke, demeurent en somme à l’état sporadique. Aucun des savants qui ont précédé Newton n'avait su donner à l'hypothèse de l’éther la forme positive qui lui convient, ni y rattacher des théorèmes systématiques.

Par contre, la supposition d’un fluide répandu d’une manière continue dans les espaces qui semblent vides, fluide qui servirait de substrat aux manifestations de la lumière et de la gravité, était directement contraire au système le plus répandu au xvu° siècle, à la physique cartésienne. Il faut comprendre que le mécanisme cartésien, malgré les distinctions qu'il établit entre les différentes sortes de matière, était hostile par nature à l'hypothèse de l’éther. Il est facile de s’en rendre compte, si

BLocH. à 2

l'on se rappelle comment Descartes introduit dans la science physique l’idée de la « matière subtile ». Son but est de découvrir des lois qui expliquent la communication des mouvements. Mais le mouvement, comme il a été dit, ne se transmet dans le système de Descartes que par le choc des corps. Destartes n’admettait pas d’autres mouvements que ceux dont est suscepüble un solide parfait, c’est-à-dire des translations et des rotations. Ces mouvements restent invariables tant que le corps est à l’abri des chocs. Au moment de la rencontre avec un autre corps, il se fait entre les masses un partage de mouvement régi par des lois cinématiques. Or le bon sens nous fait connaître journellement des mouvements qui ne sont ni des rotations ni des translations. Nous connaissons les déformations élastiques dont un corps mou est susceptible, nous connaissons les dilatations continues que présente une barre de métal chauffée, nous connaissons la propagation du son et celle de la lumière. Expliquer ces différents phénomènes, cela signifiait, aux yeux de Descartes, les ramener à une combinaison de chocs s’opérant entre corps solides. Mais pour celail estnécessaire de faire intervenir, à côté des solides qui tombent sous nos sens, d’autres particules ou molécules identiques aux solides par leurs propriétés, mais en différant par la petitesse de leurs dimensions.

De là celte matière subtile cartésienne dont la fausse analogie avec l’éther a pu frapper certains commentateurs. Elle s’en distingue pourtant par deux traits essentiels. D’abord elle est discontinue par définition. Elle se compose d'éléments infinitésimaux, diversement figurés, mais isolés les uns des autres!, et ne pouvant avoir de relation entre eux, tout comme les corps finis, que par le choc. La matière subtile ne constitue donc pas, à proprement parler, un « milieu ». Elle n’est pas le siège d'actions de contact se propageant d'une manière continue par un mécanisme sui generis. On n'y constate que des actions mécaniques, identiques à celles de la matière vulgaire, et se transmeltant d'instant en instant par suite de chocs discontinus.

1. De nos jours, grâce aux progrès des mathématiques, et comme l’a fait voir M. I. Poincaré, il est devenu presque indifférent à la physique de faire appel à un fluide continu ou à un assemblage de molécules isolées. en était tout autrement à l’époque de Newton.