V. Theoria de Luce et Coloribus, p

xions sélectives, les mette en évidence. Il faut donc dire que la couleur est un attribut de la lumière, comme le mouvement est un attribut du corps qui se meut. Mais tout attribut suppose nécessairement et immédiatement un sujet. Dans le cas de la lumière, le rôle de substance revient aux rayons lumineux. N’allons pas dire que ces rayons eux-mêmes sont des « qualités »!, Il ne peut pas se faire qu'une qualité soit le sujet d'une autre qualité. Une telle qualité serait substance et ne diffèrerait des substances ordinaires que de nom. Les corps matériels ne sont appelés substances que parce qu'ils donnent lieu à des apparences sensibles. Parmi ces apparences, l'impénétrabilité, l'étendue, la dureté, ont frappé tout d’abord l'esprit humain, et c’est pour cette raison qu'on a réduit tout d’abord la substance à être dure, étendue, impénétrable. Mais les expériences de Newton ont fait voir que les propriétés chromatiques accompagnent aussi nécessairement lalumière que les propriétés mécaniques font pour la matière. Nous avons done autant de raison d'appliquer le concept de substance à l’une qu’à l’autre. La lumière a une réalité substantielle, bien qu'elle se manifeste à nos organes par la seule couleur.

D'ailleurs il .est une raison péremptoire qui doit nous faire envisager la lumière comme une substance, c'est son hétérogénéité absolue ?. Si une qualité peut être clairement conçue, c'est toujours parce qu'elle est simple et exclusive de toute autre..Le doux, le pesant, le froid sont des qualités, carils sont incompatibles avec les qualités opposées. Mais la lumière n’est ni simple, ni homogène. C’est par essence un aggrégat, un mélange de qualités hétérogènes : le rouge, le vert, le violet y coexistent sans se détruire. Ils superposent seulement leurs effets dans la lumière blanche, sauf à se dissocier dans le cas de la dispersion. C’est là pour Newton un signe indéniable que la lumière est une substance objective.

Maintenant, d’où savons-nous que la substance lumineuse est distincte de la substance matérielle ? Qu'est-ce qui nous prouve

À. Cf. Theoria de Luce et Coloribus : «Quomodo radios ipsos qualitates esse putare possumus, nisi forte qualitas qualitatis subjectum esse potest, illamque sustinere, quod esset eam reipsa vocare substantiam. »

2. Ibid. « Quis unquam putarit qualitatem esse aggregatum heterogeneum quale Lux esse comperta est? »

que celte réalité cachée ne se ramène pas à un jeu de molécules ? C’est ce qu'ont pensé les atomistes et la plupart des cartésiens. Sur ce point les assertions de Newton sont extrêmement réservées. Il n'affirme pas dogmatiquement que la lumière soit corporelle, il ne laisse pas encore supposer qu’il puisse exister un milieu incorporel dont l'action produise la lumière. « Nous sommes certains que la lumière est une substance ». Mais il est plus «difficile de déterminer avec exactitude ce qu'est cette substance ». Il se peut que la lumière soit un corps, mais le contraire est également possible, et Newton se garde de déciderentre des hypothèses indifférentes. «Je ne veux pas, dit-il, mélanger ce qui est incertain à ce qui est certain * ». Tenons-nous en au fait, qui ressort, sans contestation possible, des recherches expérimentales elles-mêmes. La lumière existe ailleurs que dans notre conscience ou dans les corps qu'elle modifie. Elle possède une réalité sui generis, impossible à étudier par les moyens que nous possédons, mais qui est substantelle au même titre que la réalité tangible.

La Théorie de la Lumière et des Couleurs fut publiée le 19 février 1672 dans les Philosophical Transactions, en même temps que la Société Royale instituait une commission spéciale pour vérifier les expériences de Newton. Cette commission se composait de Seth Ward, de Boyle et de Hooke, mais c’est à linfluence de Hooke qu’on peut rapporter toutes ses décisions.ilest remarquable que le point sur lequel portèrent les critiques principales de Hooke ne fut pas celui sur lequel Newton avait le plus insisté et qui faisait à ses yeux tout le prix de son travail, le lien constant et invariable qui existe entre la couleur d’une part, la réfrangibilité de l’autre. Ce sont les hypothèses semiphysiques, semi-métaphysiques, que Newton avait timidement risquées à la fin de son mémoire, qui attirèrent les réfutations passionnées de Hooke. C’est là un point qui ne peut se comprendre si l'on ne se réfère pas au caractère entier de Hooke, jaloux avant tout de sauvegarder de son mieux ses propres hypothèses ?. Newton s'était contenté de faire voir qu'il y avait

1. Ibid « Sed difficillius est accuratius determinere quid sit lux ; quomodo refringatur, et quibus modis aut actionibus in mentibus nostris

Colorum phantasmata progignat. Ego vero incerta certis miscere nolo. »

2. Consulter pour plus de détails l'excellent chapitre de l'ouvrage de

corrélation de fait entre la ‘réfrangibilité et la couleur. Cette constatation positive ne satisfait pas Æooke. Par quel mécanisme la couleur résulte-t-elle des variations de la réfrangibilité ? Quel est le mode d'existence des rayons monochromatiques au sein d’un rayon naturel? De quelle espèce est cette substantialité dont Newton avait fait le propre de la lumière ? Telles sont les questions que le rapport de Hooke place au premicr plan.

Il reproche d’abord à Newton d’avoir dit que la lumière est un corps. C’est là une conception tout à fait invraisemblable même au point de vue de l'optique newtonienne. Admettons en effet, et Hooke est disposé à le croire, que la lumière solaire soit un agrégat de lumières infiniment diversifiées. Pourronsnous supposer raisonnablement qu'il existe une variété infinie de corps, correspondant à l'infinie variété des couleurs, et coexistant dans une substance unique que nous appellerons lumière ? C’est là, sinon une contradiction, du moins une conception contraire àtoutes les analogies. Parmi les précurseurs de Newton, il en est qui ont assimilé la lumière à un corps. Mais ceux-là se sont gardés de dire que ce corps était composé d’autres corps. Ils ont dit que la lumière est une substance homogène, dont les couleurs dérivent simplement par des différences de compression ou de raréfaction. Une semblable théorie explique les phénomènes au moins aussi bien que celle de Newton.

En second lieu, ilestbien difficile d'admettre, d’après Hooke, que le bleu, le vert, le rouge, existent tels quels dans la lumière blanche. Autant dire que les sons de la gamme, issus d’un jeu d'orgue, existaient tout formés dans la caisse de la soufflerie. On peut montrer, et Hooke lui-même croit l'avoir fait dans sa Wicrographie, que les couleurs, tout comme les sons, naïssent d'un trouble accidentel apporté au mouvement. Il ne faudrait pas dire alors qu’elles sont les qualités originelles d’une substance inconnue, mais des apparences, produites après coup, par la rencontre des corps matériels.

Enfin Hooke ne conçoit pas qu’en mélangeant d'une manière

F. Rosenberger, Isaac Newton u. seine phys. Prinzipien, Le P. Ch. Il: Newton's Annäherung an die Undulationstheorie.

uniforme tous les corps de l'univers, on obtienne un corps blanc. C’est pourtant ce qui devrait résulter de la théorie de Newton, pour qui la lumière blanche est une lumière composite, un mélange en proportions irrégulières de rayons différents. Pour toutes ces raisons, Hooke refuse de reconnaître la supériorité de la théorie newtonienne. Les théories ondulatoires qu'il a développées dans la Micrographie lui semblent expliquer les phénomènes les plus compliqués de l’optique, même les colorations si délicates des lames minces. Il n'y a donc aucun motit de se ranger à l'hypothèse substantialiste de Newton, puisque l'hypothèse cinétique de Hooke rend, avec une part d'arbitraire moindre, exactement les mêmes services.

La réponse de Newton fut luele 12 juin 1672 à la Société Royale, mais ne parut dans les Philosophical Transactions qu’à la fin d'octobre. Elle diffère de ton très sensiblement de sa première communication. Choqué de voir critiquer dans son travail la partie qu'il en jugeait lui-même la plus hypothétique et la moins importante, craignant de voir s’éterniser autour d'idées vagues une polémique inutile, Newton observe à partir de ce moment, dans tout ce qui dépasse la certitude expérimentale, une réserve volontairement excessive. Un premier résultat de ce changement d’attitude fut d'amener Newton à nier formellement la matérialité de la lumière et à exclure de la physique positive toute recherche concernant l'essence des couleurs. « On m'attribue, dit-il, comme une affirmation dogmatique une opinion que j'ai hasardée à la fin de mon Traité, mais avec les plus expresses réserves, à savoir que la lumière est un corps, et l’on prétend de cette affirmation déduire la conclusion choquante que toutes les couleurs ou tous les degrés delumière doivent être des corps?. Oril est vrai que de ma théorie j'induis que la lumière estcorporelle, mais je ne l’affirme pas sans hésitation, comme le fait voir le mot «peut-être » (fortasse). Je ne la propose, en fin de compte, que comme un corollaire vraisemblable de ma doctrine, nulle-

4. V. Ed. Castillon, T. IL, p. 335 et Phil. Trans., n. 88, p. 5084. 2. Cf. Hooke cité par Newton, Phil. Trans., n.88. « Ast, recepta prima ejus suppositione, quod Lux est corpus, et quod quot in ea sunt colores aut

gradus, tot esse possunt corpora, quæ omnia simul composita gignunt Albedinem, etc... »

ment comme une hypothèse fondamentale servant à l'étayer, moins encore comme une partie intégrante de la doctrine ellemême. Il est surprenant que mon critique, après avoir vu avec quelle assurance j'affirmais tout ce qu’il y a de positif dans ma théorie, ait pu me croire assez inconséquent pour donner à toute la théorie un fondement problématique. Si j'avais adopté formellement une hypothèse de ce genre, je l’eusse fait connaître. Mais je savais fort bien que les propriétés de la lumière dontmon Traité donne l'explication peuvent se comprendre en

quelque manière non seulement par l'hypothèse qui m'est attri-

buée mais par une infinité d’autres. En conséquence j'ai pris le dessein de les éviter toutes. Je ne parlerai plus de la lumière que d’une manière générale et abstraite. J’entendrai par ce mot « quelque chose » qui émane des corps lumineux et se propage dans une direction quelconque en ligne droite. Mais je renonce à déterminer ce qu'est ce « quelque chose », mélange confus de puissances différentes ou réalité substantielle‘ .» En ce qui concerne les couleurs, Newton dit aussi que désormais il ne hasardera plus à leur sujet d’hypothèse mécanique. Il les considèrera comme des données de fait, des propriétés de la lumière révélées par les sens.

Mais Newton va plus loin. Ceux qui lui font un reproche d’avoir fondé son optique sur la supposition d’une substance lumineuse émise par les corps incandescents prétendent y substituer une hypothèse cinétique. A la place d’une matière en mouvement, ils veulent qu'on admette un éther vibrant. Il n°y a pas, d'après Newton, entre ces deux conceptions de la lumière l'abime qu'on se plaît à y voir. La théorie matérialiste de la lumière, même sous laforme corpusculaire que Newton acceptait encore à ce moment, est parfaitement conciliable avec la théorie ondulatoire de Hooke. Les vibrations éthérées sont aussi utiles, aussi nécessaires dans l’une que dans l’autre. Supposons que les rayons de lumière soient des corpuscules émis de toutes parts par les substances incandescentes. En tombant sur une surface réfléchissante, ou réfringente, ces

4. Cf. Resp. ad nonnullas consid. E. Castillon p. 339. « [deo eas omnes (hypotheses) vitare decrevi, et de luce loquens verbis uti generalibus, eam abstracte considerans, utnonnihil quod ex lucidis corporibus quoquo-

versus per rectas lineas propagatur, non determinans quid idesset, an confusa dissimilium potestatum mixtura, an ens quodcumque. »

corpuscules doivent exciter des vibrations dans l'élher. Ne voyons-nous pas une pierre qu’on jette dans l’eau produire des ondes qui se propagent sans transport de matière ? Ces ondes peuvent varier d'amplitude ou d'écartement. Il en est de même dans le cas de la lumière. Des molécules de matière peuvent exciter dans l’étherdes ondes régulières, dontles particularités pourront correspondre aux différentes couleurs. Il n'y a donc aucun intérêt scientifique à substituer l'hypothèse de Hooke à celle que proposait Newton. Elles expliquent toutes deux les phénomènes d’une façon fort analogue. L’adhésion exclusive donnée à l’une d’elles ne peut provenir que de l’étroitesse d’esprit de ceux qui attribuent aux hypothèses une valeur absolue.

Au moment même où Newton venait de répondre aux arguments de Hooke, surgit contre sa théorie un nouvel adversaire, le plus illustre des physiciens de cette époque, Christian Huyghens. Avec Huyghens,il semble au premier abord que la discussion dévie de son objet. L’objection capitale qu'on aitélevée contre Newton est, s’il faut en croire Huyghens, la suivante : existe-t-1l, comme le dit Newton, une infinité de couleurs, ou faut-il en admettre deux seulement, dont toutes les autres sont des mélanges? Cette question semble aujourd'hui assez étrangère au débat principal, lequel porte sur l'existence ou la nonexistence d'un milieu élastique propageant les ondes lumineuses. Mais historiquement il y a un lien étroit entre les deux problèmes. La théorie d’un éther vibrant, telle qu'elle était présentée par Hooke (et Huyghens sur ce point n’était pas éloigné de l'opinion de /ooke), avait été suscitée par l'étude de la double réfraction, qui met en évidenceune certaine dissymétrie dans le mouvement vibratoire qui constitue lalumière. Hooke soutenait qu’un rayon de lumière présente deux faces ou deux côtés, c’està-dire que les vibrations correspondantes s'effectuent dans deux directions opposées. A l’une de ces espèces de vibrations correspondait pour lui la couleur rouge, à l’autre la couleur bleue. Comme il ne peut y avoir plus de deux directions de vibration le long d'un rayon, Hooke en concluait que le rouge et le bleu sont les seules couleurs fondamentales et qu'il est possible de ramener toutes les autres à un mélange défini des premières. Huyghens, partant du fait que le jaune et le bleu peuvent servir

à composer le vert, admettait qu'il doit exister un mode de composition analogue pour toutes les couleurs, et pensait avec Hooke que dans la nature ne doivent se propager indépendamment que deux sortes de vibrations!

C'était au contraire un des premiers résultats de la théorie de la dispersion newtonienne que l’infinie multiplicité des couleurs. Gardant le vocabulaire de Hooke et de Huyghens, mais changeant entièrement le sens de leurs expressions, Newton reconnaissaitencore des couleurs fondamentales et des couleurs composées. Les couleurs composées sont celles que nous appelons aujourd'hui couleurs d'ordre supérieur. Elles proviennent de la superposition de phénomènes d'interférence. Les couleurs fondamentales sont celles que fournit l'analyse de la lumière solaire et qui sont caractérisées sans équivoque par leur longueur d'onde. Comme les longueurs d'onde et les indices varient d’une manière continue d’un bout à l’autre du spectre, il faut bien que les couleurs primitives soient en nombre infini. En vain Newton avait-il essayé d'abord de décomposer l’étendue du spectre en intervalles uniformes correspondant aux tons de la gamme ?. Il ne tarda pas à voir ce que cette assimilation avait d’arbitraire, et dans l’Optique il admit expressément l'infinité et l’irréductibilité des couleurs. C’est là pour lui un fait d'expérience indépendant de toute hypothèse. Que ce fait soit aisé ou malaisé à concilier avec la théorie de Hooke, laquelle attribue au rayon lumineux deux côtés seulement, c’est un point dont Newton ne peut se soucier. Il lui suffit que le fait existe. Mais des esprits moins positifs, comme Jooke et Huyghens, pourrontchercher à interpréter ce fait dans la théorie ondulatoire, et montrer qu'il est incompréhensible dans une théorie substantielle de la lumière.

Newton répond indirectement à Huyghens (lequel avait gardé l'anonymat), dans une lettre adressée à Oldenburg, l'éditeur des Philosophical Transactions, en date du 3 Juillet 1673*. Le ton de cette lettre est tout à fait différent de celui de la réponse à Hooke. Instruit par l'expérience du danger qu'il y avait à

4. Cf. Phil. Trans., n.96, p. 6086, juill. 1673. 2. V. Lect. Opt., L. I, P. I, observ. XIV, p. 156. 3. V. Ed. Castillon, T. IL, p. 361.

exprimer de pures hypothèses, Newton professe ouvertement son indifférence pour les théories moléculaires. Il semble bien que malgré la réserve de son langage Newton ait encore à cette époque une préférence secrète pour les théories de l'émission et les conceptions matérialistes de lalumière. Mais, moitié par esprit de conciliation, moitié par goût des vérités positives, 1l semble disposé à croire qu’on peut expliquer les faits tout aussi bien dans l'hypothèse d’un éther vibrant. D'ailleurs iln’abandonne aucun des résultats de sa propre méthode, et au point de vue empirique ne fait aucune concession à Huyghens.

On prétend, dit-il, pour des raisons à priori, que toutes les couleurs doivent dériver du jaune et du bleu. Au lieu de faire de cette proposition un axiome de la théorie ondulatoire, il serait plus sage de prendre la lumière telle qu’elle est, de la décomposer en radiations élémentaires, et de voir si parmi ces radiations il est possible d’en choisir deux, le bleu et le jaune, avec lesquelles on peut reconstituer le reste. Or cette tentative, dit Newton, je l’aifaite, et elle m'a fourni des résultats négatifs. J'ai constaté que parmi les couleurs il y en a un grand nombre qui sont irréductibles au jaune et au bleu, savoir toutes celles que j'appelle « primitives » (primigeniæ) et qui sont contenues dans la lumière naturelle. Ces couleurs sont en nombre infini, etc’est là une objection qu’on fait à ma théorie. Mais la théorie des ondulations, telle que la présentent Hooke et Huyghens, choque bien davantage le sentiment de la continuité. Les différents milieux que nous connaissons, l’air, la mer, sont capables de propager des mouvements infiniment variés. Les sons, qui circulent dans l'atmosphère, ne sont pas, comme le vulgaire le croit, limités à un petit nombre d’intervalles comme ceux dont on se sert en musique. Il y a des ondes de toute espèce, et qui présentent toutes les différences possibles de hauteur et d'intensité. Les ondulations qu’on excite dans l’eau sont aussi susceptibles de varier d'une manière continue selon les conditions où on les produit : leur hauteur, leur profondeur, leur vitesse d'expansion peuvent prendre entre de larges limites toutes les valeurs possibles. Pourquoi veut-on que le domaine de l'optique soit en dehors de la loi de continuité ? Même en se plaçant au point de vue de Huyghens, il semble naturel que le milieu éthéré puisse propager des ondes en nombre infini, comme les

milieux fluides ordinaires : « 11 me semblerait merveilleux que les diverses parties des corpuscules constituant un corps lumineux, parties qu'on doit supposer douées de figures différentes, de grandeurs différentes, de vitesses différentes, ne pusssent imprimer à l’éther contigu que deux sortes de mouvement, ou que, d’une façon ou d’une autre, on pût se contenter de deux sortes de rayons ‘.» D'ailleurs Newton déclare expressément qu'il n’est pas essentiel à l'esprit de sa théorie de préciser le mécanisme intime de la composition des rayons. Il n’a point dessein de faire connaître en quoi consiste la nature et la disünction des couleurs ?. Qu'on fasse appel à une théorie corpusculaire, àune théorie de l'émission, — ou à une théorie de l’éther, à une théorie des ondulations — le fond de l'optique demeure le même. Newton a expliqué le rapport qui existe entre les couleurs simples et les couleurs composées ; il a fait voir que les secondes peuvent se décomposer par le prisme, tandis que les premières sont « primitives et immuables ». Ce résultat suffit à la physique, qui doit mépriser l’explication, toujours facile, des qualités concrètes par des hypothèses mécaniques *.

Après Hooke et Huyghens, Newton n'eut plus affaire qu’à des adversaires de moindre envergure. Les plus connus sont Pardies Linus, Lucas, Gascoigne. Avec eux la discussion descendit du terrain des hypothèses à celui des faits, où Newton reprenait tous ses avantages.

Le jésuite Pardies semble être le premier qui ait cherché à refaire systématiquementles expériences de Newtonet en particulier à répéter le fameux Experimentum Crucis *. Il tenta aussi, mais sans succès, la reconstitution de la lumière blanche à l’aide d’un mélange de lumières monochromatiques. La déception causée par ces essais infructueux l’amena à mettre en doute la théorie de Newton, et dans une lettre à