CHAPITRE VIII

§ f)6. Dès que la science put prCter aux sens nus des inslniments de précision qui sont comme des sens supplémentaires, on commença à apercevoir divers phénomènes que les yeux ni les doigts n’avaient pu distinguer. Des manifestations plus délicates des formes connues de la force devinrent alors appréciables; des formes de force, aiq)aravant inconnues, purent être connues et mesurées, tians les cas même où des forces avaient paru aboutir à rien et où l’on avait admis à la légère qu’elles étaient réellement anéanties, l’observation, aidée d’instruments, a prouvé que des effets avaient toujours été produits, que les forces reparaissaient sous de nouvelles formes, .\ussi en est-on venu à se demander si la force qui sc déploie dans cbacun des cbangemenls qui nous environnent ne sc métamorphose pas en se dépensant en une quantité équivalente d’une autre force ou de ])lusieurs antres forces. L’expérience a donné à cette (juestion une réponse aftirmative qui devient de plus en plus décisive. Meyer, Joule, tîrove et Ilelmholtz ont, plii.s que personne, contribué à populariser cette idée. Examinons les pi euves sur lesquelles elle repose.

Partout où nous pouvons remonter directement à l’origine d’un mouvement, nous trouvons qu’il préexistait sous la forme d’un autre mode de force. Nos propres actes volontaires ont toujours pour antécédents certaines sensations de tension mus-

Ciliaire. Quand nous laissons retomber un membre dans le relâchement, nous avons conscience d’un mouvement corporel qui n’exige aucun effort, mais qui s’explique par l’effort que nous avons fait pour élever le membre à la position d’où il est tombé. Dans ce cas comme dans celui d’un corps inanimé qui descend vers la terre, la force accumulée par le mouvement de haut en bas est exactement égale à celle qui avait été dépensée auparavant pour l’élever. Réciproquement, le mouvement arrêté produit, sous différentes circonstances, de la chaleur, de l’électricité, du magnétisme, de la lumière. Depuis le simple échauffement des main», quand on se les frotte l’une contre l’autre, jusqu’à l’ignition d’un frein de chemin de fer, qui résulte d’un frottement intense; depuis la lueur que dégage la détonation d’une poudre fulminante par la percussion, jusqu’à l’incendie d’un bloc de bois par un petit nombre de coups du marteau à vapeur, nous avons une foule d’exemples où la chaleur nait quand le mouvement cesse. On trouve toujours que la chaleur engendrée s’accroît proportionnellement à la grandeur du mouvement perdu, et qu’elle diminue quand on diminue l’arrêt du mouvement en atténuant le frottement. On voit des exemples de production d’électricité par le mouvement dans l’expérience qui consiste à frotter de la cire à cacheter, dans la machine électrique ordinaire, dans les appareils à dégager l’électricité par l’échappement de la vapeur. Partout où il y a frottement entre des corps hétérogènes, une perturbation électrique en est la conséquence. Le magnétisme peut résulter du mouvement, soit inimédialeinent comme par la percussion du fer, soit indircctemeni, par exemple, parl’inlertnédiaire des courants électriques préalablement produits par le mouvement, l'areilicment, le mouvement peut créer la lumière, soit directement comme dans les petits fragments incandescents que font jaillir les chocs violents, ou indirectement, comme par l’étincelle électrique, a Enfin le mouvement peut être reproduit par les forces émanées du mouvement; ainsi la divergence des pailles de l’électromètre, la révolution

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de lia roiiG électrique, la déviation de l’aiguille aimantée sont, quand elles résultent de l’électricité de frottement, des mouvements palpables reproduits par des modes intermédiaires de force, engendrés eux-mêmes par le mouvement. »

Le mode de force que nous appelons chaleur est considéré maintenant par les physiciens comme un mouvement moléculaire, non pas un mouvement comme celui qui se manifeste par le changement des rapports que des masses appréciables aux sens affectent entre elles, mais qui se produit parmi les unités dont ces masses sensibles se composent. Si nous cessons de concevoir la chaleur comme la sensation particulière que nous donnent les corps sous certaines conditions, et si nous considérons les autres phénomènes que ces corps présentent, nous ne trouvons, soit en eux, soit dans les corps environnants, soit à la fois en eux et dans ces corps, que du mouvement. Sauf une ou deux exceptions qui gênent toutes les théories de la chaleur, les corps chauffés se dilatent, et la dilatation ne peut s’interpréter que comme un mouvement dos unités d’une masse les unes par rapport aux autres. Ce qu’on appelle le rayonnement, ce par quoi un corps d’une température plus élevée que les choses qui l’entourent leur communique sa chaleur, est manifestement une espèce de mouvement. Aussi, la preuve fournie par le thermomètre que la chaleur se répand par rayonnement est simplement un mouvement occasionne dans la colonne de mercure. Une preuve vulgaire que le mouvement moléculaire appelé chaleur peut se transformer en mouvement visible nous est donnée par la machine à vapeur, dans laquelle « le piston et toutes les masses qui s’y rattachent sont mis en mouvement par la dilatation de la vapeur d’eau v. Là même où la chaleur est absorbée sans donner de résultat apparent, les recherches modernes montrent que des changements bien nets, sinon évidents, se produisent, par exemple dans le verre, dont l’état moléculaire est changé par la chaleur au point qu’un rayon de lumière polarisée qui le traverse devient visible, tandis qu’il ne l’est pas quand le verre est

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froid; ou bif^n encore dans les surfaces métalliques polies, qui sont tellement changées, quant à leur structure, par le rayonnement calorique des olijets qui en sont très -rapprochés, qu’elles CD conservent une impression permanente. La transformation de la chaleur en électricité sc produit quand des métaux différents qui se touchent sont chauffés au point de contact; alors des courants électriques se développent. Une substance solide incombustible introduite dans un gaz chauffé, par exemple, un morceau de craie dans la flamme du gaz oxy-hydrogène, devient incandescente, ce qui manifeste la conversion de la chaleur en lumière. Si on ne peut pas prouver que le magnétisme est produit directement par la chaleur, on peut prouver qu’il l’est d’une manière indirecte par l’intermédiaire de l’électricité. Le même intermédiaire sert à établir entre la chaleur et l’affinité chimique la corrélation que faisait déjà supposer l’influence marquée de la chaleur sur les compositions et les décompositions chimiques.

Le passage de l’électricité aux autres modes de force est encore plus facile à démontrer. Produite par le mouvement des corps hétérogènes en contact, l’électricité, par des attractions et des répulsions, reproduira le mouvement dans les corps voisins. Tantôt c’est un courant d’électricité, qui engendre du magnétisme dans un barreau de fer doux, et tantôt c’est la rotation d’un aimant permanent qui engendre des courants d’électricité. Dans une pile. le jeu des affinités chimiques produit un courant électrique, et près de là, nous voyons un courant électrique opérer une décomposition chimique. Dans le fil conducteur, nous constatons la transformation de l’électricité en chaleur; dans l’étincelle électrique et l’arc voltaïque, nous voyons apparaître de la lumière. L’arrangement atomique subit aussi des altérations sous l’action de l’électricité, par exemple, le transport de la matière d’un pôle à l’autre dans une batterie électrique, les cassures causées par une déchaîne, la formation de cristaux sous l’influence des courants électriques. Réciproquement, soit que le réarrangement des atomes

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matériels produise uu ne produise pas directement l’électricité, il la produit dans une certaine mesure indirectement par l interinédiaire du magnétisme.

Il faut indiquer brièvement comment les autres forces pb^' siques résultent du magnétisme ; je dis brièvement, jiarce que, dans chacun des cas suivants, les exemples sont le plus sou' vent la contre-partie des cas déjà cités. C’est en produisant du mouvement que le magnétisme manifeste d’ordinaire son existence. Dans la machine électro-magnétique, nous voyons un aimant en rotation produire un dégagement d’électricité; et cette électricité peut immédiatement se manifester sous forme de lumière, de chaleur ou d’afllnité chimique. La découverte des effets du magnétisme sur la lumière polarisée par Faraday, aussi bien que celle de la chaleur qui accompagne les changements qui surviennent dans l’étal magnétique d’iin corps, indiquent de nouvelles connexious toutes semblables, Knfin, diverses expériences démontrent que l’aimantation d’un corps en change la structure interne, cl que, réciproquement, le changement de la structure interne d'un corps, par un effort mécanique, en change la condition magnétique.

Quelque improbable que cela ait paru, il est maintenant prouvé que ces diverses forces peuvent aussi tirer leur origine de la lumière. Les rayons solaires changent les arrangements atomiques de tels ou tels cristaux. Des g.iz mélangés, qui ne se combineraient pas autrement, se combinent à la lumière solaire. Dans certains composés, la lumière donne lieu à une décompo-silion chimique. Depuis que les travaux des photographes ont attiré l’attention sur les cil'ets que la lumière exerce sur les corps, on a trouvé a qu’un grand nombre de substances, tant élémentaires que composées, sont notablement alfcctées par cet agent, mémo celles qui, comme les métaux, semblent le moins susceptibles de l’élre. » Quand nous meltous en communication une plaque de daguerréotype avec un appareil disposé convenablement, ( nous obtenons une action chimique sur la plaque, de l’électricité en courant dans les lils, du magnétisme dans

i'inlérieur du circuit, de la chaleur dans l’hélice et du mnuvciiirnt dans les aiguilles. »

Il est à peine besoin de dire que tous le* modes de force naissent de l’action chimique. La chaleur accompagne d’ordinaire la combinaison chimique, et quand les affinités sont inteuses, la lumière se produit aussi dans des conditioi s appropriées. Les altérations chimiques qui impliquent un changement de volume causent du mouvement à la fois dans les éléments qui se combinent et dans les masses adjacentes ; exemple, la propulsion d’un boulet par l’explosion de la poudre à canon. Dans la pile électrique, nous voyons l’électricité résulter de la composition et de la décomposition chimique. Ailleurs, par l’intermédiaire de cette électricité, l’action chimique produit le magnétisme,

Ces exemples, extraits pour la plupart du livre de M. Grove, la Corrélation des forces physiques, nous font voir que chaque force peut se transformer directement ou indirectement dans les autres. Dans tout changement, la Force subit une métamorphose; de la forme nouvelle ou des formes nouvelles qu’elle revêt peut résulter, suit lu forme précédente, soit une des autres, dans une inlinie variété d’ordre et de combinaison. De plus, on voit nettement que les forces physiques ne présentent pas seulement entre elles des corrélations qualitatives, mais qu’elles sont unies par des corrélations de quantité, Apré* avoir prouvé qu’un mode de force peut se transformer en un autre, les expériences démontrent encore que, d’une quantité définie d’une force, naissent toujours des quantités définies des autres. Il est difficile de le démontrer, mais c’est parce que d’ordinaire une force ne se transforme pas eu une seule des autres, mais en plusieurs, et que les proportions sont déterminées par les conditions qui ne sont jamais les mêmes. Pourtant, dans certains cas, on a obtenu des résultats positifs. M. Joule a constaté que la chute de 172 livres, tombant d’un pied de haut, élevait la temj)érature d’nne livre d’eau d’un degré Fahrenheit. Les recherches de Dulong et Petit et de

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Neumann ont démontré qu’il y a une relation de quantité entre les affinités des corps qui se combinent et la chaleur qui se dégage durant leur combinaison. On a aussi établi une relation de quantité entre l’action chimique et l’électricité voltaïque; des expériences de Faraday supposent qu’une quantité spécifique d’électricité est dégagée par une quantité donnée d’action chimique. On peut invoquer en outre les relations démontrées qui unissent les quantités de chaleur engendrées et l'eau qui se vaporise, ou mieux encore entre l’expansion que produit, dans la vapeur, chaque nouveau degré de chaleur. On ne peut donc plus douter qu’il n’y ait des relations fixes de quantité entre les diverses formes que prend la Force. Les physiciens admettent tacitement que, non-seulement les forces physiques subissent des métamorphoses, mais qu’une certaine quantité de chaque force est l’équivalent constant de certaines quantités des autres.

§ 67. Partout dans le Cosmos ce principe se manifeste invariablement. Tout changement successif, tout groupe de changements qui surviennent dans le Cosmos, doit être rapporté à des forces qu’on peut rattacher à celles semblables ou dissemblables qui existent déjà; et des forces manifestées dans ces changements, on doit en dériver d’autres plus ou moins transformées. En outre, nous ne devons pas nous borner à reconnaître l'encbalnement qui rattache des forces manifestées à celles qui les précèdent et à celles qui les suivent, mais nous devons reconnaître que les quantités de ces forces sont déterminées, c’est-à-dire qu’elles produisent nécessairement telles ou telles quantités de résultats, et qu’elles sont nécessairement limitées à ces quantités.

L’unification de la connaissance qui est l’affaire de la Philosophie n’est guère avancée quand on a mis cette vérité sous sa forme générale. Les changements et les transformations des forces qui les accompagnent suivent partout un mouvement progressif, depuis celui des étoiles jusqu’au courant de nos

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idées; si nous voulons comprendre toul à fait le sens de ce grand fait que les forces, dans leur métamorphose incessante, ne sont augmentées ni diminuées nulle part, il faut que nous considérions les divers ordres de changement.^ qui s’opèrent alentour, afin de constater d’où naissent les forces qu'ils impliquent et ce qu’elles deviennent Sans doute si cette question peut recevoir une réponse, c’est une réponse très-imparfaite. •N'ous ne pouvons espérer d’établir l’équivalence entre les manifestations successives de la Force. Le plus que nous puissions espérer, c’est d’établir une corrélation qualitative, laguement quantitative, et quantitative seulement en ce qu’elle implique une proportion convenable entre les causes et les etfels.

Pour vérifier cette proposition, examinons successivement les diverses classes de phénomènes dont les sciences concrètes s’occupent.

§ 68. Les antécédents des forces déployées par notre système solaire appartiennent à un passé dont nous ne pourrons jamais avoir qu’une connaissance conjecturale ; et pour le moment, nous ne pouvons pas nous flatter d’en posséder une qui mérite même ce nom. Quelque nombreuses et fortes que soient les raisons d’admettre l’hypotbèse nébulaire, nous ne pouvons y voir qu’une hypothèse. Toutefois, si nous admettons que la matière qui compose le système solaire a existé autrefois à l’état diffus, nous trouvons dans la gravitation de ses parties une force capable de produire les mouvements qui s’effectuent maintenant.

Des masses de matière nébulaire précipitée, se mouvant vers leur centre de gravité commun, à travers le milieu du sein duquel elles ont été précipitées, causeront inévitablement une rotation générale, dont la vitesse ira en croissant en raison des progrès de la concentration. Partout où porte notre expérience, nous percevons une certaine relation de quantité entre les mouvements ainsi engendrés et les forces gravitatives, qui

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se sont dépensées à les produire. Les planètes formées par la matière qui, pour se rendra au centre commun de gravité, a parcouru la plus petite distance, présentent les plus petites vitesses. Sans doute, on peut expliquer ce fait par l'hypothèse téléologique, puisque c’est une condition de l’équilibre. Mais je n’ai pas besoin de faire remarquer que là n’est pas la question ; il suffira de dire qu’on ne peut alléguer la même raison pour expliquer la rotation des planètes. 11 n’y a pas de cause finale qui puisse expliquer la rapidité du mouvement que Jupiter et Saturne exécutent autour de leur axe, et la lenteur de celui de Mercure. Mais si conformément à la doctrine de la transformation, nous recherchons les antécédents des girations des planètes, l’hypothèse nébulaire nous en fournit qui présentent avec les mouvements de ces corps célestes des relations quantitatives manifestes. En effet, les planètes qui tournent sur leur axe avec une extrême rapidité, sont celles qui ont de grandes niasses et de vastes orbites, c’est-à-dire celles dont les éléments jadis diffus ont tendu vers leur centre de gravité à travers des espaces immenses, et ont par cela môme acquis des vitesses énormes. Au contraire, les planètes qui tournent sur leur axe avec les plus petites vitesses, sont celles qui sont formées des plus petits anneaux nébuleux, ce que démontrent surtout les satellites.

Mais, dira-t-on, qu’est devenu tout le mouvemenf qui a effectué l’agrégation de cette matière diffuse en corps solides? Ou répondra qu’il a été rayonné sous forme de chaleur et de lumière ; et l’expérience confirmera partout cette réponse. Les géologues pensent que la chaleur du noyau terrestre encore en fusion, n’est qu’un résidu de celle qui jadis tenait en fusion la terre entière. Les surfaces montueuses de la Lune et de Vénus (les seules dont la proximité perinelte l’examen) présentent une croûte ridée comme la nôtre, par la contraction, ce qui fait supposer que ces corps célestes ont subi un refroidissement. Enfin, nous avons encore dans le soleil une production de celte chaleur et de cette lumière, résultat nécessaire de

l'arrêt de la matière dilFuse qui se meut vers le centre de gravité commun. Là aus.si comme plus haut, on retrouve une relation de quantité. Ceux des corps du système solaire qui ne contiennent que des quantités relativement faibles de matière, dont le mouvement centripète a été détruit, ont déjà perdu presque toute la chaleur produite : et la grandeur relative de leurs surfaces a facilité encore ce résultat. Mais le soleil, dont la masse est mille fois plus grande que celle de 1a plus grande planète, et qui a par conséquent à débiter une quantité énormément plus considérable de chaleur et de lumière par suite do l’arrôt de la matière en mouvement, conserve encore un rayonnement d’une grande intensité.

§ 60. En recherchant l’origine des forces qui ont donné à la surface de notre planète sa forme présente, nous voyons qu’on peut les ramoner à la source primordiale que nous venons de signaler. 8i l'on suppose que le système solaire s’est formé d’après l'hypothèse que nous adoptons, les changements géologiques dcvii?nnent des résultats directs ou indirects de la chaleur due à la condensation de la nébuleuse, et qui n’a pas été dépensée. On distingue ces changements en ignés et aqueux, noms qui nous permettent de les considérer plus commodément.

Tous les troubles périodiques que nous appelons tremblements de terre, toutes les élévations, toutes les dépressions qui en sont les résultats, les eflets accumulés de tant d'élévations et de dépressions que nous offrent les bassins océaniques, les lies, les continents, les plateaux, les chaînes de montagnes, et toutes les formations que nous appelons volcaniques, les géologues les regardent comme des modifications de la croilte de la terre par la matière encore en fusion qui en occupe l’intérieur. Quelque insoutenables que soient les détails de la théorie de M. Élie de Beaumont, il y a de bonnes raisons d’admettre qu’en général les déchirements et les variations de niveau qui se manifestent par intervalle à la surface du globe,