LES TKOIS ÉTATS DES CORPS

LA COllESlOX ET L ELASTICITE.

mais subie inégalement dans les mêmes circonstances, selon la nature spécifique de ce corps, il présente un grand changement accompli. Les actions internes qui s'y tenaient en équilibre, ou qui pouvaient s'y développer par l'intervention d'une force extérieure, affectaient de certaines directions, et on ne pouvait pas dire que chaiiue molécule exerçât autour d'elle en tous sens les mêmes fonctions actives ou passives. Maintenant les pressions sont partout égales et en toutes directions, et les molécules peuvent occuper indifféremment toutes les positions les unes par rapport aux autres. Cette indifférence, ce défaut de lien qu'on observe dans les liquides entre des parties séparables et mobiles aux moindres sollicitations externes, cette aptitude qui en résulte à prendre toutes les formes, sans en alfecter naturellement aucune, sont des conséquences d'une modification dans les forces moléculaires, devenues à la fois répulsives et partout identiques. En même temps l'élasticité est généralement très diminuée. Déjà certains solides ne la possèdent que très faiblement. Mais, dans les liquides, elle est limitée à ce point (lu'on a pu la croire tout à fait nulle, comme l'indique la dénomination de fluides incompressibles qu'on leur a longtemps attribuée avant qu'on eût réussi à opérer des mesures délicates. Il n'en est pas moins vrai qu'elle suffit pour produire contre les

pressions extérieures une réaction très énergique, et qu'elle est nécessaire pour expliquer la propriété fondamentale de toutes les espèces de fluides : la transmission égale dans toutes leurs parties et dans tous les sens des pressions qui leur sont communi(juées.

L'état liquide, quelle qu'en soit l'importance dans les phénomènes naturels, n'est de lui-même qu'une sorte de transition à l'état de fluidité parfaite, comme le prouve la nécessité d'une pression externe pour le maintenir. Dans cet état, les corps sont soumis à une évaporation qui augmente quand la pression diminue, et ne permet pas de les conserver sans une atmosphère gazeuse.

Enfin, lorsque s'est produit le passage à l'état gazeux, sous la môme influence que le passage à l'état liquide, l'influence de la chaleur, mais modifiée selon les degrés de la pression à Inquelle est soumis le corps, on voit la force répulsive mutuelle des molécules définitivement établie (bien que certaines vapeurs n'atteignent pas les propriétés d'une fluidité parfaite, sous les températures dont nous disposons, de même que certains liquides visqueux conservent des forces attractives sensibles). Le corps gazeux se répand donc et se divise dans tout l'espace où il peut s'étendre, et exerce des pressions égales en tous sens contre les obstacles qui gênent son expan-

LA CAUSE DE LA CHALEUR

sion. La densité peut diminuer d'une m«inière qui semble indéfinie. En même temps Télasticité s'établit régulièrement et devient une propriété capitale de cet état de la matière.

Je me suis arrêté à rappeler ces principes, afin de les rattacher à une interprétation philosophique des forces élémentaires, et aussi pour arriver à des questions sur lesquelles la science est moins fixée. Occupons-nous de cette influence que nous n'avons pas définie, sous laquelle les molécules des corps, prises à Tétat solide^ se placent à des distances croissantes, et enfin moyennant une prédominance de plus en plus marquée de leurs forces répulsives parviennent à l'état aérlforme. Considérée par rapport à son eflet le plus immédiat sur la sensibilité, elle est ce que chacun nomme la clialcuy\ et sa nature n'est pas autrement connue. Considérée dans la modification la plus générale qu'elle apporte aux corps, elle est essentiellement une action mécanique, puisque ses effets paraissent dans les forces exercées entre leurs molécules. Les quantités de chaleur^ alternativement absorbées ou y^estituées par un corps qui passe de l'état solide ou liquide à l'état liquide ou gazeux, ou réciproquement, ont aussi une signification mécanique : d'abord elles se mesurent par des elïets de cette nature, auxquels elles doivent essentiellement leur appréciation comme quantités positives; ensuite l'hy-

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LA CAUSE DE LA CHALEUR

pothèse de la production spontanée ou de l'anéantissement d'un effet calorique étant inadmissible, et celle qu'exprime le mot latent n'ayant qu'une valeur nominale, c'est sur l'étude des forces et de leurs changements qu'il faut se rejeter pour comprendre la loi dont nous parlons; et elle se comprend sans peine dès qu'on suppose que la chaleur absorbée par un solide en fusion, par exemple, représente la dépense d'une force qui employée auparavant hors des molécules de ce corps, et par conséquent sensible à l'extérieur, se retrouverait niaintenant dans les actions internes de ces molécules sous leur nouvel état, si 1 *on pouvait les apprécier exactement.

Cette interprétation de la loi des clialenrs latentes est appuyée par les recherches récentes sur ce qu'on a appelé par métaphore les transformations de la clialeitr en forée et de la forée en elialeiir dans les machines. Il est prouvé en effet que tout travail détruit, dans un organe mécanique quelconque, correspond à une chaleur créée, et que, réciproquement, tout travail créé correspond à une chaleur détruite. L'étude de cette nouvelle loi a été poussée jusqu'à la détermination au moins approximative de V équivalent méeanique de la elialeur, c'est-à-dire d'un rapport numéi'ique entre la force qui transporte telle masse à telle distance et la chaleur qui dilate tel corps de telle à telle limite. Il est dès lors bien

LA CAUSE DK LA CHALF.UR.

LA CAUSE DE LA CHALEUR

difficile de se refuser à voir dans la chaleur, au point de vue des sciences physiques, une simple force appliquée aux molécules des corps, ou développée entre elles, une force moléculaire ré/nilsive communicable, ainsi que la définit

W. R. Giove (1).

La chaleur peut et doit être encore autre chose que cela, au fond, dans l'essence des êtres. Je reviendrai, en terminant ce chapitre, sur la nature des forces physiijues en tant que senties, que souvent on méconnaît entièrement, comme si la sensation n'était rien d'elle-même. Mais lorsque, de rapports en rapports élucidés ou découverts, on arrive à lier étroitement deux parties de la science auparavant étrangères, l'unité se fait inévitablement. Les différences ne disparaissent pas dans le genre constitué de cette manière, mais regardent désormais des spéculations d'une autre nature. Réduire la physique à la mécanique, sitôt que l'unité s'offre dans une théorie acceptable, ce n'est point prétendre qu'il n'y ait en réalité rien que de mécanique dans la matière concrète de la physique; c'est dire que son objet spécial et en quelque sorte abstrait, puisqu'il est établi à l'aide d'abstractions nécessaires, est essentiellement de forme mécanique. C'est assurer que les lois mé-

(l) Convlatiou dos forces physiques, par ^^^ 1». Orove, menibre do la Soc. roy. do Londres. Voir parliculièromonl la discussion très étendue de la loi de Black, p. 46.

caniques s'étendent dans la nature aussi loin que les faits d'un ordre plus complexe, et, les accompagnant, sont de ceux-ci la partie la plus propre aux déterminations précises et à la prévision scientifique. Mais n'est-il pas clair qu'il devait en être ainsi, dès que les lois de nombre, de position et de succession auxquelles se rapporte la mécanique sont à la fois des lois universelles et des lois mathématiques ? On pouvait être certain d'avance que la mécanique suivrait partout la physique, l'envahirait dans la mesure même de ses progrès et finirait par lui imposer sa forme.

Revenons. Cette force, qui est le vrai point de vue de la chaleur dans les théories physiques, est- elle inhérente à tous les corps sans intervention étrangère? La communication de la force répulsive en vertu de laquelle un corps se contracte pour qu'un autre se dilate, et réciproquement, a-telle simplement lieu entre les particules de la matière ordinaire, qui tendraient à l'équilibre de température en se conformant aux lois de la dynamique? Ou bien la force moléculaire répulsive est-elle le résultat du mouvement d'une matière spéciale, d'un fluide environnant et pénétrant tous les autres corps ?

D'abord, il faut éloigner la supposition d'un lluide spécial, impondérable. Ces wiponclérables sont les produits de l'enfance de la science, imaginés à l'époque où Ton abandonnait, plutôt en-

il '^

LA CAUSE DE LA CHALEUR

LA CAUSE DE LA LUMIÈRE

core de nom que de fait, Thypothèse des espèces sensibles, pour y substituer des êtres matériels fictifs doués de la vertu précisément requise pour représenter chaque phénomène : fluide calorique propre à engendrer la chaleur; lumineux, la lumière; électrique, Félectricité, etc. Tandis que les v^éritables savants avouent aujourd'hui ne conserver de ces fluides que les noms, pour les besoins du langage et les exigences de Thabilude, on voit les charlatans et les improvisateurs de théories ou de nouveaux faits prétendus, en faire leur pâture, et croire avoir tout expliqué quand ils en ont mis un sous le phénomène à la mode. Nous, si nous supposons un tluide quelconque, nous devons lui attribuer une constitution et des propriétés mécaniques; et nous devons dire non point qu'il est impondérable, mais seulement que sa pesanteur inconnue, réelle, insensible ou nulle, n'entre pas comme élément dans les phénomènes dont il nous aide à rendre compte : ce n'est qu'arbitrairement que nous le dépouillerions d'une propriété constatée pour toute matière qu'on a pu coërcer et soumettre à Tobser-

vation.

L'analogie ou plutôt l'identité fondamentale des fonctions physiques de la chaleur et de la lumière nous contraindrait à admettre ici l'existence d'un fluide, qui serait l'éther, si ce dernier était vraiment nécessaire pour une théorie des phéno-

mènes lumineux. Les vibrations de l'éther, corps très ténu, très élastique, répandu dans la nature entière et capable de pénétrer dans les interstices de tous les autres corps, donneraient lieu à des répulsions moléculaires, et produiraient par des modifications diverses les phénomènes calorifiiiues, les phénomènes lumineux et d'autres encore. Mais il n'est pas démontré que les vibrations des corps eux-mêmes ne se puissent prêter à la construction d'une théorie équivalente. Que cette théorie paraisse, et Ion devra abandonner l'hypothèse de l'éther comme surérogatoire.

kn reste, cette hypothèse paraît peu propre à l'établissement d'une théorie des faits caloriliques, si l'on en juge par Fabsence de travaux complets dirigés dans ce sens, lorsque pourtant l'étroite union de ces faits avec les faits lumineux presse instamment les partisans des ondulations éthérées. C'est une première objection, en ne la supposant pas trop hâtée, contre l'existence d'un tluide, qui demeurerait alors presque tout spécial aux théories de la lumière. On la trouvera plus grave, si l'on peut aflirmer avec l'auteur cité que la physique mathématique a une tendance prononcée et constante â ramener les phénomènes caloriliques aux vibrations des corps mêmes dans lesquels ils se produisent, sans supposition d'aucun milieu particulier. Les travaux

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LA CAUSE DK LA H'MIHHK.

LA CAUSE DE LA LUMIÈRE

de Fourier et de Poisson ont du moins laissé de côté ce milieu, dont l'usage jusqu'ici semble se borner à ceux des pliénomènes où la lumière et la chaleur s'accompagnent si bien qu'on applique à celle-ci, même sans le vouloir, les explications .juelconques apportées pour la première. Or une théorie adaptée à la transmission de la chaleur restera de peu d'importance tant qu'elle ne sera pas étendue aux autres propriétés Ibndamentales, et notamment à la conductibilité, à la dilatation et à ses conséquences.

Le triomphe de l'hypothèse de l'éther est donc borné à la théorie de la lumière. Mais là même il y a une objection très sérieuse. Les théoriciens ont trop beau jeu à douer un corps tout a fait inconnu de propriétés qu'ils déterminent pour rendre la théorie possible : en sorte qu'on demande à ce corps de démontrer des phénomènes pour lesquels on l'a expressément construit, et qui ne peuvent eux-mêmes le démontrer sans cercle vicieux. C'est, il est vrai, le caractère d'une hypothèse, mais de plus en plus gratuite, quand il faut y joindre des suppositions accessoires sur la nature moléculaire des milieux communs que pénètre l'éther, et considérer finalement une lumière modifiée par la structure intime des corps qu'elle traverse. Il est curieux <iu'entre toutes les parties de cette théorie de la lumière, 1 insuffisance de l'hypothèse se montre principalement

dans celles où la théorie mécanique de la chaleur parait ofi"rir le moins de difficultés.

On rencontrerait moins d'arbitraire dans l'hypothèse qui rattacherait directement les phénomènes lumineux, aussi bien que calorifiques, aux vibrations des corps eux-mêmes, vibrations inévitables en tout état de cause. Malheureusement la physique mathématique n'est pas entrée dans cette voie; et, malgré les embarras techniques de la recherche, et quoique de nouveaux faits physiques soient à désirer pour donner un fondement sûr à des calculs nouveaux, il est très probable que la tradition des travaux d'Young et de Fresnel, l'habitude plutôt que la nécessité décident de la tendance la plus commune des savants en cette matière.

W. R. Grove a d'ailleurs montré que la doctrine physicodynami([ue, en ne faisant usage que des corps connus pour expliquer les phénomènes, n'est nullement infirmée par le besoin de supposer une sorte de plein universel, sans lequel la transmission de la lumière solaire serait impossible. Ce plein, celte atmosphère interne universelle (qu'il ne distingue peut-être pas assez du plein proprement dit sans interslices vides), est re(iuis dans toutes les théories. Le plein d'éther ou de tout autre fiuide spécifique est seulement remplacé ici par le plein d'une matière commune (^ue rien n'empêche de supposer à la fois élastique