‹ Les sciences au XVIIIe siècle: la physique de VoltaireChapitre 20 sur 144 · OPTIQUE DE NEWTON. S · texte numérisé non relu

OPTIQUE DE NEWTON. S

péedans un cône étroit; elle devrait se répandre dans tous les sens et se disperser en sphère autour de chaque point d'ébran^ lement. -— Sans doute, répondait Huyghens^ en chaque point du rayon lumineux des ondulations sphériques partent latéralement à ce rayon et se répandent dans tout l'espace environnant; mais elles ne sont pas assez répétées pour produire la sensation de lumière^ elles n'obéissent pas à une discipliné aussi forte que celles qui se trouvent dans le sens même du rayon et elles se détruisent les unes les autres dans leur confusion»

Ainsi la théorie des ondulations lumineuses se présentait déjà dans ses lignes principales, et, bien que le triomphe ne dût en être assuré que beaucoup plus tard, grâce aux travaux de Young, de Malus et de Fresnel, elle faisait déjà bonne figure en regard de la théorie de l'émission; mais elle échappe complètement àVoltaire, qui ne la mentionne même pas. II n'y vit sans doute qu'une des i*éverie$ qu'inspirait aux cartésiens l'hypothèse de la matière subtile.

Voltaire reste donc sur les traces de Newton, il s'en tient à la théorie de l'émission lumineuse; mais en même temps il exagère sur un point la pensée de son guide. Dès Tinstant que Newton supposait que le soleil et les autres sources lumineuses émettent incessamment des corpuscules, il était naturel de regarder ces corpuscules comme soumis à l'attraction universelle; c'est ce que fait Newton sans s'attacher d'ailleurs à cette vue. Voltaire au contraire s'enflamme à celte idée, et s'ingénie à expliquer toutes les lois de la lumière par l'action attractive des milieux qu'elle traverse. Ainsi, quand un rayon lumineux tombe d'une substance plus légère^ comme Tair, dans une substance plus dense, comme l'eau, s'il se brise en se rapprochant de la perpendiculaire^ c'est que la matière de l'eau l'attiré dans ce sens.

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II y a plus, Voltaire montre que la lumière peut être attirée^ déviée de sa route, par un milieu dans lequel elle ne pénètre pas ; il suffit que le rayon passe dans le voisinage de l^arête d'un prisme pour qu'il s'infléchisse par attraction.

C'est à cet -ordre d'idées que se rapporte une expérience que Voltaire avait organisée dans la chambre obscure de sa galerie de Girey et dont il aimait à donner le spectacle à ses visiteurs.

Cette expérience est basée sur ce que nous appelons maintenant la réflexion totale. Si l'on place un prisme de verre de façon qu'une des foces soit horizontale et qu'on reçoive un rayon lumineux sur un des autres côtés, sous un certain angle, unepartiedu rayon réfracté dans le prisme se réfléchitsur laface horizontale et vient ressortir par le troisième côté ; cette portion de rayon qui suit ainsi une sorte de ligne courbe dans le cristal varie avec l'angle d'incidence ; le maximum a lieu pour une incidence donnée. Voltaire supposa, en partant d'indications fourniespar Newton, que, si on pouvait enlever l'air de dessous la face horizontale du prisme, le rayon en viendrait à se réfléchir entièrement, et que toute la lumière ressortirait ainsi par le prisme même, a J'en ai fait l'expérience, dit-il. Je fis ench&sser un excellent prisme dans le milieu d'une platine de cuivre; j'appliquai cette platine au haut d'un récipient ouvert posé sur la machine pneumatique ; je fis porter la machine dans ma chambre obscure. Là, recevant la lumière par un Irou sur le prisme et la faisant tomber à l'angle requis, je pompai^ l'air très-longtemps : ceux qui étaient présents virent qu'à mesure qu'on pompait l'air, il passait moins de lumière dans le récipient, et qu'enfin il n'en passa presque plus du tout. C'était un spectacle très-agréable de voir cette lumière se réfléchir par le prisme tout entière au plancher. »

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Voltaire explique ce phénomène par rattraction que la substauce du verre exerce sur le rayon lumineux, et qui a'est plus eontre-balancée par rien dès que l'air a été enlevé sous le prisme. Cette explication est plus qu'arbitraire^ et Voltaire montre ici trop d'enthousiasme pour l'attraction; mais du moins nous le voyons dès maintenant, comme nous le yer7 rons mieux tout à l'heure, jaloux de faire lui-même des expériences et de mesurer les phénomènes avec des instruments précis.

Aussi bien c'est Texposé complet de cette grande découverte de l'attraction universelle qui constitue, à vrai dire, le principal titre scientifique de Voltaire. Cet exposé remplit la troisième et dernière partie des Éléments de philosophie de Newton,

Voltaire s'était instruit sérieusement depuis l'époque où nous l'avons vu consulter Maupertuis sur l'attraction. Sansavoir poussé bien loin l'étude de la géométrie et de l'analyse mathématique, il en avait assez appris pour pouvoir suivre la pensée de Newton et pour la traduire fidèlement.

Un pareil travail n'était pas une œuvre inutile, car, même parmi les savants, il y avait alors bien peu de gens qui eussent une idée nette de l'attraction, et qui comprissent exactement la nature des problèmes que Newton avait résolus dans une vaste synthèse. Les indications données par Voltaire furent décisives. La publication de son livre assura le triomphe définitif du newtonianisme et la ruine de la physique cartésienne.

Les éléments dont Newton avait pu disposer étaient, d'une part, les trois grandes lois astronomiques proclamées par Kepler, et de l'autre, les lois de la chute des corps découvertes par Galilée. Voltaire rapporte, conformément à la tradition, que Newton, retiré à la campagne pendant l'année 1666, vit une pomnâe

tomber d*un arbre, et que, sa pensée s'étant alors dirigée vers le système du monde, il conçut Tidée que cette force qui attirait les corps vers la surface du sol était aussi celle qui faisait tourner la lune autour de la terre et les planètes autour du soleil. Combinant alors les lois de Kepler, il s'éleva au principe d'où elles dérivent toutes les trois.

Chaque planète décrit dans sa course céleste une ellipse dont le soleil occupe un foyer.

Les aires décrites autour du foyer par le rayon vecteur qui U joint à la planète sont égales dans des temps égaux.

Telles sont lés deux premières lois indiquées par Kepler.

La troisième consiste en ce que les carrés des temps des révolutions planétaires sont proportionnels aux cubes des grands axes des orbites.

C'est de cet ensemble de données que Newton, avec une merveilleuse sagacité, tira les conséquences analytiques lei plus brillantes. De la loi des aires proportionnelles aux temps, il conclut que chaque planète est soumise à une attrac* traction constamment dirigée vers le soleil. Du mouvement elliptique, il conclut que, pour une môme planète, la tendance vers le soleil varie d'un point à l'autre de l'orbite en raison in* verse des carrés des distances ; il avait donc le moyen de comparer les gravitations d'une même planète vers le soleil en deux points quelconques de «on orbite ; mais cela n'était pas sufQsant: il fallait de plussavoir comparer les gravitations de deux planètes différentes, car il pouvait se faire que d'une planète à l'autre il y eût un changement dans l'attraction. La troisième loi de Kepler, la proportionnalité entre les carrés des temps et les cubes des grands axes, permit à Newton de compléter sa théorie et de ramener toutes les attractions à l'unité. Cette loi signifie, en effet, que toutes les planètes, à masses et à dis-

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tances égales, seraient également attirées par le soleil. La même égalité de pesanteur existe dans tous les systèmes de satellites, et Newton s'en assura pour la lune, ainsi que pour les satellites de Jupiter.

C'est par l'attraction lunaire qu'il commença la vérification de sa théorie. Il s'agissait d'examiner si la force accélératrice qui dévie sans cesse la lune vers la terre est identique avec la pesanteur terrestre. Dans ce cas, les actions de ces forces rapportées au centre de la terre devaient être dans le rapport.du rayon terrestre pris pour unité au carré de la distance qui sépare les deux astres. Newton entreprit cette vérification en partant des expériences de Galilée sur les corps graves ; mais on n'avait alors qu'une mesure grossièrement inexacte du rayon terrestre. Newton s'en tint à l'estime erronée des pilotes, qui comptaient 60 milles d'Angleterre^ c'est-à-dire 20 lieues de France, pour 1 degré de latitude^ tandis qu'il fallait compter environ 70 milles; il arriva donc au bout de son calcul à un résultat qui était en désaccord avec son hypothèse. Persuadé dès lors que des forces inconnues s'ajoutaient à la pesanteur lunaire, il renonça pour un temps à ses idées. Quelques années plus tard, en 1677, notre Académie des sciences chargea l'astronome Picard de mesurer à nouveau un degré du méridien, et, une nouvelle mesure du rayon terrestre étant résultée de ce travail, Newton reprit ses recherches. Cette fois, il trouva que la lune était retenue dans son orbite par le seul pouvoir de la gravité. La vue de ce résultat dont il avait désespéré lui causa, au dire de ses biographes, une si vive excitation qu'il ne put vérifier son calcul^ et qu'il dut confier ce soin à un ami.

Une même loi, une loi unique et grandiose^ expliquait donc tous les mouvements des corps à la surface des planètes et ceux des astres dans l'espace !

Voltaire indique ainsi avec une grande netteté la route qa a suivie Newton pour s'élever à un principe qui embrasse ren« semble de l'univers ; il fait voir comment s'est opérée cette grande synthèse, la plus puissante que l'esprit humain ait en« core faite.

Une fois maître de la loi de l'attraction, Newton eh tira les principales conséquences.

Il montra comment la terre, par suite de sa rotation, a dû s'aplatir vers les pôles^ et il détermina la mesure suivant laquelle doivent varier les degrés du méridien.

Il vit comment les actions du soleil et de la lune font naître et entretiennent dans l'océan les oscillations qui en constituent le flux et le reflux.

Il analysa enfin le phénomène de la précessiou des équinoxes, et montra qu'il s'explique naturellement par le renflement de la terre à l'équateur et l'inclinaison de l'axe terrestre sur Técliptique. L'ensemble du renflement terrestre, tout ce qui forme la partie extra-sphérique^ peut être considéré, pour la faèilité de la démonstration, comme une sorte d'anneau con« centré à l'équateur. Le plan de cet anneau fait ainsi avee celui de l'écliptiqueun angle de 23 degrés environ. Or la partie de l'anneau qui est la plus proche du soleil en est plus attirée que la plus éloignée; le plan de Tanneau tend donc à se redresser pour se confondre avec l'écliptique et à redresser en conséquence Taxe des pôles. Il en résulterait, si la terre ne tournait pas sur elle-même, un mouvement oscillatoire de cet axe des pôles; il se déplacerait comme un pendule dont la course aurait 23 degrés de chaque côté de sa position moyenne. La rotation de la terre intervient pour transformer ce mouvement pendulaire en un mouvement conique; l'axe terrestre décrit en réalité un cône de 23 degrés d'ouverture, entraînant

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avec lui ]a ligne des équinoxes, c'est-à-dire la ligne suivant laquelle récliptique est coupée par l'équateur terrestre. Ce déi^ placement de l'axe polaire s'accomplit d'ailleurs avec une extrême lenteur, puisque la révolution n'en est complète qu'au bout de vingt-six mille ans.

Newton étudia aussi quelques-unes des perturbations que les planètes exercent les unes sur les autres. Si l'on considère une seule planète gravitant vers le centre du soleil, elle doit obéir strictement aux lois de Kepler; mais il n'en est plus de même, si Ton considère Tattraction de plusieurs astres les uns vers les autres, si au lieu de deux corps on en prend trois ; les condi«tions changent alors, et les mouvements se compliquent jusqu'à devenir très-difficilement abordables à l'analyse. Newton put cependant assigner la valeur numérique de quelques-unes des perturbations les plus simples; mais en considérant la complication de ces phénomènes, en voyant que d'une part 'les orbites sidérales ne restent pas toujours également inclinées sur un plan fixe^ qu'elles coupent l'écliptique suivant des lignes qui se meuvent dans Tespace, et que d'autre part les ellipses planétaires se déforment à la longue, qu'elles s'approchent ou s'éloignent successivement de la forme circulaire, une pensée décourageante entra dans son esprit : j^craignit pour Tordre du monde qu'il venait de découvrir, il lui sembla que les faibles valeurs de toutes ces variations, en s'ajoutant à la suite des siècles, doivent bouleverser l'univers, et il déclara que le monde a besoin d'être remis en place à certains intervalles par une puissance supérieure {ntanum emendatricem desidet^at).

Aussi bien il fallut par la suite de longs et mémorables travaux pour que l'ordre constant du système solaire parût conciliable avec les perturbations planétaires; cela ne demanda pas moins que les efforts accumulés de Clairaut, d'Ëuler, de

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d'Alembert^ de Lagrange, de Laplace^ et encore ne peut-on pas dire que tout soit fait à Theure qu'il est.

Les Éléments de la philosophie de Newton furent imprimés en 1738^ et il semblait, d'après l'analyse que nous venons d'en faire, qu'un pareil livre dût voir le jour sans difficulté. C'était ainsi que l'entendait Voltaire; il écrivait à M. d'Argental : « C'est un ouvrage purement physique, où le plus imbécile fanatique et l'hypocrite le plus envenimé ne sauraient rien entendre et rien trouver à redire. » Cependant le chancelier Daguesseau refusa l'autorisation d'imprimer le livre, et Voltaire dut aller en Hollande pour en publier une édition.

Quel était le motif de la sévérité du chancelier? Était-il offusqué des doctrines de Locke sur la matière pensante ? était-il scandalisé de quelques-uns de ces traits^ que Voltaire savait toujours, quelque sujet qu'il traitât, décocher par occasion contre le fanatisme et l'intolérance ? C'étaient peut-être là des motifs secondaires; mais la principale raison pour laquelle le chancelier proscrivit les Éléments^ c'est l'irrévérence avec laquelle y étaient traitées les doctrines cartésiennes. Il -se faisait, la loi à la main, le champion de Descartes.

Le cartésianisme, éDmme il a été dit tout à l'heure, était encore en pfeine faveur à cette époque, et la physique môme de Descartes n'avait été que faiblement ébranlée par les doctrines nouvelles. Toute la société polie était cartésienne; il était de bon ton de faire acte de foi aux trois éléments et aux tourbillons. Les grandes dames et les petites-maîtresses avaient sur leur toilette les Entretiens sur la pluralité des mondes de Fontenelle, où toutes les grâces du style étaient mises ' au service du système astronomique de Descartes. On défendait Descartes dans les cercles les plus élégants, on l'étudiait à la

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