Mémoire sur les causes et sur les effets de la chaleur, de la lumière et de l'électricité

La répugnance que j’éprouve à me déplacer, à mesure que j’avance en ûge, m’a décidé à demander à M. RuhmkorlT une bobine d’induction de 120 kilomètres, et un appareil des plus complets de Faraday, pouvant supporter un poids de 1 500 kilogrammes, destinés à étudier et faire étudier, sous mes yeux, à mes enfants et vérifier les phénomènes électriques, diamagnétiques et autres d’un si haut intérêt pour mes nouvelles théories, qui sont le résultat d’un courant électrique à travers des gaz très-raréfiés.

Parmi tous les beaux travaux qui ont signalé et mis au jour des faits si étonnants et si remarquables, j’ai été surtout frappé des expériences intéressantes dont notre célèbre confrère M. de La Rive nous a donné un résumé dans le compte rendu de la séance de l’Académie des sciences du 13 avril 1863.

Ce travail si beau, si digne de la réputation de son auteur, les remarques si judicieuses de M. de La Rive, que ces effets n’ont lieu que loreque l’électricité dans son trajet rencontre des substances matérielles pondérables; que ce phénomène est purement mécanique; l’analogie qu’il établit entre ces divers ordres de faits et ceux qui caractérisent le passage des comètes au périliéliè du soleil , et les réflexions si sages que toutes ces notions acquises sont de nature à jeter un jour nouveau sur la constitution physique des corps ; tout, dans cet intéressant mémoire ,

VILLE i)E LYON ’ iiülioth.du iaUU des irti

est venu confirmer chez moi la justesse et la vérité des résultats obtenus par les savants et zélés expérimentateurs qui étudient de leur côté ces intéressants phénomènes. Je me suis ainsi afTermi dans l’idée que je cherche à faire prévaloir depuis si longtemps, parmi les savants, que toutes les apparences que présente cette série de phénomènes électriques sont la conséquence pure et simple de l’action que les corps matériels exercent les uns sur les autres à un état très-avancé de division, en vertu de Vattraction newtonienne en raison directe des masses et réciproque au carré des distances.

Je ne m’attacherai pas à faire prévaloir mes opinions par aucune considération particulière, dans un si important sujet, parce que je ne pense pas qu’en pareille matière on puisse faire autre chose que d’exposer les faits, en laissant à chacun le soin de les juger, après en avoir fait l’examen à sa manière.

11 ne laut pas oublier que cette opinion fut celle à laquelle s’attacha le grand Newton, qu’elle a été adoptée par notre célèbre compatriote Biot, qui l’a développée dans son grand traité de physique. Remplacée par celle des ondulations à laquelle elle s’est substituée depuis lors et mise momentanément en oubli; elle vaut bien, sans doute, la peine d’étre reprise aujourd’hui devant l’ensemble de tant de phénomènes nouveaux qui n’avaient été ni observés, ni étudiés, parce que les faits sur lesquels ils reposent n'étaient pas connus.

On comprend qu’à une époque, où l’on éUiit moins difficile qu’on ne l’est aujourd’hui pour créer des agents reposant sur des hypothèses dont ou croyait avoir besoin pour expliquer des faits qui s’écartaient des idées reçues et acceptées alors, on ait fondé une théorie établie sur de vagues comparaisons, entre le mode de propagation du son et celui de la lumière. Ces idées, combinées avec les expériences qui avaient mis Newton sur la voie de déterminer, par l’observation des anneaux colorés, les limites de l’étendue entre lesquelles se produisent les diverses couleurs du spectre, amenèrent Fresnel et ensuite Ampère à établir par des calculs analytiques qui rendaient compte, et allaient au-devant, dans le plus grand nombre des cas, de ce que l’expérience avait indiqué! Mais, on ne peut cependant disconvenir que l’idée d’une vibration qui a lieu dans un temps donné sur un espace d’une certaine étendue, n’est pas nécessairement liée à la nature de l’impression lumineuse qui en résulte sur notre œil ; et que cette impression peut être le résultat de toute

autre cause qui produit des effets dont les mêmes calculs peuvent rendre compte. 11 règne donc une première et très-grande incertitude sur le principe fondamental qui sert de base à ce mode d’envisager les faits.

Une seconde et plus grande incertitude encore, qui plane sur le système des ondulations, est celle de la création gratuite d’un être hypothétique que, sous le nom d’éther, on crut devoir dépouiller de toutes les qualités qui constituent la matière pour le faire régner, et étendre son empire, jusqu’aux ' limites les plus reculées de l'espace où l’on a reconnu que se propagent les phénomènes lumineux.

Et cependant c’est sur de pareilles données, dont la probabilité décroît nécessairement comme le produit des nombres qui expriment leur incertitude, que furent basés les admirables calculs établis par Fresnel et par Ampère, dont la Justesse et la précision , complètement indépendantes des suppositions qui leur servent de base, ont été cependant considérées jusqu’ici comcAc les seules preuves que les partisans des ondulations pussent produire et faire valoir en faveur de leur système.

La résolution de cette grave question se résume donc à savoir si les calculs employés par la science pour déterminer les circonstances dans lesquelles s’opèrent et s’accomplissent les divers phénomènes lumineux observ ésjusqu’ici, sontsusceptiblesd’être appliqués aussi à un mode d’envisager les faits qui vient se ranger tout naturellement sous l’empire de la grande loi de l’attraction (pii régit tous les êtres dont l’existence à été constatée par l’observation, reconnue par la science, et à laquelle rien n’a échappé jusqu’ici.

Et je rappelcrai tout d’abord, ainsi que je l’ai répété jusqu’à satiété, dans toutes les circonstances où j’ai eu occasion de faire connaître mon opinion à cet égard, qu’il est dillicile, en présence de la corrélation et de la coïncidence qui existe entre les phénomènes qui se rapportent à la chaleur, la lumière, l'électricité, le magnétisme et aux autres agents analogues, connus ou inconnus, de ne pas reconnaître que tous ces phénomènes procèdent d’une seule et même cause. Comment, en effet, en présence des actions matérielles si puissantes que l’on constate

aujourd’hui dire le résultat de l'emploi de rêlcctricité , pourrait-on coutinuer à considérer ces effets comme étant le résultat d’un agent qui lui-mCme est dépourvu de toutes les qualités et attributs de la matière, agent qui cependant agit sur elle de la même manière que les corps matériels en mouvement.

On voit en effet que la puissance mécanique obtenue par les moyens nouveaux que la science a découverts pour produire l’électricité est si grande, que son action suffit pour mettre en mouvement des masses aussi considérables qu’on puisse l’imaginer, et qu’elle peut être utilisée comme moyen partout où l’on a besoin de développer et d’employer de la force mécanique. L’action de la lumière opère aussi, dans l’état des corps, des changements qui modifient matériellement les actions que ces mêmes corps exercent les uns sur les autres; et l’on sait le rôle important qu’elle joue dans les réactions chimiques, en influant sur la nature de leurs combinaisons , et faisant apparaître , sous son influence , des nouveaux composés qui ne se seraient pas produits sans son intervention.

Il devient donc important d’examiner et de s’assurer s’il n’est pas possible de substituer aux actions imaginaires d’un fluide que l’on suppose dépouillé de tous les caractères qui constituent . la matière, les actions de cette même matière portée à un état de division et de densité suffisantes pour donner une explication aussi satisfaisante des faits que par la supposition de l’existence de l’éther, tout en remplissant les mêmes fonctions qu’on lui attribue.

Lorsqu’on considère, philosophiquement et avec attention, le mode d’action qui préside à tous les actes de la création et les caractérise essentiellement, on arrive bien vite à reconnaître, que les lois qui régissent la matière organisée tendent de plus en plus à se généraliser et à se simplifier, en éprouvant une tendance à procéder d’une cause unique qui, sous diverses formes modifiées d’une infinité de manières, les embrasse tous; et cela, par la raison qu’il n’en a coûté ni plus ni moins à l’infinie puissance de Dieu pour en agir ainsi, et que cela est plus dans l’harmonie de son essence ! Et l’on se demande alors pourquoi, par suite d’une exception toute particulière, une des parties les plus intéressantes des phénomènes de la création échapperait à la loi générale pour venir se ranger sous l’empire d’une loi exceptionnelle ?

Mais, avant de se décider à affronter toute l’invraisemblance

qu’cntraiue avec elle une pareille supposition, convient-il, au moins, de remettre en discussion le système d’où elle émane et sur lequel elle est fondée. Or, le premier acte de cette discussion consiste à entrer dans cette voie large qui ne s’arrête pas devant des considérations puériles et secondaires, et mène directement au but qu’on se propose d’atteindre; et l’on y parvient en abordant franchement les considérations dont nous avons déjà l’exemple dans la perception de l’infini du temps et de l’espace, quoique ces notions soient incompatibles avec notre nature, iiicomprchensibles pour nous , et que notre intelligence se refuse, d’une manière absolue, à la faire rentrer et à l’assimiler au mode sous lequel nous envisageons les autres actes de la création. Car il ne faut pas perdre de vue que l’inOni est partout, nous environne de toutes parts, et que cependant notre raison éprouve une résistance invincible à l’admettre toutes les fois que sa croyance ne nous est pas imposée par des conditions qui la maîtrisent impérieusement.

Tant que l’on peut exprimer une quantité par des chifl'res ou bien par une notation quelconque qui fixe et arrête les idées , quelque exagérée, et même quelque incompréhensible que . puisse paraître la perception de ce nombre, on peut classer dans son esprit les conditions auxquelles se rapporte son existence numérique ; mais cet acte de l’esprit ne peut s’élever jusqu’à établir une subordination entre l’idée qu’il attache individuellement à chacun de ces nombres lorsqu’il les compare à l’infini ! On peut donc attribuer à la matière telle dimension, telle densité que l’on voudra, sans que cette supposition blesse en rien ce qui est conforme à notre nature, et que l’on puisse invoquer son invraisemblance pour refuser de l’admettre, s’il n’existe pas d’autre impossibilité pour en refuser l’acceptation.

Dans les différents mémoires quoj’ai lus à l’Académie eu 1848 et années suivantes, j’ai admis comme l’expression arrêtée de mon opinion, dans le fonds, mais non dans la forme, que la densité des molécules matérielles primitives éuût 10 ’““ fois

plus considérable que celle de la terre et que par contre, leur rayon était égal h celui de la terre divisé par ce même nombre

soit ^-5-. Si toutes les facultés de l’esprit sont écrasées et

anéanties devant l’idée que l’on peut se former de ces nombres, cette immensité, cependant, disparaît devant l'idée de l’infini que Dieu, dans tant d’autres circonstances, a imposée ;i notre faible nature, par exemple, dans le nombre illimité de corps célestes qui peuplent l’espace ! Ces nombres, quelque grands, quelque incoraprébcnsiblcs qu’ils paraissent, étant comparés à l’infini, se trouvent donc placés sur le même rang que les quantités les plus minimes que l’on voudrait comparer également aux vastes espaces qui embrassent toute l’éteudue des univers !

Or, ce sont les agrégations moléculaires qui résultent nécessairement des combinaisons des molécules matérielles obéissant à l’attraction Newtonienne, qui se irouveut en présence les unes des autres, ([ue je substitue aux molécules étbérées telles que les conçoivent les partisans des ondulations, en adraelfiml que la réunion de ccs molécules forme une infinité de systèmes de tous les ordres, analogues aux nébuleuses qui peuplent l’espace.

Le système des ondulations suppose que la nature de l'impression lumineuse est déterminée par la fréquence et l’amplitude des oscillations desmoléculesétberées,qui,ensecommuni(|uant de proche en proche, mettent successivement en mouvement toutes les parties de l’éther (jui se trouvent comprises entre le foyer, d’où émanent les rayons, et le point de l’espace où ils sont perçus. D’où il suit que toute cause, quelle qu’elle soit, pourra être substituée à cette hypothèse , pourvu que les effets qui en seront la conséquence suffisent à expliquer également bien les phénomènes de la vision ; et que les mêmes formules analytiques dont font usage les géomètres, pour les calculer et les prévoir, puissent aussi être appliquées à ce nouveau mode d'envisager les faits. Or, je crois pouvoir démctntrer que toutes ces conditions sont aussi des conséquences nécessaires du mode sous lequel ont dù se grouper les molécules matérielles disséminées dans l’espace, lorsqu’elles ont commencé à obéir aux lois de l’attraction.

En effet il me parait évident, que la matière, à l'état de divi-

sion où je l’ai supposée exister dans l’espace, a dû obéir aux mêmes lois que lorsqu’elle se trouve , sous nos yeux, dans des conditions analogues, en dissolution dans un liquide ou bien, au même état dans un fluide aériforme, et qu’elle se réunit pour former des cristaux qui deviennent apparents à nos yeux ; phénomènes qui, évidemment, dérivent des mêmes causes et obéissent aux mêmes lois qui ont présidé à l’organisation, aux mouvements et à la pondération des corps célestes qui remplissent l’immensité de l’espace, et dont l’observation nous a fait reconnaître l’harmonie et l’admirable structure ; toutes conditions qui se réunissent pour nous démontrer que les lois instituées par Dieu pour régir la matière, agissent partout et toujours d’une manière invariable, dans tous les temps et dans tous les lieux.

Il est très-probable que, par suite de l’une de ces lois qui échappent à notre intelligence, l’étendue de l’espace dans lequel prennent naissance les agrégations matérielles et la quantité de molécules qui s’y trouvent disséminées, influent sur la nature et la dimension des combinaisons premières qui sont le résultat de ces agrégations, en constituant ce que les chimistes désignent sous le nom de corps simples. 11 est probable en outre que les corps qui sont le résultat de ces agrégations éprouvent ensuite une tendance d’autant plus grande à se réunir qu’ils approchent d’avantage de l’unité élémentaire, ou qu’ils se ' trouvent dans des conditions favorables et propres à tovoriscr leur réunion.

Il serait sans doute aussi téméraire qu’imprudent de hasarder aucune conjecture sur l’étendue qu’a embrassée dans l’espace la nébuleuse de la voie lactée à laquelle nous appartenons; et si cette nébuleuse ne forme pas elle-même l’un des éléments d’une agrégation d’un ordre supérieur dont l’espace est peuplé.

Eu considérant le système du soleil comme l’un des termes de cette grande série qui se trouve le plus à portée des limites auxquelles iwuvent atteindre nos investigations, on peut conjecturer que les molécules matérielles voyageant ensemble pour converger vers leurs centres |de 'gravité respectifs, ont perdu les rapports primitifs de distances auxquelles elles se trouvaient les unes des autres à l’origine de leurs mouvements ; et qu’elles ont laissé entre elles des espaces vides de matière comme il arrive dans les précipitations chimiques, où 1 on voit

le liquide abandonner les parties solides qu’il tenait en dissolution, tandis que celles-ci, en obéissant à leurs attractions réciproques, se réunissent pour donner naissance à des cristaux.

Tout ce qui sort de la main de l’homme porte nécessairement avec soi l’empreinte de la faiblesse des moyens que lui a départis la providence divine, faiblesse qui exclut de ses actes toute possibilité d’exactitude mathématique.

Mais il n’en est pas ainsi des œuxTes de Dieu, et l’harmonie qui préside à tous les actes de la création suffit pour nous faire présumer que, très-probahlement, il existait aussi une égalité parfaite entre la dimension, le volume, la densité et les espaces qui séparaient les molécules matérielles à l’origine de leur formation. On comprend dès lors comment, dans ces conditions, les molécules, se faisant de toutes parts réciproquement équilibre, ont dù obéir exactement et mathématiquement à toutes les conditions que cet état leur imposait, condition dont la première était de conserver les positions primitives qu’elles occupaient, et de rester, par conséquent, indéfiniment au repos jusqu’à ce que cet équilibre troublé, môme par la plus minime de toutes les causes, ait pu suffire pour déterminer la masse entière à se mettre en mouvement.

Il est résulté de ce mouvement deux conséquences importantes bien distinctes qu’il convient d’examiner chacune en particulier: la première a été de diminuer d’autant plus les distances qui séparaient les molécules, et d’augmenter par conséquentla den-' site des espaces qui les renfermaient, que ces espaces étaient plus rapprochés du centre de gravité. 11 est résulté de là qu’il s’est formé des centres d’actions partiels ou agrégations de molécules différant entre elles par leur étendue, leurs masses, leur densité, et cela d'autant plus, que ces formations avaient lieu dans des jtoints de l’espace plus éloignés les uns des autres ainsi que de leurs centres de gravité respectifs.

Or ce sont ces divers ordres d’agrégations qui ont successivement donné naissance aux nébuleuses, aux étoiles, aux planètes, aux satellites, aux corps solides, liquides, gazeux, calorifiques, lumineux, électriques et autres dont l’existence connue ou inconnue a pu être constatée, entrevue ou soupçonnée sans qu’il ait été possible encore d’en déterminer les caractères.

Chacune de ces agrégations, considérée individuellement comme appartenant à l’un des ordres des divers centres d’action, recèle en soi une quantité de mouvement exprimée par la masse

des molécules qui la composent, multipliée par le carré de la vitesse qui représente l’espace qu’ont parcouru ces molécules ou ces agrégations, depuis le moment où elles ont commencé à se porter vers leurs centres de gravité respectifs jusqu’à celui où elles sont arrivées au point où on les considère.

Cette quantité de mouvement invariable tant que la distance des corps ne change pas, est la mesure de la vitesse et du temps employés par chaque système de corps, depuis les nébuleuses jusqu’aux plus minimes agglomérations de matière, à accomplir leurs révolutions sidérales et leurs mouvements sur elles-mêmes; elle ne peut pas plus être annihilée, ni créée, que la matière ellemême, et elle représente précisément la quantité de force nécessaire pour ramener chaque molécule matérielle du point où elle se trouve à celui d’où elle était partie à l’origine de son mouvement, vérité reconnue et manifestée d’une manière si éclatante par le célèbre Faraday dans sa remarquable leçon h Royal institution le 27 féorier 1837. Principe sur lequel est basée la loi de la gravitation universelle et celle des aires de Képler qui en est la conséquence immédiate.

La seconde conséquence qui résulte du mouvement d’un amas de molécules, en considérant l’ensemble des mouvements de toutes ces molécules comme dirigé au centre commun de gravité, est l’augmentation de densité , soit la plus grande quantité de molécules comprises dans un espace donné, à mesure qu’on s’approche de plus en plus du centre de figure de cet espace.

On comprend en ellét, qu’à l’origine de leur mouvement, toutes les molécules constituant l’amas que l’on considère, ou les centres de gravité partiels formés par la réunion de ces molécules, ont dû graviter vers le centre commun avec des intensités d’action proportionnelles aux distances qui les séparaient de ce môme centre, se mettre en marche en augmentant continuellement de vitesse, y arriver en le traversant, animées, en cet unique point, d’une vitesse infinie, et continuer leur marche en ligne droite dans une direction opposée à celle où elles se trouvaient d’abord pour venir se replacer à la même distance; rester au repos, à ce point, pendant un temps infiniment court, et continuer ainsi, et toujours de la même manière, à accomplir une suite indéfinie d’oscillations.

Les molécules, en continuant ces mouvements et parcourant les rayons vecteurs de leurs orbites ou des ellipses très-allongées, si la densité des agrégations dont elles faisaient partie

n’était pas parfaite, il en est résulté que chacune d’elles, eu augmentant continuellementde vitesse, a occupé successivement toutes les positions comprises entre le lieu qu’elle occupait d’abord lorsqu’elle a commencé à se mettre en mouvement, et le point où elle a traversé le rayon vecteur perpendiculaire au grand axe. Si ces divers amas de molécules s’étaient trouvés dans l’espace, isolés de toutes parts et assujettis seulement aux actions que les molécules qui les composaient exer^uiient les unes sur les autres, chacune d’elles se serait dirigée eu droite ligne au centre de gravité, et toutesy seraient arrivées en même temps. Mais, comme chacun de ces systèmes, ou agrégations, était entouré par d’autres systèmes analoguesj dont chaque partie exerçait aussi des actions sur les autres systèmes dont il était environné, il en résultait que les molécules placées aux confins de chacun de ces systèmes se trouvaient sollicitées par des actions opposées, qui tendaient à maintenir au repos tes molécules placées dans ces conditions jusqu’à ce que la constitution de ces divers systèmes, en éprouvant des changements qui rendaient l’action de l’un d’eux prépondérante sur celle des autres, déterminât la molécule à venir se réunir à lui. Toutes <

les molécules, considérées comme appartenant à des centres d’action distincts, gravitaient donc vers leurs centres de gravité respectifs, suivant une loi mixte dans laquelle l’attraction en raison inverse du carré des distances devait dominer déplus en plus, à mesure qu’on s’approchait du centre de gravité, et cela par suite de la concentration successive et toujours croissante des molécules qui avait lieu vers ce point; taudis que celles de ces molécules les plus éloignées du centre éprouvant davantage l’action contraire des systèmes environnants, en même temps que la densité des espaces qu’elles occupaient approchait davantage de l’égalité, elles tendaient à ne plus être attirées qu’en raison directe de ces mêmes distances.