LU A LA SOCIÉTÉ ROYALE, LE 21 NOVEMBRE

C'est dans ce mémoire que Young expose la théorie de l'ondulation. Comme s'il avait pressenti le danger qu'il y avait à attaquer la théorie de l'émission de New^ton, il s'efforce de représenter celui-ci comme le vrai créateur de la théorie ondulatoire, en faisant suivre chacune de ses thèses par des remarques de New^ton, dans le même sens. Voici comment il expose le plan de son mémoire.

Ceux qui s'attachent à toute théorie ayant obtenu l'approbation de Newton — en quoi ils ont grandement raison — seront probablement d'autant plus disposés à prêter attention aux considérations suivantes, qu'elles semblent concorder avec les opinions de Newton même. Après chaque proposition de ma théorie, exposée brièvement, j'ajouterai donc tels passages, empruntés aux différents écrits de Newton, qui lui semblent les plus favorables. Tout en citant quelques mémoires qu'on pourrait croire qu'il avait retirés en publiant son Optique, je n'y emprunterai rien qui soit contraire à son opinion, arrivé à un âge avancé.

Malgré cet effort Young ne parvint pas à conjurer le danger. Peu de temps après. Lord Brougham faisait paraître dans les Edinburgh Reviews une critique des travaux de Young, très spirituelle, mais en même temps très violente et absolument dénuée de fond. On

peut se faire une idée du ton de cette critique en lisant la phrase de la fin : „Nous quittons maintenant les faibles élucubrations de cet ^auteur, dans lesquelles nous avons, sans succès, cherché quelques ^traces d'érudition, de finesse et d'ingéniosité, qui pourraient fournir „une compensation de l'évident défaut de raisonnement solide", etc. — A un autre endroit, à l'occasion de différentes opinions que Young avait abandonnées, il parle, en faisant allusion à l'hypothèse des ondulations ( „ vibrations " ) ^ de la nature changeante et vibratoire du miUeu, qui remplit son esprit." Cette critique fut très nuisible à Young, comme on peut le voir dans la biographie d'ARAGO.

Les travaux d'optique de Newton se divisent en deux groupes, ceux de sa jeunesse, époque où il fit sa grande découverte de la composition de la lumière blanche — et son traité d'optique, qu'il ne publia que trente ans plus tard, en partie pour laisser à ses idées le temps de mûrir, en partie aussi pour éviter une polémique avec son grand adversaire Robert Hooke'. Dans la préface de l'Optique se trouve la phrase suivante, à laquelle Young fait allusion : ^ Si un autre „ travail, traitant ce sujet, est sorti de mes mains, il est imparfait et „ peut-être écrit avant que j'aie exécuté toutes les expériences qui „sont exposées dans le présent traité et avant que j'aie acquis une „ conviction complète de la loi de la réfraction et de la composition „des couleurs. J'ai exposé ici tout ce que je pense propre à être publié, „et c'est mon désir qu'on ne traduise pas ce traité dans une autre „ langue sans mon consentement."

A la fin de l'Optique Newton a ajouté une série de „ questions", sur lesquelles il avait eu l'intention de travailler, mais qu'il déclare, faute de temps, devoir „ laisser à des recherches ultérieures, à faire par d'autres". Il est à remarquer que c'est dans quelques-unes de ces questions qu'il expose la théorie de l'émission. Dans "d'autres, en partie ajoutées à la deuxième édition, il plaide au contraire la cause de la théorie des ondulations, arrêté, il est vrai, par la difiiculté que causait l'explication des ombres. — U est évident qu'il a voulu mettre

* HooKE mourait en 1703 ; la première édition de l'Optique parut en 1704. — Newton semble avoir détesté la polémique. -- Ceux qui s'intéressent à l'histoire de l'optique à cette époque, en trouveront un exposé très intéressant dans Goethe : Farbenlehre IL Tobingen 1810. On sait que Goethe était un adversaire de Newton, et il est curieux de voir la désinvolture avec laquelle le grand poète allemand traite le physicien le plus éminent qui ait jamais existé. On n'a qu'à jeter un coup d œil sur la table des auteurs et voir les épithètes ajoutées à son nom. „ Newton, sa doctrine : un amalgame d'erreurs et de vérités, logomachie (Wortkram), facile à apprendre, difficile à appliquer, etc. ; — sa méthode : pleine de réserves, de restrictions, de fourberies (Advocatenstreiche), de ^sophisteries**, — malhonnête, honteuse ; — ses appareils, insuffisants, etc.** — La doctrine dont il est question est celle de la composition de la lumière blanche.

les deux théories en discussion. Ainsi on comprend mieux la phrase d'introduction de TOptique : „ Le but de ce livre n*est pas d*expHquer „les propriétés de la lumière au moyen d'hypothèses, mais de les ex- „poser et de les prouver au moyen de raisonnements et d'expériences" — ainsi que la devise qui se trouve au dessous de son portrait : „ Hypothèses non fingo " .

Pour mieux faire ressortir la différence entre les idées de New^ton et celles de Yoimo, je traduis ici celles des „ questions " de Newton, qui ont trait à la physiologie de l'œil. Je n'ai pas voulu les séparer, quoique quelques-unes ne se rapportent pas à la question que nous traitons ici.

^Question 12. Est-ce que les rayons lumineux, en frappant le fond „de l'œil, ne produisent pas des vibrations qui se propagent le long „des fibres solides du nerf optique jusqu'au cerveau, où elles produisent „rimpression visuelle ? Car, puisque les corps denses conservent leur „ chaleur^ longtemps, [je dirai même] les corps les plus denses le plus ^longtemps, les vibrations de leurs molécules sont de nature durable „[lasting] et peuvent par conséquent se propager à de grandes disstances le long de fibres solides de densité uniforme ; de manière à „ conduire au cerveau les impressions de tous les organes des sens. „Car un mouvement qui peut continuer longtemps dans la même partie „d'un corps peut aussi se propager très loin d'une partie à une autre, „si le corps est homogène, de façon que le mouvement ne soit pas ré- „ fléchi, réfracté, interrompu ou dérangé par une irrégularité du corps.

^Question 13. Les différentes espèces de rayons ne produisentbelles pas des vibrations de différentes grandeurs [magnitudo, higy,gness], qui causent les sensations de différentes couleurs suivant „leur grandeur, comme les vibrations de l'air excitent les sensations „de différents sons suivant leur grandeur. Et, particulièrement, est-ce „que les rayons les plus réfrangibles ne produisent pas les vibrations „les plus courtes, qui excitent la sensation du violet foncé, tandis que „les rayons les moins réfrangibles produisent les vibrations les plus „ longues qui causent la sensation du rouge extrême, et les différents „ rayons intermédiaires produisent des vibrations de longueur inter- „médiaire, qui causent les sensations des différentes couleurs inter- ^médiaires.

^Question 14. Est-ce que l'harmonie et la désharmonie des coupleurs ne provient pas de la proportion des vibrations qui se propagent „le long des fibres du nerf optique jusqu'au cerveau ; de la même ^manière que l'harmonie ou la désharmonie des sons dépend de la y, proportion des vibrations dans l'air ? Car certaines couleurs plaisent

' Newton emploie ici cette expression [calor, heat] dans un sens très large.

„aux yeux [vues ensemble] comme le jaune et Tindigo, d'autres beau- „coup moins.

^Question 15, Est-ce que les images d'objets vus avec les deux „yeux ne s'unissent pas à l'endroit où les nerfs optiques se rencon- „trent avant d'entrer dans le cerveau, [chiasma] ? Les fibres du côté „droit des deux nerfs ne s'unissent-elles pas à cet endroit pour former „le nerf, qui se trouve du côté droit de la tête [bandelette optique droite] „et pour pénétrer dans le cerveau ainsi réunies ? Et les fibres du côté ^gauche des deux nerfs optiques ne s'unissent-elles pas également à „cet endroit, pour former le nerf qui se trouve du côté gauche de la „tête [bandelette optique gauche] et pour pénétrer dans le cerveau ainsi ^réunies ? Et ces deux nerfs [bandelettes] ne forment-ils pas, en se ren- „ contrant dans le cerveau, une seule image ou peinture ? Image dont „la moitié, située du côté droit du sensorium, provient du côté droit „des deux yeux, et est conduite par le côté droit des deux nerfs opti- „ques à l'endroit où se rencontrent ces nerfs ; et ensuite à partir de „là, le long du nerf, qui se trouve du côté droit de la tête jusqu'au „ cerveau, — et dont l'autre moitié, située du côté gauche du sen- ^sorium, provient d'une manière analogue du côté gauche des deux „yeux ? Car, si je suis bien informé, les nerfs optiques se rencontrent „avant d'entrer dans le cerveau chez les êtres, qui regardent dans la „même direction avec les deux yeux (l'homme, le chien, le mouton, le „bœuf), tandis qu'ils ne se rencontrent pas chez les animaux qui ne „regardent pas dans la même direction avec les deux yeux (les pois- „sons, le caméléon).

^Question 16. Lorsque, dans l'obscurité, on comprime un des coins „de l'œil avec le doigt, en tournant l'œil de l'autre côté, on aperçoit „un cercle lumineux qui montre les couleurs de la queue du paon. Si „ l'œil et le doigt restent immobiles, ces couleurs disparaissent rapide- ^ment, mais si l'on donne au doigt un mouvement tremblant, elles „ réapparaissent de nouveau. Ces couleurs ne sont-elles pas excitées „par des mouvements que la pression des doigts cause dans le fond „de l'œil, comme à d'autres moments la lumière produit des mouve- ^ments qui servent à la vision. Et ces mouvements, une fois excités, „ne continuent-ils pas pendant un peu de temps avant de cesser ? „Lorsqu'à la suite d'un coup sur l'œil on voit un éclair, n'est-il pas dû „à de pareils mouvements, excités par le coup ? Lorsqu'on décrit „un cercle en promenant rapidement un charbon rouge, tout le chemin „ parcouru apparaît comme un cercle lumineux. Est-ce que ce n'est „pas parce que les mouvements, excités dans le fond de l'œil, sont „de nature durable et continuent jusqu'à ce que le charbon revienne „de nouveau à la même place ? Et vu la nature durable des niouve- „ments excités dans le fond de l'œil, ne sont-ils pas de nature vibra- „toire ?

„Newton développe ensuite ses idées sur Téther comme une sub- „stance d'une rareté et d'une élasticité extrêmes, qui remplit l'espace „et les pores de tous les corps, séparant leurs molécules ; il continue „ ensuite :

y,QîiesUon 23. La vision ne se fait-elle pas principalement par „des vibrations de ce milieu [l'éther], qu'excitent les rayons lumineux „au fond de l'œil et qui se propagent jusqu'au sensorium à travers les „ solides, pellucides et uniformes fibres du nerf optique ? Et l'audition „ne se fait-elle pas également par des vibrations, ou de ce même ^milieu ou d'un autre, qu'excitent les vibrations de l'air dans les nerfs ^auditifs, et qui se propagent jusqu'au sensorium à travers les fibres ^solides, pellucides et uniformes de ces nerfs ? Et est-ce que la même „ chose n'a pas lieu pour les autres sens ?

^Question 24. Le mouvement animal n'est-il pas causé par des „ vibrations de ce même milieu, qu'excite l'influence de la volonté „dans le cerveau, et qui se propagent à travers les fibres solides, „ pellucides et uniformes des nerfs jusque dans les muscles pour pro- „duire leur contraction et dilatation ? Je suppose que les fibres des „nerfs soient solides et uniformes, de façon que les vibrations de „ l'éther puissent se propager tout le long d'un bout à l'autre d'une ^manière uniforme sans interruption ; car l'obstruction d'un nerf cause „de la paralysie. Et pour qu'elles soient suffisamment uniformes je les „ suppose pellucides, vues séparément, quoique la réfraction sur leurs „ surfaces cylindriques fasse paraître le nerf entier opaque et blanc. „L'aspect d'opacité provient de surfaces réfléchissantes, qui détruisent „et interrompent le mouvement dans le milieu.

Je reviens maintenant au mémoire de Young, dont je ne traduis que la partie relative à la physiologie de l'œil.

Hypothèse II

Scolium. Je préfère le mot d'ondulation à celui de vibration, parce qu'en général on comprend par vibration un mouvement continu de va-et-vient produit par la combinaison du momentum du corps et d'une force accélérante, qui doit être nécessairement d'une nature plus ou moins permanente. Par ondulation on comprend au contraire un mouvement vibratoire qui se propage successivement à travers les différentes parties d'un milieu, sans que chaque particule ait une tendance à continuer son mouvement, excepté si un corps vibrant lui communique des ondulations succès-

sives ; comme lorsque les vibrations d'une corde produisent les ondulations de Tair qui constituent les sons.

Hypothèse III

La sensation de couleurs différentes dépend de la fréquence différente des vibrations que la lumière excite dans la rétine.

Passages empruntés à Newton.

„La partie fondamentale de l'hypothèse de mon adversaire „[ Robert Hooke] n'est pas contraire à mes idées. La supposition ^fondamentale est, que les particules des corps, agitées vivement, „ produisent des vibrations dans l'éther qui, à partir de ces corps, „se propagent dans toutes les directions suivant des lignes droites, „et qui produisent la sensation de lumière en frappant le fond de „ l'œil, à peu près comme les vibrations de l'air produisent la sensa- „tion des sons, en frappant les organes auditifs. Or, je pense que „ l'application la plus naturelle de cette hypothèse à l'explication „des phénomènes est la suivante.

„ Agitées, les particules des corps produisent dans l'éther des „ vibrations de différentes longueurs fbiggnessj, suivant leur diffé- „ rente grandeur, forme et mouvement. Les vibrations se propagent ^entremêlées à travers ce milieu jusqu'à nos yeux, et nous causent „la sensation de la lumière blanche. Mais, si par un moyen quel- „ conque, on sépare les vibrations de longueur différente, les plus „ longues produisent la sensation de la couleur rouge, les plus „ petites ou plus courtes la sensation de l'extrême violet, et celles „de longueur intermédiaire la sensation des couleurs intermédiaires ; „à peu près comme les corps, suivant leur différente grandeur, „forme et mouvement, excitent dans l'air des vibrations de longueur „ différente, qui suivant leur longueur produisent des sons différents.

„ Comme les vibrations les plus longues sont les plus aptes à „ vaincre la résistance des surfaces réfringentes, elles subissent „une réfraction plus petite en les traversant. Les vibrations de „ longueur différente, c'est-à-dire les rayons de couleur différente.

„qui sont entremêlés dans la lumière blanche, sont ainsi séparées „par la réfraction de manière à produire les phénomènes des „ prismes et des autres substances réfringentes.

„ Selon l'épaisseur d'une lame transparente mince ou d'une „ bulle, la vibration doit être réfléchie à sa surface postérieure, ou „doit la traverser ; suivant le nombre de vibrations qui inter- „ viennent entre les deux surfaces, elles peuvent ainsi être réfléchies „ou transmises à beaucoup d'épaisseurs successives [beaucoup d'en-

„ droits successifs à épaisseur diflFérente], Et comme les vibrations qui

„ produisent le bleu et le violet sont supposées plus courtes que „ celles qui produisent le rouge et le jaune, elles doivent être „ réfléchies à une épaisseur moindre. Ceci suffit pour expliquer „tous les phénomènes ordinaires de ces lames et bulles, et même „de tous les corps existant dans la nature, dont les particules for- „ment autant de lames minces.

„ Telles sont, à mon avis, les conditions les plus simples, les „plus naturelles et les plus nécessaires de cette hypothèse ; elles „ concordent si bien avec ma théorie, que si mon adversaire juge „à propos de les admettre, il n'a pas besoin de craindre d'être ^obligé de s'en séparer à cause de cela, mais je ne sais comment „il pense éviter d'autres difficultés [Texplication des ombres] (Phil. „trans. Vol. VII, p. 5088. Abr. Vol. I, p. 145. Nov. 1672).

„Pour expliquer les couleurs je suppose que les rayons lumi- „neux produisent des vibrations de différentes longueurs dans „réther, en se heurtant contre des surfaces dures et réfringentes ; „de même que des corps de différente grandeur, densité et sensa- „tion [sic !] produisent par percussion ou par un autre moyen des „sons variés et par conséquent des vibrations de longueur diffé- „ rente dans l'air ; je suppose que les rayons les plus grenids [biggestj, „les plus forts ou les plus puissants produisent les vibrations les ^plus longues, et les autres rayons produisent des vibrations plus ^courtes, suivant leur grandeur, force ou puissance. Gomme les „ terminaisons des fibres du nerf optique, qui pavent ou revêtissent „la rétine, possèdent de telles surfaces réfléchissantes, les rayons

^doivent produire des vibrations en se heurtant contre elles ; et „ces vibrations se propageront jusqu'au sensorium le long des „pores aqueux ou de la moelle cristallinienne des fibres du nerf opti- „que comme les vibrations des sons se propagent dans une trom- „pette. — Au sensorium les vibrations produisent les impressions „de différentes couleurs suivant leur grandeur et la manière dont „ elles sont mélangées. Les plus grandes produisent les couleurs les „plus fortes, rouge et jaune, les moins grandes les couleurs les plus „ faibles, bleu et violet ; les vibrations moyennes produisent la ^couleur verte, et un mélange de toutes les vibrations produit „ l'impression du blanc — à peu près comme la nature emploie „des vibrations de Tair de différentes longueurs pour produire les ^sons différents. — Car les analogies de la nature sont dignes ^d'attention. (Birch. Vol. III, p. 262. Dec. 1675.)

„La nature durable des mouvements qu'excitent la lumière ^dans le fond de l'œil, n'indique-t-elle pas que ces mouvements „sont de nature vibratoire ? Est-ce que les rayons les plus ré- ^frangibles n'excitent pas les vibrations les plus courtes, les rayons ^ les moins réfrangibles, les vibrations les plus longues? Est-ce ^que l'harmonie ou la désharmonie des couleurs ne provient pas ^de la proportion des vibrations, qui se propagent le long des „ fibres des nerfs optiques jusqu'au cerveau, comme l'harmonie et „la désharmonie des sons provient de la proportion des vibrations „dans l'air. (Optics. Qu. 16. 13. 14.) [Voir page 219—220.]

Scolie. Comme pour les raisons que Newton indique ici [la durée des impressions rétiniennes], il est probable, que les mouvements rétiniens sont plutôt de nature vibratoire que de nature ondulatoire, la fréquence des vibrations doit dépendre de la constitution de sa substance. Or, comme il est à peu près impossible de se figurer que chaque point sensitif de la rétine puisse contenir un nombre infini de particules, dont chacune serait en état de pouvoir vibrer en parfait accord avec une ondulation quelconque, il devient nécessaire de supposer leur nombre limité par exemple aux trois couleurs principales, le rouge, le jaune et le6/eti, dont les ondula-

tions sont à peu près dans le rapport de 8, 7 et 6, et d'admettre que chaque particule puisse être mise en mouvement plus ou moins fortement par des ondulations qui diffèrent plus ou moins de l'accord parfait. Ainsi les ondulations de la lumière verte, qui sont à peu près dans le rapport de 6V2, affecteraient à peu près autant les molécules qui sont en accord avec le jaune, que celles qui sont en accord avec le bleu, et produiraient le même effet qu'une lumière composée de ces deux espèces d'ondulations. Chaque fibre sensitive du nerf devrait alors être composée de trois portions, une pour chaque couleur principale. En admettant cette hypothèse, il semble qu'aucun essai de produire un effet musical avec les couleurs ne puisse réussir, ou au moins qu'on ne puisse, par leur aide, imiter qu'une mélodie très simple. Car la période qui constitue l'harmonie d'un accord est un multiple des périodes des ondulations simples ; elle se trouverait par conséquent en ce cas très loin en dehors des limites de sympathie de la rétine et perdrait son effet, comme l'harmonie d'une tierce ou d'une quarte cesse lorsqu'on la place dans les notes les plus basses de l'échelle perceptible. — Des vibrations permanentes ne semblent exister dans aucune partie de l'organe auditif.