CONSTITUTION ET ETATS D AGREGATION DE LA MATIERE

(levenue fort problématique, et qu'il y a lieu, suivant M. Monoyer, de rejeter, commeinutile et vaine, l'hypothèse non justifiée d'une matière impondérable.]

14^. Forces attractives et répulsives de la matière. — L'observation tend à prouver queTéther, ainsi que les fluides électriques, est toujours uni à la matière l^ndérable, ou , (hi moins , qu'il s'accumule en grande quantité dans initêrieur de cette matière. De là, [semble-t-il,] la nécessité de douer la matière pondérable de la propriété d'attirer la matière impondérable. En ce qui concerne particulièrement les rapports de 1 etheravec les atomes pondérables, on doit admettre que chacun de ceux-ci, en vertu de l'attraction qu'il exerce sur l'éther, se trouve entouré d'une enveloppe d'atomes éthérés; la densité de cette enveloppe va en décroissant de l'intérieur à l'extérieur, puisque les atomes éthérés se repoussent mutuellement.

Les forces répulsives des atomes de l'éther sont des forces exclusivement moléculaires, c'est-à-dire n'agissant pas à de grandes distances. On admet que l'intensité de ces forces, très considérable de près, décroît si rapidement quand la distance augmente, qu'elle devient insensible pour peu que l'écartement des atomes soit appréciable.

Les forces attractives des atomes pondérables se font, au contraire, sentir non seulement de près, mais encore de loin, [à moins qu'il ne soit question de l'affinité chimique] : tout corps, agissant comme masse pondérable, attire les autres corps avec une intensité qui est en raison inverse du carré de la distance. LeS mouvements des corps célestes représentent, sur une grande échelle, les efl<ets de ces actions à distance des corps pondérables ; nous avons journellement sous les yeux des exemples du même genre dans la chute des corps à la surface de la terre ; le poids même d'un corps n*est que le résultat de l'attraction réciproque qui s'exerce à distance entre le globe terrestre et le corps considéré.

[Quand on parle de forces attractives et répulsives, on exprime simplement le fait du ^placement relatif des corps, déplacement qui, selon le sens de sa direction, a pour effet de npprocher ou d'éloigner deux corps Tun de Tautre ; ces corps semblent ainsi s'attirer ou M repousser. Mais il ne saurait être question de regarder cette attraction ou cette répulsion comme le résultat de forces secrètes inhérentes à la matière elle-même ; car, on Ta vu, la matière est inerte et ne peut pas se mettre spontanément en mouvement.

f On fait une pure fiction géométrique, dit M. Saigey, quand on suppose que deux molécoles agissent Tune sur Tautre à distance. En réalité, nous ne connaissons que des •étions qui ont lieu au contact par la communication du mouvement. Entre les molécules >e trouvent les atomes éthérés ; des uns aux autres les chocs se transmettent; la matière demeure inerte et ne fait que se mouvoir du côté où elle est poussée ^^K »

Ainsi donc la matière n'entre en mouvement que quand elle est poussée et ne perd son mouvement qu'en le conmiuniquant ; la cause d'un mouvement, c'est un autre mouvement; tella est la manière dont nous concevons la notion de la force.

Les atomes de la matière impondérable, comme ceux de la matière pondérable, sont dans 00 état de mouvement continuel ; il en résulte des chocs qui se transmettent de molécule i molécule et qui propagent ainsi le mouvement dans un sens ou dans l'autre.

La chaleur, la lumière, l'électricité, le magnétisme, le son, la gravité, la cohésion, l'affinité chimique, en un mot toutes les forces à effet attractif ou t épulsif se résolvent pour nous dans l'idée de mouvement. A l'occasion delà pesanteur (cf. liv. H, § 4'*), nous montrerons comment la gravité peut s'expliquer dans cette nouvelle manière d'envisager les forces naturelles.]

'OB. Saioby. La physique modifie, p. U?, Paria 1867. - Noua renvoyona à cal opuacule le lecteur 4?»ireux d'approfondir d'avantage lea idéea modernea aur la conalilution d« la matière et anr 1 unité des forcet phjraiq:ies. On trouvera ce môme sujet lr*ité avec plua de développements dana 1 ouvrage suivant : ^ttaa. Vunité dêt forcée phytiques, éàiXiQu originale franç^iae traduite de 1 italien par le 4ocl«^j t)uucsAifpt. Ptrtf, 1869.]

ffOtte théorie mécanique de toutes les forces cosmiques a acquiîs, dans ces derniers temps, un degré de probabilité très approchant de la certitude, grâce aux découvertes de M. Crookes touchant les curieuses propriétés de la matière pondérable amenée à cet état de raréfaction extrême, nommé l'état radiant, qui permet aux molécules, sinon aux atomes, de se mouvoir en toute liberté, grâce aussi aux phénomènes remarquables d'attraction et de répulsion pseudo-clectr^iques et pseudo-magnétiques manifestés par les corps animés d'oscillations ou de pulsations isochrones, et plongés dans une nmssefluide, phénomènesobservés en dernier lieuet expliqués parM.Bjerknes, de Christiania, grâce enfin au progrès de nos connaissances relativement à la cinématique des gaz et à l'origine mécanique de leur force élastique. )|

Nous avons déjà dit (|^ 9) que la force avec laquelle s'attirent mutuellement deux uiasHes m et m\ distanteti Tune de Tautie de la longueur c/, est représentée par Texpression :

y=? — wï~ • I^es observations asti-onomiquos ont depuis longtemps confinnc^ pour leti

mouvements planétaire)», Texactitude de cette formule générale de la gravitation. Cavendiikh a montré qu'elle e!*t aussi applicable aux corps situés à la surface de la terre ; car il a constaté qu'une grande masse de plomb attire une petite sphère métallique, et il a rendu visible reffet de cette attraction par le mouvement d'un levier très sensible, à Textrémité duquel était fixée la petite sphère.

14®. Tendance des idées modernes sur la constitution de la matière. — Quand on étuilie l'histoire de la physique, il est un fait qu'on ne saurait méconnaîtie : à mesure que les notions sur la constitution de la matière ont acquis plus de certitude, elles ont constamment marché vers la simplification. Autrefois la lumière et la chaleur étaient attribuées chacune à une matière impondérable particulière ; on se représentait la substance lumineuse comme formée de particules subtiles qui se mouvaient en ligne droite dans le sens de la propagation do la lumière : [tel était le système de Y émission. '\ La substance calorifique, [désignée sous le nom de calorique^'] était censée former un milieu continu qui s'accumulait en quantité plus ou moins grande dans l'intérieur des corps. On regardait de même le magnétisme comme dû à un fluide impondérable différent du tluide électrique. Depuis lors, il a été démontn'ï que la lumière et la chaleur ne sont pas des substances, mais que ce sont des mouvements, et il n'y a aucun fait qui permette d'attribuer les mouvements lumineux et calorifiques à deux substrata différents, tandis qu'il y a beaucoup de raisons qui militent en faveur de l'identité de la matière dont les mouvements donnent naissance à la lumière et à la chaleur ; en outre, les phénomènes magnétiques ont pu être rapportés aux phénomènes électriques. En présence de pareil.'^ i*ésuitats, on est follement tenté de n'admettre» à c6te de la matière pondérable, qu'une seule espèce do matière impondérable, et de ramener aussi les phénomènes électriques à des mouvements de ce âuide unique ; il n'y aurait ainsi dani l'univers que deux matières, lesquelles correspondraient aux deux seuls genres do force qu'on puisse imaginer, la force d'attraction et celle de i^épulsion.

Quelque bien fondée que soit, au point de vue philosophique, cett<» conce]>tiou relative à l'essence de la matière, toutes les tentatives faites jusqu'il présent jKmr l'introduire dans le domaine de la physique ont été prématurées.

I 14'. Non-eziiteace de la matière impondérable. — Considérant, d'une part, que toutes les forces cosmiques a{j:issent uniquement par répulsion, que le rapprochement de deux corps est le résultat de deux répulsions qui les poussent l'un vers l'autre, d'autre part, que rhyp(»tlièsje de la matière impondérable repose sur une autre hypothèse, tout aussi gratuite et vaine, [•absence présumée de matière pondérable dans les espaces célestes, alors que la supposition contraire s'accorde mieux avec l'observation, M. Monoyer'*'

ll> MoxoTicR. KvHAi d*iiD# tltéorie de* forcet cotini«iii<»s basée sur l«i m->uvrmentt dr U matière (>ond^ rs^totaile. Nou-axiaUuc«de la ma*ièr<» iinpandéraV*^ iC^o"*/*- ^^'^^» '\caJ. j^cfi»'*., IMS, «1 Soctftti ^n

CONSTITUTION ET ÉTATS d'aGRÉGATION DE LA MATIERE 23

a été amené à nier Texistence de Yéther cosmique et de toute matière impondérable, et à attribuer toutes les forces cosmiques aux diverses formes de mouvement des atomes pondérables : vibrations transversales pour la chaleur etia lumière, vibrations longitudinales pour ]e son et probablement aussi pour l'électricité ; la nature du mouvement n'est pas connue pour les autres forces. |

15. iuts de II matière. — La matière se présente sous différents états, qu on appelle étals d'agrégation, parce qu'on les attribue à la manière ilont les particules élémentaires, atomes pondérables et impondérables, sont agrégées entre elles pour former les corps. Tout corps est un agrégat il'atomes ; les différences capitales qui distinguent les corps, au point de vuede Wr état physique, doivent donc dépendre des positions des atomes [ou plutôt Jesmolécules,]lesunspar rapport aux autres, etde leurs mouvements relatifs.

Le caractère essentiel de Tétat solide consiste en ce que la matière qui se trouve à cet état constitue un tout cohérent, possédant une forme déterminée et indépendante de celle de l'espace dans lequel on renferme le corps. Il faut employer une force assez considérable, en général, pour modifier ûotablement la forme d'un solide; il faut une force bien plus grande encore pour vaincre la cohésion de ses molécules ; nous conclurons de là que les atomes pondérables des corps solides exercent les uns sur les autres une force d'attraction qui l'emporte sur la répulsion mutuelle des atomes èlbêrés. [Il importe toutefois de remarquer que cette prédominance de la force attractive sur la répulsive n'a réellement lieu que quand une force étrangère tend k augmenter l'écartement des molécules matérielles; lorsqu'au contraire celles-ci sont sollicitées à se rapprocher les unes des autres, la force répulsive l'emporte sur la force attractive et résiste au rapprocheiiient; aussi longtemps que le corps n'est soumis k Taction d'aucune force étrangère, il y a équilibre entre la force attractive et la force répulsive; s*il ii*en n'était pas ainsi, et si les forces attractives remportaient toujours, un corps solide diminuerait indéfiniment de volume.]

Les molécules des corps k l'état liquide peuvent à volonté se déplacer W unes par rapport aux autres, à condition toutefois que la distance mutuelle de deux molécules voisines reste constante. Il en résulte que tout liqui<ie prend la forme du vase dans lequel il est contenu, mais sans change)* «le volume, k moins qu'il ne soit soumis de tous côtés à une pression très lOLsidérable. Nous devons en conclure que les forces attractive et répul- >ive, qui s'exercent entre les molécules d'un liquide, se font k peu près Kiuilibre, [quelles que soient les positions relatives de ces molécules.]

A Yéiai gazeux f les corps ont une tendance k augmenter indéfiniment de volume, et ils occupent toujours tout l'espace qui est mis k leur disposition. Aussi altribue-t-on aux gaz une force expansive, par opposition à la force de «ohésion que possèdent les solides. L'état gazeux doit avoir évidemment l'our cause l'action prépondérante des forces répulsives moléculaires.

aQuant à l'état radiant, il n'est, comme nous Lavons dit (cf. § 14''),querétat 'l'un gaz amené k un degré d'extrême raréfaction ; nous en ferons connaître les propriétés caractéristiques k l'occasion des phénomènes engendrés par le passage des courants électriques dans les gaz raréfiés (cf. § 352*^ ).|

11. ChaBS^BABts d'état. — Le même corps peut exister sous les trois étals, iulide, li(juide et gazeux. Par J action de la chaleur, les solides passent ^

Si PHKNOMRNES ET I/)IR PHYSIQUES EN GÉNÉRAL

rétat liquide, eu éprouvant une augmentation de volume, et les liquides h leur tour se transforment en gaz, en prenant un volume encore plus considérable. Il est permis d'en conclure que récartement des atomes pondérables est le plus petit dans les solides, le plus grand dans les gaz.

On peut dès loi's expliquer facilement les différents états d'agrégation au moyen de la théorie atomique : les forces attractives des atomes pondérables varient en sens inverse de la distance; par conséquent, lorsque par suite du changement de volume d'un corps ses molécules s'écartent, il arrive un moment où leur attraction nmtuelle est excessivement faible; suffisante encore pour tenir les molécules réunies, elle n'est plus assez puissante pour en empêcher la séparation sous l'influence d'une force étrangère très minime, telle que le propre poids des molécules ; le corps solide est devenu liquide. Le volume continue-t-il h augmenter, il arrive un moment où la répulsion réciproque des particules éthérées qui les entourent les atomeg pondérables l'emporte sur les forces attractives; lejcorps a alors acquis une force expansive; il a passé à l'état gazeux.

Un petit nombre de corps font exception à la règle que nous venons de formuler comme présidant au changement de volume qui accompagne le changement d'état : on sait notamment que l'eau, en se congelant, augmente de volume; mais cette exception n'est qu'apparente. La glace est, en effet, un corps cristallisé dans lequel les distances mutuelles des molécules ne sont pas les mêmes dans toutes les directions ; or, il suffit qu'un rapprochement des molécules ait lieu dans une seule direction pour que l'état solide soit constitué, tandis que le volume du corps dépend de la distance des molécules en tous sens. Quant à la raison pour laquelle une variation de température apporte un changement dans l'écartement des molécules et dans rétat de leur agrégation, nous en parlerons lorsque nous étudierons les effets de la chaleur.