LE CONCEPT DE CALORIQUE, LA STRUCTURE DE LA MATIÈRE ET LA LUMIÈRE

Attachons-nous au « calorique » caractérisant l’état gazeux et soutien matériel chez Lavoisier du concept même de gaz ; notons d’abord qu’en même temps que les chimistes de la deuxième moitié du xviii siècle étudiaient avec une sorte de passion les divers fluides aériformes, ils instituaient de savantes expériences afin de mieux connaître et de mesurer la matière de la chaleur ; au moment où Lavoisier et Laplace entreprirent leurs recherches concernant la calorimétrie, les travaux de Crawford et de Joseph Black étaient universellement connus ; l’on admettait que la chaleur qui augmente le volume des solides en s’insinuant dans leur substance pourrait être substance matérielle, l’on admettait encore que cette chaleur pénétrant en quantité accrue dans ces solides qu’elle continuait à chauffer, les transformait en fluides, liquides ou vapeurs, jouant là le rôle de dissolvant universel que l’ancienne physique lui avait parfois attribué. Si la chaleur est corps, elle peut être utilisée comme réactif aussi bien que comme instrument, elle peut entrer à titre d’ingrédients dans la composition des mixtes, et elle est directement objet d’études pour le chimiste.

Boerhaave ne lui a-t-il pas consacré la plus grande partie de l’illustre traité du feu inséré dans ses éléments de chimie ? En nommant calorique le feu de Boerhaave qui dérivait lui-même de la matière subtile cartésienne, Lavoisier ne prétendit pas apporter à la science un élément encore inconnu ; il se proposa seulement d’incorporer à son système une série de découvertes fort importantes qu’il montra sous un jour nouveau ; le feu ou la matière de la chaleur termes jusqu’alors utilisés par les chimistes apportaient avec eux quelque trace des perceptions sensibles du « plus ou moins chaud » dont ils étaient primitivement dérivés ; le calorique va désormais être entièrement libéré de la sensation ; car si le calorique libre, c’est-à-dire qui n’est engagé dans aucune combinaison mais qui a de l’adhérence pour tous les corps, nous donne bien la sensation de chaud et fait monter les thermomètres, il existe un calorique combiné « qui est enchaîné dans les corps par la force d’affinité ou d’attraction et qui constitue une partie de leur substance ou même de leur solidité ».

On ne peut éliminer entièrement le calorique des diverses matières ; il existe même dans les solides, et par suite, nous n’avons aucun moyen direct de mesurer sa quantité absolue ; pourtant nous pouvons à l’aide du calorimètre mesurer son augmentation ou sa diminution ; « on entend par cette expression, calorique spécifique des corps, la quantité de calorique respectivement nécessaire pour élever d’un même nombre de degrés la température de plusieurs corps égaux en poids ».

Enfin le calorique peut passer de l’état libre à l’état combiné ou inversement de l’état combiné à l’état libre, de sorte comme on s’exprimait alors qu’il existe une chaleur sensible et une chaleur latente.

Quand un corps prend l’état gazeux, il absorbe une grande quantité de calorique qui passe de l’état libre à l’état combiné quand ce même corps abandonne l’état gazeux, il émet du calorique qui en passant de l’état combiné à l’état libre se répand sous forme de chaleur sensible sur les corps environnants. Tel est le mécanisme de cette réaction qui est phénomène chimique autant et plus que phénomène physique.

Remarquons maintenant que si le calorique occupe un certain volume, s’il dilate tous les corps, il n’augmente pas cependant le poids de ces corps que l’on mesure à la balance ; la calorimétrie ne tente pas de mesurer le poids du calorique en le pesant. Le calorique, tout comme la matière subtile de Descartes et le feu de Boerhaave est donc, bien que Lavoisier évite d’attirer l’attention sur ce point, ce que la chimie du xix siècle a nommé élément impondérable ; en langage Newtonien on peut dire que cet élément n’est pas sensible à l’attraction universelle, qu’il tend à se répandre uniformément à travers l’espace sans rechercher ni corps ni lieu privilégié, bref que le chimiste n’a pu découvrir aucun « aimant du feu ». Et cependant ce même calorique, en qualité de réactif ou de corps doit, comme tous les autres corps, entrer ou sortir de la composition des mixtes lors des réactions matérielles.

Examinons un problème important qui semble aujourd’hui en marge de la théorie chimique, mais qui nous permettra de pénétrer plus profondément dans la philosophie de la matière chez Lavoisier : si le calorique est impondérable, si l’on doit renoncer à mesurer sa quantité à l’aide du critère universel de vérité fourni par la balance, si l’on doit le considérer comme un être exceptionnel, cela ne signifie-t-il pas qu’il est le corps le plus important de la nature ? La réponse à cette interrogation nous est fournie par le plan même des éléments de chimie ; l’ouvrage qui promettait d’être si facilement accessible s’ouvre par un chapitre intitulé : des combinaisons du calorique et de la formation des fluides élastiques aériformes. Et immédiatement nous quittons le monde usuel pour nous attacher aux problèmes les plus ardus qui sont situés aux frontières de la physique et de la chimie ; mais lisez le chapitre ; il n’est plus question de combattre victorieusement les théories atomiques, ou de déclarer dédaigneusement que les conceptions moléculaires sont métaphysiques ou indéterminées. Mais bien au contraire, il nous faut avec Lavoisier proclamer l’existence de particules indépendantes dont l’assemblage forme les corps ; nous admettrons encore que ces particules sont plus ou moins écartées par la chaleur, qu’elles ne viendraient au contact les unes des autres que dans le froid absolu qui nous est inaccessible, bref « que les molécules d’aucun corps ne se touchent dans la nature ; conclusion très singulière et à laquelle cependant il est impossible de se refuser. On conçoit (continue Lavoisier) que les molécules des corps étant ainsi continuellement sollicitées par la chaleur à s’écarter les unes des autres, elles n’auraient aucune liaison entre elles, si elles n’étaient retenues par une autre force qui tendît à les réunir, et pour ainsi dire à les enchaîner ; et cette force quelle qu’en soit la cause a été nommée attraction ». Mais si la chaleur peut faire obstacle à l’attraction, si elle écarte les molécules, si elle liquéfie et vaporise les corps primitivement solides, c’est que la chaleur est due à un corps. « Il est difficile (en effet) de concevoir ces phénomènes sans admettre qu’ils sont l’effet d’une substance matérielle, d’un fluide très subtil qui s’insinue à travers les molécules de tous les corps et qui les écarte ». C’est donc en fonction d’une théorie corpusculaire et dans un monde Newtonien que Lavoisier a été contraint par la position même du problème à introduire la notion de calorique.

Et sans doute Lavoisier le sait, la chaleur n’est peut-être pas due à l’action d’un élément ; les cartésiens ont pu admettre, et Laplace le pense aujourd’hui, qu’elle résulte d’un mode de mouvement ; Lavoisier n’a pas d’argument à opposer à Laplace, bien que la pensée de Laplace heurte une de ses idées fondamentales ; il se refuse à toute discussion et propose simplement de parler du calorique comme si la chaleur était corps ; bien qu’en fait, elle ne soit peut-être pas corps, qu’on puisse la considérer comme une « cause répulsive quelconque qui écarte les molécules de la matière » et s’oppose ainsi à leur attraction spontanée.

Que cette concession à la possibilité d’une théorie mécanique de la chaleur ne soit qu’apparente et de pure forme, qu’elle ne soit faite pourrait-on dire que du bout de la plume, c’est ce qui ressort nettement de l’ensemble de l’œuvre de Lavoisier ; car il est à noter que si le grand chimiste ne combat aucunement directement l’imagination corpusculaire, soit cartésienne, soit Newtonienne, s’il utilise au besoin cette imagination pour donner un tableau des réactions matérielles où le calorique intervient, il laisse cette imagination s’exercer dans le vague ; il ne raffine pas sur elle, et ne se soucie d’aucun des problèmes mathématiques ou mécaniques concernant la chaleur, posés par les partisans de l’atomisme rigide.

Répétons-le ; bien que nous soyons ici sur la « zone intermédiaire » trouble et glissante où nous ne devons avancer qu’avec prudence —, et où les concepts à l’état dynamique réagissent les uns sur les autres sans aucun scrupule métaphysique pour élaborer la science —, l’hypothèse de la structure discontinue de la matière qui est si nette chez Lavoisier lui est cependant indifférente, de même aussi que le mécanisme de la marche effective de la réaction matérielle ; les premiers chapitres du Traité élémentaire de Chimie qui suivant la mode du temps sont consacrés à l’analyse de l’air et à des vues générales sur la formation et la constitution de l’atmosphère de la terre ne servent que d’introduction, de préface, de cadre cosmologique à la théorie chimique. Préface nécessaire pour sortir le lecteur du monde du sens commun, mais qui par rapport à la science Condillacienne et malgré les expériences qui illustrent la pensée de l’auteur fait quand même l’effet d’un hors-d’œuvre.

Pour justifier ce qui précède, il nous faut parler de la lumière dont Lavoisier n’a que faire, que Higgins et Sennebier pourtant en prolongeant l’optique Newtonienne considéraient alors comme un corps doué d’affinité, et que Macquer identifiait au phlogistique.

Vu l’importance de la lumière, Lavoisier ne peut la négliger entièrement, il est disposé à admettre que, elle pourrait être « une modification du calorique » ; il suppose ailleurs avec Berthollet « qu’elle pourrait contribuer avec le calorique à constituer l’oxygène dans l’état de gaz » ; enfin son rôle dans la formation des plantes et des animaux est indéniable ; mais quand le lecteur veut des précisions sur ce rôle primordial, il lui est répondu par une émotion poétique et sincère qui dévoile l’embarras de l’auteur se trouvant entraîné sur un terrain inexploré où l’analyse chimique est impuissante et sans forces.

« L’organisation, le sentiment, le mouvement spontané, la vie n’existent qu’à la surface de la terre dans les lieux exposés à la lumière. On dirait que la fable du flambeau de Prométhée était l’expression d’une vérité philosophique qui n’avait pas échappé aux anciens. Sans la lumière la nature était sans vie, elle était morte et inanimée : Un Dieu bienfaisant en apportant la lumière a répandu sur la surface de la terre, l’organisation, le sentiment et la pensée ».

Si Lavoisier n’a pas voulu rejeter catégoriquement la lumière hors de la chimie, s’il lui laisse un rôle aussi immense qu’indéterminé dans le système du monde, il ne s’en occupe pratiquement pas… Notons simplement que les chimistes Newtoniens qui étaient les plus fermes soutiens de la théorie de l’émission et attribuaient à la lumière, non seulement la corporéité mais aussi l’attraction universelle et des affinités spécifiques, devinrent après Lavoisier indifférents a ces hypothèses qu’ils avaient autrefois soutenues ; et ainsi, ils acceptèrent sans résistance ni répugnance qu’avec Young et Fresnel les ondulations lumineuses se réduisent à des faits physiques, la lumière n’intéressant plus la chimie.

Nous ne pouvons insister davantage sur le calorique, dans ses ressemblances et différences avec toutes les autres matières ; nous avons vu que par rapport à la construction logique de la doctrine, le calorique joue le même rôle qu’un corps simple important quelconque : il est « gazéifiant » comme l’oxygène est « acidifiant » ; nous avons vu aussi que la calorimétrie est tout autre chose que la mesure à la balance d’une quantité de matière et qu’à cet égard le calorique n’a aucune analogie avec les autres corps simples ; enfin c’est le calorique qui nous a forcé à pénétrer dans la représentation imagée du monde que la notation Condillacienne aurait voulu éviter mais qui a une importance dans la description du système de Lavoisier ; là, nous sommes embarrassé car le calorique pourra être fluide, force mécanique ou force répulsive.

Nous pourrions demander encore comment ces concepts réagirent les uns sur les autres et quelle fut l’influence de chacun d’eux dans la formation d’une science dont la clarté apparente masqua pour un temps les disparates, qui une fois dévoilés devinrent plus tard source de progrès. À cette dernière question nous ne ferons aucune réponse ; c’est en étudiant les problèmes du calorique, des gaz, et de la combustion que Lavoisier révolutionna la chimie ; mais là au contact de l’expérience et de la théorie, dans cette zone intermédiaire où l’on rencontre chaleur, lumière, matière fluide ou discontinue, et où la pensée en acte s’exerce constamment, lors de tout véritable progrès renouvelant la doctrine scientifique, notre pénétration psychologique est forcément en défaut ; l’âme du chercheur reste opaque, même si ses découvertes illuminent soudain l’entendement. Toutefois, si nous n’osons aborder le problème de l’invention doctrinale, nous croyons qu’il serait peut-être fécond de l’examiner sous la forme un peu nouvelle que l’étude de la philosophie de la matière chez Lavoisier lui a donnée, et nous le signalons à l’attention du philosophe.