Jean Perrin

“ On sait que l'air se raréfie quand on s'élève. Pour un gaz à température constante, la loi de raréfaction se déduit simplement des lois des gaz [32] , et réciproquement on pourrait les en déduire ; elle leur est logiquement équivalente.
On connaît cette loi : chaque fois qu'on s'élève d'une même hauteur, la densité est diminuée d'une même fraction de sa valeur. (Par exemple, dans de l'oxygène à 0°, chaque fois qu'on s'élève de 5 kilomètres, la densité devient moitié moindre.) Et, de plus, l'élévation qui entraîne une raréfaction donnée varie en raison inverse du poids de la molécule-gramme. ”

“ Mais nous savons aussi qu’un poids peut s’abaisser avec un autre effet que d’en élever un autre, et qu’un travail moteur peut avoir d’autres répercussions qu’un travail résistant. Nous savons que, si nous forçons à glisser l’une sur l’autre deux surfaces solides appuyées l’une contre l’autre (comme dans les freins qu’on serre contre les roues d’un véhicule en mouvement) , des forces engendrées par ce frottement apparaissent, qui luttent contre ce déplacement ; et que, en répercussion du travail moteur alors dépensé, les surfaces frottantes s’échauffent. ”

“ Ainsi, une fois atteint l’état d’équilibre, par antagonisme entre la pesanteur qui sollicite les grains vers le bas et le mouvement brownien qui les éparpille sans cesse, des élévations égales devront s’accompagner de raréfactions égales. Mais, s’il faut s’élever seulement de 1/20 de millimètre, c’est-à-dire 100 millions de fois moins que dans l’oxygène, pour que la richesse en grains devienne deux fois plus faible, on devra penser que le poids efficace de chaque grain est 100 millions de fois plus grand que celui de la molécule d’oxygène. ”

“ Nous rejoignons ainsi, en l'éclairant peut-être sur certains points, la théorie célèbre de Bohr. Et nous nous rappellerons en particulier comment dans le cas simple de l'atome d'hydrogène regardé comme formé par un électron gravitant autour d'un « proton », Bohr a su prédire la série des orbites stationnaires possibles. Écarté de l’orbite la plus stable par une radiation qui le place sur une orbite extérieure, l'électron retombe sur sa position stable par une suite de chutes d'orbite en orbite sans nécessairement s'arrêter sur toutes les orbites intermédiaires. ”

“ Comme pour ce qui regarde la production de travail, des observations familières en nombre immense ont imposé la conviction que, par rapport au sol, la mise en mouvement d’un mobile ou l’accroissement de sa vitesse ne se font jamais « tout seuls ». Il n’arrive jamais qu’un projectile soit lancé sans qu’il se soit produit par ailleurs quelque phénomène « moteur » (tel qu’un abaissement de poids, ou un ralentissement de quelque autre mobile, ou la détente d’un ressort, ou la combustion de la poudre d’une cartouche) qui, de façon évidente, selon tel ou tel enchaînement, a déterminé le lancement. ”

“ Contrairement à ce que l’on croyait, la fluorescence ne serait donc pas due à une propriété permanente de certaines molécules, douées du pouvoir singulier d’absorber indéfiniment de la lumière d’une certaine couleur pour la rendre avec une autre couleur. Mais elle résulterait, à chaque instant, de ce que certaines transformations chimiques émettent de la lumière. De même, dans une préparation de radium, ce ne sont pas ceux des atomes qui subsistent, mais ceux qui se détruisent, qui rayonnent de l’énergie. ”

“ Il est du reste clair que, si une molécule était assez compliquée pour contenir plusieurs milliers d’atomes, l’analyse chimique pourrait se trouver assez grossière pour ne pas nous renseigner sur l’entrée ou la sortie de quelques atomes. C’est donc sans doute parce que les molécules des corps étudiés par les chimistes renfermaient peu d’atomes que les lois de discontinuité ont pu être découvertes alors que l’analyse chimique ne répondait pas toujours du dixième [6] .
Une molécule peut être monoatomique (formée par un seul atome) . Plus généralement elle contiendra plusieurs atomes. ”

“ Quand nous parlons du changement d’un système, nous n’entendons pas nécessairement que la matière s’y est conservée. Par exemple, nous pouvons parler du changement subi par une plante vivante qui aura cependant perdu ou gagné de la matière pendant le passage entre les deux états qui définissent ce changement. On peut même considérer des changements de systèmes non matériels : par exemple, si une enceinte vide de matière passe de la température de la glace fondante à celle de l’eau bouillante, le changement de la radiation contenue dans cette enceinte est défini. ”

“ Thomson a proposé de les appeler corpuscules.
On ne peut considérer un corpuscule indépendamment de la charge négative qu’il transporte : il est inséparable de cette charge, il est constitué par cette charge.
Incidemment, la haute conductibilité des métaux s’explique bien simplement (Thomson, Drude) si l’on admet que certains au moins des corpuscules présents dans leurs atomes peuvent se déplacer sous l’action du plus faible champ électrique, passant d’un atome à l’autre, ou même s’agitant dans la masse métallique aussi librement que des molécules dans un gaz [17] . ”

“ Avant de le connaître, on avait déjà supposé, pour rendre compte des propriétés des gaz, que les molécules s'agitent sans cesse. Cette agitation, qui produit, par suite des chocs moléculaires, la pression subie par toute paroi qui limite le fluide, doit s'activer quand la température s'élève, puisque cette pression grandit alors, mais elle reste indéfiniment la même à température constante. Et l'existence même d'un tel régime permanent d'agitation implique, pour les molécules d'une même sorte, une vitesse moyenne parfaitement définie. ”

“ Réalité de l’énergie. — Malgré ce qu’a de séduisant la conception de l’énergie indestructible, on pouvait soutenir encore il y a peu d’années que cette conception n’apporte rien qui ne soit contenu dans le Principe d’Équivalence. On ne le peut plus depuis qu’Einstein a montré que la masse d’un système matériel varie proportionnellement à son énergie interne, ce qui du même coup assigne une limite supérieure à l’énergie que peut perdre ce système matériel. ”

“ Bientôt, sauf hasard très exceptionnel, en raison de la structure prodigieusement lacunaire des atomes, il va se trouver et restera désormais vide : la densité vraie, au point choisi, est encore nulle. Si pourtant, ce qui n’arrivera pas une fois sur un million de cas, le point donné se trouve intérieur à un corpuscule ou au noyau central de l’atome, la densité moyenne grandira énormément quand le rayon diminuera, et deviendra plusieurs millions de fois plus grande que celle de l’eau. ”

“ On sait en quoi consiste ce MOUVEMENT BROWNIEN. Quand on observe au microscope une particule inanimée quelconque au sein d'un fluide « en équilibre » contenu dans une petite cuve immobile et fermée, on constate que cette particule ne demeure jamais en repos : elle va, vient, monte, descend, remonte, tournoie, dans une agitation parfaitement irrégulière, qui, à température constante, garde indéfiniment la même activité moyenne, et qui est d'autant plus vive que la particule est plus petite. ”

“ Nous savons que les « machines simples », telles que le treuil, permettent d’enchaîner, de conjuguer, une élévation de poids avec un abaissement de poids, sans que rien d’autre se produise, et qu’elles sont toutes équivalentes, en ce qu’aucune n’est plus avantageuse qu’une autre (Galilée) . Sur ce Principe d’Équivalence entre les diverses façons d’obtenir du travail résistant et rien d’autre avec du travail moteur, nous avons édifié la théorie de l’équilibre des forces qui agissent sur un point, ou sur un système matériel [1] . ”

“ Laissant donc de côté la vitesse vraie, qui n’est pas mesurable, et sans s’embarrasser du trajet infiniment enchevêtré que décrit un grain pendant un temps donné, Einstein et Smoluchowski ont choisi comme grandeur caractéristique de l’agitation le segment rectiligne qui joint le point de départ au point d’arrivée et qui, en moyenne, est évidemment d’autant plus grand que l’agitation est plus vive. ”

“ Si nous osons étendre ce résultat au cas limite d'une raréfaction infinie, nous arriverons à penser que, dans un espace vide enclos par une enceinte de température déterminée, une molécule isolée se transformera tout d'un coup sans heurter aucune autre molécule, après une vie moyenne égale à celle qu’elle aurait si, l'enceinte étant pleine de gaz, elle subissait pendant le même temps des trillions de chocs. ”

“ Nous avons expliqué comment tout changement efficient d’un système s’accompagne nécessairement, dans un autre système, d’un autre changement efficient, dont la valeur numérique est égale, avec le signe contraire, à celle du premier changement.
Si donc l’énergie interne d’un système augmente, il y a diminution égale de l’énergie interne d’un autre système : comme la Matière, l’Énergie se déplace en se conservant. ”

“ Supposons qu’on échauffe à volume constant une masse gazeuse ; nous savons qu’alors la pression grandit. Si cette pression est due aux chocs des molécules sur la paroi, il faut bien admettre que ces molécules se meuvent maintenant avec des vitesses qui, en moyenne, ont augmenté, de façon que chaque centimètre carré de paroi reçoit des chocs plus violents, et en reçoit davantage. Ainsi l’agitation moléculaire doit grandir avec la température. Si au contraire la température s’abaisse, l’agitation moléculaire, décroissant, doit tendre vers zéro en même temps que la pression du gaz. ”

“ La probabilité de rupture d’une molécule ne dépend pas des chocs qu’elle subit.
Puisque cependant la vitesse de dissociation dépend beaucoup de la température, nous sommes conduits à nous rappeler que l’influence de la température s’exerce par le rayonnement aussi bien que par les chocs moléculaires et à voir l’origine de la dissociation dans la lumière visible ou invisible qui emplit, en régime stationnaire, l’enceinte isotherme où se meuvent les molécules des gaz considérés. ”

“ Et, depuis, on a découvert, avec les transmutations, des transformations matérielles dégageant colossalement plus d’énergie que nos réactions chimiques les plus violentes. J’ai fait observer, en même temps qu’Eddington (1919) qu’il suffisait que le soleil primitif eût été fait d’hydrogène, qui probablement peut se transformer en hélium avec perte de un centième de sa masse, soit un dégagement de 250 milliards de calories par gramme, pour expliquer cent milliards d’années de rayonnement solaire au taux actuel. Durée où l’Évolution ne manque plus de temps ! ”

“ Si tout corps pur est nécessairement formé par une sorte déterminée de molécules, il ne s’ensuit pas que réciproquement avec chaque sorte de molécules nous sachions constituer un corps pur, sans mélange de molécules d’autres sortes. C’est ce que font bien comprendre les propriétés du peroxyde d’azote, gaz singulier, qui ne vérifie pas la loi de Mariotte, et dont la couleur rouge devient plus foncée quand on le laisse se répandre dans un volume plus grand. ”

“ Nous pourrions soutenir que nous entendons simplement par là que l’aptitude du système à produire des changements résistants (tel une élévation de poids) a augmenté si le changement est positif, et diminué s’il est négatif. Mais, je le répète, ce que nous voulons dire est qu’il existe une chose protéiforme, l’Énergie, dont nous savons mesurer la variation, qui entre dans tout système subissant un changement positif, et qui sort de tout système subissant un changement négatif. ”