Paul Langevin

“ M. Einstein a traduit de façon immédiate et simple les faits expérimentaux en énonçant, sous sa forme générale le principe de relativité que j’ai donné au début. En se plaçant au point de vue particulier des phénomènes optiques, on peut dire : si divers groupes d’observateurs sont en mouvement les uns par rapport aux autres, les choses se passent de la même façon pour tous ; chacun d’eux peut se considérer comme immobile par rapport au milieu qui transmet la lumière et tout se passe pour lui comme si la lumière se propageait avec la même vitesse dans toutes les directions. ”

“ Il paraîtra moins singulier qu’on puisse, pour ainsi dire, jouer à pile ou face la solution des questions de Physique, quand on aura bien vu que toute théorie de probabilité, si simple soit-elle, a en réalité la même structure que toutes nos théories et qu’on fait déjà de la Physique en étudiant les problèmes posés par les jeux de hasard. On a dit, par boutade, que tout le monde croit aux lois du hasard, les mathématiciens parce qu’ils y voient un résultat de physique et les physiciens parce qu’ils les prennent pour des théorèmes de mathématiques. ”

“ Ce fut l’idée fondamentale de Lorentz de concevoir la possibilité d’un déplacement relatif des charges électriques, centres de divergence du champ, et de l’éther envisagé comme immobile. Ce déplacement s’effectue, d’ailleurs, sans aucune modification de la grandeur des charges, c’est à dire qu’une surface qui se déplace dans l’éther avec elles est traversée par un flux électrique complètement invariable : c’est le principe fondamental de la conservation de l’électricité, qui absorbera peut-être le principe de conservation de la matière, s’il ne peut y avoir matière sans électricité. ”

“ Tout ce système de lignes de force électriques et magnétiques constitue ce que nous appellerons le sillage électromagnétique de la particule, sillage lié au centre et invariable par rapport à lui tant que la vitesse reste constante. Cette présence d’un champ magnétique accompagnant la particule électrisée en mouvement uniforme nous permet de comprendre comment la distribution du champ électrique peut se trouver modifiée quand la vitesse devient suffisamment grande, de même ordre que celle de la lumière. ”

“ La chimie tout entière, la physique des gaz, la théorie de la chaleur, l’électricité, aujourd’hui par l’électrolyse, demain par tout son ensemble ; y gagnent en clarté et en unité. Quelles difficultés n’éprouve-t-on pas à exposer sans atomes les fondements de la chimie, heureux quand on ne les conserve pas de manière implicite en définissant sans autre explication. « Le poids atomique est la plus petite quantité d’un corps simple qui puisse entrer en combinaison. » ”

“ Chemin faisant nous avons vu des difficultés apparaître tenant à ce que l’électron ne doit pas, lorsqu’il se meut à l’intérieur des atomes, obéir obéir exactement aux mêmes lois que dans son mouvement libre. Nous ignorons encore la structure et les lois de l’édifice atomique, mais nous savons que des électrons sont présents et jouent un grand rôle. Les difficultés de la loi du rayonnement, la complexité non encore expliquée des aspects que présente le phénomène de ZEEMAN, ne doivent pas nous faire oublier la grandeur de la synthèse déjà réalisée. ”

“ La première différence entre la dynamique électromagnétique et la dynamique classique, différence caractérisée par la superposition de la réaction de rayonnement à la force d’inertie, ou de l’énergie rayonnée à l’accroissement d’énergie cinétique, a donc pour raison profonde la vitesse finie de propagation des perturbations dans le milieu, le fait que la modification du sillage exigée par tout changement de vitesse de la particule se propage de proche en proche à partir de celle-ci, que l’inertie de la matière n’est pas un phénomène instantané. ”

“ C’est là l’énoncé précis où je voulais aboutir et qui laisse prévoir la possibilité de créer, comme le fait la géométrie d’Euclide, un langage intrinsèque faisant intervenir uniquement des éléments invariants, de mesure indépendante du groupe particulier d’observateurs et de son mouvement particulier de translation. Ce langage correspond à une réalité plus haute que celle de l’espace et que les physiciens commencent à dégager, d’après Minkowski, sous le nom d’Univers. J’indiquerai, tout à l’heure, ce qui, dans l’Univers, synthétise les notions relatives de l’espace et du temps. ”

“ La gravitation, en effet, s’obstine à rester en dehors de notre synthèse électromagnétique ; non seulement les actions newtoniennes ne paraissent pas se propager avec la vitesse ordinaire des perturbations, celle de la lumière, mais encore il semble difficile de faire sortir de l’Électromagnétisme, sans en détruire les bases les plus fondamentales, telles que la notion de champ ou d’action de milieu, la possibilité d’attraction d’un ensemble d’électrons neutre pour un ensemble de même nature. ”

“ On peut d’ailleurs montrer sans peine que l’atmosphère n’est pas ce milieu qui détermine le mouvement. On doit alors imaginer un milieu remplissant à peu près tout l’espace et des propriétés duquel nous n’avons aujourd’hui aucune notion suffisante, pas plus que des conditions de mouvement des corps qui s’y trouvent. Un tel état de choses ne serait pas impossible en soi. Les études récentes sur l’hydrodynamique ont montré qu’un corps solide immergé dans un fluide sans frottement n’éprouve de résistance que pour des variations de vitesse. ”

“ De même qu’en géométrie et en mécanique on a pu constituer, pour traduire de manière intrinsèque et complète l’invariance des lois par rapport aux systèmes de référence, un langage qui affirme l’existence d’une réalité nouvelle et plus haute, le principe général de relativité nous conduit à chercher une forme d’énoncé des lois de l’univers faisant intervenir uniquement des grandeurs invariantes, des grandeurs mesurées de la même manière par tous les groupes d’observateurs. ”

“ Sans aucune autre hypothèse que celle de sa charge électrique, l’électron se trouve donc posséder l’inertie définie comme capacité d’énergie cinétique, avec une loi particulière de variation de celle-ci en fonction de la vitesse, loi dont l’allure varie peu avec les hypothèses faites sur la forme de l’électron et sur la répartition des charges électriques. Dans tous les cas, on retrouve l’impossibilité de communiquer à l’électron une vitesse égale à celle de la lumière, au moins de manière permanente. ”

“ C’est la loi dite du courant du déplacement de MAXWELL qui s’énonce ainsi : Toute variation dans le temps du champ électrique produit un champ magnétique dont le travail le long d’un contour fermé quelconque, ou force magnétomotrice le long de ce contour, est égal à la variation par unité de temps du flux d’induction électrique à travers toute surface tracée dans le vide et s’appuyant sur ce contour. Ces deux relations corrélatives impliquent, comme l’a montrè MAXWELL, que toute perturbation électromagnétique se propage dans toutes les directions avec une vitesse déterminée V dans le vide. ”

“ Grâce à l’induction géniale de ses créateurs, elle permet à partir d’êtres de raison, définitions et axiomes, de construire par voie déductive une représentation singulièrement fidèle des faits particuliers qui l’ont nécessitée, et auxquels on ne peut s’empêcher de reconnaître un caractère entièrement superficiel, bien que, comme nous l’allons voir, de continuels efforts de généralisation aient été tentés pour faire sortir la mécanique du domaine étroit dans lequel on la créa. Toute synthèse, toute théorie, comme tout être vivant, possède une semblable force intérieure d’expansion. ”

“ Le rayonnement présent quand cet équilibre est atteint est naturellement d’autant plus intense que le pouvoir émissif est plus grand et le pouvoir absorbant plus faible ; de manière plus précise, la densité d’énergie rayonnante est déterminée par le rapport du pouvoir émissif au pouvoir absorbant. Il est donc nécessaire, pour que le rayonnement thermique puisse être indépendant de la nature de la substance, que le rapport du pouvoir émissif au pouvoir absorbant pour chaque longueur d’onde soit le même pour tous les corps à la même température. ”

“ Avant de voir comment le rayonnement peut nous renseigner, non seulement sur le rapport de la charge à la masse, mais encore sur la valeur absolue de la charge, et par conséquent sur la masse des particules électrisées présentes dans la matière, je voudrais dire encore un mot sur les diverses vitesses que fait intervenir la propagation du rayonnement dans les milieux matériels. Dans le vide, où la dispersion n’existe pas, une seule vitesse intervient. Une perturbation quel-conque s’y propage sans déformation à raison de 300 000 kilomètres par seconde. ”

“ Mais s’il est impossible d’éliminer de l’électromagnétisme la propagation avec la vitesse de la lumière, qui en est un caractère essentiel et qui lui a permis de conquérir l’optique, il est au contraire possible de modifier la mécanique, comme nous venons de le voir sous une première forme à propos de l’inertie, de manière à la concilier avec les lois de l’Électromagnétisme, considérées comme plus simples et admises comme base d’explication. ”

“ Il nous faut conclure de là que, si l’énergie est inerte, elle est en même temps pesante en proportion, qu’une variation d’énergie interne s’accompagne en même temps d’une variation de masse et d’une variation de poids, que le même corps, par exemple, pèse un peu plus lourd à chaud qu’à froid, que l’eau pèse un peu moins que le mélange tonnant dont elle est issue, que l’uranium pèse notablement plus que les produits matériels de sa destruction spontanée. ”

“ Minkowski a proposé de donner le nom d’Univers à cette réalité, définie comme étant l’ensemble des événements, comme l’espace est l’ensemble des points.
Un événement correspond, au point de vue de l’espace et du temps, à ceci qu’il existe ou se passe quelque chose en un certain point à un certain instant, le point et l’instant dépendant du système de référence, mais l’événement en étant conçu comme indépendant, de même qu’en géométrie les coordonnées d’un point dépendent du système d’axes, mais le point lui-même est conçu de manière intrinsèque. ”

“ Tombant dans un terrain admirablement préparé pour la recevoir, dans l’éther de FARADAY, de MAXWELL et de HERTZ, la notion d’électron, de centre électrisé mobile, que l’expérience nous permet aujourd’hui de saisir individuellement, qui constitue le lien entre l’éther et la matière formée d’un groupement d’électrons, cette notion a pris en peu d’années un développement immense, qui lui fait briser les cadres de l’ancienne Physique et renverser l’ordre établi des notions et des lois pour aboutir à une organisation qu’on prévoit simple, harmonieuse et féconde. ”

“ Ces deux faces de l’enseignement scientifique sont inséparables comme les deux termes d’une, égalité, comme la question que la théorie pose par voie déductive est inséparable de la réponse que fournit l’expérience et d’où se tire la loi par voie d’induction, comme cette représentation intérieure qu’est notre science est inséparable des faits représentés. D’un autre côté, il est indispensable de donner dès le début à la préparation technique une base théorique aussi large et solide que possible, et cette tâche incombe à l’enseignement secondaire. ”

“ Il semble donc que par sa nature même l’enseignement scientifique doive être homogène comme la société dans laquelle nous vivons, et qu’on ne saurait sans le défigurer chercher à l’adapter de manière trop étroite dès le début, dès le lycée, aux besoins variés des élèves qui le reçoivent.
Un caractère dominant des manuels de physique, c’est la juxtaposition sans grande perspective des faits et des lois d’un bout à l’autre de l’ouvrage, et pour prendre un exemple, en électricité, où se déroule un cortège imposant de lois bizarres et de grandeurs nouvelles avec leurs unités. ”

“ Nous devons aujourd’hui fonder notre conception du monde et notre prévision des phénomènes sur l’existence des molécules, des atomes et des électrons. Il semble bien aussi nécessaire d’admettre que les moments magnétiques sont tous des multiples entiers d’un élément commun, le magnéton, et que la matière ne peut émettre de rayonnement électromagnétique que de manière discontinue, par quanta d’énergie de grandeur proportionnelle à la fréquence. ”