Massa

“ Sous l’influence de la loi de la gravitation de Newton à laquelle se joignit, à la fin du xviiie siècle, la loi de la conservation de la masse dans les réactions chimiques, le concept de matière a pris forme, support doué de masse et de poids de tous les phénomènes naturels. ”

“ La masse est donnée par la quantité de matière qu'elle offre sous son volume, ou si l'on veut, par sa pesanteur spécifique; et plus elle est grande, plus l'effort a besoin d'énergie, parce qu'il se divise davantage. ”

“ À cela on peut répondre, d’abord, que l’idée de masse, dans la physique mathématique, n’est qu’un nombre. Si j’exprime en kilogrammètres le travail d’une force, le coefficient qui détermine le degré d’élévation est joint à un coefficient qui indique le poids. Mais le poids est-il autre chose que l’effet de la force de pesanteur ? On se figure le poids du corps entier décomposé en pesanteurs d’un nombre de points hypothétiques, et la somme de ces points constitue la masse. ”

“ Les masses sont des coefficients qu’il est commode d’introduire dans les calculs !
S’il est une propriété des objets qui tombe sous le sens, sous les sens, dont chaque homme ait en quelque sorte l’instinct, l’intuition, c’est bien celle de la masse des corps. ”

“ La notion de masse, fondamentale en mécanique, peut être introduite de trois manières différentes qui correspondent à trois aspects du phénomène d’inertie. On peut définir la masse : 1o comme coefficient de proportionnalité de la force à l’accélération ; 2o comme capacité d’impulsion ou de quantité de mouvement ; 3o comme capacité de force vive ou d’énergie cinétique. ”

“ Si tout cela est vrai, si énergie et masse sont synonymes, si la masse n’est que de l’énergie, réciproquement l’énergie libre doit posséder des propriétés massives. Effectivement, la lumière par exemple a une masse : des expériences précises ont en effet montré qu’un rayon de lumière, frappant un objet matériel, exerce sur lui une pression qui a été mesurée. La lumière a une masse, donc elle a un poids comme toutes les masses. Nous verrons d’ailleurs, à propos de la nouvelle forme donnée par Einstein au problème de la gravitation, une autre preuve directe, — et combien belle ! ”

“ Tout système matériel est pesant, d’un poids exactement proportionnel à sa masse. Nous n’avons aucune raison, aucun moyen, de distinguer dans cette masse une fraction attribuable à la Matière, et une fraction attribuable à l’énergie qu’elle transporte. ”

“ Quand donc on parle de la masse et du poids comme des propriétés fondamentales de la matière , il ne faut point y voir des propriétés réellement distinctes . Le mot masse n' exprime que l' invariable mesure des forces élémentaires , tandis que le mot poids exprime le rapport exact entre ces forces , tel que le détermine l' expérience de la balance . En tout cela , il ne s' agit donc que de force ; c' est le seul principe qui entre dans la notion de matière , et à vrai dire , c' est lui qui la compose tout entière , et la constitue essentiellement . ”

“ La pesanteur et l'électricité seraient dans ce cas.
§ 2. — LA MASSE.
La masse qui sert à caractériser la matière n'est que la mesure de son inertie, c'est-à-dire de sa résistance au mouvement ou au changement de mouvement. Elle s'évalue en recherchant la grandeur de la force qu'il faut opposer à l'inertie pour l'annuler. La pesanteur a été choisie parce qu'elle est d'un maniement facile. On peut alors au moyen de poids dont chacun représente une certaine quantité d'at-
traction mesurer l'inertie d'une certaine portion de matière mise sur un des plateaux d'une balance. ”

“ La masse, coefficient d’inertie. — On entend d’ordinaire par inertie la propriété que possède la matière de tendre à conserver le mouvement acquis : elle résiste aux changements de sa vitesse, de sorte qu’une action extérieure ou force est nécessaire pour modifier la grandeur ou la direction de celle-ci.
Newton admit qu’il y a proportionnalité entre la force agissant sur un corps et le changement de vitesse qu’elle lui communique, par unité de temps, ou accélération ; le quotient constant de ces deux grandeurs lui servit à définir la masse du corps. ”

“ C’est que, si les proportions sont nécessaires à la définition de la masse, elles n’y suffisent pas. Une masse accepte plus ou moins d’épisodes, plus ou moins de percées, plus ou moins d’effets. Réduite à la plus sobre économie murale, elle acquiert une stabilité considérable, elle pèse fortement sur son socle, elle se présente à nos yeux comme un solide compact. La lumière la possède avec unité, et comme d’un seul coup. ”

“ Faisons agir une force constante sur un corps; il y a lieu de considérer trois quantités : l'intensité de la force, la masse du corps et l'accélération qu'il reçoit; eh bien! le nombre qui mesure la force est égal au produit des nombres qui mesurent la masse et l'accélération.
Lorsque la force que l'on fait agir est la pesanteur, l'accélération étant la même pour tous les corps, on voit que les poids de ces corps sont proportionnels à leurs masses. Les instruments qui servent à mesurer les poids serviront donc aussi, à la surface de la Terre, à mesurer les masses. ”

“ Toute variation de la masse d'un corps est corrolaire de la variation d'énergie et elle est le quotient de son énergie par le carré de la vitesse de la lumière, comme le spécifie Einstein, tandis que nous ne tenons compte que de l'énergie cinétique qui n'est que le demi produit de la masse par le carré de sa vitesse. ”

“ Mais cette méthode serait d’un usage très pénible dans les comparaisons nombreuses qu’exigent à chaque instant les besoins du commerce. Heureusement la nature nous offre dans la pesanteur des corps un moyen très simple de comparer leurs masses.
On a vu, dans le Chapitre précédent, que chaque point matériel dans le même lieu de la Terre tend à se mouvoir avec la même vitesse par l’action de la pesanteur ; la somme de ces tendances est ce qui constitue le poids d’un corps ; ainsi les poids sont proportionnels aux masses. ”

“ Un mode constant, ou pris pour tel, de la force, la pesanteur, nous sert à mesurer la masse ; à son tour, une masse donnée d'un poids déterminé et constant, au moins pour le lieu où l'on opère, nous permet de mesurer la force employée à la soulever. ”

“ Toute masse produisant une pesanteur, et ayant un poids qui lui sont l'une et l'autre proportionnels, il est évident qu'on aurait le poids de la Terre, et par suite sa densité moyenne, si l'on pouvait connaître, pour la comparer à la pesanteur qu'elle produit, la pesanteur ou gravitation, que produirait une masse dont le poids serait connu. ”

“ Palmyrin Rosette, possédant un poids d’un kilogramme, un bloc d’un décimètre cube, et enfin un peson pour les peser successivement, était à même de calculer l’attraction, la masse et la densité de sa comète.
« Messieurs, dit-il, au cas où vous ne le sauriez pas, — ou tout au moins où vous ne le sauriez plus, — je dois vous rappeler la célèbre loi de Newton, d’après laquelle l’attraction est en raison directe des masses et en raison inverse du carré des distances. Je vous prie de ne plus oublier ce principe. » ”

“ Bornons-nous, en passant, à mentionner une nouvelle définition de la masse qui résulte de celle de la force ; la formule f=mj c prouve que : La masse d'un point matériel est le rapport d'une force qui agit sur ce point à l'accélération que cette force détermine. ”

“ Quant à la seconde acception, celle dans laquelle il s'agit du poids d'un volume donné, ou d'une portion de substance, nous la préciserons par le terme de gravité spécifique, ou pesanteur spécifique. La pesanteur spécifique d'une substance est par conséquent le nombre d'unités de poids contenus dans un certain volume connu, ou dans une certaine masse de cette substance; lequel volume ou masse est pris ordinairement pour une unité de tout le volume ou de la masse. ”

“ Passons maintenant à votre imperceptible gramme.
Tout le monde sait que, si vous avez pris le poids de l'eau distilée contenue dans un centi cube pour unité fondamentale des mesures de pesanteur, au lieu d'avoir pris celui de la même eau contenue dans un deci, c'est que vous vouliez arriver , par ce moyen, aux plus petits poids ; mais ce que tout le monde ne sait peut-être pas, c'est qu'en prenant ce parti, vous avez vraiment déshonoré votre propre
propre systême, vous en avez détruit le plus intéressant, vous en avez rompu l'harmonie. ”

“ Cette théorie du nombre qui fait du nombre le facteur principal et, de la densité de la population, le critérium de la force et de la puissance d’un état, ne tient compte que des masses et non des unités qui les composent, de leur chiffre et non de leurs besoins. Elle oublie qu’à un certain niveau de densité, les unités qui composent ces masses ont peine à vivre, que le nombre des prolétaires grossit et, avec lui, la misère, et que, loin d’être une force pour l’état, ces masses constituent un péril pour la société. ”

“ Somme toute ce n'est pas le poids qui intéresse, mais la masse du corps. Quand on exprime qu'un morceau de pain pèse 2 kilogrammes, on estime que sa masse est deux fois plus grande que celle d'un seul kilogramme. ”

“ La masse, coefficient d’inertie, est donc en même temps un coefficient de pesanteur ; pour comparer les masses de deux points matériels, il n’est alors pas nécessaire de mesurer des accélérations : il suffit de comparer leurs poids, ce qui se fait très simplement avec un peson ou avec une balance. ”

“ Dans le fait du pesage, par exemple, il ne suffit pas, vous dit-il, des deux plateaux de la balance, il faut le poids, expression de l’unité de pesanteur. Cette unité est définie par l’État, organe de la loi générale, d’après laquelle les deux corps mis en balance sont comparés et appréciés. L’État, inventeur des poids et mesures, est donc l’intermédiaire obligé de tout pesage : aussi le pesage dans certains cas, était une fonction publique ; la balance, un instrument public pour laquelle on payait un certain droit. ”

“ L’inconvénient du système précédent est que l’unité de force (kilogramme-force) est une quantité dont la définition exige l’indication d’un lieu déterminé. La masse d’un corps, qualité physique inhérente à ce corps, se trouve alors représentée par des nombres différents suivant que le kilogramme-force se trouve rapporté à un lieu ou à un autre de la terre. ”

“ Si la masse d'un corps est double, triple, quadruple. de celle d'un autre, les actions de la pesanteur sur les molécules du premier sont deux, trois, quatre.. fois plus nombreuses que sur le second; le poids est deux, trois, quatre
fois plus grand ; en d'autres termes l'attraction terrestre est proportionnelle à la masse.
Est-ce à dire cependant que les deux corps tombent sur la terre avec des vitesses différentes, que celui qui a deux, trois, quatre fois plus de masse, tombe deux, trois, quatre fois plus vite? Non certes ; ils tombent tous les deux avec la même vitesse ”

“ La balance qui permet de vérifier que deux corps sont également attirés par la terre, permet de constater ainsi qu'ils ont même masse ; et si l'on a choisi la masse d'un certain corps comme unité on pourra par comparaison à l'aide de la balance évaluer la masse d'un corps quelconque. L'unité de masse adoptée en France est celle du centimètre cube d'eau distillée et cette unité porte le nom de gramme. ”

“ Comme nous poursuivons notre doctrine unitaire de la conception de l'univers nous allons résumer en quelques mots les raisons qui nous semblent militer en faveur de l'opinion qui fait rentrer dans le principe de la conservation de l'énergie celui de la conservation de la masse et en réalité à rejeter le concept de masse comme inutile et contradictoire. ”

“ La comparaison des éléments matériels, c’est-à-dire la définition de la masse, peut se déduire de l’expérience fondamentale d’après laquelle tous les corps tombent de la même manière dans un même champ constant et des mesures statiques des forces. ”

“ Nous avons convenu de considérer comme fondamentales les notions de masse et de force édifiées par la Mécanique pour représenter les lois du mouvement de la matière ; nous concevons a priori la masse comme une quantité scalaire parfaitement invariable.
Puis, supposant la possibilité d’une représentation matérielle de l’éther, nous appliquons à celui-ci les équations de la dynamique matérielle et nous nous trouvons conduits à admettre pour les électrons, partie de la matière, et par suite pour la matière elle-même, une masse dissymétrique, tensorielle et variable. ”

“ Si l’on détermine pour différents éléments, les masses qui ont même capacité calorifique, on obtient de nouveau des masses chimiquement comparables, savoir les poids atomiques. Et il y a encore d’autres lois exprimant que les masses de différents corps auxquelles correspondent des valeurs égales de certaines grandeurs — grandeurs de capacité des différentes énergies — sont chimiquement comparables. Les poids équivalents ou poids de combinaison ne sont eux-mêmes autre chose que les grandeurs de capacité pour l’énergie chimique. ”

“ Quant aux masses et aux densités, l’art céleste a voulu qu’en général les masses plus grandes occupassent le milieu, mais que les plus denses fussent les plus voisines de l’unité eu de l’image de l’unité, et que, prises à part, elles fussent représentées par trois astres, dans un ordre tel, que le plus dense fût suivi par celui qui offre une masse plus grande, et celui-ci par un autre qui, entre les deux, s’éloigne le plus, dans sen cours, de la ligne du cercle. ”