Physique newtonienne

“ Comment va se comporter la matière dont il est formé sous l’influence de l’attraction newtonienne. Supposons qu’à l’origine cette matière soit uniformément distribuée sur une sphère que la lumière mettrait 6.000 ans à traverser ; une molécule placée à l’origine en repos à la surface acquerrait en quelques millions d’années des vitesses énormes, et la comparaison de ces vitesses avec celles que nous observons nous force à limiter les dimensions et la densité moyenne de l’univers ; elle nous apprend en même temps que l’éther n’obéit pas à la gravitation ”

“ Je disais tout à l’heure que ce que j’ai nommé la tendance des atomes disséminés à retourner à leur unité originelle devait être pris pour le principe de la loi newtonienne de la gravitation ; et en effet on n’aura pas grande peine à entendre la chose ainsi, si l’on considère la gravitation newtonienne sous un aspect purement général, comme une force qui pousse la matière à chercher la matière ; c’est-à-dire si nous voulons ne pas attacher notre attention au modus operandi connu de la force newtonienne. ”

“ Pourquoi Newton a-t-il cru—et toute la science classique après lui—que la gravitation, la chute des corps, ne rentre pas dans la mécanique dont il a formulé les lois? Pourquoi en un mot a-t-il considéré la gravitation comme une force, ou—pour employer un terme plus vague mais plus général—comme une action qui fait que les corps pesants ne se déplacent pas librement dans l'espace vide?
C'est à cause du principe d'inertie. Ce principe, base de toute la mécanique newtonienne, peut s'exprimer ainsi: un corps sur lequel n'agit aucune force conserve une vitesse et une direction invariables. ”

“ Newton n’est pas un philosophe, mais un grand esprit philosophique. Les passages où il développe des idées générales sont assez rares ; mais il est philosophe implicitement, au cours de ses travaux mathématiques, de ses études physiques et de ses hypothèses ; il y a là une méthode impliquée, la méthode newtonienne. J’aurais pu dans l’étude de Newton m’attacher à telle ou telle partie, aux principes mathématiques par exemple ; mais alors je n’aurais pas fait œuvre de philosophe. C’est pourquoi j’ai voulu dégager les principes directeurs de la science newtonienne. ”

“ Il n’est donc pas étonnant de voir Newton attacher une importance aussi décisive à la notion de force qui lui avait valu de tels succès, bien que cette notion n’apparaisse aucunement, il faut le remarquer, dans la loi du mouvement proprement dit. La force est seulement considérée comme étant la cause du changement survenu dans le mouvement. Avec le temps, l’importance de la force newtonnienne devint même si grande qu’elle prit le caractère de concept fondamental, non seulement en mécanique, mais dans la physique tout entière. ”

“ Pour le cas où l’Univers serait spatialement fini, il existe encore un autre écart de la théorie newtonienne, qu’on peut exprimer dans le langage de cette dernière de la façon suivante : Le champ de gravitation est ainsi constitué qu’on dirait qu’en outre des masses pondérables une densité de masse de signe négatif, qui est distribuée également dans l’espace, concourt encore à sa production. ”

“ M. Arago résolut de chercher si certaines conclusions tirées de cette même loi dans la théorie de l’émission ne seraient pas en contradiction avec l’observation. Or, le pouvoir réfringent de tout corps, c’est-à-dire le rapport de la puissance réfractive à la densité, devrait rester constant quand la densité change et dépendre de la nature du corps et non pas de son état, si la théorie de l’attraction newtonienne était vraie. Le pouvoir réfringent d’un corps à l’état gazeux devrait donc être le même que le pouvoir réfringent de ce corps à l’état liquide. ”

“ Mais l’expérience nous montre que ces molécules s’attirent par suite de la gravitation newtonienne ; et alors on peut faire deux hypothèses : on peut supposer que la gravitation n’a aucun rapport avec les attractions électrostatiques, qu’elle est due à une cause entièrement différente, et qu’elle vient simplement s’y superposer ; ou bien on peut admettre qu’il n’y a pas proportionnalité des attractions aux charges et que l’attraction exercée par une charge +1 sur une charge −1 est plus grande que la répulsion mutuelle de deux charges +1, ou que celle de deux charges −1. ”

“ SUPÉRIORITÉ DE LA MÉTHODE NEWTONIENNE. L'avantage de la méthode newtonienne sur les autres est de n'être pas sous la dépendance d'une fiction; comme les formules mathématiques, elle est vérité par elle-même, quel que soit le signe qu'elle emploie; c'est dans ce sens que Newton disait, hypotheses non fingo. Peu importe quels soient les principes de l'attraction , de l'électricité, du calorique, k de la lumière, de la vitalité, le moyen ne dépend pas de ces principes ”

“ Ainsi, pour en citer l'exemple le plus admirable, nous disons que les phénomènes généraux de l'univers sont expliqués, autant qu'ils puissent l'être, par la loi de la gravitation newtonienne, parce que, d'un côté, cette belle théorie nous montre toute l'immense variété des faits astronomiques, comme n'étant qu'un seul et même fait envisagé sous divers points de vue; la tendance constante de toutes les molécules les unes vers les autres en raison directe de leurs masses, et en raison inverse des carrés de leurs distances ”

“ Parvenu à ce principe, newton en vit découler les grands phénomènes du systême du monde. En envisageant la pesanteur à la surface des corps célestes, comme la résultante des attractions de toutes leurs molécules ; il parvint à ces vérités remarquables, savoir : que la force attractive d’un corps ou d’une couche sphérique, sur un point placé au-dehors, est la même que si sa masse étoit réunie à son centre ”

“ La terre se déplace en attirant la lune, comme la lune en attirant la terre : la terre travaille comme la lune.
L'affaire de Newton n'était pas de s'occuper de ce travail-là, ni de modeler la mécanique céleste sur celle des machinistes et des ingénieurs. Au contraire il était fort naturel qu'après avoir construit une théorie de la mécanique, appropriée surtout à l'explication des mouvements des corps célestes, Newton entreprît, d'appliquer à d'autres questions de physique la méthode qui lui avait si bien réussi en astronomie. ”

“ Newton n’a pas plus découvert la cause de la gravité que ne l’avait fait Galilée. Deux corps en présence se rapprochent. Newton ne cherche pas la nature de la force qui produit cet effet. La force existe, il l’appelle du mot d’attraction, mais en avertissant que le terme n’implique sous sa plume aucune idée arrêtée touchant le mode d’action physique suivant lequel la gravitation naît et s’exerce. ”

“ Continuant à accumuler des preuves de la vérité de la théorie des ondulations, de la fausseté du système de l’émission ; constatant que toutes les découvertes nouvelles faites dans l’optique créaient des difficultés presque insurmontables à la théorie newtonienne ; observant en fait que, de toutes les conséquences générales déduites de l’hypothèse de Newton, la seule qu’on eût vérifiée jusqu’alors était la loi du rapport constant des sinus des angles d’incidence et de réfraction, mais que cette loi pouvait s’expliquer dans d’autres systèmes ”

“ Bientôt, grâce aux découvertes de Newton, un nouvel élément, un principe purement immatériel pénètre peu à peu dans toutes les sciences naturelles, dans le système du monde sous le nom de gravitation, dans la physique et dans la chimie sous les noms de pesanteur, d'attraction, de répulsion, d'affinité, et enfin dans la physiologie sous le nom de principe vital. Nous ne doutons pas que cet élément nouveau ne finisse par emporter un jour ou l'autre, cette ombre de réalité que les atomes conservent encore. ”

“ Les newtoniens répondront que l’attraction, la gravitation, quelle qu’elle soit, étant réelle et démontrée, aucune difficulté ne peut l’ébranler, et qu’étant tout de même démontré qu’aucun fluide ne peut causer cette attraction qui subsiste entre les corps célestes, la raison suffisante est bien loin de suffire à prouver que les corps ne peuvent s’attirer sans milieu. ”

“ D'un autre côté, l'attraction n'est pas absorbée par les corps qu'elle traverse, ou elle l'est à peine ; il n'en est pas de même de la lumière que nous connaissons. La lumière qui produirait l'attraction newtonienne devrait être considérablement différente de la lumière ordinaire et être, par exemple, de très courte longueur d'onde. ”

“ Ainsi dans la mécanique newtonienne tout point matériel en mouvement non soumis à des influences perturbatrices dénommées forces, suit une ligne droite ; s’il est assujetti à rester sur une surface on le considère comme soumis à des forces fictives et il décrit, si on n’adjoint point à ces forces fictives des forces réelles, les géodésiques, c’est-à-dire les courbes de moindre longueur de cette surface. ”

“ Il convient maintenant d’entrer dans les détails et d’examiner de plus près cette hypothèse. Si nous voulons que la force newtonienne soit affectée de cette façon par la transformation de Lorentz, nous ne pouvons plus admettre que cette force dépend uniquement de la position relative du corps attirant et du corps attiré à l’instant considéré. Elle devra dépendre en outre des vitesses des deux corps. Et ce n’est pas tout : il sera naturel de supposer que la force qui agit à l’instant sur le corps attiré, dépend de la position et de la vitesse de ce corps à ce même instant ”

“ Le système de la gravitation ne nous permet aucune illusion de cette espece ; un seul article où l’observation démentiroit le calcul, feroit écrouler l’édifice, & relégueroit la théorie newtonienne dans la classe de tant d’autres que l’imagination a enfantées, & que l’analyse a détruites. Mais l’accord qu’on a remarqué entre les phénomenes célestes & les calculs fondés sur le système de la gravitation, accord qui se vérifie tous les jours de plus en plus, semble avoir pleinement décidé les Philosophes en faveur de ce système. ”

“ A mesure que la théorie s’est perfectionnée, ces corps se sont montrés de plus en plus dociles à la loi de l’attraction newtonienne, et actuellement, excepté peut-être pour le cas des petites planètes placées entre Mars et Jupiter, un calculateur peut de son cabinet, sans le secours d’aucun instrument, et à l’aide des seuls principes théoriques, déterminer à chaque instant la position d’un astre qu’il ne voit pas. ”

“ Laplace en a déterminé la durée, mais c’est dans des millions d’années qu’elle aura son entier accomplissement. Le ralentissement qui lui succédera, en réalisant cette si lointaine prédiction, viendra apporter aux règles inviolables de la théorie newtonienne une confirmation nouvelle, mais superflue.
La théorie des planètes offre un problème tout semblable à celui du mouvement de la lune, et la nécessité d’avoir égard à plusieurs masses perturbatrices semble encore en accroître la complication : il n’en est rien pourtant. ”

“ La gravitation newtonienne, qui, jusqu’au commencement du présent siècle, semblait dominer les mouvements et l’évolution du monde matériel, conduisait à considérer les corps célestes comme devant se grouper pour former des corps ayant des masses toujours croissantes. Dans le cours infini du temps, l’évolution conduirait à ce que d’immenses soleils seuls, lumineux ou éteints, puissent exister. ”

“ C'est là un résultat nécessaire de l'inertie de la matière, que Newton signalait comme un des principaux fondements de la théorie physique de l'univers, dans le dernier des trois axiomes qu'il a placés au commencement des Philosophioe naturalis principia mathematica, en disant que l'action est toujours égale et opposée à la réaction ”

“ Les astres ne sont pas réduits à des points matériels : ce sont des sphéroïdes en partie solides, en partie fluides ; la rigidité des parties solides n’est pas absolue. L’attraction newtonienne produit donc sur eux des déformations continuelles ; et puisque les portions solides ne sont pas parfaitement élastiques, puisque les fluides n’ont pas une mobilité absolue, il en résulte des frottements qui altèrent les mouvements relatifs. absorbent une partie de l’énergie de mouvement, et la transforment en chaleur. ”

“ La plupart des objections qui ont été faites aux théories de la relativité viennent du désir de subordonner la mécanique à une discipline purement mathématique, semblable à celle de la géométrie, sans tenir compte du fait que les bases de la mécanique newtonienne sont loin de nous donner la certitude. ”

“ Le newtonisme comme science se contente, à peu près autant que le peut l’esprit humain, de notions expérimentales ou mathématiques. Mais, si l’on veut ériger cette science en connaissance de la nature telle qu’elle existe en soi, il faut réaliser, et l’espace, et la causalité mécanique, et la force, et les atomes, et même l’attraction, ou tel autre mode d’action de la cause du mouvement. ”

“ Or est une constante numérique, ce qui montre que : la pression qui engendre notre potentiel supplémentaire est proportionnelle à la 4e puissance de la masse expérimentale de l’électron.
Comme l’attraction newtonienne est proportionnelle à cette masse expérimentale, on est tenté de conclure qu’il y a quelque relation entre la cause qui engendre la gravitation et celle qui engendre ce potentiel supplémentaire. ”

“ Nouvelle et précieuse confirmation expérimentale, et qui tend à établir, elle aussi, que la mécanique classique n'était qu'une grossière approximation, valable tout au plus pour les médiocres vitesses auxquelles nous avons affaire dans le cours ridiculement borné de la vie quotidienne.
Ainsi la masse des corps, cette propriété newtonienne qu'on croyait le symbole même de la constance et l'équivalent de ce qu'est, dans l'ordre des choses morales, la fidélité aux traités, n'est plus qu'un petit coefficient variable, ondoyant et relatif selon le point de vue. ”