Théorie physique

“ Le but de toute théorie physique est la représentation des lois expérimentales ; les mots vérité, certitude, n’ont, au sujet d’une telle théorie, qu’une seule signification ; ils expriment la concordance entre les conclusions de la théorie et les règles établies par les observateurs. ”

“ La formation de toute théorie physique a toujours procédé par une suite de retouches qui, graduellement, à partir des premières ébauches presque informes, ont conduit le système à des états plus achevés ; et, en chacune de ces retouches, la libre initiative du physicien a été conseillée, soutenue, guidée, parfois impérieusement commandée par les circonstances les plus diverses, par les opinions des hommes comme par les enseignements des faits. Une théorie physique n’est point le produit soudain d’une création ; elle est le résultat lent et progressif d’une évolution. ”

“ Il n’est presque aucun chapitre de la Physique théorique que nous n’ayons eu à enseigner jusqu’en ses détails ; il n’en est guère au progrès desquels nous ne nous soyons maintes fois efforcé. Les idées d’ensemble sur l’objet et la structure de la Théorie physique que nous présentons aujourd’hui sont le fruit de ce labeur, prolongé pendant vingt ans. ”

“ Le seul contrôle expérimental de la théorie physique qui ne soit pas illogique consiste à compulser le système entier de la théorie physique à tout l’ensemble des lois expérimentales et à apprécier si celui-ci est représenté par celui-là d’une manière satisfaisante. ”

“ Nous devinons que l’ordre atteint par la théorie physique tend à être une classification naturelle ; mais ce pressentiment, cette croyance ne peut venir ni de l’expérience, ni des procédés mathématiques employés par la théorie. « Le physicien est forcé de reconnaître qu’il serait déraisonnable de travailler au progrès de la théorie physique, si cette théorie n’était le reflet, de plus en plus net et de plus en plus précis, d’une Métaphysique ; la croyance en un ordre transcendant à la physique est la seule raison d’être de la théorie physique. » ”

“ Ce que nous proposons comme but à la théorie physique, c’est de devenir une classification naturelle, c’est d’établir entre les diverses lois expérimentales une coordination logique qui soit comme l’image et le reflet de l’ordre vrai selon lequel sont organisées les réalités qui nous échappent ; c’est à cette condition que la théorie sera féconde, qu’elle suggérera des découvertes. ”

“ Lorsqu’on se propose de construire une théorie physique, on a d’abord à choisir, parmi les propriétés que révèle l’observation, celles que l’on regardera comme des qualités premières, et à les représenter par des symboles algébriques ou géométriques. ”

“ De même que les lois de sens commun sont fondées sur l’observation des faits par les moyens naturels à l’homme, les lois de la Physique sont fondées sur les résultats des expériences de Physique. Il va sans dire que les différences profondes qui séparent la constatation non scientifique d’un fait du résultat d’une expérience de Physique sépareront également les lois de sens commun des lois de la Physique ”

“ Mais les théories dont ils font usage, comme les instruments qu’ils emploient, sont du domaine de la Physique ; en acceptant, avec les instruments, les théories sans lesquelles leurs indications seraient dénuées de sens, c’est au physicien que le chimiste et le physiologiste donnent leur confiance, c’est le physicien qu’ils supposent infaillible. ”

“ Ainsi, par une tradition continue, chaque théorie physique passe à celle qui la suit la part de classification naturelle qu’elle a pu construire, comme, en certains jeux antiques, chaque coureur tendait le flambeau allumé au coureur qui venait après lui ; et cette tradition continue assure à la science une perpétuité de vie et de progrès. ”

“ Le physicien qui exécute une expérience ou en rend compte reconnaît implicitement l’exactitude de tout un ensemble de théories. Admettons ce principe et voyons quelles conséquences on en peut déduire lorsqu’on cherche à apprécier le rôle et la portée logique d’une expérience de Physique. ”

“ Rien de plus contraire qu’une semblable méthode à la conception péripatéticienne selon laquelle une science, telle que la Physique, repose sur des principes évidents par eux-mêmes, dont la Métaphysique peut creuser la nature, mais dont elle ne peut accroître la certitude. ”

“ Ces remarques sont bien simples ; elles sont familières au physicien au point d’être banales ; elles n’en ont pas moins, pour le développement mathématique d’une théorie physique, de graves conséquences. ”

“ Commençons par la plus exacte des sciences naturelles, la physique. Dans la dynamique classique, où nous pouvons inclure aussi bien la mécanique, y compris la théorie de la gravitation, que l’électrodynamique de Lorentz et de Maxwell, la loi de causalité s’exprime par une formule qui, pour l’exactitude et la précision, s’approche dans une certaine mesure du but idéal décrit par nous plus haut. ”

“ Une expérience de Physique est l’observation précise d’un groupe de phénomènes, accompagnée de l’interprétation de ces phénomènes ; cette interprétation substitue aux données concrètes réellement recueillies par l’observation des représentations abstraites et symboliques qui leur correspondent en vertu des théories que l’observateur admet. ”

“ Le résultat des opérations auxquelles se livre un physicien expérimentateur n’est point du tout la constatation d’un groupe de faits concrets ; c’est l’énoncé d’un jugement reliant entre elles certaines notions abstraites, symboliques, dont les théories seules établissent la correspondance avec les faits réellement observés. Cette vérité saute aux yeux de quiconque réfléchit. Ouvrez un mémoire quelconque de Physique expérimentale et lisez-en les conclusions ; ces conclusions ne sont nullement l’exposition pure et simple de certains phénomènes ”

“ En physique, la théorie de la transformation des forces, quoique d’origine récente, domine déjà la science tout entière ; les difficultés disparaissent à mesure qu’elles surgissent, et tous les jours des preuves nouvelles s’ajoutent à celles que l’on connaissait déjà. ”

“ Produire un phénomène physique dans des conditions telles qu’on puisse l’observer exactement et minutieusement, au moyen d’instruments appropriés, n’est-ce pas l’opération que tout le monde désigne par ces mots : Faire une expérience de Physique ? ”

“ Si donc quelques très grands physiciens ont pu s’enorgueillir de la puissante méthode qu’ils employaient, au point d’en exagérer la portée, s’ils ont pu croire que leurs théories découvriraient la nature métaphysique des choses, beaucoup des inventeurs qui ravissent notre admiration ont été plus modestes et plus clairvoyants ; ils ont reconnu que la théorie physique n’était pas une explication ”

“ C’est en ordre inverse que doit se faire le passage des hypothèses de la Physique aux lois de sens commun ; de l’ensemble des hypothèses simples qui servent de bases aux théories physiques se tireront des conséquences plus ou moins lointaines, et celles-ci fourniront une représentation schématique des lois que nous révèle l’expérience vulgaire ; plus les théories seront parfaites, plus cette représentation sera compliquée ”

“ Il est très juste, alors, de déclarer que la science physique est issue de deux sources : l’une de certitude, qui est le sens commun ; l’autre de clarté, qui est la déduction mathématique ; et la science physique est à la fois certitude et clarté parce que les flux qui naissent de ces deux sources concourent et mêlent intimement leurs eaux. ”

“ La Chimie étale une collection d’une centaine de matières corporelles irréductibles les unes aux autres, et à chacune de ces matières, la Physique associe une forme capable d’une multitude de qualités diverses. ”

“ Ce travail de continuelles retouches, par lequel les lois de la Physique évitent de mieux en mieux les démentis de l’expérience, joue un rôle tellement essentiel dans le développement de la Science, qu’on nous permettra d’insister quelque peu à son endroit et d’en étudier la marche sur un second exemple. ”

“ Que plusieurs des génies auxquels nous devons la Physique moderne aient construit leurs théories dans l’espoir de donner une explication des phénomènes naturels, que quelques-uns même aient cru avoir saisi cette explication, cela n’est pas douteux ”

“ Même je crois qu’il est aussi utile pour la vie de connaître les causes ainsi imaginées que si on avait la connaissance des vraies ; car la médecine, les mécaniques, et généralement tous les arts à quoi la connaissance de la Physique peut servir, n’ont pour fin que d’appliquer tellement quelques corps sensibles les uns aux autres que, par la suite des causes naturelles, quelques effets sensibles soient produits ”

“ I. — L’analyse et la mécanique. La forme sous laquelle s’énoncent, depuis Newton, les lois de la Physique et de la Mécanique conduit à exprimer par des équations différentielles le résultat de leur application à tout problème concret. Une intégration poussée jusqu’à donner des nombres s’introduit ainsi entre chaque théorie et sa vérification expérimentale. On n’y parvient le plus souvent qu’au moyen de développements en série qui convergent plus ou moins rapidement et seulement entre certaines valeurs de la variable. ”

“ « Les causes primordiales ne nous sont point connues, mais elles sont assujetties à des lois simples et constantes que l’on peut découvrir par l’observation, et dont l’étude est l’objet de la Philosophie naturelle. »
« La chaleur pénètre, comme la gravité, toutes les substances de l’univers ; ses rayons occupent toutes les parties de l’espace. Le but de notre ouvrage est d’exposer les lois mathématiques que suit cet élément. Cette théorie formera désormais une des branches les plus importantes de la Physique générale. » ”

“ Selon que l’on adopte une théorie ou une autre, les mots mêmes qui figurent dans l’énoncé d’une loi de Physique changent de sens, en sorte que la loi peut être acceptée par un physicien qui admet telle théorie et rejetée par un autre physicien qui admet telle autre théorie.
Prenez un paysan qui n’a jamais analysé la notion d’homme ni la notion de mort, et un métaphysicien qui a passé sa vie à les analyser ”

“ Faire l’histoire d’un principe physique, c’est, en même temps, en faire l’analyse logique. La critique des procédés intellectuels que la Physique met en jeu se lie d’une manière indissoluble à l’exposé de l’évolution graduelle par laquelle la déduction perfectionne la théorie, en fait une image toujours plus précise, toujours mieux ordonnée des lois que révèle l’observation. ”

“ Dans chacun des cas ou la cause est inconnue, on a cependant imaginé un agent, dont la nature est plus ou moins bien définie, auquel on a attribué des propriétés telles qu'elles permissent d'expliquer le plus grand nombre possible de phénomènes, telle qu'on pût même en déduire les lois qui ont été déterminées. L'ensemble de tous les phénomènes que l'on peut rattacher à une même cause constitue une théorie physique. ”

“ La physique ne livre donc pas à la science générale une théorie démontrée relativement à la constitution de la matière et au mouvement primitif dont la matière est animée ; mais elle fournit la solution d’une question agitée dans les écoles de philosophie. ”

“ L’importance de cette opération intellectuelle, par laquelle les phénomènes réellement observés par le physicien sont interprétés selon les théories admises, ne se marque pas seulement en la forme prise par le résultat de l’expérience ; elle se manifeste également par les moyens qu’emploie l’expérimentateur. ”

“ La physique, enfin maîtresse de ses principes, tend à s’absorber dans les mathématiques. On fait la théorie analytique de la chaleur, de l’électricité, de la lumière, de l’élasticité, de l’acoustique, etc. ”

“ Cette aspiration vers une théorie dont toutes les parties s’accordent logiquement les unes avec les autres est, d’ailleurs, l’inséparable compagne de cette autre aspiration, dont nous avons déjà constaté l’irrésistible puissance [4] , vers une théorie qui soit une classification naturelle des lois physiques. Nous sentons, en effet, que si les rapports réels des choses, insaisissables aux méthodes dont use le physicien, se reflètent en quelque sorte en nos théories physiques, ce reflet ne peut être privé d’ordre ni d’unité. ”

“ Nous aborderons ensuite les divers points où, comme nous l'avons dit plus haut, la science et la philosophie se rencontrent : la physique moderne et la théorie atomique ; l'infini dans l'espace et dans le temps ; la création ; les lois générales de l'univers matériel, telles que la constance de la masse et de l'énergie, l'état final vers lequel converge l'ensemble des phénomènes ; la Providence, la prière, le miracle ; la cause des phénomènes vitaux dans les plantes et dans les animaux ”

“ Eh bien, je le demande à tout esprit vraiment libre, à tout homme sans préjugés s'étant quelque peu occupé de sciences, est-ce sur de pareils fondements que l'on assoirait une théorie générale en physique ou en chimie? ”

“ D’ailleurs, les autres théories, ressortissant aujourd’hui à la Physique, qu’ils avaient portées à un certain degré de perfection, savoir la théorie de l’équilibre du levier et l’Hydrostatique, reposaient sur des principes dont la nature ne pouvait être l’objet d’aucun doute ”

“ Le physicien qui cherche à réunir et à classer en une théorie abstraite les lois d’une certaine catégorie de phénomènes, se laisse très souvent guider par l’analogie qu’il entrevoit entre ces phénomènes et les phénomènes d’une autre catégorie ”

“ Les sciences physiques, pour résoudre le problème, vont faire usage non pas de réalités sensibles, du soleil tel que nous le voyons briller dans le ciel, mais des symboles par lesquels les théories représentent ces réalités ”

“ « La vraie théorie médicale, dit-il, s'occupe »de l'étude des mouvements vitaux, mais elle s'inquiète "fort peu de la théorie physique, de la figure des atomes, ode la proportion des éléments inertes et de la structure "des organes. ”

“ Du moins, semble-t-il assuré qu’à notre époque, le second courant, beaucoup plus puissant que le premier, entraîne nos théories vers une conception de la matière de plus en plus complexe, de plus en plus riche en attributs. ”