TRENTE-UNIÈME LEÇON

Considérations générales sur la thermologie mathématique.

D'après la leçon précédente, on considère, en thermologie, deux ordres

principaux de phénomènes: les premiers, directement relatifs à l'action

thermologique proprement dite, consistent dans le mode suivant lequel

certains corps quelconques s'échauffent tandis que d'autres se

refroidissent, en vertu de leurs diverses influences mutuelles, à

distance ou au contact, fondées sur l'inégalité de leurs températures;

les seconds se rapportent, au contraire, aux modifications plus ou moins

profondes et plus ou moins éloignées que le nouvel état thermométrique

de chaque corps fait nécessairement éprouver à sa constitution physique

primitive. Ces derniers phénomènes ne sauraient être jusqu'ici l'objet

d'aucune théorie mathématique, si ce n'est par l'intervention illusoire

des fluides ou des éthers imaginaires, et l'on ne conçoit pas même,

d'une manière nette, comment ils pourraient jamais y être réellement

assujettis, quoique rien, sans doute, n'en doive indiquer

l'impossibilité radicale. Ainsi, la thermologie mathématique embrasse

exclusivement aujourd'hui les phénomènes du premier genre, dont elle est

destinée à compléter et à perfectionner l'étude fondamentale.

On conçoit, en effet, que la thermologie physique, ci-dessus examinée,

puisse nous conduire jusqu'à connaître selon quelles lois la température

s'élève successivement sur la surface extérieure de l'un des deux corps,

et s'abaisse sur celle de l'autre, par suite de leur action réciproque.

Mais là s'arrête évidemment, en général, par la nature même de cette

question physique, le domaine de l'exploration directe; et, néanmoins,

une semblable étude ne saurait être envisagée comme vraiment complète

que dans le cas purement idéal d'un point géométrique. Comment la

chaleur, une fois introduite dans un corps par son enveloppe extérieure,

se propage-t-elle peu à peu en tous les points de sa masse, de manière à

assigner à chacun d'eux, pour un instant désigné, une température

déterminée; ou, en sens inverses, comment cette chaleur intérieure se

dissipe-t-elle au dehors, à travers la surface, par une déperdition

graduelle et continue? C'est ce qu'il faudrait évidemment renoncer à

connaître avec exactitude, si l'analyse mathématique, prolongement

naturel de l'observation immédiate devenue impossible, ne venait ici

permettre à notre intelligence de contempler, par une exploration

indirecte, les lois suivant lesquelles s'accomplissent ces phénomènes

internes, dont l'étude semblait devoir nous être nécessairement

impénétrable. Telle est la destination essentielle de la doctrine

admirable que nous devons au beau génie du grand Fourier, et qu'il

s'agit maintenant de caractériser nettement dans son ensemble.

Cette doctrine comprend deux parties générales bien distinctes: l'une,

relative aux lois de la propagation proprement dite de la chaleur, d'une

manière graduelle et continue, par voie de contiguïté immédiate;

l'autre, qui concerne la théorie de l'action thermologique exercée à des

distances quelconques, ou l'analyse du rayonnement. Je considérerai

surtout, et d'abord, la première partie, principal objet des travaux de

Fourier, et qui constitue, en effet, par sa nature, l'étude la plus

fondamentale.

Afin de mieux circonscrire le sujet propre et essentiel de notre examen

philosophique, il faut, enfin, décomposer cette étude en deux branches

fort différentes, suivant qu'on envisage les lois de la propagation

graduelle de la chaleur dans les solides ou dans les fluides. Outre que

le premier cas est jusqu'ici le seul réellement exploré, c'est

nécessairement celui où ces lois peuvent être contemplées dans toute

leur pureté élémentaire. Quant aux masses fluides, la température

effective de chacun de leurs points, à une époque donnée, ne tient pas

seulement à l'action thermologique que les diverses molécules exercent,

de proche en proche, les unes sur les autres; elle est surtout, en

réalité, comme l'expérience le montre clairement, le résultat des

mouvemens plus ou moins rapides que l'inégalité des températures fait

naître inévitablement dans l'intérieur du système: en sorte que les

recherches purement thermologiques se compliquent de questions

hydrodynamiques, dont elles sont nécessairement inséparables. À la

vérité, Fourier a su étendre à ce cas difficile sa théorie fondamentale,

du moins en ce qui concerne les équations différentielles du problème.

Mais, on conçoit que, la simple étude analytique des mouvemens réels

produits dans les fluides par la seule pesanteur étant jusqu'ici,

d'après la vingt-neuvième leçon, presque inextricable, la question, bien

plus difficile, de la propagation mathématique de la chaleur y sera

long-temps encore essentiellement inaccessible. Du reste, il convient

d'observer que c'est principalement envers les gaz que les hautes

difficultés propres à une telle recherche se trouvent profondément

combinées, dans le cas, par exemple, des températures atmosphériques.

Car les liquides pouvant être échauffés, dans les expériences des

physiciens, de manière à prévenir la formation des courans intérieurs,

ils constituent par leur nature, à cet égard comme à tant d'autres, une

sorte d'intermédiaire entre le cas des solides et celui des gaz.

Quoiqu'un tel mode d'échauffement soit, sans doute, essentiellement

artificiel, son observation exacte et approfondie n'en serait pas moins

très précieuse, par la facilité que procure l'état fluide de mesurer

directement les températures internes, et de vérifier ainsi, d'une

manière fort sensible, les lois fondamentales de la propagation de la

chaleur, qui doit alors s'accomplir presque aussi régulièrement que si

la masse était solide. Néanmoins, c'est, évidemment, au seul cas des

solides que nous devons ici restreindre nos considérations générales.

Le phénomène fondamental de la diffusion de la chaleur dans l'intérieur

d'une masse solide par la seule action graduelle et continue de ses

molécules consécutives, est toujours modifié nécessairement par deux

sortes de conditions générales, qu'il faut d'abord caractériser, afin

que l'ensemble du problème soit nettement défini. Les unes se rapportent

à l'état initial arbitraire, qui, dans chaque cas particulier, détermine

la température primitive propre à un point quelconque du corps. Les

autres concernent l'état thermométrique de la surface extérieure, en

vertu de l'action, variable ou constante, inégale ou commune, du système

ambiant. Ces deux ordres de données sont indispensables pour fixer

exactement, à l'égard de chaque question spéciale, l'interprétation

analytique de l'équation fondamentale de la propagation de la chaleur,

qui, par son extrême généralité nécessaire, ne saurait renfermer aucune

trace immédiate, ni de l'état initial propre aux diverses molécules, ni

des circonstances permanentes particulières à l'enveloppe. Mais, par

cela même que ces conditions sont essentiellement modificatrices, il

importe de considérer, avant tout, la loi principale; quoique, en

elle-même, elle ne puisse avoir de relation directe qu'avec un phénomène

purement abstrait, dont l'entière réalisation immédiate ne saurait avoir

lieu que dans le seul cas d'une masse solide indéfinie en tous sens.

Quant à l'objet analytique d'une telle recherche, il consiste toujours à

découvrir la fonction qui exprime, à tout instant, la température d'un

point quelconque de la masse solide. Cette fonction se rapporte donc, en

général, à quatre variables indépendantes, puisque, outre le temps, elle

doit contenir les trois coordonnées géométriques de chaque molécule:

cependant, le nombre des variables est souvent réductible à trois, ou

même à deux, quand la forme du corps et son mode d'échauffement

permettent de supposer que la température change uniquement d'après une

seule coordonnée.

Il paraîtrait d'abord nécessaire de distinguer deux cas essentiels dans

la question fondamentale, suivant qu'on examine l'état variable des

températures successives, ce qui constitue l'étude la plus complète, ou

qu'on se borne à considérer l'état permanent vers lequel tend finalement

l'ensemble de ces températures, sous l'influence d'une cause quelconque

constante. Le système approche toujours très rapidement de ce dernier

état, et d'autant plus que la perméabilité est plus parfaite, quoiqu'il

ne pût jamais y atteindre rigoureusement que dans un temps indéfini.

Quand on l'envisage isolément, la fonction cherchée, qui devient alors

indépendante du temps, peut se réduire, dans les cas les plus simples,

à ne contenir qu'une seule variable. Ce problème est susceptible, sans

doute, d'être étudié, jusqu'à un certain point, indépendamment du

premier, comme l'avait fait l'illustre Lambert à l'égard des

températures permanentes d'une barre prismatique dont une extrémité est

soumise à l'action d'un foyer constant. Mais une telle étude serait

évidemment très imparfaite, et surtout peu rationnelle, puisque l'état

final ne saurait être bien conçu qu'à la suite des modifications

successives qui l'ont graduellement produit. On ne doit donc pas traiter

cette question séparément de l'ensemble du problème; elle constitue

seulement une des conséquences générales les plus importantes de la

solution totale.

Relativement à la loi physique élémentaire, base nécessaire de cette

théorie mathématique, elle consiste à supposer toujours l'intensité de

l'action thermologique proportionnelle à la différence des températures,

sans qu'on ait d'ailleurs besoin de rien préjuger habituellement quant

au mode suivant lequel elle dépend de la distance. Si cette

proportionnalité n'était point admise, il importe de remarquer, avant

tout, que le véritable esprit fondamental de la doctrine générale créée

par Fourier n'en saurait être aucunement altéré, ce que les physiciens

ont quelquefois trop méconnu; mais l'obligation d'introduire, dans les

élémens de cette doctrine, une fonction nouvelle et moins simple,

compliquerait nécessairement beaucoup les équations différentielles, et

pourrait ainsi rendre inextricables les difficultés purement

analytiques. Or, les expériences de divers physiciens, et surtout celles

de MM. Dulong et Petit, ont clairement constaté, comme je l'ai indiqué

dans la leçon précédente, que cette loi, primitivement imaginée par

Newton, ne pouvait plus être adoptée quand la différence des

températures devenait très considérable. Toutefois, un tel résultat ne

peut nullement affecter la formation des équations différentielles

fondamentales relatives à la propagation intérieure de la chaleur. Car,

en parvenant à ces équations, on n'a jamais à considérer que l'action

thermologique instantanée de molécules infiniment voisines, dont les

températures diffèrent infiniment peu. Dès lors il suffit que cette

action dépende seulement de la différence des températures, ce qui

demeurera toujours incontestable, pour qu'on doive la supposer ici

simplement proportionnelle à cette différence, quelle que puisse être

d'ailleurs la vraie fonction naturelle, conformément à l'esprit général

de la méthode infinitésimale, si clairement prononcé dans toutes les

recherches géométriques et mécaniques. Lorsque, en complétant chaque

application effective, on arrivera à considérer l'état thermologique de

la surface extérieure, modifié par voie de rayonnement, c'est seulement

alors qu'une telle hypothèse deviendra purement approximative, et qu'on

ne devra plus l'employer qu'avec la réserve convenable et en soumettant

ses conséquences définitives aux diverses restrictions indiquées par

l'expérience. Mais la théorie fondamentale ne peut jamais en être

radicalement affectée.

Après ces considérations préliminaires indispensables sur la nature

propre d'un tel problème, et sur l'esprit général de la solution,

examinons directement la formation des équations fondamentales qui

expriment les lois mathématiques de la propagation de la chaleur. Il

faut, pour cela, envisager préalablement deux cas élémentaires,

essentiellement abstraits sans doute, et constituant néanmoins une

préparation nécessaire, puisque toutes les notions essentielles de cette

théorie y trouvent leur véritable origines, et peuvent y être étudiées

dans leur plus grande simplicité. Ils consistent, suivant la judicieuse

expression de Fourier, dans le mouvement uniforme de la chaleur, d'abord

en une seule direction, et ensuite en tous sens; ils remplissent, en

effet, envers l'ensemble de la thermologie mathématique, le même office

essentiel que la théorie du mouvement uniforme à l'égard de la mécanique

rationnelle.

Le premier et le plus simple de ces deux cas concerne l'état final et

permanent des températures dans un solide indéfini compris entre deux

plans parallèles, dont chacun est supposé constamment entretenu à une

température invariable, commune à tous ses points, et différente

seulement de l'une à l'autre base. Quelles que soient les températures

initiales des divers points intérieurs d'une masse ainsi définie, leur

ensemble tendra vers un certain système définitif, qui ne serait

exactement réalisé qu'au bout d'un temps infini, mais qui aurait la

propriété caractéristique de subsister éternellement par lui-même s'il

était une fois établi. Ce système est, par sa nature, entièrement

indépendant des circonstances primitives, susceptibles seulement

d'influer sur l'époque de sa réalisation, et sur les modifications qui

l'auraient graduellement amenée. La définition de la masse proposée

montre clairement que cet état final et fixe doit être identique en tous

les points d'une même section quelconque parallèle aux deux bases, et

varier uniquement d'une tranche à la suivante, d'après la distance à

ces bases données. Toute la difficulté est donc réduite ici à connaître

la loi précise de cette variation. Or, une telle loi doit être déduite

de cette condition, caractéristique de la fixité: une tranche quelconque

transmet à la suivante autant de chaleur qu'elle en reçoit de la

précédente. Ce principe évident conduit aussitôt à reconnaître aisément

que la température de chaque point est exprimée par une fonction du

premier degré de sa distance à l'une des bases: puisque, en vertu d'une

semblable distribution des températures, l'échauffement que tendrait à

produire sur la molécule considérée une quelconque de celles qui

l'avoisinent, serait toujours exactement compensé par le refroidissement

dû à la molécule symétrique; en sorte que toutes les actions

thermologiques du système, ainsi comparées, se détruiraient

mutuellement. Dans cette formule, le terme indépendant de l'ordonnée est

égal à la température de la base à partir de laquelle cette ordonnée est

comptée; le coefficient du terme variable, a pour valeur le rapport de

la différence des deux températures extrêmes données à la distance

connue des deux bases.

Ce dernier coefficient est extrêmement remarquable, comme fournissant la

première source élémentaire d'une notion fondamentale commune à toute

la thermologie mathématique, celle de ce que Fourier a nommé le _flux_

de chaleur, c'est-à-dire la quantité de chaleur plus ou moins grande,

qui, en un temps donné, traverse perpendiculairement une aire plane de

grandeur déterminée[28]. La différence des températures de deux tranches

quelconques étant ici toujours proportionnelle à leur distance, le flux

relatif à l'unité de temps et à l'unité de surface, a pour mesure

naturelle, le rapport constant de ces deux nombres, qu'exprime le

coefficient proposé multiplié par la perméabilité propre à la substance

considérée. Ce cas est le seul où le flux puisse être immédiatement

évalué, et c'est d'après lui qu'on l'estime en toute autre circonstance,

quand l'état du système varie, et que les températures ne sont pas

uniformément réparties.

[Note 28: Contraints de penser à l'aide de langues

jusqu'ici toujours formées sous l'influence exclusive ou

prépondérante d'une philosophie théologique ou métaphysique,

nous ne saurions encore entièrement éviter, dans le style

scientifique, l'emploi exagéré des métaphores. On ne doit

donc pas reprocher à Fourier ce que les expressions

précédentes contiennent, sans doute, de trop figuré. Mais il

est aisé de sentir, malgré cette imperfection, qu'elles

désignent seulement un simple fait thermologique général,

entièrement indépendant de toute vaine hypothèse sur la

nature de la chaleur, comme le savent très bien tous ceux

qui ont quelque connaissance de cette théorie.]

La même démonstration convient à l'analyse du second cas préparatoire,

où l'on envisage l'égale distribution de la chaleur, non plus dans une

seule direction, mais en tous sens. Il s'agit alors de l'état final et

permanent d'une masse solide comprise entre trois couples de plans

parallèles, respectivement rectangulaires, où les températures changent

d'un point à un autre à raison de chacune de ses trois coordonnées. On

prouve encore, dans un tel parallélépipède, que la température d'une

molécule quelconque est exprimée par une fonction complète du premier

degré relative aux trois coordonnées simultanément, pourvu qu'on suppose

les six faces extérieures constamment entretenues aux diverses

températures qu'une telle formule assignerait à chacun de leurs points.

Il est aisé de reconnaître en effet, comme précédemment, que toutes les

actions thermologiques élémentaires se détruisent deux à deux, en vertu

de cette répartition des températures.

Ce cas donne lieu à une nouvelle remarque fondamentale sur

l'interprétation thermologique des trois coefficiens propres aux

diverses coordonnées contenues dans cette équation. Les échanges de

chaleur s'effectuant ici en tous sens, chaque coefficient sert à mesurer

le flux parallèle à l'ordonnée correspondante. Chacun de ces trois flux

principaux se trouve avoir nécessairement la même valeur que si les

deux autres n'existaient pas; comme en mécanique, les divers mouvemens

élémentaires s'accomplissent simultanément, sans aucune altération

mutuelle. En estimant ce flux suivant une nouvelle direction quelconque,

on voit aussi qu'il se déduit des premiers d'après les mêmes lois

mathématiques qui président, en mécanique, à la composition des forces,

et, en géométrie, à la théorie des projections.

On aperçoit ici un nouvel et mémorable exemple de cette admirable

propriété radicalement inhérente à l'analyse mathématique de dévoiler,

quand elle est judicieusement appliquée, des analogies réelles entre les

phénomènes les plus divers, en permettant de saisir dans chacun ce qu'il

présente d'abstrait, et par suite, de commun. Le premier et le plus

fondamental des deux cas thermologiques élémentaires que nous venons de

considérer, correspond exactement, en géométrie, à la marche des

ordonnées d'une ligne droite, et, en mécanique, à la loi du mouvement

uniforme. Les mêmes coefficiens dont la destination thermologique est de

mesurer les flux de chaleur, servent, géométriquement, à estimer les

directions, et, mécaniquement, à évaluer les vitesses. Quoique je me

sois efforcé, dans le premier volume, de faire convenablement ressortir,

par une étude directe et générale, ce caractère fondamental de

l'analyse mathématique, je ne devais pas négliger d'en signaler ici une

vérification aussi capitale.

D'après les théorèmes préliminaires indiqués ci-dessus, la méthode

infinitésimale permet de former aisément l'équation fondamentale

relative à la propagation de la chaleur dans un cas quelconque. En

effet, de quelque manière que doivent varier les températures

successives d'une même molécule, ou les températures simultanées des

différens points, on peut toujours concevoir la masse décomposée en

élémens prismatiques, infiniment petits relativement à chacun des trois

axes coordonnés, suivant les faces desquels les flux de chaleur soient

uniformes et constans pendant toute la durée d'un même instant. Chaque

flux sera donc nécessairement exprimé par la fonction dérivée de la

température relativement à l'ordonnée correspondante. Cela posé, si le

flux avait, dans les trois sens, la même valeur pour les deux faces

égales et opposées perpendiculaires à la même ordonnée, la température

de l'élément ne pourrait, évidemment, éprouver aucun changement,

puisqu'il s'échaufferait autant par l'une de ces faces qu'il se

refroidirait par l'autre. Ainsi, les variations de cette température ne

sont dues qu'à l'inégalité de ces deux flux antagonistes. En évaluant

cette différence, qui dépendra naturellement de la seconde dérivée de

la température rapportée à l'ordonnée considérée, et ajoutant entre

elles les différences propres aux trois axes, on évaluera donc

exactement la quantité totale de chaleur alors introduite, et par suite,

l'accroissement instantané que devra présenter effectivement la

température de la molécule, pourvu qu'on ait convenablement égard à la

chaleur spécifique et à la densité de cet élément. De là résulte

immédiatement l'équation différentielle fondamentale, qui consiste en ce

que la somme des trois dérivées partielles du second ordre de la

température, envisagée tour à tour comme une fonction de chaque ordonnée

isolément, est nécessairement toujours égale à la première dérivée de

cette température relativement au temps, multipliée toutefois par un

coefficient constant: ce coefficient a pour valeur le produit de la

densité par le rapport de la chaleur spécifique à la perméabilité de la

molécule. S'il était convenable de considérer directement l'état final

et permanent du système, on le caractériserait aussitôt en se bornant à

annuller le second membre de cette équation générale, qui ne

contiendrait plus alors que trois variables indépendantes.

On voit que, conformément aux propriétés universelles des relations

différentielles, une telle équation ne renferme immédiatement aucune

trace, non-seulement de l'état thermologique initial, mais encore des

circonstances perpétuelles propres à la surface extérieure. L'équation

exprime simplement ce que le phénomène offre de plus général et de plus

profond, l'échange continuel de la chaleur entre toutes les molécules du

système, en vertu de leurs températures actuelles. C'est ainsi que le

premier volume de cet ouvrage nous a fait voir les équations

différentielles fondamentales de la géométrie et de la mécanique,

représentant d'une manière uniforme, un même phénomène général,

abstraction faite du cas particulier quelconque où il se réalisera.

Telle est l'origine philosophique de cette parfaite coordination

qu'introduit constamment l'emploi convenable de l'analyse mathématique,

quand la nature de nos études les en rend susceptibles. Désormais, en

thermologie, les recherches illimitées que pourront suggérer les

innombrables variétés de la forme des corps et de leur mode

d'échauffement seront toujours, aux yeux des géomètres, les diverses

modifications analytiques d'un problème unique, invariablement assujetti

à une même équation fondamentale. Les différens cas particuliers ne

pourront, en effet, s'y distinguer que par la composition analytique des

fonctions arbitraires propres à l'intégrale générale de cette équation.

Toutefois, comme le sens d'une telle relation abstraite ne saurait

devenir entièrement déterminé qu'en ayant égard aux conditions

caractéristiques de chaque question spéciale, il importe de signaler

maintenant, pour compléter cette indication sommaire, le mode uniforme

suivant lequel Fourier a conçu l'introduction analytique de ces

conditions complémentaires. Il faut distinguer, à cet effet, entre

l'état initial des différens points du système et l'état permanent de la

surface extérieure, titres généraux sous lesquels pourront toujours être

classées toutes ces diverses particularités.

Quant à la considération des températures primitives, elle ne présente

immédiatement aucune difficulté analytique qui lui soit propre, si ce

n'est lorsqu'on en vient à exécuter les intégrations. Alors, les

fonctions arbitraires doivent être choisies de telle manière que, en

annullant le temps dans la formule générale qui représente la

température de chaque point à un instant quelconque, afin de remonter à

l'état initial, cette formule devienne exactement identique avec la

fonction des coordonnées, préalablement définie, par laquelle a été

caractérisé le système thermologique originel. Cette condition ne donne

donc lieu à aucune relation différentielle générale.

Il n'en est pas de même relativement à l'état de la surface. On doit

alors exprimer que la formule générale des températures, quand on y

suppose, entre les coordonnées qui s'y trouvent, la relation convenable

à la surface proposée, coïncide, en tout temps, avec celle qui convient

à cette surface. Or, cette condition étant, de sa nature, permanente,

elle est susceptible d'être prise en considération d'une manière

générale par une équation différentielle subsidiaire, puisqu'elle altère

continuellement le mode fondamental de propagation, tandis que

l'influence de l'état initial devait se borner uniquement à affecter les

valeurs absolues des températures propres à un instant donné. Cette

équation différentielle, qui est nécessairement du premier ordre,

s'obtient en égalant, pour un élément quelconque de la surface, la

quantité de chaleur qu'il reçoit, selon sa normale, de la part des

molécules intérieures correspondantes, avec celle qui tend à sortir par

l'influence donnée du système ambiant. L'ordre moins élevé d'une telle

équation, comparativement à l'équation fondamentale de la propagation

intérieure, résulte de ce que, dans celle-ci, il fallait inévitablement

considérer la différentiation du flux entre les deux faces opposées de

chaque élément, tandis que, pour la surface, on doit, au contraire,

envisager le flux lui-même, immédiatement compensé par l'action du

milieu. Si, par une cause quelconque, une certaine couche intérieure

était assujettie d'avance à un système de températures déterminé, il en

résulterait aussitôt, comme le remarque judicieusement Fourier, la même

solution de continuité qu'à la surface dans le mode général de

propagation de la chaleur.

Cette équation auxiliaire propre à tous les points de l'enveloppe,

contient nécessairement, outre les fonctions dérivées de la température

relativement aux coordonnées qui expriment le flux suivant chacune

d'elles, les coefficiens différentiels purement géométriques par

lesquels est définie analytiquement la direction de la normale en chaque

point de la surface. Tel est le mode général suivant lequel la forme des

corps se trouve convenablement introduite dans la thermologie

mathématique, de manière à exercer toujours sur l'ensemble de la

solution une influence inévitable et spéciale. L'observation avait, sans

doute, signalé depuis long-temps une telle influence, par des

indications incontestables; mais on conçoit qu'il était impossible de

s'en faire une juste idée, avant que la doctrine de Fourier eût

rationnellement assigné son véritable rang général parmi les diverses

causes qui concourent à l'effet total, dont l'exploration directe ne

saurait fournir à cet égard que des notions essentiellement vagues et

confuses.

Tels sont les moyens généraux de mettre en équation tous les problèmes

relatifs à la propagation de la chaleur dans les solides, ainsi que les

deux sortes de conditions complémentaires destinées à déterminer, pour

chaque cas particulier, les fonctions arbitraires correspondantes à

cette équation différentielle du second ordre. La nature de cet ouvrage

et ses limites nécessaires ne me permettent point de donner ici aucune

idée, même sommaire, du système entièrement neuf de procédés analytiques

créé par le génie de Fourier pour l'intégration de ces équations, qui se

trouvaient dépendre inévitablement de la partie la plus difficile et la

plus imparfaite du calcul intégral. Cette belle analyse est surtout

caractérisée par le soin qu'on y prend constamment de chercher

directement l'intégrale convenable à la question thermologique, sans la

déduire de celle qui présente la plus grande généralité abstraite, et

dont la formation serait presque toujours impossible. Les conditions

subsidiaires relatives, soit à l'état primitif du système, soit à

l'état permanent de la surface, y ont introduit la considération

indispensable des fonctions discontinues, dont la théorie, maintenant si

satisfaisante, était jusque alors à peine ébauchée dans ses premiers

rudimens. Les théorèmes généraux sur la transformation de ces fonctions

en séries trigonométriques, procédant selon les sinus ou les cosinus des

multiples indéfinis de la variable, ou en intégrales définies

équivalentes, ont notablement agrandi le domaine fondamental de

l'analyse mathématique, indépendamment de leur destination directe pour

la thermologie. J'ai déjà noté, dans le premier volume, comment la

géométrie pouvait les employer à compléter la représentation analytique

de toutes les figures, en l'étendant à des portions limitées des lieux

géométriques ou à des assemblages quelconques des diverses formes, ce

qui était d'ailleurs nécessaire à la thermologie mathématique, afin d'y

pouvoir étudier la propagation de la chaleur dans les polyèdres. Mais la

manière dont Fourier a dirigé l'usage de ses procédés analytiques n'est

peut-être pas moins remarquable, sous le point de vue philosophique, que

l'invention même de tels moyens. Non-seulement il s'est toujours

scrupuleusement attaché, dans tous les cas importans, à obtenir

finalement des formules claires, simples et facilement évaluables en

nombres, comme on devrait le faire à l'égard de questions quelconques;

mais il les a, en général, tellement composées qu'elles dévoilent, au

premier aspect, la marche essentielle du phénomène proposé, leurs

différens termes exprimant sans cesse des états thermologiques

élémentaires et distincts, qui se superposent continuellement, ainsi que

l'exploration directe le ferait apercevoir, si elle était praticable

avec un tel degré de précision.

Sous le point de vue purement analytique, les problèmes thermologiques

offrent, par leur nature, une analogie fondamentale avec ceux que fait

naître l'étude du mouvement des fluides. Il s'agit, de part et d'autre,

de fonctions de quatre variables indépendantes, assujetties à des

équations aux différences partielles du second ordre, dont la

composition est habituellement semblable. La parité s'étend même, à

beaucoup d'égards, aux conditions auxiliaires. Celles relatives aux

températures primitives des diverses molécules, sont remplacées, dans

les problèmes hydrodynamiques, par les vitesses initiales des différens

points. De même, le maintien constant de la surface du fluide à un degré

donné de pression extérieure, représente l'état permanent de l'enveloppe

du solide échauffé à une température déterminée, indépendante de la

propagation interne. Il y a toutefois, sous ce dernier rapport, une

différence essentielle entre les deux cas, puisque, dans le problème

thermologique, la forme de la surface demeure invariable pendant toute

la durée du phénomène, tandis qu'elle change, dans la question

hydrodynamique, à mesure que le phénomène s'accomplit, ce qui doit

augmenter nécessairement les difficultés analytiques. Mais, quoique les

deux analyses ne puissent pas, sans doute, être envisagées comme

exactement identiques, leurs analogies naturelles n'en sont pas moins

évidemment assez profondes pour que les progrès généraux de l'une,

deviennent immédiatement applicables au perfectionnement de l'autre,

ainsi que Fourier l'a annoncé. On doit donc compter que, lorsque

l'ensemble de la doctrine de Fourier sera plus connu et mieux apprécié,

les géomètres en feront un usage très étendu et fort important dans

l'exploration analytique des mouvemens des fluides, comme Corancez l'a

déjà tenté.

En considérant sous un aspect philosophique l'esprit général de cette

analyse thermologique, elle m'a semblé comporter un perfectionnement

fondamental, que je dois ici indiquer sommairement aux géomètres

susceptibles de le comprendre et de l'utiliser. Il consisterait

essentiellement dans l'application du calcul des variations à la

thermologie, jusqu'ici tout-à-fait privée de cette précieuse méthode.

Partout où une grandeur quelconque reçoit deux sortes d'accroissemens,

non-seulement divers et indépendans, mais aussi radicalement

hétérogènes, la conception des _variations_ peut être introduite, et

présente constamment la propriété essentielle d'améliorer, dans ses

élémens, l'expression analytique des phénomènes, en distinguant mieux,

par le calcul même, les causes naturellement différentes. C'est ainsi

que Lagrange a si heureusement transporté cette conception dans

l'analyse mécanique, où elle empêche de confondre désormais les

différentiations purement géométriques avec celles dont le caractère est

vraiment dynamique. Or, la thermologie me paraît comporter une telle

application, tout aussi naturellement que la mécanique. Car on y

considère toujours évidemment, à l'égard des températures, deux ordres

bien tranchés de changemens généraux: ceux qu'éprouve, aux diverses

époques du phénomène, la température d'une même molécule, et ceux qui se

manifestent en un même instant, en passant d'un point à un autre. Deux

points de vue différentiels aussi distincts, jusqu'ici sans cesse

confondus dans les équations thermologiques, pourraient y être

habituellement séparés avec facilité en appliquant à l'un d'eux

l'algorithme spécial des variations, qui conviendrait surtout au second.

Un tel perfectionnement ne se bornerait pas à l'amélioration des

notations fondamentales, ce qui d'ailleurs aurait déjà, pour tout

analyste, une extrême importance. Mais je ne doute pas, en outre, que

l'emploi judicieux des transformations générales enseignées par le

calcul des variations pour isoler les deux caractéristiques, ne

contribuât beaucoup à simplifier l'ensemble de la solution analytique,

en même temps qu'à l'éclaircir, et à la mettre mieux en harmonie avec la

marche du phénomène thermologique. La nature et l'étendue de mes travaux

propres ne me laissant guère l'espoir de suivre jamais cette pensée

d'une manière convenablement spéciale, j'ai dû la livrer immédiatement

aux géomètres qui seraient disposés à profiter d'une telle ouverture.

Après avoir suffisamment caractérisé sous ses principaux aspects la

théorie mathématique de la propagation graduelle et continue de la

chaleur ou du froid dans les corps solides, il resterait à analyser

philosophiquement la doctrine générale de Fourier en ce qui concerne

l'étude de la chaleur rayonnante. Mais cette opération ne pourrait

s'effectuer clairement qu'à l'aide de développemens très étendus qui

seraient ici déplacés. D'ailleurs, les considérations précédentes,

relatives à la question la plus importante et la plus difficile, font

assez concevoir comment les phénomènes thermologiques ont pu être

irrévocablement ramenés à des lois mathématiques, ce qui devait être,

dans cet ouvrage, mon seul but essentiel. Je me bornerai donc, quant à

l'analyse du rayonnement, à signaler ici son résultat général le plus

remarquable, qui consiste dans l'explication rationnelle du mode suivant

lequel varie l'intensité du rayonnement d'après sa direction.

J'ai déjà noté à ce sujet, dans la leçon précédente, comment M. Leslie

avait découvert, par une expérimentation ingénieuse, la variation

continuelle de cette intensité proportionnellement aux sinus des angles

que forment les rayons, soit émergens, soit incidens, avec la surface

correspondante. Or, Fourier a pleinement démontré que cette loi est

indispensable à l'établissement ou au maintien de l'équilibre

thermométrique entre deux corps quelconques. Une molécule placée

arbitrairement dans l'intérieur d'une enceinte très étendue, dont toutes

les parties sont exactement à une même température constante, prend

toujours, au bout d'un certain temps, cette température commune, et la

conserve indéfiniment quand elle l'a une fois acquise: c'est ce

qu'indiquent clairement les observations les plus vulgaires. Il est

d'abord aisé de prouver qu'un tel résultat ne saurait avoir lieu si

toutes les parties de l'enceinte rayonnaient sur la molécule avec la

même énergie, abstraction faite de l'inégalité des distances: la chaleur

émise perpendiculairement à la surface de l'enceinte ne peut donc avoir

la même intensité que celle qui en émane suivant des directions plus ou

moins obliques. Les considérations employées par Fourier montrent

ensuite, d'après une analyse plus approfondie, que cette température

commune n'existerait pas davantage si l'on faisait varier l'intensité du

rayonnement suivant toute autre loi que celle du sinus de l'obliquité:

l'état thermométrique de la molécule dépendrait alors de sa situation,

et pourrait présenter les différences les plus absurdes d'une position à

l'autre, au point d'être, en certains cas, très supérieur ou très

inférieur à l'état général et permanent de l'enceinte. La démonstration

est simple, quand on a seulement égard à la chaleur directement envoyée

à la molécule par chaque élément de l'enceinte; mais elle se complique

beaucoup lorsqu'on vient à considérer, comme l'exige une analyse

complète, celle qui peut en provenir aussi après un nombre quelconque de

réflexions successives. Enfin, il suffit de remplacer la molécule

proposée par un corps de dimensions sensibles, pour étendre le même

raisonnement mathématique à la partie de la loi empirique de M. Leslie,

qui concerne la chaleur reçue au lieu de la chaleur émise. Ainsi, ce

beau travail de Fourier rattache directement au simple fait général et

vulgaire de l'équilibre thermométrique cette loi remarquable, base

principale de la théorie du rayonnement, et que les expériences des

physiciens ne pouvaient sans doute établir que d'une manière seulement

approximative. Cette démonstration difficile constitue certainement une

des plus heureuses applications de l'analyse mathématique aux études

physiques, envisagées sous un point de vue spécial.

D'après le plan général établi dans les prolégomènes de cet ouvrage, la

philosophie naturelle, conçue abstraitement, doit être le seul sujet de

notre examen habituel, et nous avons dû nous interdire d'y comprendre,

d'ordinaire, les considérations concrètes relatives à l'ensemble de

l'histoire naturelle proprement dite, le système des sciences

secondaires ne pouvant être qu'une dérivation de celui des sciences

fondamentales (voyez la deuxième leçon). Je ne saurais donc envisager

ici, avec toutes les indications spéciales qu'exigerait son exacte

appréciation philosophique, l'importante théorie des températures

terrestres, qui constitue cependant l'application la plus essentielle et

en même temps la plus difficile de la thermologie mathématique.

Toutefois, je ne puis m'empêcher de signaler sommairement une partie

aussi neuve et aussi intéressante de la doctrine générale créée par

Fourier.

La température propre à chaque point de notre globe est essentiellement

due, abstraction faite des influences purement locales ou accidentelles,

à l'action diversement combinée de trois causes générales et

permanentes: 1º la chaleur solaire, affectant inégalement les différens

lieux, et partout assujettie à des variations périodiques; 2º la chaleur

intérieure propre à la terre dès l'origine de sa formation à l'état de

planète distincte; 3º enfin, l'état thermométrique général de l'espace

occupé par le monde dont nous faisons partie. La seconde cause agit

seule directement sur tous les points de la masse terrestre; l'influence

des deux autres est immédiatement limitée à la seule surface extérieure.

Elles sont, d'ailleurs, énumérées ici dans l'ordre effectif suivant

lequel elles ont pu nous être successivement dévoilées, c'est-à-dire

d'après leur participation plus ou moins étendue et plus ou moins

évidente à la production des phénomènes thermologiques de la surface,

les seuls complètement observables.

Avant Fourier, ces phénomènes étaient regardés, par l'ensemble des

physiciens et des naturalistes, comme devant être uniquement attribués à

l'action solaire, tant leur analyse avait été jusque alors vague et

superficielle. L'opinion d'une chaleur centrale était à la vérité très

ancienne; mais cette hypothèse, arbitrairement rejetée par les uns,

tandis que les autres l'admettaient d'une manière non moins hasardée,

n'avait réellement aucune consistance scientifique, la discussion

n'ayant jamais porté sur la part que cette chaleur originaire pouvait

avoir aux variations thermologiques de la surface. La théorie

mathématique de Fourier lui a montré clairement que, à cette surface,

les températures différeraient extrêmement de ce que nous observons,

soit quant à leur valeur, soit surtout quant à leur comparaison

générale, si la masse terrestre n'était point partout pénétrée d'une

chaleur propre et primitive, indépendante de l'action du soleil, et qui

tend à se perdre, à travers l'enveloppe, par son rayonnement vers les

autres astres, quoique l'atmosphère doive ralentir beaucoup cette

déperdition naturelle. Cette chaleur originaire contribue directement

très peu aux températures superficielles effectives; mais elle empêche

que leurs variations périodiques suivent d'autres lois que celles qui

doivent résulter de l'influence solaire, laquelle, sans cela, se

perdrait, en majeure partie, dans la masse totale du globe. En

considérant les points intérieurs, même très près de l'enveloppe, et à

une distance d'ailleurs d'autant moindre qu'ils sont plus rapprochés de

l'équateur, la chaleur centrale devient prépondérante, et bientôt c'est

elle qui règle exclusivement les températures correspondantes, dont la

fixité rigoureuse, et l'accroissement graduel à mesure que la profondeur

augmente, ont tant attiré dans ces derniers temps l'attention des

observateurs.

Quant à la troisième cause générale des températures terrestres,

personne, jusqu'à Fourier, n'en avait seulement conçu la pensée. Et

néanmoins, comme cet illustre philosophe avait coutume de l'indiquer à

ceux qu'il honorait de ses entretiens familiers, si, quand la terre a

quitté une partie quelconque de son orbite, elle y laissait un

thermomètre, cet instrument, supposé soustrait à l'action solaire, ne

pourrait sans doute baisser indéfiniment; la liqueur s'arrêterait

nécessairement à un certain point, qui indiquerait la température de

l'espace où nous circulons. Cette ingénieuse supposition n'est que

l'énoncé le plus simple et le plus frappant du résultat général des

travaux de Fourier à ce sujet, qui ont clairement établi que la marche

effective des températures à la surface de notre globe serait totalement

inexplicable, même en ayant égard à la chaleur intérieure, si l'espace

ambiant n'avait point une température propre et déterminée, qui doit

très peu différer de celle qu'on observerait réellement aux deux pôles

de la terre, quoique son évaluation véritable présente jusqu'ici quelque

incertitude. Il est remarquable que, des deux causes thermologiques

nouvelles découvertes par Fourier, la première soit susceptible d'être

directement mesurée à l'équateur, à quelques centimètres de la surface,

et la seconde aux pôles; tandis que, sur tous les points intermédiaires,

l'observation a besoin d'être dirigée et interprétée par une analyse

mathématique approfondie pour qu'on puisse démêler, dans ses indications

totales, l'influence propre à chacune des trois actions fondamentales.

Le grand problème des températures terrestres étant ainsi défini quant à

ses élémens généraux, sa solution mathématique constitue l'application

la plus difficile de la thermologie analytique. Il s'agit alors

d'analyser exactement la marche des températures dans une sphère donnée,

dont l'état initial est exprimé par une fonction déterminée, mais

inconnue, des coordonnées d'une molécule quelconque, et dont la surface,

en même temps qu'elle rayonne vers un milieu qu'on doit supposer à une

température constante, d'ailleurs ignorée, reçoit continuellement

l'influence d'une cause thermologique variable, exprimée par une

fonction périodique très complexe, quoique donnée, du temps écoulé: il

faut encore avoir égard à l'enveloppe gazeuse dont cette sphère est

entourée, et qui doit sensiblement modifier le mouvement naturel de la

chaleur à sa surface. L'extrême complication d'un tel problème, et notre

ignorance nécessaire à l'égard de l'une des conditions essentielles, ne

sauraient permettre d'en obtenir une solution rationnelle vraiment

complète, quoiqu'on puisse le simplifier en regardant la température

initiale de chaque molécule intérieure comme dépendant seulement de sa

distance au centre. Toutefois, l'état thermologique de la surface ou des

couches qui l'avoisinent devant constituer ici la plus intéressante

partie de la recherche, il a été possible, en dirigeant judicieusement

tous les efforts vers ce seul but, de parvenir, sous ce rapport, à des

résultats très satisfaisans, essentiellement dégagés de toute hypothèse

précaire sur la loi relative à la chaleur intérieure, envers laquelle

Fourier s'est toujours si sagement abstenu de prononcer. La marche

générale des températures superficielles est désormais nettement

caractérisée dans ses variations principales, soit diurnes, soit

annuelles; nous connaissons le mode suivant lequel y participe chacune

des trois causes thermologiques; enfin, nous apprécions convenablement

l'influence essentielle de l'atmosphère, qui, par une alternative

périodique, échauffe et refroidit tour à tour la surface, et contribue

ainsi à la régularité des phénomènes. Quoique cette étude difficile soit

encore si près de sa naissance, ses progrès principaux, relativement à

ce que nous pouvons espérer d'en connaître d'une manière positive, ne

dépendent essentiellement désormais que du perfectionnement des

observations, dont la belle théorie de Fourier a d'ailleurs nettement

tracé le plan le plus rationnel. Quand les données indispensables du

problème seront ainsi mieux connues, celle théorie permettra de remonter

avec certitude à quelques indications précises sur l'ancien état

thermologique de notre globe, aussi bien que sur ses modifications

futures. Mais, dès aujourd'hui, nous avons obtenu par là un résultat

définitif d'une haute importance philosophique, en reconnaissant que

l'état périodique de la surface est maintenant devenu essentiellement

fixe, et ne peut éprouver que d'imperceptibles variations par le

refroidissement continu de la masse intérieure dans la suite des

siècles postérieurs. Ce résumé rapide, quelque imparfait qu'il soit,

montre clairement quelle admirable consistance scientifique a pris tout

à coup, par les seuls travaux d'un homme de génie, cette branche

fondamentale de l'histoire naturelle du globe terrestre, qui, jusqu'à

Fourier, ne se composait que d'opinions vagues et arbitraires,

entremêlées de quelques observations incomplètes et incohérentes, d'où

ne pouvait résulter aucune exacte notion générale.

Tels sont, en aperçu, les principaux caractères scientifiques de la

thermologie mathématique créée par le génie du grand Fourier. Beaucoup

de géomètres contemporains se sont déjà empressés de parcourir cette

nouvelle carrière ouverte à l'esprit mathématique, mais sans ajouter

réellement jusqu'ici rien de vraiment capital aux résultats des travaux

de Fourier. On doit même dire que la plupart d'entre eux n'ont vu

essentiellement encore, en de telles recherches, qu'un nouveau champ

d'exercices analytiques, où l'on pouvait aisément obtenir une célébrité

momentanée, en modifiant, d'une manière plus ou moins intéressante, les

cas traités par l'illustre fondateur. Ces travaux secondaires

n'indiquent pas, le plus souvent, ce sentiment profond de la vraie

philosophie mathématique, dont Fourier fut peut-être plus éminemment

pénétré qu'aucun autre grand géomètre, et qui consiste surtout dans la

relation intime et continue de l'abstrait au concret, comme je me suis

tant efforcé de l'établir nettement. On a vu, par exemple, un géomètre,

aujourd'hui très renommé, attacher une puérile importance à reprendre

l'équation fondamentale de la propagation de la chaleur, en y concevant

variable, d'un point à un autre, la perméabilité, que Fourier avait

supposée constante, mais en continuant d'ailleurs à l'y regarder comme

identique en tous sens. Néanmoins, dans cet ensemble, déjà très étendu,

de recherches analytiques sur la thermologie, il faut distinguer les

travaux de M. Duhamel, les seuls dignes jusqu'ici d'être remarqués comme

ajoutant réellement quelque chose à la théorie fondamentale de Fourier,

en cherchant à perfectionner la représentation analytique des phénomènes

effectifs. J'indiquerai surtout l'heureuse conception de ce géomètre sur

la perméabilité.

M. Duhamel a senti qu'il serait illusoire de faire varier cette

propriété dans les différens points d'un corps, si, pour chaque

molécule, on la laissait égale en tous sens, ses modifications réelles

devant être, évidemment, bien plus prononcées selon les directions que

suivant les lieux. Il a donc reformé l'équation générale de la

thermologie, en y regardant la perméabilité comme assujettie à ces deux

ordres simultanés de variations. Son analyse l'a conduit à découvrir un

théorème général très remarquable sur les relations fixes des diverses

perméabilités d'une même molécule quelconque dans toutes les directions

différentes. Ce théorème est relatif au cas où la perméabilité serait la

même en tous les points du corps, et varierait seulement, pour chacun

d'eux, suivant les directions. Il consiste en ce que, dans une telle

hypothèse, il existe toujours, pour une masse quelconque, trois

directions rectangulaires déterminées, que M. Duhamel a judicieusement

nommées _axes principaux de conductibilité_, et selon lesquelles le flux

de chaleur a la même valeur que si la conductibilité était constante: le

flux est un _maximum_ relativement à l'un de ces axes, et varie, en tout

autre sens, proportionnellement au cosinus de l'angle correspondant. Ces

axes thermologiques offrent, en général, par l'ensemble de leurs

propriétés, une analogie intéressante et soutenue avec les axes

dynamiques découverts par Euler dans la théorie des rotations: il est

digne de remarque que les uns et les autres soient caractérisés par les

mêmes conditions analytiques, comme l'a montré M. Duhamel. Leur

considération présente surtout la même importance pour faciliter

l'étude analytique du phénomène, puisque, en y rapportant les

coordonnées, M. Duhamel est parvenu à rendre l'équation fondamentale

aussi simple, dans le cas de la perméabilité variable, que Fourier

l'avait établie pour la conductibilité constante, avec cette seule

différence que les trois termes du second ordre n'y ont plus des

coefficiens égaux. Cette intéressante découverte, envisagée sous le

point de vue philosophique, complète, d'une manière remarquable,

l'harmonie fondamentale, déjà signalée à tant d'autres égards par

Fourier, entre l'analyse thermologique et l'analyse dynamique. Son

utilité effective est, toutefois, notablement diminuée par la nature

essentiellement hypothétique de la constitution thermologique

correspondante: car, le théorème cesse nécessairement d'avoir lieu

lorsqu'on vient à envisager la perméabilité comme variable,

non-seulement selon les directions, mais aussi suivant les points, ce

qui est, néanmoins, sans doute, le cas réel, à l'égard duquel M. Duhamel

a d'ailleurs établi ensuite l'équation différentielle complète du

phénomène.

On n'a point encore tenté d'examiner les modifications que devrait

éprouver la thermologie mathématique, en tenant compte des changemens

que l'accomplissement du phénomène peut introduire, à ses diverses

époques, dans la perméabilité propre à chaque molécule et à chaque

direction: il en est ainsi des altérations analogues de la chaleur

spécifique. Aucune de ces propriétés, et surtout la dernière, ne saurait

cependant être envisagée comme rigoureusement invariable à toutes les

températures, conformément à ce que j'ai indiqué dans la leçon

précédente. Leurs inégalités doivent, sans doute, exercer une influence

réelle sur tous les cas qui comportent des changemens de température

très étendus. Il serait difficile d'y avoir égard sans compliquer

beaucoup les équations thermologiques fondamentales, dont l'intégration

deviendrait alors peut-être entièrement inextricable, comme on le voit

ordinairement dans l'étude analytique des phénomènes physiques

quelconques, même les plus simples, quand on veut trop rapprocher l'état

abstrait de l'état concret. Ces modifications sont même celles qui, par

leur nature, compliqueraient le plus les difficultés fondamentales du

problème thermologique, envisagé sous le point de vue analytique; car,

en y ayant égard, l'équation différentielle de la propagation de la

chaleur, cesserait nécessairement d'être _linéaire_, et par conséquent

échapperait dès lors à toutes les méthodes d'intégration employées

jusqu'ici, toujours essentiellement relatives à un tel genre

d'équations. Toutefois, l'ignorance complète où nous sommes encore des

lois effectives de ces altérations, dont l'existence est à peine

constatée jusqu'ici par les observations, obligera long-temps les

géomètres et les physiciens à supposer ces deux propriétés spécifiques

parfaitement constantes, quoique cette hypothèse primitive doive être

rectifiée plus tard. La philosophie astronomique nous a fréquemment

montré combien il importe que le véritable esprit scientifique

n'introduise pas, dans ses conceptions rationnelles, une complication

prématurée, quand l'exploration plus attentive des phénomènes n'en a

point encore manifesté la nécessité positive.

Il y a tout lieu de penser que cette maxime philosophique, dont la

sagesse est évidente, a seule empêché Fourier de prendre en

considération toutes les diverses modifications indiquées ci-dessus. Il

a dû même s'abstenir essentiellement d'attirer l'attention sur elles,

dans la crainte de compliquer l'exposition fondamentale d'une théorie

aussi neuve par l'introduction de difficultés accessoires, qui en

auraient obscurci le caractère principal. Ses méditations lui avaient

sans doute montré comment ses successeurs, en poursuivant la carrière

ouverte par son génie, pourraient avoir aisément égard à toutes les

considérations secondaires qu'il avait judicieusement élaguées,

lorsqu'elles auraient été convenablement définies, sauf les embarras

analytiques qui en résulteraient.

Je me suis efforcé, dans cette leçon, de donner, aussi nettement que

possible, sans sortir des limites conformes à la nature de cet ouvrage,

une faible idée générale de l'admirable théorie mathématique créée par

Fourier pour perfectionner l'étude des phénomènes thermologiques

fondamentaux. Indépendamment du génie, non seulement analytique, mais

surtout mathématique, qui caractérise si éminemment ce bel ensemble de

découvertes, on a dû remarquer, dans mon imparfaite indication, avec

quelle persévérante sagesse philosophique Fourier s'était

scrupuleusement attaché, dès l'origine de ses recherches, à la

thermologie positive, dont il ne s'écarta jamais un seul instant tout en

prenant l'essor le plus sublime, à une époque où néanmoins, partout

autour de lui, on s'accordait à ne regarder comme dignes de l'attention

des penseurs que les travaux propres à appuyer telle ou telle conception

arbitraire sur la nature de la chaleur. En considérant d'une manière

impartiale et approfondie l'harmonie de ces hautes qualités, dont la

perte est peut-être encore trop récente pour être convenablement

appréciée par le vulgaire des savans, je ne crains pas de prononcer,

comme si j'étais à dix siècles d'aujourd'hui, que, depuis la théorie de

la gravitation, aucune création mathématique n'a eu plus de valeur et de

portée que celle-ci, quant aux progrès généraux de la philosophie

naturelle: peut-être même, en scrutant de près l'histoire de ces deux

grandes pensées, trouverait-on que la fondation de la thermologie

mathématique par Fourier était moins préparée que celle de la mécanique

céleste par Newton.

Et cependant un tel génie a été long-temps méconnu; ses créations ont

été contestées par d'indignes rivaux; et, lorsqu'il n'a plus été

possible de nier ses droits irrécusables, on s'est efforcé d'atténuer

l'importance de ses immortels travaux. Enfin, quand il nous fut ravi, à

peine commençait-il à jouir librement, depuis quelques années, de la

plénitude d'une gloire si hautement méritée: il a disparu sans avoir

exercé, dans le monde savant, cette prépondérance paisible et continue

du maître sur les disciples, dernière fonction sociale naturellement

assignée aux hommes de génie, dont elle constitue la principale

récompense après le libre développement de leur activité essentielle,

que Newton, Euler et Lagrange obtinrent si complétement, et que Fourier

était, comme eux, si propre à rendre éminemment profitable aux progrès

généraux de l'esprit humain. Une telle destinée a dû être sans doute

bien imparfaitement compensée par la conviction profonde et habituelle

que la postérité le classerait indéfiniment dans le très petit nombre

des géomètres vraiment créateurs, dès l'époque prochaine où l'on aurait

oublié presque jusqu'au nom de ceux que la médiocrité de ses

contemporains avait osé placer à son niveau et même au-dessus de

lui[29].

[Note 29: On excusera, j'espère, ce faible témoignage

spécial, consacré à la mémoire vénérée d'un illustre ami,

dont le génie vraiment supérieur n'a généralement obtenu

qu'une tardive et incomplète justice.]

Cours de philosophie positive. (2/6) · 第 16 / 22 题