énormes par rapport aux dimensions de notre Univers lacté tel que nous
venons de le définir. Mais plus loin encore?
Eh bien! plus loin, on trouve ces astres singuliers, que sont les
nébuleuses spirales, posés comme des escargots d'argent dans le jardin
des étoiles et dont on a repéré plusieurs centaines de mille. Certains
astronomes croient que les amas spiraloïdes d'étoiles sont peut-être des
annexes de la Voie Lactée, et des images réduites de celle-ci. Le plus
grand nombre incline à penser, par des raisons très fortes, que les
nébuleuses spirales sont des systèmes en tout analogues à la Voie Lactée
et de dimensions comparables aux siennes.
Dans le premier cas, l'ensemble des astres accessibles à nos télescopes
a des dimensions franchissables à la lumière en quelques centaines
de milliers d'années. Dans la seconde hypothèse les dimensions de
l'Univers stellaire dont nous faisons partie sont encore décuplées et
c'est des millions d'années au moins qu'il faudrait à la lumière pour
les parcourir.
Dans le premier cas, l'Univers stellaire tout entier, tel qu'il nous est
accessible, est constitué par la Voie Lactée et ses annexes,
c'est-à-dire par une concentration locale d'étoiles au delà de laquelle
on n'observe rien. L'Univers stellaire est donc pratiquement limité, ou
du moins fini.
Dans le cas contraire, la Voie Lactée n'est plus qu'une des myriades de
nébuleuses spirales qu'on observe. La nébuleuse spirale (avec ses
centaines de millions d'étoiles) joue dans cet Univers agrandi le même
rôle que l'étoile dans l'Univers lacté. Le problème se pose comme
auparavant, mais sur une plus vaste échelle: de même que la Voie Lactée
est formée d'un amas, d'une concentration d'étoiles en nombre fini—cela
l'observation le prouve,—de même l'Univers accessible est-il formé d'un
amas de nébuleuses spirales en nombre fini?
Sur ce dernier point l'expérience n'a pas encore prononcé. Mais il est
probable, à mon sentiment, que lorsque nos instruments seront d'une
puissance proportionnée à ce vaste problème, c'est-à-dire bientôt...
dans quelques siècles, ils répondront: oui.
S'il en était autrement, si la répartition des nébuleuses spirales
restait toujours à peu près la même, à mesure qu'on s'éloigne, le
calcul montre que, l'attraction étant en raison inverse du carré des
distances, la gravitation croîtrait au delà de toute limite dans cet
univers, par exemple dans la région où nous vivons. Or cela n'est pas.
Ceci prouve: soit que, aux très grandes distances, l'attraction de deux
masses décroît un peu plus vite que suivant l'inverse du carré des
distances (ce qui n'est pas tout à fait impossible), soit que le nombre
des systèmes stellaires et des étoiles est fini. Personnellement
j'incline vers la seconde hypothèse, mais elle est indémontrable. En ces
matières il y a toujours une alternative, toujours un moyen d'échapper
suivant la pente de ses préférences, et rien en somme ne permet
réellement d'affirmer que le nombre des étoiles est fini.
* * * * *
En partant de la valeur moyenne, telle qu'on l'observe, des
mouvements propres des étoiles voisines de nous, Henri Poincaré a
calculé que le nombre total des étoiles de la Voie Lactée doit être
d'environ 1 milliard. Ce nombre concorde bien avec celui qui résulte
expérimentalement des jaugeages astro-photographiques.
Il a montré aussi que les mouvements propres des étoiles devraient être
plus forts, s'il y avait beaucoup plus d'étoiles que nous n'en
voyons! C'est ainsi que les calculs de Poincaré sont contraires à
l'hypothèse d'une extension indéfinie de l'Univers stellaire, puisque le
nombre des étoiles «comptées» concorde à peu près avec le nombre qui a
été «calculé». Mais, encore un coup, ces calculs ne prouvent plus rien
si la loi d'attraction n'est pas tout à fait l'inverse du carré, aux
distances énormes.
Pourtant si l'Univers est fini, dans l'espace tel que le conçoit la
science classique, la lumière des étoiles et les étoiles isolées
elles-mêmes iraient peu à peu se perdre sans retour dans l'infini, et le
cosmos s'évanouirait. Notre esprit répugne à cette conséquence et les
observations astronomiques ne montrent aucun indice d'une telle
dislocation.
En un mot dans l'espace des «absolutistes» l'Univers stellaire ne peut
être infini que si la loi du carré des distances n'est pas tout à fait
exacte pour des masses très éloignées, et il ne peut être fini que s'il
est éphémère dans le temps.
D'ailleurs pour Newton, l'Univers _stellaire_ pourrait être fini dans un
Univers infini, puisque l'espace pour lui ne suppose point la matière.
Pour Einstein au contraire, l'Univers tout court et l'Univers matériel
ou stellaire sont une seule et même chose, puisqu'il n'y a point
d'espace sans matière ou énergie.
* * * * *
Les difficultés et les incertitudes précédentes disparaissent en grande
partie lorsqu'on considère l'espace ou plutôt l'espace-temps du point de
vue einsteinien de la Relativité généralisée.
Que signifient ces mots: l'Univers est infini? Du point de vue
einsteinien, comme du point de vue newtonien, comme du point de vue
pragmatiste cela veut dire: Si je marche droit devant moi, toujours et
jusqu'à la fin de l'éternité, je ne reviendrai jamais à mon point de
départ.
Est-ce possible? Newton dit nécessairement oui, puisque l'espace pour
lui s'étend, indéfini, indépendant des corps qui y sont plongés, que le
nombre des étoiles soit ou non limité.
Mais Einstein dit: non. Pour le relativiste, l'Univers peut n'être pas
infini. Est-il donc borné, limité par je ne sais quelles balustrades?
Non. Il n'est pas limité.
Quelque chose peut être illimité sans être infini. Par exemple un homme
qui se déplace à la surface de la Terre pourra en faire indéfiniment le
tour en tous sens sans être arrêté par une limite. La surface de la
Terre ainsi envisagée, comme la surface d'une sphère quelconque est donc
à la fois finie et illimitée. Eh bien! il suffit de reporter, dans
l'espace à trois dimensions, ce qui se passe dans l'espace à deux
dimensions qu'est la surface sphérique, pour comprendre que l'Univers
puisse être à la fois fini et illimité.
Nous avons vu que, par suite de la gravitation, l'Univers einsteinien
n'est pas euclidien mais incurvé. Il est difficile sinon impossible,
nous l'avons déjà dit, de se représenter, de _visualiser_ une
incurvation de l'espace. Mais cette difficulté ne doit exister que pour
notre imagination limitée par nos habitudes sensibles, non pour notre
raison qui va plus loin et plus haut. Car c'est encore une des erreurs
les plus fréquentes des hommes de croire que l'imagination a des ailes
plus puissantes que la raison. Pour être persuadé du contraire il suffit
de comparer ce que les anciens les plus poétiques avaient pu rêver au
sujet de la voûte étoilée et ce que la science moderne nous y montre....
Voici alors comment notre problème se pose.
Négligeons, pour l'instant, la répartition un peu irrégulière des
étoiles dans notre système stellaire, et supposons-la à peu près
homogène. Quelle est la condition pour que cette répartition des étoiles
sous l'influence de la gravitation demeure stable? La réponse fournie
par le calcul est: pour cela la courbure de l'espace doit être constante
et telle que l'espace se ferme sur lui-même à la manière d'une surface
sphérique.
Les rayons de lumière des étoiles peuvent faire éternellement,
indéfiniment le tour de cet Univers illimité et pourtant fini. Si le
cosmos est sphérique de la sorte, on peut même penser que les rayons
émanés d'une étoile, du Soleil par exemple, iront converger au
point diamétralement opposé de l'Univers après en avoir fait le tour.
On pourrait s'attendre alors à voir, en des points opposés du ciel, des
étoiles dont l'une ne serait que l'image, que le fantôme de l'autre, que
son «double» au sens où les anciens Égyptiens entendaient ce mot. Au
vrai, ce «double», cette étoile-image, nous représenterait, non pas ce
qu'est l'étoile génératrice, l'étoile-objet, mais ce qu'elle était à
l'époque où elle a émis les rayons qui forment cette image, c'est-à-dire
des millions d'années auparavant.
Si d'un point donné du système stellaire, par exemple de notre planète,
nous observons en même temps l'étoile-objet et l'étoile-image, la
réalité et le mirage, nous les verrons bien différentes l'une de
l'autre, puisque l'image nous montrera l'objet tel qu'il était des
milliers de siècles auparavant. Il pourra même arriver que
l'étoile-image soit plus brillante que l'étoile-objet parce que, dans
l'intervalle, celle-ci se sera éteinte, peu à peu refroidie par les
siècles.
* * * * *
En fait, il est improbable que nous trouvions souvent de ces
astres-fantômes, de ces étoiles-virtuelles, filles lumineuses et
irréelles des lourds soleils. La raison en est que les rayons dans leur
trajet à travers l'univers seront en général déviés par les étoiles
non loin desquelles ils passeront. Leur concentration, leur convergence
sera donc rarement parfaite à l'antipode de l'étoile réelle. Et puis ces
rayons auront été plus ou moins absorbés par les matières cosmiques
rencontrées chemin faisant. Pourtant il n'est point impossible que
quelquefois dans l'avenir les astronomes observent ce phénomène. Il
n'est point impossible qu'ils l'aient déjà, sans le savoir, observé dans
le passé!
Mais ce que les observateurs n'ont pas fait hier, ils le pourront demain
grâce aux suggestions de la science nouvelle, et c'est ainsi qu'elle va
bouleverser peut-être l'astronomie d'observation et y trouver quelque
jour l'éclatante auréole de nouvelles vérifications.
Conséquences étonnantes, follement imprévues, des nouvelles conceptions
et qui dépassent par leur poésie fantastique toutes les constructions
les plus romanesques de l'extrapolation imaginative.
Le réel ou du moins le possible monte à des hauteurs vertigineuses où
jamais n'avaient atteint les ailes dorées de la fantaisie.
J'ai parlé tout à l'heure des millions d'années que la lumière emploie à
faire le tour de notre Univers incurvé. C'est qu'en partant de la valeur
à peu près connue de la quantité de matière incluse dans la Voie Lactée
on peut calculer facilement la courbure du monde et son rayon. On trouve
que ce rayon a une valeur au minimum égale à 150 millions d'années de
lumière.
Il faut donc au moins 900 millions d'années à la lumière pour faire
le tour de l'Univers si celui-ci est limité à la Voie Lactée et à ses
annexes. Le chiffre est parfaitement compatible avec ceux que nous ont
donnés ci-dessus les observations astronomiques pour la dimension du
système galactique, et aussi avec ceux—beaucoup plus grands—que nous
avons obtenus en assimilant les nébuleuses spirales à des Voies Lactées.
Ainsi, pour le relativiste, l'Univers peut être illimité sans être
infini.
Quant au pragmatiste qui marche droit devant lui—c'est-à-dire qui suit
ce qu'il appelle une ligne droite: le trajet de la lumière—il finira
forcément par retrouver l'astre d'où il est parti, pourvu qu'il dispose
d'un temps suffisant. Il dira donc, si telle est la nature des choses:
l'Univers n'est pas infini.
L'infinité ou la finité de l'Univers peut donc en principe être
contrôlée par l'expérience, et on pourra vérifier quelque jour si le
cosmos dans son ensemble et si l'espace sont newtoniens ou einsteiniens.
Malheureusement, c'est une expérience de très longue haleine et qui
soulèvera quelques petites difficultés pratiques.
On peut donc, sans trop se compromettre jusqu'à nouvel ordre, ne pas se
croire obligé de choisir entre les deux conceptions et laisser planer le
bénéfice du doute sur celle des deux qui est fausse....
* * * * *
Il y a d'ailleurs peut-être encore une troisième issue sinon pour le
pragmatiste, du moins pour le philosophe, j'entends par là le
physicien, me souvenant que les Anglais appellent la physique _Natural
Philosophy_.
Voici: si tout ce que nous connaissons d'astres se rattache à notre Voie
Lactée, d'autres Univers très éloignés peuvent nous être inaccessibles
parce qu'ils sont optiquement isolés du nôtre, peut-être par les
phénomènes d'absorption cosmique de la lumière dont nous avons parlé
déjà.
Mais ceci pourrait être aussi causé par autre chose qui choquera
peut-être quelques relativistes mais semblera possible aux newtoniens.
L'éther, ce milieu qui transmet les vibrations lumineuses et dont
Einstein lui-même a fini par réadmettre l'existence tout en lui refusant
ses propriétés cinématiques habituelles; l'éther, dis-je, et la matière,
semblent de plus en plus n'être que des modalités l'un de l'autre. Nous
l'avons expliqué dans un chapitre précédent, d'après les découvertes
physiques les plus récentes. Rien ne prouve donc que ces deux formes de
la substance ne soient pas toujours associées l'une à l'autre.
N'ai-je pas alors le droit de penser que peut-être notre Univers visible
tout entier, concentration locale de matière, n'est qu'une bulle d'éther
isolée? Si l'espace absolu existe (ce qui ne veut pas dire qu'il nous
soit sensible, accessible), il est indépendant non seulement de la
matière, mais de l'éther. Et alors, autour de notre Univers, s'étendent
des espaces vides d'éther. D'autres Univers, peut-être, palpitent au
delà, et ces mondes sont à jamais pour nous comme s'ils n'étaient pas.
Rien de sensible, rien de connaissable ne peut nous en parvenir; rien ne
peut franchir les abîmes noirs et muets qui entourent notre île
stellaire.
Nos regards sont à jamais prisonniers dans cette monade géante... et
déjà trop petite.
«Il y a donc des choses qu'on ne saura jamais et qui, pourtant, existent
peut-être?» vont s'écrier les naïfs étonnés. Plaisante prétention de
vouloir tout contenir dans quelques centimètres cubes de substance
grise....
[Cul-de-lampe]
CHAPITRE HUITIÈME
SCIENCE ET RÉALITÉ
_L'absolu einsteinien || La Révélation par la Science ||
Discussion des bases expérimentales de la relativité || Autres
explications possibles || Arguments en faveur de la contraction
réelle de Lorentz || L'espace newtonien peut être distinct de
l'espace absolu || Le réel est une forme privilégiée du possible
|| Deux attitudes en face de l'inconnu._
Et maintenant il faut conclure.
La réalité, vue à travers le prisme aigu de la science, a-t-elle changé
d'aspect avec les nouvelles théories? Oui, assurément. La doctrine
relativiste prétend avoir rendu plus parfait l'achromatisme de ce
prisme, et rectifié du même coup l'image qu'il nous donne du monde.
Le temps et l'espace, ces deux pôles autour desquels tournait la sphère
des données sensibles, et qu'on croyait inébranlables se sont vus
déposséder de leur puissante fixité. A leur place Einstein fait surgir
ce continuum où baignent les êtres et les phénomènes: l'espace-temps à
quatre dimensions et où le temps et l'espace sont liés à un joug commun.
Mais ce continuum lui-même n'est plus qu'une forme flasque, sans
rigidité et qui docilement s'applique à tout. Plus rien de fixe, puisque
aucun repère défini n'existe, où nous puissions encadrer les phénomènes;
puisque au bord de l'océan où flottent les choses, il ne reste plus
aucun de ces solides anneaux où les marins naguère amarraient les
vaisseaux.
Jusqu'ici la théorie de la relativité mérite bien son nom. Mais voici
que malgré elle, encore que par elle et en dépit de son nom même, surgit
quelque chose qui dans le monde extérieur semble avoir une existence
indépendante et déterminée, une objectivité, une réalité _absolue_.
C'est l'_Intervalle_ des événements qui, lui, à travers toutes les
fluctuations des choses, quelle que soit la diversité infinie des points
de vue, la mobilité des repères, demeure constant, invariable.
De cette donnée, qui, philosophiquement parlant, participe étrangement
des qualités intrinsèques tant reprochées au vieil espace absolu, au
vieux temps absolu, dérive en réalité toute la partie constructive de la
Relativité, toute celle qui a conduit aux splendides vérifications que
nous avons dites.
Ainsi la théorie de la Relativité, dans ce qui en fait un monument
scientifique utile, un outil constructif, un instrument de découverte,
semble renier son nom et sa source même. Elle est une théorie d'un
nouvel absolu: l'Intervalle représenté par les géodésiques de l'Univers
quadridimensionnel. Elle est une nouvelle théorie absolue. Tant il est
vrai que, même dans la science, on ne construit rien sur la
négation pure.
Pour créer il faut affirmer.
La théorie de la Relativité a obtenu des victoires éclatantes que la
sanction impérieuse des faits a couronnées. Nous en avons donné, dans
les chapitres précédents, les exemples les plus étonnants. Mais dire de
cette théorie qu'elle est vraie parce qu'elle a prédit des phénomènes
vérifiés ensuite, ce serait la juger d'un point de vue trop étroitement
pragmatiste. Ce serait aussi—et il y a là un danger—barrer la route à
des élans de la pensée vers d'autres chemins où il y aura encore des
fleurs à cueillir. Gardons-nous-en bien.
Il importe donc en dépit et à cause même de ses succès, de diriger sur
les bases de la doctrine nouvelle le faisceau lumineux de la critique.
César montant au Capitole devait entendre auprès de son char les soldats
plaisanter ses travers et rabattre sa superbe. La théorie de la
Relativité, si magnifiquement qu'elle avance sur la voie triomphale,
doit elle aussi connaître qu'elle a des limites et peut-être des
faiblesses.
* * * * *
Avant de la fouiller pourtant, avant d'y projeter une lumière crue, une
remarque s'impose.
Quelles que soient les incertitudes des théories physiques, quelle que
soit l'imperfection éternelle et fatale de la science, une chose doit
être ici affirmée: Les vérités scientifiques sont les mieux
fondées, les plus certaines, les moins douteuses des vérités que nous
puissions connaître touchant le monde extérieur. Si la science ne peut
nous dévoiler tout à fait la nature des choses, il n'est rien qui puisse
nous la faire connaître autant qu'elle. Les vérités du sentiment, de la
foi, de l'intuition sont irréductibles à celles de la science tant
qu'elles restent des vérités du monde intérieur; elles sont sur un autre
plan.
Mais si elles prétendaient se montrer adéquates au monde extérieur—ce
qui serait leur seule cause de faiblesse—elles se subordonnent dès cet
instant à la réalité sensible, à la recherche scientifique de la vérité.
C'est donc un non-sens de vouloir opposer la prétendue «faillite de la
science» à la certitude que d'autres disciplines nous apportent touchant
le monde extérieur. La faillite de l'une entraîne celle des autres. Tant
qu'il ne s'agit plus de l'oasis intime où fleurissent les sereines
réalités du sentiment, mais du désert aride et mal exploré du monde
extérieur, les données scientifiques sont la base de toutes les autres.
Ébranler celles-là, c'est ébranler celles-ci. Un coup de bélier dans un
rez-de-chaussée, s'il le fait écrouler, démolit sûrement aussi les
étages supérieurs.
Au vrai, il semble que rien ne manifeste ici-bas la présence mystique du
divin autant que cette harmonie éternelle et inflexible qui lie les
phénomènes et qu'expriment les lois scientifiques. La science qui nous
montre le vaste univers ordonné, cohérent, harmonieux, mystérieusement
uni, organisé comme une vaste et muette symphonie, dominé par la loi et
non par le caprice, par des règles inéluctables et non par des volontés
particulières, la science n'est-elle pas, après tout, une Révélation?
Là doit être, là sera la conciliation nécessaire entre les esprits
dociles à la réalité sensible et ceux qu'obsède le mystère métaphysique.
Proclamer la faillite de la science, si cela veut dire autre chose que
proclamer la faiblesse humaine, dont nul ne doute hélas! c'est en
réalité dénigrer cette part du divin qui est accessible à nos sens,
celle que la science nous dévoile.
* * * * *
En somme, toute la synthèse einsteinienne découle du résultat de
l'expérience de Michelson, ou du moins d'une interprétation particulière
de ce résultat.
Le phénomène de l'aberration des étoiles prouve que le milieu qui
transmet leur lumière jusqu'à notre œil ne participe pas à la
translation de la Terre autour du Soleil. Ce milieu les physiciens
l'appellent l'éther. Lord Kelvin qui a mérité l'honneur de reposer à
Westminster sous la dalle contiguë à celle où gît Newton, considérait
avec raison l'existence de l'éther interstellaire comme aussi bien
prouvée que celle de l'air que nous respirons; car sans ce milieu la
chaleur solaire, mère et nourrice de toute vie terrestre, ne
parviendrait pas jusqu'à nous.
Dans la théorie de la relativité restreinte, Einstein, nous l'avons
vu, interprète les phénomènes sans faire intervenir l'éther, ou du moins
sans faire intervenir les propriétés cinématiques habituellement
attribuées à cette substance. Autrement dit la relativité restreinte
n'affirme ni ne nie l'éther classique; elle l'ignore.
Mais cette indifférence à l'égard de l'éther, ce dédain disparaît dans
la théorie de la Relativité généralisée. Nous avons vu dans un chapitre
précédent que les trajectoires des corps gravitants et de la lumière
procèdent directement, d'après cette théorie, d'une courbure
particulière et du caractère non euclidien du milieu qui, dans le vide,
avoisine les corps massifs, c'est-à-dire de l'éther. Celui-ci, bien que
ses propriétés cinématiques ne soient pas pour Einstein ce qu'elles sont
pour les classiques, devient le substratum de tous les événements de
l'Univers. Il reprend son importance, sa réalité objective. Il est le
milieu continu où évoluent les faits spatio-temporels.
Donc sous sa forme générale, et en dépit de l'attitude cinématique
nouvelle qu'elle lui attribue, la théorie générale d'Einstein admet
l'existence objective de l'éther.
L'aberration des étoiles montre ce milieu immobile par rapport à la
translation de la Terre sur son orbite.
Le résultat négatif de l'expérience de Michelson tend au contraire à
prouver qu'il participe à ce mouvement de la Terre. L'hypothèse de
Fitzgerald-Lorentz concilie cette antinomie en admettant que l'éther ne
participe réellement pas à la translation terrestre, mais que tous les
corps qui s'y déplacent subissent dans le sens de ce déplacement une
contraction. Celle-ci croît avec leur vitesse dans l'éther, ce qui
explique le résultat négatif de Michelson.
L'explication de Lorentz a paru inadmissible à Einstein, à cause de
quelques invraisemblances que nous avons signalées, et surtout parce
qu'elle suppose l'existence dans l'Univers d'un système de références
privilégiées qui ressuscite l'_espace absolu_ de Newton. Einstein en
vertu du principe que tous les points de vue sont également relatifs,
n'admet pas qu'il y ait dans l'Univers des observateurs
privilégiés—ceux qui sont immobiles dans l'éther—qui verraient les
choses telles qu'elles sont tandis que ces choses seraient déformées
pour tout autre observateur.
Et alors, tout en conservant la contraction de Lorentz et les formules
qui l'expriment, Einstein affirme que cette contraction existe, mais
n'est qu'une apparence, une sorte d'illusion d'optique provenant de ce
que la lumière qui nous définit les objets ne se propage pas
instantanément, mais avec une vitesse finie. Cette propagation de la
lumière se fait suivant des lois telles que précisément l'espace et le
temps apparent soient déformés conformément aux formules de Lorentz.
Telle est la base de la relativité spéciale d'Einstein.
Ainsi les deux premières explications possibles du résultat négatif de
l'expérience de Michelson sont:
1º Il y a une contraction des objets mobiles dans l'éther immobile,
substratum fixe des phénomènes. Cette contraction est réelle, croît
avec la vitesse du mobile par rapport à l'éther. C'est l'explication de
Lorentz.
2º Il y a une contraction des objets mobiles par rapport à un
observateur quelconque. Cette contraction n'est qu'une apparence due aux
lois de la propagation de la lumière. Elle croît avec la vitesse du
mobile par rapport à l'observateur. C'est l'explication d'Einstein.
* * * * *