Elle introduit des hypothèses nouvelles et même insolites, mais
nullement absurdes. D'ailleurs c'est surtout en physique que le vrai
peut quelquefois n'être pas vraisemblable. Elle montrera, que même en
dehors de celle de Lorentz, on peut rendre compte du résultat de
Michelson autrement que par l'interprétation einsteinienne.
Voici cette troisième hypothèse explicative:
Chaque corps matériel entraîne avec lui, comme une sorte d'atmosphère,
l'éther qui lui est lié. Il existe en outre dans le vide interastral un
éther immobile, insensible au mouvement des corps matériels qui s'y
meuvent, et que, pour le distinguer de l'éther lié aux corps, nous
appellerons le _suréther_. Ce suréther occupe tout le vide
interstellaire et se superpose près des astres à l'éther qu'ils
entraînent. L'éther et le suréther se transpénètrent de même qu'ils
transpénètrent la matière, et les vibrations qu'ils transmettent
s'y propagent indépendamment. Quand un corps matériel émet des trains
d'ondes dans l'éther qui l'entoure, celles-ci sont animées par rapport à
lui de la vitesse constante de la lumière. Mais lorsqu'elles ont
traversé la couche relativement mince d'éther liée à ce corps matériel,
et qui se fond graduellement dans le suréther, c'est dans celui-ci que
se fait leur propagation et c'est par rapport à lui qu'elles prennent
progressivement leur vitesse.
C'est ainsi qu'un bateau traversant le lac de Genève avec une certaine
vitesse possède, vers le milieu du lac, cette vitesse par rapport à
l'étroit courant qu'y fait le Rhône, puis la reprend par rapport au lac
immobile.
Ainsi, bien qu'émanées d'astres qui s'éloignent ou s'approchent de nous,
les rayons lumineux des étoiles posséderont la même vitesse lorsqu'ils
nous parviendront, et qui sera la vitesse commune que leur impose le
suréther. Ainsi, d'autre part, les rayons des étoiles arrivant à nos
lunettes seront propagés jusqu'à nous par le suréther et sans que la
très mince couche d'éther mobile avec la Terre ait pu troubler cette
propagation.
Dans ces hypothèses tous les faits s'expliquent et se concilient: 1º
l'aberration des étoiles, parce que les rayons qui nous en arrivent nous
sont transmis sans altération par le suréther; 2º le résultat négatif de
l'expérience de Michelson, parce que la lumière que nous produisons au
laboratoire se propage dans l'éther entraîné par la Terre et où elle est
née; 3º le fait qu'en dépit du rapprochement ou de l'éloignement des
étoiles, leurs rayons nous arrivent avec la vitesse commune qu'ils ont
acquise dans le suréther, peu après leur émission.
Cette explication, si étrange qu'elle puisse paraître, n'est pas absurde
et ne soulève aucune difficulté qu'on ne puisse surmonter. Elle prouve
que si le résultat de Michelson constitue une sorte de cul-de-sac, il
est pour en sortir d'autres issues que la théorie d'Einstein.
En résumé, pour échapper aux difficultés, aux apparentes contradictions
manifestées par l'expérience, à l'antinomie qui existe entre
l'aberration et le résultat de Michelson, trois voies nous sont
offertes, et qui se ramènent à cette alternative:
1º La contraction des corps par la vitesse est réelle (Lorentz).
2º La contraction des corps par la vitesse n'est qu'une apparence due
aux lois de propagation de la lumière (Einstein).
3º La contraction des corps par la vitesse n'est ni une réalité ni une
apparence; elle n'existe pas (hypothèse du suréther conjugué à l'éther).
Cela prouve que l'explication einsteinienne des phénomènes n'est
nullement imposée par les faits, ou du moins n'est pas imposée par eux
impérativement et à l'exclusion de toute autre.
* * * * *
Est-elle du moins imposée par la raison, par les principes, par le
caractère d'évidence de ses prémisses rationnelles, parce qu'elle ne
choque pas, à l'égal des autres, le bon sens et nos habitudes mentales?
On pourrait le croire d'abord, lorsqu'on la compare à la doctrine de
Lorentz,—et pour ne pas surcharger cette discussion, je laisserai
provisoirement de côté la troisième théorie explicative qui a été
esquissée, celle du suréther.
Ce qui a paru choquant dans l'hypothèse de la contraction réelle de
Lorentz c'est en premier lieu que cette contraction ne dépend que de la
vitesse des objets, nullement de leur nature; c'est qu'elle est la même
pour tous quelle que soit leur substance, leur composition chimique,
leur état physique.
A la réflexion cette chose étrange paraît moins inadmissible. Ne
savons-nous pas en effet que les atomes sont tous formés des mêmes
électrons dont l'arrangement et le nombre atomique diffèrent seuls et
seuls différencient les corps.
Si alors les électrons communs à toute matière subissent ensemble, de
même que leurs distances relatives, une contraction due à la vitesse, il
est en somme assez naturel de penser que le résultat puisse être
identique pour tous les objets. Quand la chaleur dilate une grille de
fer de longueur donnée, la quantité dont une température de cent degrés
surélève et élargit cette grille sera la même, que celle-ci compte
dix barreaux ou cent barreaux d'acier au mètre courant, pourvu qu'ils
soient identiques.
Ce n'est donc pas là en définitive que réside l'invraisemblance qui a
fait rejeter par les relativistes la théorie de Lorentz.
C'est dans les principes mêmes de cette théorie, c'est parce qu'elle
admet dans la nature un système de référence privilégié, l'éther
immobile par rapport à quoi les corps se déplacent.
Examinons cela d'un peu plus près.
On a dit que l'éther immobile de Lorentz est en somme une résurrection
de l'_espace absolu_ de Newton tant attaqué par les relativistes. Rien
n'est moins sûr. Si, comme nous l'avons supposé dans le chapitre
précédent, notre Univers stellaire n'est qu'une gigantesque bulle
d'éther divaguant dans un espace vide d'éther, parmi d'autres bulles
d'éther à jamais inconnaissables à l'homme, il est évident que la
gouttelette éthérée qui constitue notre Univers peut très bien être en
mouvement dans l'espace qui l'entoure et qui serait le véritable espace
absolu.
De ce point de vue, l'éther lorentzien ne peut donc être assimilé à
l'espace absolu. Faire cette assimilation revient à dire que l'espace
dénommé absolu par Newton ne mérite peut-être pas ce nom. Si l'espace
newtonien n'est que le continu physique où se déroulent les événements
de notre Univers particulier, il n'est alors rien moins qu'absolument
immobile.
Toute la querelle faite à Newton revient en ce cas à lui reprocher
une impropriété d'expression, et d'avoir appelé absolu ce qui n'est que
privilégié pour un Univers donné.
Ce serait une querelle grammaticale, et Vaugelas n'a jamais suffi à
bouleverser la Science.
Mais les relativistes, ou du moins ces relativistes impénitents que sont
les einsteiniens ne se contenteront pas de cela. Il ne leur suffit point
que l'espace newtonien avec tous ses privilèges ne soit peut-être pas
l'espace absolu.
Notre conception de l'Univers, île mouvante d'éther, concilierait très
bien la prééminence de l'espace newtonien et l'agnosticisme qui nous
dénie toute emprise sur l'absolu. Cela encore un coup ne suffit pas aux
einsteiniens. Ce qu'ils entendent faire, c'est dépouiller résolument
l'espace newtonien sur lequel a été construit la mécanique classique, de
tous ses privilèges. C'est faire rentrer cet espace dans le rang, c'est
le réduire à être l'analogue de tous les autres espaces qu'on peut
imaginer et qui se meuvent arbitrairement par rapport à lui: rien de
plus.
* * * * *
Du point de vue agnostique, du point de vue sceptique et douteur, cette
attitude est forte et belle. Mais au cours de ce volume nous avons assez
admiré la puissante synthèse théorique d'Einstein et les
surprenantes vérifications à quoi elle a conduit, pour avoir le droit de
faire maintenant nos réserves. On peut mettre en doute même les
dénégations des douteurs, car elles aussi, en fin de compte sont des
affirmations.
Nous croyons qu'en face de l'attitude philosophique des einsteiniens, en
face de ce que j'appellerais volontiers leur relativisme absolu, il est
permis de s'insurger un peu et de dire ceci:
Oui, tout est possible, ou du moins beaucoup de choses sont possibles
mais toutes ne sont pas. Oui, si je pénètre dans un appartement inconnu,
la pendule du salon peut être ronde, carrée ou octogone. Mais lorsque
franchissant la porte j'ai vu que cette pendule est carrée, j'ai le
droit de dire: elle est carrée; elle a le privilège d'être carrée, c'est
un fait qu'elle n'est ni ronde, ni octogone.
De même dans la nature. Le continu physique qui, comme un vase, épouse
les phénomènes de l'Univers, pourrait avoir par rapport à moi—et tant
que je ne l'ai pas observé—des mouvements ou des formes quelconques.
Mais en fait, il est ce qu'il est, et il ne peut être en même temps des
choses différentes. L'horloge du salon ne peut être à la fois toute en
or et toute en argent.
On peut donc concevoir, parmi les possibilités que nous imaginons dans
le monde extérieur, une possibilité privilégiée: celle qui est
effectivement réalisée, celle qui existe.
Le relativisme total des einsteiniens revient à affirmer l'Univers
tellement extérieur à nous que nous n'avons aucun moyen d'y
distinguer le réel du possible, en ce qui concerne l'espace et le temps.
Les newtoniens au contraire affirment que l'espace réel, le temps réel
se manifestent à nous par des signes particuliers. Nous analyserons plus
loin ces signes.
En somme les relativistes purs ont cherché à échapper à la nécessité de
supposer une réalité inaccessible.
C'est un point de vue à la fois beaucoup plus modeste et beaucoup plus
outrecuidant que celui des newtoniens, des «absolutistes».
Plus modeste, parce que selon l'einsteinien nous ne pouvons pas
connaître certaines choses que l'absolutiste pense au contraire pouvoir
approcher: le temps et l'espace réels. Plus outrecuidant, parce que le
relativiste affirme qu'il n'y a pas de réalité autre que celle qui est
accessible à l'observation. Pour lui inconnaissable et inexistant sont
presque synonymes. C'est pourquoi Henri Poincaré qui fut, avant
Einstein, le plus profond des relativistes répétait sans cesse que les
questions concernant l'espace et le temps absolus n'ont «aucun sens».
En définitive les einsteiniens ont fait leur devise du mot d'Auguste
Comte: Tout est relatif et cela seul est absolu.
En face, Newton dont Henri Poincaré se refusait énergiquement à admettre
les prémisses spatio-temporelles, et avec lui la science classique, ont
une attitude que Newton a admirablement définie lui-même lorsqu'il
écrivait: «Je ne suis qu'un enfant qui joue sur le rivage, m'amusant à
trouver de temps en temps un caillou mieux poli ou un coquillage
plus beau que d'ordinaire, pendant que le grand océan de la vérité reste
toujours inexploré devant moi.» Newton affirme que cet océan est
inexploré, seulement il affirme qu'il existe, et de la forme des
coquillages trouvés, il déduit certaines des qualités de cet océan, et
notamment celles qu'il appelle le temps et l'espace absolus.
Einsteiniens et newtoniens sont d'accord pour penser que le monde
extérieur n'est pas aujourd'hui totalement réductible à la science. Mais
leur agnosticisme a des limites différentes. Les newtoniens croient que,
si extérieur que nous soit le monde, il ne l'est pas au point que le
temps réel et l'espace réel nous soient inaccessibles. Les einsteiniens
sont d'un autre avis. Ce qui les sépare c'est seulement une question de
degré dans le scepticisme.
Toute la controverse se ramène à une contestation de frontières entre
deux agnosticismes.
[Cul-de-lampe]
CHAPITRE NEUVIÈME
EINSTEIN OU NEWTON?
_Discussion récente du relativisme à l'Académie des Sciences ||
Les indices de l'espace privilégié de Newton || Le principe de
causalité base de la Science || Examen des objections de M.
Painlevé || Arguments newtoniens et échappatoires relativistes ||
Les formules de gravitation de M. Painlevé || Fécondité de la
doctrine einsteinienne || Deux conceptions du monde ||
Conclusion._
En quoi consistent les _signes particuliers_ où la conception
newtonienne de la nature reconnaît qu'on a affaire à cet espace
privilégié que Newton appelait l'espace absolu et qui lui apparaît, à
l'exclusion des autres, comme le cadre réel, intrinsèque des phénomènes?
Ces signes, ces critères sont implicitement à la base du développement
de la science classique. Pourtant ils étaient un peu restés dans l'ombre
des discussions provoquées par le système d'Einstein.
Délaissant un moment d'autres soins peut-être moins nobles, M. Paul
Painlevé vient, devant l'Académie des Sciences, d'attirer avec éclat
l'attention sur les raisons anciennes mais toujours vigoureuses qui
ont communiqué leur force à la conception newtonienne du monde.
L'espace absolu, le temps absolu de Newton et de Galilée, appelons-les
désormais l'espace privilégié, le temps privilégié, pour ne plus prêter
le flanc aux objections métaphysiques assez justifiées en somme, que le
qualificatif _absolu_ pouvait soulever.
Pourquoi la science classique, la mécanique de Galilée et de Newton
sont-elles fondées sur l'espace privilégié, le temps privilégié?
Pourquoi rapportent-elles tous les phénomènes à ces repères uniques
qu'elles considèrent comme adéquats à la réalité? C'est à cause du
principe de causalité.
Ce principe peut s'énoncer ainsi: des causes identiques produisent des
effets identiques. Cela veut dire que les conditions initiales d'un
phénomène déterminent ses modalités ultérieures. C'est en somme
l'affirmation du déterminisme des phénomènes, sans lequel la science est
impossible.
Assurément on peut chicaner là-dessus. Des conditions parfaitement
identiques à des conditions initiales données ne peuvent jamais être
reproduites ou retrouvées, en un autre temps ou en un autre lieu. Il y a
toujours quelque circonstance qui ne sera plus la même, par exemple le
fait que, entre les deux expériences, la Nébuleuse d'Andromède se sera
rapprochée de nous de quelques milliers de kilomètres. Et nous sommes
sans action sur la Nébuleuse d'Andromède.
Heureusement, et cela sauve tout, les corps éloignés n'ont qu'une
action négligeable, semble-t-il, sur nos expériences, et c'est pourquoi
nous pouvons répéter celles-ci.
Par exemple, si nous mettons aujourd'hui un gramme d'acide sulfurique
fumant dans dix grammes de solution de soude au dixième, ces corps
produiront dans le même temps, la même quantité du même sulfate de soude
qu'ils eussent fait l'an passé, dans les mêmes conditions de température
et de pression, et bien que dans l'intervalle le maréchal Foch ait
débarqué aux États-Unis.
Cela fait que le principe de causalité (mêmes causes, mêmes effets) est
toujours vérifié et ne pourra jamais être pris en défaut. Ce principe
est donc une vérité d'expérience, mais en outre il s'impose à notre
entendement avec une puissance irrésistible.
Il s'impose même aux animaux. Le proverbe «Chat échaudé craint même
l'eau froide» le prouve.... Il prouve aussi qu'on peut interpréter
abusivement ce principe.... En tout cas, non seulement la science, mais
la vie tout entière des hommes et des bêtes sont fondées sur lui.
La conséquence de ce principe, c'est que si les conditions initiales
d'un mouvement présentent une symétrie, celle-ci se retrouvera dans le
mouvement. M. Paul Painlevé vient d'y insister avec force au cours de la
discussion récente du Relativisme à l'Académie des Sciences. De cette
remarque découle notamment le principe de l'inertie: un corps
abandonné librement loin de toute masse matérielle, restera immobile ou
décrira une ligne droite, par raison de symétrie.
Il décrira effectivement une droite pour un certain observateur (ou pour
des observateurs animés de vitesses uniformes par rapport au premier).
Les newtoniens disent que l'espace de ces observateurs est privilégié.
Au contraire, pour un autre observateur animé par rapport à ceux-là d'un
mouvement accéléré, la trajectoire du mobile est une parabole et n'est
plus symétrique. Donc l'espace de ce nouvel observateur n'est pas
l'espace privilégié.
Il me semble qu'à cela les relativistes peuvent répondre: Vous n'avez
pas le droit de définir les conditions initiales pour un observateur
donné, puis le mouvement subséquent pour un autre animé d'une vitesse
accélérée. Si vous définissez aussi vos conditions initiales par rapport
à celui-ci, le mobile à l'instant qu'on l'abandonne n'est pas libre pour
cet observateur, mais tombe dans un champ de gravitation. Rien
d'étonnant alors à ce que le mouvement produit lui semble accéléré et
dissymétrique. Le principe de causalité n'est en défaut ni pour l'un ni
pour l'autre des observateurs.
On peut aussi définir autrement le système privilégié en disant: c'est
celui par rapport auquel la lumière se propage en ligne droite dans un
milieu isotrope. Mais en ce cas, pour un observateur fixé à la Terre qui
tourne, les rayons des étoiles se déplacent en spirale, et les
newtoniens en déduiraient que la Terre tourne par rapport à leur espace
privilégié. Les einsteiniens répliqueront que l'espace où circulent ces
rayons n'est pas isotrope et qu'ils y sont déviés de la ligne droite par
le champ de gravitation tournant qui cause la force centrifuge de la
rotation terrestre. Il y aura toujours pour eux une échappatoire qui
laissera intact le principe de causalité.
Il semble donc difficile de démontrer sans réplique l'existence du
système privilégié en partant du principe de causalité et chacun reste
sur ses positions.
* * * * *
En revanche il y a une force d'évidence, une pénétration aiguë et
convaincante dans la seconde partie des critiques élevées par M.
Painlevé contre les principes de la doctrine einsteinienne.
Résumons l'argumentation du célèbre géomètre. Vous déniez, dit-il aux
einsteiniens, tout privilège à un système de référence quelconque. Mais
lorsque, de vos équations générales, vous voulez déduire par le calcul
la loi de la gravitation, vous ne pouvez le faire et vous ne le faites
réellement, qu'en introduisant des hypothèses newtoniennes à peine
déguisées et des axes de référence privilégiés. Vous n'arrivez au
résultat de votre calcul qu'en séparant nettement le temps de l'espace
comme Newton, et en rapportant vos mobiles gravitants à des axes
privilégiés purement newtoniens, et pour lesquels certaines conditions
de symétrie sont réalisées.
Toute cette fine et profonde critique de M. Painlevé est à rapprocher de
celle de Wiechert qui a déniché diverses autres hypothèses introduites,
chemin faisant, dans les calculs d'Einstein.
En définitive, celui-ci paraît ne s'être pas complètement dégagé des
prémisses newtoniennes qu'il répudie. Il ne les dédaigne pas autant
qu'on pourrait croire et ne craint pas, à l'occasion, de les appeler à
son secours, quand il s'agit de faire aboutir le calcul.
C'est proprement un peu adorer ce qu'on a brûlé.
Pour se tirer d'affaire, les einsteiniens répondront sans doute que
s'ils introduisent des axes newtoniens, au cours de leurs
développements, c'est pour rendre le résultat du calcul comparable à
celui des mesures expérimentales. Les axes ainsi introduits dans les
équations ont pour les relativistes cet unique privilège d'être ceux
auxquels les expérimentateurs rapportent leurs mesures. Mais on
conviendra que ce n'est pas là un mince privilège.
* * * * *
Ce n'est pas tout. Le principe de relativité généralisée dit en somme
ceci: tous les repères, tous les systèmes de référence sont équivalents
pour exprimer les lois de la nature et ces lois sont invariantes à
quelque système de référence qu'on les rapporte. Cela veut dire en
somme: il y a entre les objets du monde extérieur des relations qui sont
indépendantes de celui qui les regarde, et notamment de sa vitesse.
Ainsi un triangle étant tracé sur un papier, il y a dans ce triangle
quelque chose qui le caractérise et qui est identique, que le regardant
passe très vite ou très lentement ou avec des vitesses quelconques et en
sens quelconque devant le papier.
M. Painlevé remarque avec quelque raison que, sous cette forme, le
principe est une sorte de truisme. Le mot est dur. Il exprime pourtant
un fait certain. Les rapports réels des objets extérieurs ne peuvent
être altérés par le point de vue de l'observateur.
Einstein répondra que c'est déjà quelque chose de fournir un crible au
travers duquel doivent passer, un critère auquel doivent satisfaire pour
être reconnues exactes, les lois et formules qui servent à représenter
les phénomènes empiriquement observés. Il est vrai. La loi de Newton
sous sa forme classique ne satisfaisait pas à ce critère. Cela prouve
qu'il n'était pas si évident que cela. Il arrive qu'une vérité méconnue
hier devienne aujourd'hui un truisme. Tant mieux.
En exprimant une des conditions auxquelles doivent satisfaire les lois
naturelles, la théorie de la relativité acquiert pour le moins ce que
dans le jargon philosophique on appelle une valeur «heuristique.»
Il n'en est pas moins certain, comme M. Painlevé le montre avec une
vigueur et une clarté parfaites, que le principe de la relativité
généralisée ainsi considéré, ne saurait suffire à fournir des lois
précises. Il serait parfaitement conciliable avec une loi de gravitation
où l'attraction serait en raison inverse, non pas du carré, mais de la
dix-septième, de la centième puissance, d'une puissance quelconque de la
distance.
Pour extraire du principe de la relativité généralisée la loi exacte de
l'attraction, il faut y surajouter l'interprétation einsteinienne du
résultat de Michelson à savoir: que par rapport à un observateur
quelconque la lumière se propage localement avec la même vitesse en tous
sens. Il faut surajouter encore diverses hypothèses que M. Painlevé
considère comme newtoniennes.
A son exposé critique de la relativité présenté avec éclat devant
l'Académie des Sciences, M. Paul Painlevé a ajouté une contribution
mathématique précieuse dont le principal résultat est le suivant: on
peut trouver d'autres lois de la gravitation que celle indiquée par
Einstein et qui toutes correspondent aux conditions einsteiniennes.
Le savant géomètre français en a indiqué plusieurs, une en particulier
dont la formule nettement différente de celle d'Einstein, rend compte
comme celle-ci et avec précision du mouvement des planètes, du
déplacement du périhélie de Mercure, et de la déviation des rayons
lumineux près du Soleil.
Cette formule nouvelle correspond à un espace qui est indépendant du
temps, et elle n'entraîne pas la conséquence qui dérive de la
formule d'Einstein au sujet du déplacement vers le rouge de toutes les
raies spectrales du Soleil.
La vérification ou la non vérification de cette conséquence de
l'équation d'Einstein dont nous avons dans un chapitre précédent indiqué
les difficultés—peut-être insurmontables—en acquiert une importance
nouvelle.
Chose remarquable, plusieurs des formules de gravitation données par M.
Painlevé conduisent, contrairement à celle d'Einstein, à la conclusion
que l'espace reste euclidien lorsqu'on s'approche du Soleil, en ce sens
que les mètres ne doivent pas nécessairement se raccourcir.
Tout cela brille à l'horizon de l'astronomie comme l'aurore d'une époque
nouvelle où des observations d'un raffinement insoupçonné fourniront les
critères délicats, capables d'imposer une forme plus précise, plus
exempte d'ambiguïté à la loi de la gravitation. Il y a encore de beaux
jours... ou plutôt de belles nuits pour les astronomes.
* * * * *
Pour ce qui est des principes la controverse continuera. Elle doit en
définitive aboutir à un dialogue dans le genre de celui-ci.