Éléments de la philosophie de Newton/Édition Garnier/Partie 3/Chapitre 2

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CHAPITRE II.
Que les tourbillons de Descartes et le plein sont impossibles, et que par conséquent il y a une autre cause de la pesanteur. — Preuves de l’impossibilité des tourbillons. Preuves contre le plein.

Descartes suppose un amas immense de particules insensibles, qui emporte la terre d’un mouvement rapide d’occident en orient, et qui, d’un pôle à l’autre, se meut parallèlement à l’équateur ; ce tourbillon, qui s’étend au delà de la lune et qui entraîne la lune dans son cours, est lui-même enchâssé dans un autre tourbillon plus vaste encore, qui touche à un autre tourbillon sans se confondre avec lui, etc.

1° Si cela était, le tourbillon qui est supposé se mouvoir autour de la terre d’occident en orient devrait chasser les corps sur la terre, d’occident en orient ; or, les corps en tombant décrivent tous une ligne qui, étant prolongée, passerait à peu près par le centre de la terre : donc ce tourbillon n’existe pas.

2° Si les cercles de ce prétendu tourbillon se mouvaient et agissaient parallèlement à l’équateur, tous les corps devraient tomber chacun perpendiculairement sous le cercle[1] de cette matière subtile auquel il répond : un corps en A près du pôle P (figure 45) devrait, selon Descartes, tomber en R.

Mais il tombe à peu près selon la ligne A B, ce qui fait une différence d’environ 1,400 lieues, car on peut compter 1,400 lieues communes de France du point R à l’équateur de la terre B : donc ce tourbillon n’existe pas.

3° Si, pour soutenir ce roman des tourbillons, on se plaît encore à supposer qu’un fluide qui tourbillonne ne tourne point sur son axe ; si on imagine qu’il peut tourner dans des cercles qui tous auront pour centre le centre du tourbillon même ; il n’y a qu’à faire l’expérience d’une goutte d’huile ou d’une grosse bulle d’air enfermée dans une boule de cristal pleine d’eau : faites tourner la boule sur son axe, vous verrez cette huile ou cet air s’arranger en cylindre au milieu de la boule, et faire un axe d’un pôle à l’autre ; car toute expérience comme tout raisonnement ruine les tourbillons.

4° Si ce tourbillon de matière autour de la terre, et ces autres prétendus tourbillons autour de Jupiter et de Saturne, etc., existaient, tous ces tourbillons immenses de matière subtile, roulant si rapidement dans des directions différentes, ne pourraient jamais laisser venir à nous, en ligne droite, un rayon de lumière dardé d’une étoile. Il est prouvé que ces rayons arrivent en très-peu de temps par rapport au chemin immense qu’ils font : donc ces tourbillons n’existent pas.

5° Si ces tourbillons emportaient les planètes d’occident en orient, les comètes qui traversent en tout sens ces espaces d’orient en occident, et du nord au sud, ne les pourraient jamais traverser. Et quand on supposerait que les comètes n’ont point été en effet du nord au sud, ni d’orient en occident, on ne gagnerait rien par cette évasion, car on sait que quand une comète se trouve dans la région de Mars, de Jupiter, de Saturne, elle va incomparablement plus vite que Mars, que Jupiter, que Saturne : donc elle ne peut être emportée par la même couche du fluide qui est supposé emporter ces planètes ; donc ces tourbillons n’existent pas.

6° Ces prétendus tourbillons seraient ou aussi denses, aussi massifs que les planètes ; ou bien ils seraient plus denses, ou enfin moins denses. Dans le premier cas, la matière prétendue qui entoure la lune et la terre, étant supposée dense comme un égal volume de terre, nous éprouverions, pour lever un pied cubique de marbre, par exemple, la même résistance au moins que nous aurions à lever une colonne de marbre d’un pied de base, qui aurait pour sa longueur la distance de la terre à l’extrémité du prétendu tourbillon de la lune.

Dans les deux autres cas, qui sont, je crois, impossibles, on dispute avec raison sur ce qui arriverait. Mais voici de quoi trancher toute difficulté, et de quoi faire voir qu’aucun tourbillon ne peut presser sur la terre, et causer la pesanteur. Il est démontré, par la théorie des forces motrices, qu’un corps qui se meut, par exemple, avec dix degrés de vitesse, ne reçoit aucune force, aucun mouvement d’une puissance qui n’aura aussi que dix degrés, et qui poursuivra ce corps en mouvement.

Il faut, pour que cette puissance ajoute de nouveaux degrés de mouvement à ce corps, qu’elle en ait plus que lui ; et elle ne lui communique que son excédant. Mais la puissance de la gravitation de l’attraction agit également et sur les corps en repos, et sur les corps en mouvement, communique les mêmes degrés de vitesse aux uns et aux autres : donc cette puissance ne peut venir d’un fluide qui ne peut agir que suivant les lois des forces motrices.

7° Si ces fluides existaient, une minute suffirait pour détruire tout mouvement dans les astres. Newton a démontré que tout corps qui se meut uniformément dans un fluide de même densité perd la moitié de son mouvement après avoir parcouru trois de ses diamètres. Cela est sans aucune réplique.

8° Supposé encore, ce qui est impossible, que ces planètes pussent être mues dans ces tourbillons imaginaires, elles ne pourraient se mouvoir que circulairement, puisque ces tourbillons, à égales distances du centre, seraient également denses ; mais les planètes se meuvent dans des ellipses : donc elles ne peuvent être portées par des tourbillons ; donc, etc.

9° La terre a son orbite qu’elle parcourt entre celui de Vénus et celui de Mars ; tous ces orbites sont elliptiques, et ont le soleil pour centre ; or, quand Mars, et Vénus, et la terre, sont plus près l’un de l’autre, alors la matière du torrent prétendu, qui emporte la terre, serait beaucoup plus resserrée : cette matière subtile devrait précipiter son cours, comme un fleuve rétréci dans ses bords, ou coulant sous les arches d’un pont ; alors ce fluide devrait emporter la terre d’une rapidité bien plus grande qu’en toute autre position ; mais, au contraire, c’est dans ce temps-là même que le mouvement de la terre est plus ralenti.

Quand Mars paraît dans le signe des poissons, Mars, la terre, et Vénus, sont à peu près dans cette proximité que vous voyez (figure 46) : alors le soleil paraît retarder de quelques minutes, c’est-à-dire que c’est la terre qui retarde. Il est donc démontré impossible qu’il y ait là un torrent de matière qui emporte les planètes : donc ce tourbillon n’existe pas.

10° Parmi des démonstrations plus recherchées, qui anéantissent les tourbillons, nous choisirons celle-ci. Par une des grandes lois de Kepler, toute planète décrit des aires égales en temps égaux ; par une autre loi non moins sûre, chaque planète fait sa révolution autour du soleil en telle sorte que si, par exemple, sa moyenne distance au soleil est 10, prenez le cube de ce nombre, ce qui fera 1,000, et le temps de la révolution de cette planète autour du soleil sera proportionné à la racine carrée de ce nombre 1,000. Or, s’il y avait des couches de matière qui portassent des planètes, ces couches ne pourraient suivre ces lois : car il faudrait que les vitesses de ces torrents fussent à la fois réciproquement proportionnelles à leurs distances au soleil, et aux racines carrées de ces distances, ce qui est incompatible.

11° Pour comble enfin, tout le monde voit ce qui arriverait à deux fluides circulant l’un vis-à-vis de l’autre. Ils se confondraient nécessairement, et formeraient le chaos au lieu de le débrouiller. Cela seul aurait jeté sur le système cartésien un ridicule qui l’eût accablé si le goût de la nouveauté et le peu d’usage où l’on était alors d’examiner n’avaient prévalu.

Il faut prouver à présent que le plein, dans lequel ces tourbillons sont supposés se mouvoir, est aussi impossible que ces tourbillons.

1° Un seul rayon de lumière, qui ne pèse pas, à beaucoup près, la cent millième partie d’un grain, aurait à déranger tout l’univers s’il avait à s’ouvrir un chemin jusqu’à nous à travers un espace immense, dont chaque point résisterait par lui-même, et par toute la ligne dont il serait pressé.

2° Soient ces deux corps durs A B (figure 47) ; ils se touchent par une surface, et sont supposés entourés d’un fluide qui les presse de tous côtés ; or, quand on les sépare, il est clair que la prétendue matière subtile arrive plus tôt au point A, où on les sépare, qu’au point B : donc il y a un moment où B sera vide ; donc, même dans le système de la matière subtile, il y a du vide, c’est-à-dire de l’espace.

3° S’il n’y avait point de vide et d’espace, il n’y aurait point de mouvement, même dans le système de Descartes. Il suppose que Dieu créa l’univers plein et consistant en petits cubes : soit donc un nombre donné de cubes représentant l’univers, sans qu’il y ait entre eux le moindre intervalle : il est évident qu’il faut qu’un d’eux sorte de la place qu’il occupait, car si chacun reste dans sa place il n’y a point de mouvement, puisque le mouvement consiste à sortir de sa place, à passer d’un point de l’espace dans un autre point de l’espace. Or qui ne voit que l’un de ces cubes ne peut quitter sa place sans la laisser vide à l’instant qu’il en sort ? car il est clair que ce cube, en tournant sur lui-même, doit présenter son angle au cube qui le touche, avant que l’angle soit brisé : donc alors il y a de l’espace entre ces deux cubes ; donc, dans le système de Descartes même, il ne peut y avoir de mouvement sans vide.

4° Si tout était plein, comme le veut Descartes, nous éprouverions nous-mêmes en marchant une résistance infinie, au lieu que nous n’éprouvons que celle des fluides dans lesquels nous sommes : par exemple, celle de l’eau, qui nous résiste 860 fois plus que celle de l’air ; celle du mercure, qui résiste environ 14,000 fois plus que l’air. Or les résistances des fluides sont comme les carrés des vitesses, c’est-à-dire si un homme parcourt dans une tierce un pied d’espace du mercure, qui lui résiste 14,000 fois plus que l’air ; si cet homme, dans la seconde tierce, a le double de cette vitesse, ce mercure, qui est 14,000 fois plus dense que l’air, résistera comme le carré de deux, la résistance sera bientôt infinie : donc, si tout était plein, il serait absolument impossible de faire un pas, de respirer, etc. »

5° On a voulu éluder la force de cette démonstration, mais on ne peut répondre à une démonstration que par une erreur. On prétend que ce torrent infini de matière subtile, pénétrant tous les pores des corps, ne peut en arrêter le mouvement. On ne fait pas réflexion que tout mobile qui se meut dans un fluide éprouve d’autant plus de résistance qu’il oppose plus de surface à ce fluide ; or, plus un corps a de trous, plus il a de surface : ainsi la prétendue matière subtile, en choquant tout l’intérieur d’un corps, s’opposerait bien davantage au mouvement de ce corps qu’en ne touchant que sa superficie extérieure ; et cela est encore démontré en rigueur.

6° Dans le plein, tous les corps seraient également pesants ; il est impossible de concevoir qu’un corps pèse sur moi, me presse ; que par sa masse une livre de poudre d’or pèse autant sur ma main qu’un morceau d’or d’une livre. En vain les cartésiens répondent que la matière subtile pénétrant les interstices des corps ne pèse point, et qu’il ne faut compter pour pesant que ce qui n’est point matière subtile : cette opinion de Descartes n’est chez lui qu’une pure contradiction, car, selon lui, cette prétendue matière subtile fait seule la pesanteur des corps, en les repoussant vers la terre : donc elle pèse elle-même sur ces corps ; donc, si elle pèse, il n’y a pas plus de raison pourquoi un corps sera plus pesant qu’un autre, puisque tout étant plein, tout aura également de masse, soit solide, soit fluide ; donc le plein est une chimère ; donc il y a du vide ; donc rien ne se peut faire dans la nature sans vide ; donc la pesanteur n’est pas l’effet d’un prétendu tourbillon imaginé dans le plein[2].

Nous venons de nous apercevoir, par l’expérience dans la machine pneumatique, qu’il faut qu’il y ait une force qui fasse descendre les corps vers le centre de la terre, c’est-à-dire qui leur donne la pesanteur, et que cette force doit agir en raison de la masse des corps : il faut maintenant voir quels sont les effets de cette force, car si nous en découvrons les effets il est évident qu’elle existe. N’allons donc point d’abord imaginer des causes et faire des hypothèses : c’est le sûr moyen de s’égarer ; suivons pas à pas ce qui se passe réellement dans la nature. Nous sommes des voyageurs arrivés à l’embouchure d’un fleuve : il faut le remonter avant que d’imaginer où est sa source.


  1. Ou plutôt, perpendiculairement à l’axe de rotation, ou au centre du cercle décrit. (D.)
  2. On ne peut pas regarder comme absolument rigoureuse la démonstration de l’impossibilité du plein, parce que le mouvement serait très-possible dans un fluide indéfini expansible, dont la densité varierait suivant une certaine loi, puisque le poids, l’action, la résistance d’une colonne infinie d’un tel fluide, pourraient être exprimés par une quantité finie. Il est donc impossible de rien savoir de précis sur cette question, tant que nous ne connaîtrons pas la nature des fluides expansibles et la cause de l’expansibilité. On peut dire seulement qu’il nous est impossible de concevoir comment la même substance peut occuper un espace double de celui qu’elle occupait, sans qu’il se forme un espace vide entre ses parties. (K.)