Note sur la valeur des principes (lettre de P. Duhem)
de l’inertie et de la conservation de l’énergie
Nous avons parlé à plusieurs reprises (p. 239, 249-256, 260) «de ces deux principes et du problème de leur conciliation avec le principe de causalité.
Selon le principe de causalité, il n’y a pas de changements sans cause ; dès lors une cause est requise aussi bien pour le changement qui a lieu au cours du mouvement que pour le passage du repos au mouvement lui-même. S’il en était autrement une impulsion finie et minima pourrait produire dans le vide un mouvement perpétuel, dans lequel il y aurait toujours du nouveau, un perpétuel passage de la puissance à l’acte; une puissance finie pourrait mouvoir pendant un temps infini, une chiquenaude donnée il y a dix mille ans produirait encore aujourd’hui son effet et le produirait toujours, éternellement. Ce mouvement qui n’aurait pas besoin d’être entretenu, n’aurait pas de terme, ni de fin au sens métaphysique du mot ; comment ne serait-il pas contraire aux principes de causalité et de finalité?
Le principe de l’inertie s’énonce pourtant : la matière ne peut d’elle-même ni se mettre en mouvement, ni modifier son état de mouvement ; un corps en mouvement, si aucune cause extérieure n’agit sur lui, conserve indéfiniment un mouvement rectiligne et uniforme.
Si l’on objecte que les faits semblent être en contradiction avec le principe de l’inertie, qu’une bille lancée sur un plan horizontal bien poli, s’arrête au bout d’un certain temps, qu’un train ayant acquis sa vitesse normale s’arrête si l’on ne fait pas agir la vapeur sur les pistons ; le physicien répond : cet arrêt est dû au frottement de la bille sur le plan, ou à celui des roues sur les rails et aussi à la résistance de l’air.
Est-il démontré que ce frottement et cette résistance sont Vunique cause de l’arrêt ? est-il scientifiquement prouvé que le mouvement donné ne se ralentit pas aussi de lui-même? « A-t-on jamais expérimenté sur des corps soustraits à l’action de toute force, demande H. Poincaré 1, et si on l’a fait, comment a-t-on
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IZGQ f^r%rnlf Original from su que ces corps n’étaient soumis à aucune force? » Comment,, sans sortir des limites de sa science, le physicien pourrait-il» soutenir que la motion divine n’est pas nécessaire pour qu’un corps lancé dans le vide se meuve éternellement?
Le principe de la conservation de l’énergie s’énonce : c L’énergie totale (actuelle et potentielle) d’un système de corps soustrait à toute action extérieure demeure constante. » Ce principe est nécessairement lié au précédent, il revient à dire : il est impossible que le mouvement cesse jamais, s’il disparaît sous une forme il reparaît sous une autre, ainsi le mouvement d’un projectile ne cesse qu’en engendrant de la chaleur, et lau chaleur elle-même produit du mouvement local. L’équivalence est constatée, avec le correctif apporté par la loi de la dégradation de l’énergie.
Est-ce à dire qu’une chiquenaude donnée il y a dix mille ans a encore son effet aujourd’hui par suite des transformations de l’énergie, et qu’elle l’aura toujours, sans que l’énergie ait besoin d’être renouvelée? Suffit-il d’admettre que cette énergie est conservée par Dieu, comme le veut Descartes, et que la motion divine s’est seulement exercée dans le passé à l’origine du monde? Comment, sans sortir des limites de sa science, le physicien pourrait-il affirmer que la motion divine n’est pas nécessaire pour que l’énergie se transforme perpétuellement? Il est clair que l’énergie ne reste pas individuellement la mémer ce n’est pas le même mouvement qui passe d’un corps dans un autre, car il est ce mouvement, parce qu’il est le mouvement de ce corps. De même l’activité humaine est relativement constante à la surface de la terre, et pourtant elle ne reste pas individuellement la même, elle est renouvelée, puisque les hommes naissent et meurent. Àristote disait déjà : corrvptio unius est generatio alterius, la matière ne perd une forme qu’en en recevant une autre; ce qui peut se traduire en termes modernes relativement à l’énergie : une forme de l’énergie ne disparaît pas sans qu’une autre apparaisse. Est-ce à dire que la forme qui disparaît est cause première et toute suffisante de celle qui la suit? Nullement : la science expérimentale qui étudie seulement les rapports constants des phénomènes entre eux ne peut se prononcer ni pour ni contre la nécessité de l’intervention d’une Cause première invisible pour la transformation de l’énergie. Mais du point de vue métaphysique, un mouvement ne donne naissance à un autre mouvement qu’avec le concours invisible de l’Etre premier, cause de tout être en tant qu’être, du Premier moteur, cause suprême de l’activité des causes secondes. De même, du point de vue métaphysique, un mouvement local ne peut se perpétuer dans le vide, ne peut être un
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\j*KJVglK. UNIVERSITYOF MICHIGAN perpétuel passage de la puissance à l’acte, sans l’intervention: invisible de Y Acte pur, cause suprême de toute actualisation. Pour soutenir avec Descartes qu’il suffit que Dieu conserve le mouvement, il faut entendre par cette expression que Dieu continue à mouvoir.
Ainsi seulement se peuvent concilier les principes mécaniques de l’inertie et de la conservation de l’énergie avec & principe métaphysique de causalité. Toute autre conciliation qui rejette la nécessité de l’intervention de la cause premièrereste illusoire2.
Le physicien n’a pas à résoudre ce problème, il ne peut se prononcer positivement sur la valeur de la solution qu’en donne la métaphysique traditionnelle, il doit seulement reconnaître que cette solution ne s’oppose en rien à ce que la physique est en droit d’affirmer sur la valeur de ses propres principes, dans l’ordre phénoménal.
Sur ce dernier point, nous sommes heureux de reproduire une lettre de M. Pierre Duhem, de l’Académie des Sciences, où il a bien voulu résumer pour nous les idées maîtresses de son bel ouvrage la Ihéorie physique 3. Nous le prions d’agréer avec nos remerciements, l’expression de notre respectueuse reconnaissance.
Mon Père,
Je vous dois quelques explications pour certains termes ambigus de ma précédente lettre et en particulier pour le nom d’axiome ou soi-disant axiome que j’ai donné au principe de l’inertie. •
Je commence par préciser que je prendrai les mots Mathématique, Physique, Métaphysique dans le sens où les entendent, en général, nos contemporains, non dans le sens d’Àristote et des Scolastiques.
Dans ces conditions, la loi d’inertie n’existe pas pour le mathématicien ; les principes de la Science des nombres et de la Géométrie sont les seuls qu’il ait à admettre ; il ne s’occupe pas des principes de la Mécanique et de la Physique ; s’il lui arrive d’étudier les problèmes que lui posent le mécanicien et le physicien, c’est sans se soucier de la voie par laquelle ils ont été conduits à formuler ces problèmes.
Je ne considère donc le principe de l’inertie que tel qu’il est pour le physicien.
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On en peut dire alors ce qu’on peut dire de tous les principes des théories mécaniques et physiques.
Ces principes fondamentaux ou hypothèses (au sens étymologique du mot) ne sont pas des axiomes, c’est-à-dire des vérités évidentes de soi.
Ce ne sont pas davantage des lois, c’est-à-dire des propositions générales que l’induction ait tirées directement des enseignements de l’expérience.
Il se peut que certaines vraisemblances rationnelles ou certains faits d’expérience nous les suggèrent; mais cette suggestion n’a rien d’une démonstration ; elle ne leur confère, par elle-même, aucune certitude. Au point de vue de la pure Logique, les principes fondamentaux des théories mécaniques et physiques ne peuvent être regardés que comme des postulats librement posés par V esprit.
De l’ensemble de ces postulats, le raisonnement déductif tire un ensemble de conséquences plus ou moins éloignées qui s’accordent avec les phénomènes observés ; cet accord est tout ce que le physicien attend des principes qu’il a postulés.
Cet accord confère aux principes fondamentaux de la théorie une certaine vraisemblance. Mais il ne peut jamais leur conférer la certitude, car on ne peut jamais démontrer que, d’autres postulats pris comme principes, on ne déduirait pas des conséquences qui s’accorderaient aussi bien avec les faits.
En outre, on ne peut jamais affirmer qu’on ne découvrira pas un jour des faits nouveaux qui ne s’accorderont plus avec les conséquences des postulats qu’on avait posés au fondement de la théorie ; faits nouveaux qui obligeront à déduire, de nouveaux postulats, une théorie nouvelle.
Ce changement de postulats s’est produit maintes fois au cours du développement de la Science.
De ces observations, deux conséquences :
1° D’aucun des principes de la théorie mécanique et physique, on rCa et on n’aura jamais le droit d’affirmer catégoriquement qu’il est vrai.
2° D’aucun des principes sur lesquels repose la théorie mécanique et physique, il n’est permis d’affirmer qu’il est faux/ tant qu’on n’a pas découvert des phénomènes en désaccord avec les conséquences de la déduction dont ce principe est une des prémisses.
Ce que je viens de dire s’applique, en particulier, au principe de l’inertie. Le physicien n’a pas le groit de dire qu’il est certainement vrai ; mais encore moins a-t-il le droit de dire qu’il est faux, puisqu’aucun phénomène ne nous a jusqu’ici, lJ
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Footnotes
Chapter 10 of 10