Cliquer sur "Home page" pour obtenir la page principale.
 

    Au dix-neuvième siècle, les théories mathématiques sur le continu s'étant bien développées, on les appliqua à la matière, à l'éther, à l'espace et au temps.
    Et à l'heure actuelle, en mathématiques, on parle toujours de l'ensemble des réels représentés par une ligne tracée sur un support matériel quelconque. Un trait de longueur finie, tracé sur un tableau, est considéré comme indéfiniment divisible, bien qu'il ne soit formé que d'un nombre bien fini d'atomes. Et même mieux, il est considéré comme capable de représenter tous les réels compris entre les abscisses des extrémités de ce trait. On présente toujours en mathématiques, les supports matériels, comme formés d'une substance idéalement continue indéfiniment extensible et divisible.
    En 1902 Henri Poincaré dans son livre "La science et l'hypothèse" insiste sur ces idées de continuité. On y lit :"A mesure qu'on connaît mieux les propriétés de la matière, on y voit régner la continuité."

    Nous avons donc à la fin du dix-neuvième siècle deux substances fondamentales : la matière palpable gravifique et massique, et l'éther impalpable massique et non gravifique.
    Les différents corps chimiques étaient officiellement considérés comme formés de substances élémentaires palpables, sans faire référence aux atomes.
    L'eau était ainsi une combinaison de deux volumes d'hydrogène et d'un volume d'oxygène.
    L'écriture H₂O, lorsqu'elle était utilisée, car on a aussi écrit HO ( S²O⁶ pour l'acide sulfurique etc.), représentait les volumes des constituants de l'eau, ou encore les équivalents en masses, nécessaires à la formation de 18 grammes d'eau. H₂O signifiait donc en équivalents : deux fois un gramme d'hydrogène et une fois seize grammes d'oxygène. HO signifiait en équivalents : une fois un gramme d'hydrogène et une fois huit grammes d'oxygène.

    Les descriptions atomiques étaient souvent mal vues, bien qu'employées par de nombreux scientifiques depuis le début du dix-neuvième et même bien avant.
    Leucippe et Démocrite (- 460; -370) célèbres philosophes grecs parlent déjà d'atomes. On leur en attribue d'ailleurs l'invention.
    Gassendi (1592-1655) reprend, d'un point de vue surtout philosophique, les conceptions atomiques qui furent occultées pendant plus de 1500 ans.
    Huygens parle de molécules de matière et de molécules d'éther dans son Traité de la Lumière (1690) .
    Daniel Bernouilli (1700-1782) considère dès 1738 la chaleur d'un gaz comme résultant de l'agitation de ses molécules.
    John Dalton (1766-1844) explique, dès 1804, la chimie par les atomes, et publie en 1808 le premier volume de son "New System of Chemical Philosophy".
    Amedeo Avogadro (1776-1856), en supposant les gaz de nature atomique, publie l'hypothèse qui porte son nom en 1811.
    Charles Adolphe Wurtz (1817-1884), chimiste francais, fut un un défenseur acharné des idées atomiques.
    Dimitri Ivanovitch Mendeleiev (1834-1907) proposait dès 1869 sa classification périodique des éléments.
    Ludwig Boltzmann (1844-1906) partisan des atomes, développe la théorie cinétique de la chaleur dans les années 1870 et donne une interprétation mécanique du second principe de la thermodynamique. Il se suicide en 1906 avant que ses résultats ne soient reconnus.

    Mais René Descartes (1596-1650) fut très défavorable aux atomes de Démocrite. Selon lui, ils "sont une chimère pure de l'imagination". On peut lire à la fin du discours premier sur les météores dans le "Discours de la méthode" : ".., sachez que je ne conçois pas les petites parties des corps terrestres comme des atomes ou des particules indivisibles, mais les jugeant toutes d'une même matière, je crois que chacune pourrait être redivisée en une infinité de façons, .."
    Et de même Wilhelm Gottfried Leibniz (1646-1716) , célèbre philosophe et mathématicien, inventeur du calcul différentiel, s'oppose fermement à l'existence des atomes. Leibniz crut pourtant un moment aux atomes car il écrit : "Quand j'étais jeune je donnais aussi dans le Vuide et dans les Atomes, mais la raison me ramena; ....". Dans une lettre à Foucher il écrit en janvier 1692 : "Mon axiome que la nature n'agit jamais par saut, que vous mandez que le R.P. Malebranche approuve, est d'un usage grandissime : il détruit atomos, globulos secundi Elementi et autres chimères semblables; il rectifie les lois du mouvement.". Dans une lettre à Huygens d'avril 1692, il réaffirme son opposition aux atomes car on y lit : "Relisant dernièrement votre explication de la pesanteur, j'ai remarqué que vous êtes pour le Vuide et pour les Atomes. J'avoue que j'ai de la peine à comprendre une telle infrangibilité, et je crois que pour cet effet il faudrait avoir recours à une espèce de miracle perpétuel.". (Je rappelle que pour Huygens, l'espace est rempli d'éther, mais que cet éther est, selon lui, formé de particules séparées par des espaces "Vuides". C'est ce vide là que combat Leibniz. L'éther continu de Leibnitz, est plus compact que celui de Huygens.)
    L'Eglise fut aussi de tout temps très opposée aux atomes, car Dieu manifeste sa puissance infinie tant dans l'infiniment grand que dans l'infiniment petit.

    En cette fin de dix-neuvième siècle, de nombreuses sommités scientifiques, sont devenues très hostiles aux conceptions atomiques, comme l'étaient Descartes et Leibniz, comme l'était et le reste l'église; et certaines sont même fortement opposées à l'éther.
    Par exemples, Pierre Duhem (1861-1916) , physicien et philosophe français, et Wilhelm Ostwald (1853-1932) chimiste et philosophe allemand sont pour l'abandon des atomes et la réécriture complète de la chimie autour du concept d'énergie nouvellement découvert.
    Pour Ostwald : " les hypothétiques atomes ne sont qu'un fatras commode désignant les interactions énergétique" et il y a "banqueroute du matérialisme scientifique". (Remarque : Ostwald, dans son livre "L'Energie" considère Leibniz comme un atomiste sans préciser que Leibniz ne le fut que dans sa jeunesse.)
    Ernst Mach(1836-1916 physicien et philosophe autrichien qui influença énormément Einstein), se mettait en colère lorsqu'on lui parlait d'atomes, et il répondait : " Vous en avez déjà vu un ?"
    En France, cette lutte contre les atomes, qui démarra sous l'impulsion du chimiste Henri Sainte-Claire Deville (1818-1881), a atteint son apogée avec Marcellin Berthelot (1827-1907), célèbre par ses travaux de synthèse en chimie organique.
    Il devint ministre de l'Instruction Publique en 1886, et son influence fut telle que dans les années 1920 les manuels scolaires hésitaient encore à présenter l'hypothèse des atomes alors qu'ils étaient officiellement admis (voir en annexe: Un programme de chimie en 1920).
    Voici ce qu'on peut lire dans "L'année Scientifique et Industrielle" de 1878 de Louis Figuier, page 178: "La nouvelle école, l'école atomistique de M. Wurtz, est en train de nous faire une chimie barbare et prétentieuse, toute hérissée de chiffres, de formules, de signes algébriques, et qui ne voit dans la science des Lavoisier des Berzélius et des Dumas qu'une espèce de jeu mécanique, qu'une abstraction géométrique, où l'on néglige les principes, en même temps que l'on dédaigne les faits du laboratoire." On se rend ainsi compte de la mauvaise presse des atomes à cette date.

    En 1902 Pierre Duhem publie "Le mixte et la combinaison chimique" dans lequel il tente de prouver que l'hypothèse atomique est incertaine et inutile.
    En 1903, il publie "L'évolution de la mécanique", où il cherche à nouveau à nous convaincre par le modèle de la thermodynamique, que la physique tend vers une théorie, qui exclu les atomes et l'éther, et renforce les principes fondamentaux. Dans sa conclusion il écrit : "La création de cette Mécanique fondée sur la Thermodynamique est donc une réaction contre les idées atomistiques et cartésiennes, un retour -bien imprévu de ceux-là mêmes qui y on ont le plus contribué- aux principes les plus profond des doctrines péripatéticiennes."
    Je rappelle que les doctrines péripatéticiennes sont celles du philosophe grec Aristote (-384; -322); et que Descartes voyait l'univers comme une grande mécanique.
    Ce que Duhem écrit à la fin du chapitre un de la première partie de son livre, montre bien son penchant nettement aristotélicien : "Si l'on demande, par exemple, pourquoi l'aimant attire le fer, on répondra qu'en présence de l'aimant, la substance du fer est altérée, qu'elle acquiert une certaine qualité occulte, la vertu magnétique, et que la nature de cette vertu est de mouvoir le fer vers l'aimant. Les observations des physiciens pourront détailler cette explication; elles pourront préciser les marques particulières de la vertu magnétique et du mouvement qu'elle détermine; mais elles ne pourront rien découvrir au delà de cette qualité, qui en soit l'explication; elles ne pourront la réduire à rien de plus élémentaire ni de plus simple, car elle est la cause propre et ultime des phénomènes observés."
    Juste avant, dans ce même livre, Duhem écrit : "En effet, lorsqu'une mixtion se produit, les substances des éléments perdent leur existence actuelle; dans le mixte, elles ne sont plus qu'en puissance; on peut les en tirer de nouveau par l'analyse chimique, qui fait passer ces substances de la puissance à l'acte; il y a alors corruption du mixte et génération des éléments."
    Dans une annexe de ce livre, il fait une critique très élogieuse et donne de larges extraits du livre de Mach ci-dessous.

    En 1904 on traduit en français sous le titre "LA MECANIQUE", un ouvrage de Mach dont la préface est datée de juillet 1903, et dans lequel on lit au chapitre V:
    " Lorsque, par exemple, on explique les phénomènes chimiques, électriques, optiques, par des théories atomiques, cette conception auxiliaire des atomes n'a pas été donnée par le principe de continuité; elle a, au contraire, été construite dans ce but précis. Bien plus, on leur attribue en partie des propriétés contradictoires avec les faits observés jusqu'ici. Certes, les théories atomiques peuvent servir à grouper des séries de faits, mais l'investigateur de la nature, qui s'est pénétré profondément des règles posées par Newton, ne considérera ces théories que comme des auxiliaires provisoires et s'efforcera de leur substituer une conception plus naturelle. .... On arrivera alors à une physique homogène, sans faire appel à l'artifice des théories atomiques. "

    On se rend compte par ces extraits de Duhem et de Mach, qui sont des physiciens hautement renommés, à quel point était forte leur volonté de se débarrasser des atomes et de l'éther, et de les remplacer par des mixtions, des vertus, et des principes.

    L'éther est cependant en général mieux accepté que les atomes, et cela de tout temps. Démocrite, par ses atomes, excluait les interventions divines; alors que l'éther était le siège des dieux.
    Descartes et Leibniz étaient pour l'éther et contre les atomes. Lorsque Duhem, dans un des extraits cités, parle des idées cartésiennes, il entend par là les explications mécanistes de Descartes, et en particulier celles qui font référence à l'éther.

    J'insiste sur cette conception officielle de la matière, qui ne reconnaît pas les atomes, elle est une des clés, qui explique le succès du principe de relativité.
    Elle incita les scientifiques à cautionner un principe, qui justement permettait de respecter la continuité des corps solides en se passant des atomes, et qui de plus conservait les propriétés intrinsèques de ces corps; les dimensions en particulier. Car presque personne ne remettait en cause, même chez les atomistes, le principe du corps idéalement rigide. Une barre faite d'une substance vraiment très dure était pour la plupart, une référence de longueur indépendante de la position et de la vitesse de cette barre. (Sauf pour Lorentz et quelques autres.)
    Pour la majorité qui l'acceptait, l'éther à l'extérieur des corps matériels devait glisser à leurs surfaces, mais cet éther pouvait aussi pénétrer les corps, s'y accumuler, les traverser avec plus ou moins de vitesse.
    L'action de l'éther sur un corps matériel était conçue comme semblable à l'action de l'air sur une passoire ayant des trous plus ou moins gros, plus ou moins serrés. L'éther et la matière étaient deux choses bien distinctes, chacune ayant ses propres propriétés.

    Les atomes ne furent presque définitivement admis qu'à partir de 1913 lorsque Jean Perrin publia son livre intitulé : "Les atomes", dans lequel il donne de multiples preuves de leur existence.
    Ce qu'il y a d'étrange, c'est que la réalité des atomes admise, puis leurs propriétés assez bien dégagées, on continua à raisonner sur le corps matériel comme s'il était continu, ou comme s'il était formé d'un amas de billes rigides collées les unes au autres; et on continua à lui attribuer les mêmes propriétés intrinsèques, propriétés posées même comme principes de base. Ce que l'on continue à faire.
 

    Parmi les fondateurs de ces principes on retrouve:

    Thomas Young qui dès 1807 publia quelques idées sur l'énergie. Il introduisit le mot énergie (energy) pour remplacer l'expression force vive (vis viva).

    Lazare Nicolas Marguerite Carnot (1753-1823), général, homme politique, et savant à ses heures, qui dans son "Essai sur les machines en général", émet le premier l'idée d'une énergie potentielle qu'il appelle "force vive latente", et énonce la loi de conservation du travail.

    Sadi Carnot (1796-1832) fils du précédent, qui pubia en 1824 ses "Réflexions sur la puissance motrice du feu et les machines propres à développer cette puissance". En comparant la chaleur à un fluide qui s'écoule d'une source chaude à une source froide, il trouve le rendement maximal que peut avoir une machine thermique (à vapeur par exemple). L'équivalence chaleur travail était inconnu du temps de Carnot, son travail est donc d'autant plus méritant que la base repose sur des conceptions incorrectes de la chaleur.

    Emile Clapeyron (1799-1864) qui publia en 1834 un livre intitulé "La force motrice de la chaleur" dans lequel il reprend commente et développe le travail de Sadi Carnot, et qui introduisit en 1843 la notion de transformation réversible.

    James Prescott JOULES (1818-1889) qui formula en 1841 la loi dite de Joule, loi donnant l'énergie dégagée par une résistance parcourue par un courant, et qui par des expériences célèbres menées entre 1843 et 1850 détermina l'équivalent chaleur travail (une calorie égale 4.185 joules) . Les travaux de Joule furent difficilement acceptés, sa publication fut refusée par plusieurs grands journaux, c'est William Thomson alors jeune physicien hautement estimé, qui en montra tout l'intérêt. Joules interprète la chaleur comme une agitation d'atomes, conformément à l'école anglaise.

    Julius Robert von Mayer (1814-1878) physicien et médecin allemand qui énonça le premier principe de la thermodynamique au début de 1842. Il établit, avant Joule, l'équivalence des énergies mécaniques et thermiques (une calorie équivaut à environ 4 joules), et montra en 1845 que les plantes vertes réalisent des synthèses chimiques en transformant l'énergie lumineuse en énergie chimique. Voici ce qu'on lit dans sa publication de 1842 : "...  - qu'à la chute d'un poids de 365 métres environ correspond la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 0° à 1° la température d'un même poids d'eau." On constate que Mayer sous-estime légérement l'équivalent de la calorie en joules. Mayer utilise toujours le terme de "force" pour désigner l'énergie. Les "Annalen der Physik" n'ayant pas répondu à la demande de publication de Mayer en 1841,  Mayer publia son article, entre temps amélioré, dans les "Annalen der Pharmacie und Chemie" en 1842. Le fait que Mayer ne fasse pas référence aux atomes, fit de lui le fondateur de l'école énergétique. W. Ostwald (1853-1932), très opposé aux atomes, fut un grand admirateur de Mayer, qu'il considère comme l'inventeur des idées modernes sur l'énergie.

    William Rankine (1820-1872) physicien écossais, qui publia en 1855 l'ébauche d'un science qu'il nomma l'Energétique. On doit aussi à Rankine l'introduction du terme énergie potentielle. Il distingue deux énergies : l'énergie potentielle et l'énergie actuelle (actuelle pour en action, active).
    Voilà ce que dit Rankine : "J'ai été encouragé à persévérer dans l'emploi de ces expressions par le fait qu'elles ont été immédiatement approuvées par Sir William Thomson;..". Pour Rankine : la somme des énergies potentielle et actuelle de l'univers demeure constante.
    Chose curieuse, Ostwald considère Rankine comme un mécaniste, alors que Duhem le range du coté des anti-mécaniste et le considère comme une grande figure de l'Energétique.
    Voici ce qu'Ostwald pense de Rankine. Dans son livre L'Energie §65 on lit : "Si nous refusons toute valeur, au point de vue du développement de l'énergétique, aux idées de Rankine, qui d'ailleurs manquent de clarté, la justice veut que nous fassions une exception pour l'une d'entre elles. Cette idée ne l'a pas conduit, il est vrai, à des résultats nets, mais d'autres en ont tiré un parti important." . Au §64 de ce même livre, Ostwald écrit, toujours à propos de Rankine : "Mais ce qui le (Rankine) distingue nettement et tout à son désavantage de Mayer, c'est qu'il s'en tient absolument à l'hypothèse mécaniste de Joule et de Helmholtz, méconnaissant ainsi ce qu'il y a d'essentiel dans la véritable énergétique, à savoir qu'elle n'a besoin de recourir à aucune hypothèse."
    La fin de ce paragraphe présente une autre des raisons des réseves d'Oswald sur Rankine.

    Herman Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894) physicien et physiologiste allemand, qui, sans connaître les résultats de Mayer, affirma aussi, en 1847 la conservation de l'énergie. Il interpréta les phénomènes physiques comme changement de forme de l'énergie et définit de ce fait l'énergie potentielle. La publication d'Hemholtz fut, comme pour Mayer, refusée par les "Annalen der Physik". Helmholtz affirme que la tâche de la physique est de ramener tous les phénomènes physique à la mécanique. Ses conceptions sont proches de celles de l'école anglaise. Helmholtz, comme Mayer, utilise le mot "force" à la place d'énergie.

    Rudolf Emanuel Clausius (1822-1888) physicien allemand qui mit en vue en 1850 le principe de la dégradation de l'énergie et qui définit l'entropie en 1865.
    Son important article de 1850  "Sur la force motrice de la chaleur et les lois que l'on peut tirer de l'étude de cette question au profit de la théorie de la chaleur." fut publié par les "Annalen der Physik". Quatre ans après commencent ses premières publications sur l'entropie. Clausius est l'inventeur du mot entropie (entropia signifie retour en arrière en grec), que l'on retrouve dans sa célèbre phrase : "l'entropie de l'univers tend vers un maximum.". Cette phrase fut énoncée après que Thomson eut appliqué à l'univers entier les résultats de Clausius (voir ci-dessous).

    William Thomson (1824-1907; annobli en 1892 sous le nom de Lord Kelvin) qui montra en 1854 l'importance des travaux de Sadi Carnot. Mais dès 1849, Thomson publia un article inspiré par les idées de Carnot. Le second principe de la thermodynamique est appelé principe de Carnot, ou principe de Clausius. Thomson généralisa l'emploi du mot énergie. Il passa des expressions énergie statique et énergie dynamique, à énergie potentielle et énergie actuelle, puis à énergie potentielle et énergie cinétique. Thomson conclut des travaux de Clausius que les énergies de l'univers se dissipent constamment en chaleur sans aucun retour intégral possible. Il nomma "dissipation" cette dégradation constante de l'énergie de l'univers.  En 1848, Thomson avait déjà défini le zéro absolu comme l'absence d'agitation des atomes (l'échelle centésimale des températures qui part du zéro absolu est maintenant appelée échelle des degrés Kelvin).

    Peter Guthrie Tait (1834-1901) physicien et mathématicien écossais qui distingue l'énergie dormante de l'énergie active, puis remplace l'expression énergie actuelle de Rankine par énergie cinétique.

    Le mot énergie avec son sens physique, ne se trouve dans le dictionnaire français qu'à partir de 1875, à partir de 1851 en Angleterre (energy).

    W. Ostwald fut opposé à cette distinction entre "énergie cinétique" et "énergie potentielle" car pour lui, il y a plusieurs sortes d'énergies -"énergie chimique", "énergie électrique", "énergie gravifique", "énergie thermique", "énergie mécanique", etc..., et même "énergie nerveuse"- , qui toutes admettent un équivalent en "énergie cinétique" ou "énergie mécanique". Ostwald refuse donc le terme "énergie potentielle" ou "énergie dormante" qui recouvre toutes les formes d'énergie différentes de l'énergie cinétique, car cela donne à cette dernière une importance particulière qui sous-tend les conceptions mécanistes et atomiques de l'école anglaise.

Remarque : Walther Nernst (1864-1941, chimiste et physicien allemand), qui énonça en 1906 seulement le troisème principe de la thermodynamique, ne peut faire partie des fondateurs.(Ce troisième principe dit qu'au zéro absolu, la variation de l'entropie est nulle et que cette entropie peut être prise égale à zéro.)