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L'ÉLECTRICITÉ

Substance ou Accident?

(Suite) (1)

Les équations de Maxwell présentent une particularité remarquable on passe des unes aux autres en permutant les lettres qui représentent les composantes du déplacement électrique avec celles de la force magnétique; elles impliquent par suite une loi de réciprocité entre les actions électriques et magnėtiques (2). Maxwell en a déduit que toute variation du champ électrique produit un champ magnétique dont la force le long d'un contour fermé est égale à la variation du flux électrique; il en résulte un déplacement variable et un courant de déplacement; d'autre part, une variation de champ magnétique crée un champ électrique et développe une force électromotrice, dont la valeur en chaque point est égale au taux de la variation dans l'unité de temps du nombre de lignes de force qui y passent, en donnant lieu à un phénomène d'induction faradique. Toute espèce de perturbation électromagnétique fait naître ainsi deux champs, l'un magnétique, l'autre électrique, étroitement solidaires

(1) REVUE DES QUESTIONS SCIENTIFIQUES, Ille série, t. XXVIII, juillet 1920, p. 65, octobre 1920, p. 305.

(2) Hertz a complété l'œuvre de Maxwell en donnant à ses six équations une forme plus symétrique, qui met mieux en évidence la réciprocité des phénomènes électriques et magnétiques sur laquelle repose ce qui suit.

l'un de l'autre ; la variation de l'un engendre l'autre ; ils ne peuvent exister seuls, qu'à la condition de rester constants. Ils sont perpendiculaires l'un à l'autre et perpendiculaires tous deux à la direction de leur propagation. Nous constatons dès lors dans les phénomènes deux formes d'énergie, électrostatique et électrocinétique, potentielle et actuelle, comme le suppose la théorie ondulatoire de la lumière de Young et de Fresnel (1); de plus, on voit que les perturbations électrique et magnétique sont transversales à la direction de propagation, comme celles qui constituent la lumière. Il y a plus. Les équations ne montraient pas seulement que les deux champs s'engendraient l'un l'autre ; elles laissaient voir que les perturbations se propagent dans le milieu avec une vitesse V égale à

1

-Ket μ

V ки étant exprimés dans le système électromagnétique et électrostatique (2). La valeur de V est précisément celle du rapport des unités électromagnétique et électrostatique de quantité. Or, ce rapport est lui-même égal à la vitesse de la lumière dans le vide. La génération des deux champs se poursuit donc de proche en proche dans l'éther, et elle y progresse avec une vitesse V égale à celle de la lumière traversant les espaces.

μ

L'esprit de Maxwell rapproche ces données, qui ne sont pas de fortuites coïncidences. Il y joint une autre observation: u est égal à 1 dans les corps transparents, de sorte que la vitesse de propagation de l'onde électromagnétique est inversement proportionnelle à la racine carrée du pouvoir inducteur diélectrique K; la vitesse de la lumière est, d'autre part, inversement proportionnelle aux indices de réfraction des milieux traversés. Il faut donc, dit-il, dans notre théorie,

(1) Maxwell, op. cit., t. II, chap. XX, pp. 485 et suivantes.

(2) Rappelons que K est le pouvoir inducteur spécifique électrostatique et u la perméabilité magnétique.

» que le pouvoir diélectrique d'un milieu transparent » soit égal au carré de son indice de réfraction», et il constate que c'est à peu près vérifié pour la paraffine.

Il entrevoit alors, dans une intuition géniale, que l'œuvre de Fresnel peut être traduite en langage électromagnétique, et il annonce que la lumière est un phénomène électrique! Et il crée de toutes pièces cette théorie merveilleuse, qui ne pouvait sortir que du cerveau d'un dieu, au témoignage d'un physicien allemand, peu enthousiaste de sa nature et non prodigue des expressions de son admiration pour la science anglaise (1).

La théorie dont je veux parler est connue sous le nom de théorie électromagnétique de la lumière. Ingénieuse fantaisie de mathématicien, a-t-on dit d'abord, poème mathématique admirable, grandiose création d'une imagination puissante, une vue d'aigle, dit-on généralement aujourd'hui. Quelle que soit l'opinion que l'on en ait, il faut reconnaitre que cette théorie constituait une extraordinaire nouveauté, en l'année 1873. Alors la majorité des physiciens, enfin conquise à la théorie des ondulations, admettait que ce qui se propage dans l'éther ne pouvait être qu'un mouvement de ses éléments.

Cette nouveauté, il fallait l'expliquer, la justifier, en démontrer la vérité. L'argumentation reposait sur des calculs, dont nous ne pouvons ici que signaler l'existence, et sur des considérations logiques, que nous essaierons de résumer et de lier le mieux qu'il nous sera possible.

Remplir l'espace d'un nouveau milieu toutes les » fois que l'on doit expliquer un nouveau phénomène, » ne serait point un procédé très philosophique », écrit

(1) Ist es ein Gott der diese Zeichen schrieb ? » Boltzmann a inscrit ces mots en exergue de ses Vorlesungen über Maxwell's Theorie (Leipzig, 1891); traduction libre: Incessu patuit deus!

Maxwell; en conséquence, il suppose que le diélectrique isolant et diaphane, à travers lequel les phénomènes d'induction se transmettent et se propagent, est aussi le siège des actions qui affectent notre rétine en produisant sur elle l'impression d'une intensité lumineuse : celles-ci comme ceux-là y sont localisés. Mais quelle en est la nature? Ici nous passerons la parole à Poincaré. A cette question « Maxwell répond hardiment : >> ce sont des courants! Toute l'expérience de son temps » semblait le contredire; on n'avait jamais observé de » courants que dans les conducteurs. Comment Max» well pouvait-il concilier son audacieuse hypothèse >> avec un fait si bien constaté? Pourquoi, dans certaines » circonstances, ces courants hypothétiques produisent» ils des effets manifestes, et sont-ils absolument inob» servables dans les conditions ordinaires? C'est que » les diélectriques opposent au passage de l'électricité, » non pas une résistance plus grande que les conduc» teurs, mais une résistance d'autre espèce » (1).

Cette résistance d'autre espèce, nous l'avons déjà rencontrée sous la plume de Maxwell, et nous l'avons signalée à plusieurs reprises, en divers phénomènes ; c'est la résistance élastique, analogue à la résistance opposée au mouvement par un ressort, qu'il faut comprimer pour avancer, essentiellement différente de la résistance qu'on doit surmonter pour faire progresser un corps au milieu d'un liquide, plus ou moins dense et fluide, dont on coupe et dont on écarte les veines pour se frayer un chemin. Cette dernière résistance dépend de la vitesse du mobile : le travail dépensé pour la vaincre, est transformé en chaleur dans le liquide; le mouvement se prolonge, tant qu'agit la force qui le produit; celle-ci disparaissant, le corps s'arrête tout court, sans tendre à revenir en arrière.

(1) H. Poincaré, La théorie de Maxwell, pp. 11 et suivantes. Cf. aussi Electricité et Optique, pp. 155, 169, etc.

La résistance élastique est celle du ressort qui se bande; elle va en croissant à mesure qu'il se tend et ne tarde pas à devenir insurmontable; le mouvement prend alors fin, et l'équilibre s'établit. Mais si la force cesse d'agir, le ressort se débande et restitue tout le travail dépensé dans la phase antécédente, et l'on peut admettre que rien ne s'en convertisse en énergie calorifique. Les courants qui circulent dans les conducteurs (appelonsles les courants de conduction) ne rencontrent que de la résistance visqueuse; ceux qui surmontent la résistance élastique sont déjà connus de nous, ce sont les courants de déplacement de Maxwell. Ils sont nécessairement de durée limitée, généralement très courte, à moins qu'ils ne se poursuivent sous forme alternative, auquel cas ils sont d'alternance rapide; ils ne sont soumis ni à la loi d'Ohm, ni à celle de Joule, et ne produisent que des effets électromagnétiques et inductifs. On les voit à l'oeuvre dans un condensateur, dont on met les armatures respectivement en communication avec les pôles d'une pile. Un courant instantané prend naissance, mais s'interrompt aussitôt que les armatures sont portées au potentiel des pôles ; un courant alternatif se prolonge au contraire, et franchit la coupure renfermant le diélectrique. Nous avons déjà dit que, pour Maxwell, tous les courants de déplace

ment sont fermés.

C'est dans ces courants qu'il faut chercher l'origine de la lumière. Une flamme est un phénomène électrique. Une onde lumineuse est constituée par une suite de courants alternatifs de déplacement, qui changent de sens un million de milliards de fois par seconde, se propagent par induction, d'une portion à l'autre du diélectrique, avec une vitesse que le calcul nous a démontrée égale au rapport des Unités, donc avec la vitesse de la lumière. Ces courants alternatifs sont des vibrations électriques; s'ils étaient ouverts, l'électricité

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