- CONFÉRENCE FAITE A LA SORBONNE
- Sur l'Évolution de la Science électrique depuis cinquante ans
- Par M. Paul Langevin
- PROFESSEUR AU COLLEGE DE FRANCE, PRÉSIDENT DE LA SOCIÉTÉ FRANÇAISE DES ÉLECTRICIENS
MONSIEUR LE MINISTRE, MESDAMES, MESSIEURS,
J'ai bien imprudemment entrepris d'évoquer devant vous, aujourd'hui, tout un monde, monde de faits, d'idées et aussi de possibilités sans limites, que nous a révélé la magnifique période traversée par la science électrique au cours des cinquante ans écoulés depuis la fondation de notre Société des Électriciens. Il me serait impossible de retracer ici l'histoire de cette découverte ou de cette ascension, si pleine, comme toute grande entreprise d'exploration humaine, d'émotions vivantes, d'efforts heureux ou déçus, de réussites éclatantes à côté d'illusions ou d'erreurs, mais où domine la joie de fouler un sol inconnu, de contempler, lorsqu'un nuage se dissipe, des horizons de plus en plus étendus, harmonieux et imprévus, la joie enfin de respirer l'air pur des hautes altitudes. Je devrai me borner à vous en faire sentir la beauté en dessinant une ligne générale par le récit de deux expéditions qui ont, dans la chaîne des faits, reconnu et relié entre eux quelques-uns des plus hauts sommets de la connaissance, expéditions poursuivies sans relâche à travers le renouvellement des hommes, et qui tout récemment, en aboutissant par deux voies différentes à découvrir l'électron positif, ide sont rejointes devant la région encore inexplorée où nous savons que s'accomplit le mystère de la transformation de lumière en matière et de matière en lumière. Ce dernier résultat nous apparaîtra comme un exemple particulièrement remarquable de l'aide constante que se sont apportée pendant tout ce demi-siècle, l'expérience et la théorie, pour ne pas dire l'expérimentateur et le théoricien puisque, de plus en plus et en raison de la difficulté croissante de l'initiation et de l'information, une différenciation tend à s'établir entre les physiciens et des types extrêmes à se constituer, avec, d'ailleurs, entre eux, tous les degrés de transition possibles. Par des méthodes toujours plus complexes et subtiles, l'expérience découvre ou constate des faits que la théorie, en faisant appel toujours plus largement au secours des mathématiques, met en ordre, classe, et dont elle prépare la généralisation en devançant l'expérience pour suggérer à celle-ci le chemin vers les territoires à découvrir, les questions à poser devant la nature. C'est elle qui transforme les faits nouveaux en vérités nouvelles et en nouveaux principes. Elle s'efforce de construire une représentation de plus en plus fidèle, étendue, harmonieuse et utile du monde. A l'usage de l'inventeur et du technicien qui viendront prendre possession des nouveaux domaines pour en exploiter les richesses, et même et surtout dirai-je, à l'usage du touriste qui en viendra contempler les beautés, la théorie dresse une carte de plus en plus exacte et complète des régions conquises, où les terres inconnues tiennent toujours moins de place. En échange des services rendus, de la richesse des possibilités révélées par le savant, le technicien, dans la mesure également croissante où ces deux hommes ne sont pas réunis en un seul, contribue de son côté à augmenter la fécondité de la recherche en créant, par l'exploitation même du pays occupé, des moyens d'action toujours plus puissants pour l'expédition qui marche devant lui. Telles sont, dans le domaine qui nous intéresse, les possibilités mises à notre disposition par l'industrie électrique, d'utiliser des courants énormes ou des tensions qui bientôt atteindront la dizaine de millions de volts, de produire des champs magnétiques intenses et permanents comme les 100 000 gauss du grand électro-aimant de Bellevue, ou transitoires seulement, comme les 400 000 gauss de Kapitza. Le développement si rapide des applications de la lampe à trois électrodes met à la disposition des physiciens des amplificateurs de tension ou de courant d'une précision et d'une puissance toujours croissantes, découverte d'importance comparable à celle du microscope par les opticiens du XVIe siècle. Les besoins de la radiologie médicale ont déterminé la création d'un matériel qui a rendu les plus grands services aux laboratoires. Enfin, la technique de la liquéfaction des gaz et des basses températures procure à nos chercheurs des possibilités nouvelles en les pourvoyant de gaz rares et purs, ou en leur permettant d'opérer à des températures de plus en plus voisines du zéro absolu et de faire dans cette région lointaine des découvertes aussi importantes qu'imprévues, comme celle de ce pic neigeux, encore mal reconnu qui s'appelle supraconductivité.
Avant de suivre nos expéditions, voyons quelle était la situation au départ, en 1883, exactement cent ans après la découverte par Coulomb des lois qui portent son nom. Au cours de ce siècle, un vaste domaine avait été exploré et représenté, cartographié grâce à des lois dont certaines, comme celles de Laplace en électromagnétisme ou d' Ampère en électrodynamique étaient, à l'image de celles de Coulomb ou de Newton, des lois d'action instantanée à distance; d'autres, celles de Joule et d' Ohm, avaient un caractère plus énergétique et définitif, et enfin la plus importante peut-être, celle de l'induction, due à Faraday, était à l'origine des applications qui, en cette mème année 1883, préludaient à l'électrification du monde. C'était l'époque des essais de Marcel Deprez à Paris sur la transmission d'énergie à distance par la dynamo à courant continu, et de ceux de Gallard et Gibbs à Londres sur le transformateur de courant alternatif. Edison construisait ses premières lampes à incandescence. Le télégraphe avait déjà couvert la surface des terres et le fond des océans d'un réseau serré de fils et de câbles; le téléphone, récemment inventé, se préparait à modifier profondément les conditions d'existence quotidienne des hommes. Les bases théoriques sur lesquelles reposaient et devaient se développer ces deux dernières techniques, sous l'impulsion d' Heaviside et de Pupin, étaient complètement établies et permettaient, comme rayait montré Kirchhoff, vingt ans plus tôt, de traiter tous les problèmes concernant la propagation de signaux télégraphiques ou téléphoniques à la surface ou même à l'intérieur des fils. Ainsi se développait la construction par l'homme d'un système verveux de la planète, organisée et animée pour lui; ainsi se préparait lat complète domination de ces forces mystérieuses du magnétisme et de l'électricité qui, sans exercer d'action directe sur nos sens, peuvent produire les effets les plus subtils ou transporter les plus énormes puissances, forces qui semblent bien constituer l'âme jusque-là éparse ou violemment désordonnée des choses. Du côté scientifique, on se préoccupait surtout, en vue de cette grande oeuvre technique, de stabiliser et d'organiser les connaissances acquises, de rendre plus claires et plus lisibles pour le technicien les représentations, les schémas construits par la théorie. Le Congrès de Paris, deux ans auparavant, avait eu pour résultat essentiel l'adoption d'un système international d'unités. Les savants les plus éminents des différents pays, le nôtre étant représenté principalement par Eleuthère Mascart dont le rôle fut si important en 1881, s'étaient partagé le travail considérable de réaliser les étalons correspondant aux unités nouvelles et de mettre au point les méthodes de mesure pour les diverses grandeurs, en nombre toujours croissant. On se préoccupait plutôt d'organiser et de mettre en valeur les régions connues que de s'aventurer vers des terres nouvelles. Les plus grands parmi les physiciens vivants, comme William Thomson, qui n'était pas encore Lord Kelvin, et Helmholtz, touchaient à la fin de leur brillante carrière. Ici même, deux hommes de premier ordre et de grande originalité exploraient chacun le domaine restreint qu'ils avaient récemment découvert : Gabriel Lippman terminait la série de ses travaux sur l'électro-capillarité et créait l'électromètre à mercure qui a rendu et rend encore de si précieux services en électrochimie, et Pierre Curie, alors âgé de 24 ans, poursuivait, avec son frère Jacques Curie, l'étude de la piézoélectricité avant de s'orienter vers le magnétisme et de jouer un rôle capital dans la merveilleuse aventure de la découverte des corps radioactifs. Ce n'était pourtant là qu'un calme apparent, une période de recueillement avant les grands bouleversements, les grandes entreprises, les révélations qu'a connus ma génération et dont les précurseurs se trouvaient presque tous à l'étranger. Crookes avait publié, quatre ans auparavant, ses travaux aujourd'hui célèbres sur les rayons cathodiques dans lesquels il voyait, contrairement à l'opinion admise, une forme nouvelle de la matière qu'il appelait radiante, sans savoir cependant que, dans l'ampoule à laquelle il a donné son nom, la décharge faisait jaillir du sein de la matière, à l'état de pureté, un de ces deux fluides électriques dont l'attention des physiciens s'était détournée depuis Faraday, et dont les idées énergétiques, florissantes à l'époque, avaient nié l'existence et voulu effacer jusqu'au souvenir, pêle-mêle avec leurs congénères magnétique, calorique et lumineux. Également suspectes étaient les conceptions atomistiques qui restaient cependant animées d'une vie latente, mais tenace, puisque l'année précédente, en 1882, Giese, transposant dans le domaine des gaz les conceptions de Clausius sur les électrolytes, avait proposé d'expliquer la conductibilité électrique des flammes par la présence d'ions, c'est-à-dire d'atomes ou de molécules électrisés d'un signe ou de l'autre, et par le déplacement de ces ions des deux signes dans des sens opposés sous l'action du champ électrique. Cette même année, Edison, dans l'ampoule vide qui renfermait son filament de charbon incandescent, avait observé, sans en bien comprendre l'origine, une fuite de courant due à l'émission que nous appelons aujourd'hui thermionique, d'électricité négative par les conducteurs métalliques à haute température, et dont l'utilisation dans nos valves à trois électrodes a rendu possible l'extraordinaire développement de la radiodiffusion. Du côté théorique, Clerk Maxwell avait publié depuis dix ans, cinq ans avant sa mort prématurée, la première édition de son grand Traité, Bible de l'électromagnétisme moderne, ouvrage essentiel, riche et profond, mais si touffu, si complexe et parfois contradictoire en raison même de tout ce qu'il contenait de nouveau, qu'il a fallu du temps et surtout la confirmation expérimentale apportée par Hertz pour en montrer toute la valeur prophétique et en dégager le contenu. Ce contenu n'était rien moins qu'une expression nouvelle et quasiment définitive des lois de l'électromagnétisme en même temps que l'affirmation de la nature électromagnétique de la lumière, c'est-à-dire la conquête aussi importante qu'imprévue, l'explication de l'Optique par l'Électricité, explication dans laquelle la Mécanique avait complètement échoué. Quelques-uns, cependant, avaient compris et développaient l'oeuvre du maître; Oliver Heaviside poursuivait depuis 1872, dans une retraite volontaire et sans presque en parler, des travaux dont l'importance n'apparut qu'à leur publication, sous forme de volumes, en 1892 et où se trouvait complétée, sur beaucoup de points essentiels, la pensée de Maxwell. Il suivait, avant Poynting, la propagation de l'énergie dans le champ électromagnétique et donnait, avant Hertz, forme actuelle aux équations générales de propagation des ondes dans un système matériel au repos. Rowland, en 1876, avait apporté une première confirmation expérimentale aux idées nouvelles en montrant que le mouvement d'un corps électrisé, le déplacement d'une charge électrique, suffit, sous le nom de courant de convection, à produire une action sur un aimant voisin, action équivalente à celle d'un courant ordinaire et de la grandeur prévue par la théorie. Gabriel Lippmann, avec sa finesse habituelle, tenant compte de la réaction nécessaire sur le corps électrisé du champ magnétique produit par son mouvement, en conclut, en 1879, à l'existence d'une inertie de l'électricité, devançant de deux ans Joseph John Thomson qui, tout jeune alors, avait, dans son premier et célèbre travail de 188i, prévu et évalué de manière précise l'inertie supplémentaire qu'un corps électrisé doit a la charge qu'il porte. Première étape dans la voie d'une conquête, d'une explication de la Mécanique par l'Électricité. A la date même de 1883, Helmholtz préparait également l'avenir mais d'une autre manière, en faisant réserver un prix par l'Académie de Berlin au physicien qui réussirait à vérifier expérimentalement les conséquences de la théorie de Maxwell relatives à l'existence d'ondes électromagnétiques et à leur propagation, suivant les mêmes lois que les ondes lumineuses. Ce défi, relevé par Hertz, eut une influence considérable sur le cours des événements. Enfin, deux ans plus tôt, Michelson, croyant faire uniquement de l'optique, avait publié le résultat négatif de la fameuse expérience par laquelle il espérait mettre en évidence le mouvement de la Terre dans l'éther lumineux, et, ne pouvant en croire ses yeux ni en prendre son parti, travaillait à augmenter la précision déjà inouïe de ses appareils, apportant par là, bien contre son gré, une contribution essentielle à la révolution relativiste qui devait éclater vingt ans plus tard.
L'aide mutuelle que se sont prêtée l'expérience et la théorie ne s'est pas manifestée de la même manière au cours de nos deux explorations, des deux séries de recherches dans lesquelles s'enchaînent les faits essentiels de notre histoire électrique depuis cinquante ans. Dans la première, qui part de la découverte des rayons cathodiques pour aboutir à celles du neutron et de l'électron positif, en passant par les rayons de Röntgen, l'ionisation des gaz et la radioactivité, l'expérience joue le rôle principal, marche le plus souvent la première, se fiant à son instinct, un peu au hasard quelquefois, et trouve sur son chemin d'émouvantes et fécondes surprises. Dans la seconde qui, partie de Maxwell, passe par Hertz, Hendrik Antoon Lorentz, Albert Einstein, Max Planck et Bohr pour aboutir à Louis de Broglie et à Dirac, c'est la théorie qui mène surtout le jeu, indique à l'expérience le chemin qu'elle doit suivre. Les initiatives y sont davantage du fait de l'esprit dans son besoin de logique et de synthèse, de clarté et d'unité; les surprises et les émotions n'y sont pas moins grandes que sur la voie expérimentale; ce fut le cas, par exemple, au cours des deux crises de la relativité et des quanta. Il y eut d'ailleurs un parallélisme remarquable, une liaison constante et une aide réciproque entre les deux expéditions qui, parties de points bien différents, se sont progressivement rapprochées et sont aujourd'hui réunies pour explorer, d'un effort commun, le domaine nouveau du noyau de l'atome. A l'origine de la première se trouve un de ces services essentiels rendus à l'expérience par la technique, même la plus modeste, et auxquels rendais hommage tout à l'heure. Dans son étude si fondamentale de la décharge électrique à travers les gaz raréfiés, Faraday s'était trouvé arrêté par l'absence de bonnes machines à faire le vide et surtout par l'impossibilité de réaliser des récipients de verre munis d'électrodes et qui soient véritablement étanches. C'est seulement vers 1860 qu'un souffleur de verre, nommé Geissler, circulant en Allemagne, de laboratoire en laboratoire, trouve le moyen de souder les connexions métalliques à la paroi de verre qu'elles traversent et de conserver ainsi indéfiniment les vides élevés qu'il obtient au moyen de la pompe ou de la trompe à mercure. L'expérience a montré que ces milieux gazeux infiniment raréfiés étaient nécessaires pour nous permettre d'arracher à la nature certains de ses plus importants secrets, pour faire jaillir du métal le fluide électrique qu'il renferme et pour en observer les propriétés. Plucker constate, en 1860, la fluorescence verte provoquée par ce jet sur la paroi de l'ampoule opposée à la cathode et en confie l'étude à son élève Hittorf. Celui-ci observe, en 1869, la déviation par l'aimant, et Golstein, en 1876, devant l'apparition d'ombres nettes portées sur la paroi par un écran placé entre elle et la cathode, attribue les phénomènes à un rayonnement issu de celle-ci et auquel il donne le nom de rayons cathodiques. Varley, dès 1871, et, plus explicitement, Crookes, développent la conception opposée de particules matérielles électrisées négativement et chassées par la cathode, leur déviation par l'aimant pouvant être celle que la théorie de Maxwell et l'expérience de Rowland permettent de prévoir pour les courants de convection que ces particules représentent. Mais cette conception de la matière radiante restait purement qualitative et sans précision; l'opinion générale lui fut hostile jusqu'en 1895, dans cette période de positivisme ingénu et d'énergétisme intégral où Wilhelm Ostwald annonçait, contre mon maître Marcel Brillouin, « La déroute de l'atomisme contemporain ». L'idée que, malgré la difficulté d'expliquer leur déviation magnétique, les rayons cathodiques représentaient un rayonnement plus ou moins semblable à la lumière, trouva un appui sérieux dans la constatation faite par Hertz en 1892 et confirmée, puis développée par Lénard, que ces rayons peuvent traverser une feuille métallique suffisamment mince, mais complètement imperméable à l'air. Et quelle ne serait pas devenue la force de cette conviction si Lénard, en canalisant mieux son faisceau de rayons cathodiques et en plaçant une plaque photographique au delà de la membrane métallique, avait réalisé trente-cinq ans à l'avance l'expérience de G. P. Thomson et observé les anneaux de diffraction aujourd'hui prévus par la mécanique ondulatoire ! Peut-être le cours de notre science en eût-il été changé et devons-nous nous féliciter de cette imprécision comme de celle qui, dans les mesures de Tycho Brahé, a permis à Kepler de trouver les lois simples du mouvement des planètes en lui masquant l'effet de leurs perturbations réciproques. Quoi qu'il en soit, et pour les raisons que j'ai dites, il fallut, à partir de 1883, attendre douze ans avant que notre première expédition pût se mettre en marche. Deux faits déclenchèrent les événements. Tout d'abord, Jean Perrin, dont ce fut le coup d'essai en matière de recherche, montra que les rayons cathodiques transportent effectivement une charge négative, apportant ainsi un appui décisif à la conception matérielle ou corpusculaire; ensuite et surtout, la découverte faite par Röntgen, sans aucune idée préconçue, que les obstacles frappés par les rayons cathodiques émettaient un rayonnement nouveau, insensible comme la lumière aux actions électriques ou magnétiques et doués, d'autre part, de propriétés entièrement nouvelles, fut un événement d'importance capitale qui, dans l'hiver de 1895, emplit nos laboratoires d'une fièvre de recherche et dont les conséquences, non encore épuisées aujourd'hui, se firent immédiatement sentir par les découvertes de la structure granulaire, discontinue des charges électriques et de l'électron négatif, d'une part, par la découverte de la radioactivité d'autre part. Une des propriétés nouvelles les plus remarquables des rayons de Röntgen, celle de rendre les gaz conducteurs sur leur passage, vint apporter le moyen d'étudier avec précision le passage de l'électricité à travers les gaz et confirmer l'hypothèse des ions émise par Giese quinze ans auparavant. Le fait, prévu par la théorie, constaté et transformé par C. T. R. Wilson en un admirable instrument de recherche, que les ions présents dans un gaz saturé de vapeur d'eau fonctionnent comme centres pour la condensation en gouttes lorsque cette vapeur est rendue sursaturante par détente du gaz, a permis très vite de saisir individuellement ces porteurs de charge et de mesurer leur électrisation, soit en observant l'ensemble du brouillard ainsi formé, comme le fit tout d'abord Townsend, soit en suivant au microscope avec Joseph John Thomson, des gouttes isolées et en mesurant l'influence d'un champ électrique sur la vitesse de leur mouvement dans le gaz, comparée à celle de leur chute sous l'action de la pesanteur seule. Cette admirable méthode, reprise plus tard et rendue précise au millième par Millikan, en substituant à la condensation de l'eau la pulvérisation de l'huile dans un gaz conducteur, a permis de montrer que les charges de toutes les gouttes, et par conséquent de tous les ions sont, quel que soit leur signe, toujours égales en valeur absolue à une même quantité élémentaire d'électricité ou à un multiple entier très simple de celle-ci. Au contraire, les charges que nous savions produire jusque-là en électrostatique contenaient un nombre immense de ces grains et donnaient l'illusion d'une variation continue en raison de cette énormité même. C'était, immédiatement, la conquête du domaine des grandeurs atomiques. Selon la remarque d' Helmholtz, que les lois de l'électrolyse de Faraday rendent solidaires, la structure atomique de la matière d'une structure granulaire de l'électricité, la démonstration expérimentale directe de cette dernière établissait l'autre de manière incontestable. De plus, Townsend ayant démontré, de manière rigoureuse, que la charge d'un ion dans un gaz était égale à celle d'un ion monovalent dans l'électrolyse, la masse d'un ion électrolytique individuel se trouvait déterminée, avec une précision égale à celle de cette charge, par la connaissance du rapport de la charge transportée par le courant qui dépose un nombre quelconque d'ions semblables dans l'électrolyse, à la masse de ce dépôt. D'où la connaissance des masses individuelles d'atomes ou de molécules quelconques, en tenant compte du fait que la chimie nous fournit avec précision les rapports mutuels des masses atomiques ou moléculaires, et aussi la connaissance des dimensions des atomes et des molécules. Ces dimensions se trouvent être de l'ordre du cent-millionième de centimètre. C'était aussi, et de manière analogue, la possibilité d'élucider la sature des corpuscules négatifs constituant les rayons cathodiques. Joseph John Thomson avait pu calculer, en 1897, le rapport de leur charge à leur masse en combinant les mesures de leurs déviations sous des actions magnétiques et électriques connues et, d'autre part, l'arrivée de ces rayons dans un gaz montrait, par la méthode de condensation, la charge de chacun de ces corpuscules égale toujours à la charge élémentaire, d'où la masse individuelle du corpuscule, 1800 fois plus petite que celle du plus léger des atomes, celui d'hydrogène, et toujours la même, quel que soit le métal dont la décharge avait arraché les rayons cathodiques. On était donc en présence d'une forme nouvelle de matière, constituant commun à toute matière ordinaire et infiniment plus subtile que celle-ci. C'était l'électricité négative dont nous connaissons ainsi le grain, l'électron négatif, par sa charge et par sa masse, avec une précision qui atteint aujourd'hui le millième. De plus, deux autres circonstances étaient connues, où la matière émet des charges négatives; celle du phénomène thermionique découvert par Edison en 1883 sur les filaments incandescents et analysé de plus près, depuis par Pierce, Fleming et Richardson, et celle de la photo-électricité, découverte par Hertz en 1887, en constatant un cas particulier du fait, généralisé depuis, que toute matière émet des charges négatives sous l'action d'une lumière de fréquence suffisamment élevée. Dans un cas comme dans l'autre, ces charges sont composées d'électrons négatifs identiques à ceux des rayons cathodiques. C'est encore le fluide électrique à l'état pur. Ces découvertes venaient donner une impulsion nouvelle à la théorie des ions dans l'électrolyse, qu' Arrhenius avait renouvelée en 1889, ainsi qu'à la théorie des piles, connexe de la précédente, développée par Nernst à peu près en même temps et qu'on regardait encore vers 1900 avec une défiance toute imprégnée d'énergétisme. Le succès définitif de la théorie des ions électrolytiques et les progrès qu'elle a réalisés sous l'influence des travaux de Debye en particulier, ont exercé une influence puissante sur le développement de la science électrochimique et de ses applications.
Alors que les rayons cathodiques se trouvaient classés du côté de la matière dont ils représentaient un premier constituant électrique, commun à tous les atomes, l'étude plus précise des rayons de Röntgen qu'ils produisent en heurtant les obstacles avec des vitesses pouvant atteindre, dans certaines ampoules de Crookes, jusqu'à la moitié de la vitesse de la lumière, rendait probable l'hypothèse que les nouveaux rayons représentaient un rayonnement électromagnétique analogue à la lumière, mais de fréquence beaucoup plus grande, et dont la longueur d'onde pouvait descendre notablement au-dessous des dimensions atomiques ou moléculaires. L'idée fut émise par Max von Laue que cette petitesse même permettait d'utiliser les édifices cristallins naturels comme réseaux pour disperser et analyser spectroscopiquement les nouveaux rayons. Cette idée s'est montrée d'une surprenante fécondité. Elle a tout d'abord confirmé l'hypothèse sur la nature de ce rayonnement et permis d'en mesurer les longueurs d'onde avec précision. Elle révélait en même temps, dans les rayons de Röntgen, un moyen imprévu et précieux d'analyser à l'échelle infiniment ténue de leur longueur d'onde la structure des cristaux et même des molécules, apportant ainsi aux cristallographes et aux chimistes, non seulement une éclatante confirmation de leurs constructions théoriques, mais encore un moyen puissant d'étude, un microscope intramoléculaire dont les applications ne cessent de s'étendre dans tous les domaines de la science et de la technique.
Venons-en maintenant, en suivant toujours la même voie expérimentale, à la conséquence peut-être la plus importante et la plus merveilleuse de la découverte de Röntgen, à la révélation qui dépassait le contenu de toute notre philosophie et rejoignait le vieux rêve alchimique, celle des propriétés radioactives de la matière. Une fois de plus, comme dans le cas de Röntgen, l'expérience, livrée à elle-même, devait compter sur un hasard heureux et même, ici, sur une erreur féconde. On connaît l'admirable histoire de la découverte d' Henri Becquerel. L'apparition simultanée, dans le choc des corpuscules cathodiques contre la paroi de verre de l'ampoule de Crookes, de la luminescence verte de celle-ci et des rayons de Röntgen, avait fait émettre par Henri Poincaré l'idée que les deux phénomènes pouvaient être toujours connexes. Henri Becquerel, qui avait admiré dans son enfance et possédait, dans son laboratoire, les beaux cristaux de nitrate d'urane dont son père Edmond Becquerel avait étudié la phosphorescence sous l'action de la lumière, a voulu vérifier l'idée de Poincaré et voir si les cristaux, après exposition au soleil, émettraient les nouveaux rayons en même temps que leur lumière ordinaire de phosphorescence. Mais le hasard heureux d'un cristal non exposé à la lumière, oublié dans un tiroir sur une plaque photographique, montra qu'aucun lien n'existait en réalité entre les deux effets, et que la nouvelle émission représentait une propriété fondamentale, permanente, insoupçonnée jusque-là, du métal uranium. Puis, c'est la belle aventure de Pierre Curie et Marie Curie qui, constatant que certains minéraux présentent la même propriété, à un degré très supérieur à ce que permettait de prévoir leur teneur en uranium, en concluent à la présence de substances inconnues beaucoup plus actives que l'uranium lui-même. Alors commence le travail de séparation, dans une chimie nouvelle où l'électromètre sert de guide et remplace la balance. Puis, c'est la série des découvertes retentissantes, du polonium, du radium et, en quelques années, de quarante éléments nouveaux, alors que l'ancienne chimie en connaissait seulement 80, éléments nouveaux dont Rutherford et Soddy montrent qu'ils s'engendrent mutuellement par transmutation spontanée et se partagent en trois séries ou familles, celles du radium et de l'actinium, issues toutes deux de l'uranium, et celle du thorium. Ces trois familles aboutissent au plomb comme terme stable de leur évolution et comprennent chacune des éléments dont la durée moyenne de vie varie extraordinairement, depuis plusieurs milliards d'années pour les plus stables, jusqu'au millionième de seconde pour les plus fugaces. Ces transformations se poursuivent imperturbablement au coeur des roches, insensibles qu'elles sont à toute influence extérieure, et nous permettent, par les traces qu'elles y laissent, de sonder avec précision le passé reculé des âges géologiques. Elles s'accompagnent toutes d'émissions de rayons, les uns, appelés gamma, sont de la lumière de fréquence encore plus élevée et de pénétration encore plus grande que les rayons de Röntgen ; d'autres, les beta, sont des électrons négatifs plus rapides que les rayons cathodiques; leur vitesse peut s'approcher extrêmement de la vitesse de la lumière, sans jamais l'atteindre ou la dépasser; les derniers, les alpha, ont été identifiés par Rutherford avec des atomes d'hélium électrisés positivement, lancés avec des vitesses de l'ordre de 20 000 km : s, lors de la catastrophe qui transforme certains atomes instables, et par conséquent radioactifs, en atomes plus légers, avec perte du poids d'un atome d'hélium. Puis, c'est la mémorable série de travaux dans lesquels Rutherford utilisant, pour bombarder les atomes, ces projectiles a naturellement lancés au cours des transformations radioactives, met en évidence la structure nucléaire de tous les atomes et montre que la quasi-totalité de leur masse est condensée dans une région centrale ou noyau, de rayon plus de 2 000 fois inférieur à celui de l'atome, l'espace environnant étant occupé par des électrons négatifs, en nombre variable avec l'individualité chimique de l'atome, électrons qui sont maintenus autour du noyau par l'attraction qu'exerce sur leur charge négative la charge positive de celui-ci. Image planétaire de l'atome qui apparut comme une révélation, mais dont nous verrons tout à l'heure qu'elle s'est montrée bien incomplète encore, étant donnée l'insuffisance de nos moyens actuels de représentation. Le plus simple de ces noyaux est celui de l'hydrogène, que nous appelons proton, de charge électrique positive, de masse quatre fois plus petite que celle de la particule alpha ou noyau d'hélium, mais 1800 fois plus grande que celle de l'électron négatif qui lui est associé dans l'atome d'hydrogène électriquement neutre. Rutherford constate ensuite que certains chocs, particulièrement directs, de particules alpha contre des noyaux atomiques provoquent l'éjection par ceux-ci de protons. Ces remarquables recherches font apparaître le proton, après l'électron négatif, comme un second constituant vraisemblablement commun à tous les atomes, c'est-à-dire à tous les noyaux, renouvelant ainsi de manière imprévue la doctrine de l'unité de la matière, suivant laquelle tous les atomes plus lourds que ceux de l'hydrogène seraient constitués par la condensation d'un nombre entier d'atomes de cet élément. L'hélium résulterait ainsi de la condensation de 4 atomes d'hydrogène, l'oxygène de 16 et ainsi de suite. Nous avons vécu, pendant plusieurs années, sur cette image dualistique de la matière, construite à partir de deux éléments, l'électron négatif et le proton considéré comme grain d'électricité positive; mais, depuis deux ans, la découverte du neutron, dans laquelle notre Institut du Radium a joué un grand rôle par les travaux d' Irène Joliot-Curie et de son mari Frédéric Joliot-Curie, nous a mis en présence d'un troisième constituant, le neutron, de masse sensiblement égale à celle du proton, mais de charge électrique nulle. Des résultats plus surprenants encore ont été obtenus récemment en utilisant comme projectiles, non plus des particules alpha produites spontanément dans les transformations radioactives, mais d'autres noyaux, des protons par exemple, lancés avec des vitesses aussi grandes que possible grâce à l'emploi de ces tensions élevées, de l'ordre du million de volts, dont la technique actuelle nous permet de disposer. Ces rencontres entre noyaux variés nous mettent en présence d'un monde nouveau de faits, d'une chimie nucléaire profondément différente de l'ancienne et où la transmutation est la règle; on y voit réagir l'hydrogène sur le fluor pour donner de l'oxygène et de l'hélium; sur l'azote pour donner du bore et de l'hélium, avec possibilité de la réaction inverse; sur le bore ou sur le lithium pour donner de l'hélium. L'exploration de ce domaine nouveau est à peine entamée, elle nous réserve encore de profondes surprises et peut-être d'infinies possibilités, telles que l'utilisation des énormes ressources de l'énergie intranucléaire, les énergies mises en jeu dans ces réactions pouvant être, comme dans le cas non encore réalisé de la transformation de l'hydrogène en hélium, des millions de fois plus grandes à masse égale que celles des réactions chimiques les plus violentes. Heureusement peut-être pour la sécurité de notre espèce, aucun Prométhée n'est encore venu enseigner aux hommes comment peut s'allumer le fulgurant foyer des réactions nucléaires. Enfin, voici quelques mois, la présence d'un autre élément nouveau au sein de la matière nous a été brusquement révélée grâce à l'emploi de la méthode de condensation de Wilson qui permet de suivre dans un gaz, et de fixer par la photographie, la trace du passage ionisant des particules rapides qui le traversent, électrons ou noyaux. Le passage à travers la matière de rayons y de très haute fréquence y fait apparaître, par effet photo-électrique, à côté d'électrons négatifs, des électrons positifs, de même masse que les négatifs, mais de charge égale et contraire. Ces électrons positifs n'auraient d'ailleurs qu'une existence éphémère et disparaîtraient plus ou moins rapidement suivant la densité de la matière qui les renferme, soit par conjonction avec un électron négatif qu'ils entraîneraient avec eux dans le néant pour redonner de la lumière, soit par combinaison avec un neutron pour donner un proton. Ce serait aux dépens de la lumière, sous forme de rayons y suffisamment pénétrants que, par un processus clairement manifeste sur certains clichés obtenus avec l'appareil de Wilson, seraient engendrés, véritables matérialisations, des couples d'électrons, l'un positif et l'autre négatif. Nous sommes d'ailleurs obligés d'admettre, pour expliquer l'évolution des étoiles et pour comprendre la disparition progressive de leur masse, en même temps qu'elles rayonnent lumière et chaleur autour d'elles, que la matière peut se consumer complètement, y compris protons et neutrons, pour entretenir le foyer stellaire, conformément au principe relativiste de l'inertie de l'énergie. Le processus inverse aurait lieu dans l'immensité des espaces interstellaires où la lumière errante se condenserait en matière cosmique dont la concentration ultérieure sous l'action gravifique reconstituerait la nébuleuse et recommencerait l'évolution de l'étoile dans un cycle éternel. J'ai voulu seulement évoquer ici ces problèmes d'ordre essentiellement électrique qui sont posés par l'expérience et auxquels se rattache, selon toute probabilité, le mystère non éclairci encore des rayons cosmiques. Nous voici parvenus, par la voie que j'ai appelée expérimentale, après une montée pleine de tournants imprévus et riche de découvertes, en vue de ce sommet tout enveloppé de brume, sur l'autre flanc duquel vient d'aboutir l'expédition plus théorique dont nous allons maintenant essayer de suivre la trace, non moins accidentée que la première, et où les pionniers doivent de plus en plus faire appel au secours des instruments délicats et précis créés par la pensée des mathématiciens. Le rôle essentiel est joué, dans cette nouvelle aventure, par la théorie que nous appelons électromagnétique. Celle-ci s'est transformée, au cours du chemin, en prenant une assurance plus grande et une conscience plus complète d'elle-même, à mesure que s'élevait son point de vue et qu'elle permettait de réaliser une plus vaste synthèse s'étendant à des domaines de plus en plus nombreux de la Physique, au point d'englober aujourd'hui cette science presque entière. Nous la prenons, en 1883, sous la forme que Maxwell lui avait donnée dans son Livre en partant des idées de Faraday sur le rôle du milieu dans la transmission de proche en proche des actions électriques et magnétiques, par opposition avec les lois d'action instantanée à distance de Coulomb, de Laplace et d' Ampère. Les équations par lesquelles Maxwell traduisait ces idées comportaient diverses conséquences, dont une première, celle du courant de convection, avait reçu de Rowland une remarquable confirmation expérimentale, longtemps discutée d'ailleurs. Une seconde conséquence, celle qui concernait la prévision d'ondes électromagnétiques analogues à la lumière et par conséquent la possibilité d'une théorie électromagnétique de la lumière elle-même, avait appelé l'attention d' Helmholtz et le prix, fondé dès 1883 sur l'initiative de celui-ci pour récompenser une confirmation expérimentale, devait être brillamment emporté par Hertz en 1887. Celui-ci montra qu'il suffisait de faire appel, pour obtenir l'émission des ondes cherchées, aux oscillations électriques de haute fréquence par décharge de condensateurs, que Lord Kelvin et Helmholtz avaient prévues dès 1855 et dont Feddersen avait le premier constaté l'existence un peu avant 1860. La découverte de Hertz, inspirée par la théorie, eut un retentissement comparable à celui que devait provoquer, huit ans plus tard, la trouvaille imprévue de Röntgen. On répéta partout les expériences de Hertz, et c'est un chapitre intéressant de l'histoire de notre Société que celui des recherches entreprises dans ce sens par Joubert, Mascart et De Nerville dans le modeste laboratoire qu'elle avait fondé à Grenelle et qui devait donner naissance au Laboratoire Central et à l'École supérieure d'Électricité actuels. Ce mouvement de curiosité eut pour conséquence, non seulement la diffusion rapide des idées de Maxwell, clarifiées par Hertz lui-même, mais encore la conquête immédiate, par l'électromagnétisme, de l'optique tout entière que soixante ans d'efforts depuis Fresnel n'avaient pas permis à la mécanique d'entamer, et où les difficultés disparaissaient comme par enchantement devant la théorie nouvelle, du moins tant qu'il s'agissait de la propagation dans les corps au repos. L'accord cessait dès qu'intervenaient des corps en mouvement, et l'extension que Hertz avait tenté de donner dans ce sens à si théorie se trouvait en contradiction formelle avec l'expérience, avec celle de Fizeau sur l'entraînement des ondes par la matière, en particulier.
Une remarque importante doit trouver place ici. La théorie de Maxwell, sous la forme que lui avait donnée Hertz, possédait au plus haut point le caractère des conceptions énergétiques où l'esprit s'interdit d'aller au delà des lois et des notions directement déduites de l'expérience et de chercher à construire une représentation fondée sur des hypothèses comme celle de l'atome qui semblait, à l'époque, transcender l'expérience. Le but de la Science, selon l'énergétiste, est surtout de prévoir, bien plus que de comprendre et de représenter. Avec le succès de Hertz, les problèmes de l'optique se trouvaient ramenés à l'échelle macroscopique, à ceux de l'émission, de la propagation et de la réception en télégraphie sans fil où il ne s'agit que de champs électriques et magnétiques, de charges et de courants directement accessibles à l'expérience. Ce succès conduisit l'énergétique à son apogée entre 1890 et 1895 jusqu'à Röntgen d'une part, du côté expérimental, et jusqu'à Lorentz d'autre part, du côté théorique, de qui devaient partir des découvertes et un mouvement d'idées nouveau entièrement opposé à la tendance énergétique intransigeante qu'a connue la jeunesse de ma génération. En effet Lorentz, et en même temps que lui, mais moins complètement, Larmor, montrèrent que les difficultés de l'optique des corps en mouvement se résolvent dans l'hypothèse d'un éther électromagnétique immobile, régi par les équations de Maxwell, et où peut se déplacer une matière composée de particules électrisées mobiles La découverte, en 1896, du phénomène de Zeeman, devait apporter aux idées de Lorentz une confirmation remarquable et ouvrir pour la théorie électromagnétique, jusqu'en 1910, la période que nous appelons aujourd'hui classique. Au cours de ces quinze ans, nous eûmes une fois de plus l'illusion, La peu grisante, mais trop vite déçue, de tenir la vérité et d'être en état de reconstruire le monde. Comme les travaux de Lorentz et de Zeeman coïncidaient avec la découverte expérimentale de l'électron et lui apportaient une impressionnante confirmation théorique, la physique s'engagea résolument dans la voie nouvelle et y recueillit, migré les difficultés ultérieures, une belle moisson de résultats qui restent à la base des conceptions les plus modernes. L'électron présent partout, en particulier dans les métaux, comme ta témoignaient les effets thermioniques et photo-électriques, permettait d'expliquer, par son extrême mobilité, la conductibilité électrique exceptionnelle de ces corps, comme l'identité de tous les électrons libres dans tous les conducteurs métalliques rendait compte de l'absence de tout changement chimique au passage du courant d'un métal dans un autre. Grâce aux électrons, la théorie de la conductibilité métallique a fait récemment encore d'énormes progrès, au milieu desquels subsiste, comme un roc inaccessible, le troublant mystère die la supraconductivité. J'ai pu montrer moi-même comment, dans la nouvelle théorie, nos idées sur le magnétisme s'éclairaient d'un jour nouveau; cette conception, développée par Pierre Weiss, en particulier, a donné naissance a un ensemble impressionnant de travaux en tous pays et, complétée par la découverte du spin ou moment magnétique de l'électron, elle acte à la base de nos idées actuelles sur les phénomènes magnétiques.
La crise de la relativité s'encadre, tout naturellement, au sein de cette période et vient dégager plus harmonieusement le contenu essentiel de la théorie classique, en la délivrant d'une gangue inutile, de la survivance, dans les idées de Lorentz, du temps absolu et de la mécanique newtonienne. Dans le succès de l'électromagnétisme et dans sa conquête de l'optique, les énergétistes et Lorentz lui-même n'avaient vu tout d'abord que le dénouement d'un conflit entre les idées de Faraday sur la transmission des actions de proche en proche et celle de l'action instantanée à distance. Pour Faraday, ce qui se passe à un instant en un point de l'Univers ne dépend que de l'état immédiatement antérieur du voisinage immédiat de ce point et se traduit directement par des équations différentielles. Avec les lois d'action instantanée à distance du type newtonien, au contraire, ce qui se passe en un point à un instant donné dépend de manière directe et inconcevable de l'état à ce même instant de l'Univers entier. Le conflit était en réalité plus profond et mettait l'électromagnétisme de Maxwell, de Hertz et de Lorentz en opposition, non seulement avec les lois d'action à distance, mais encore avec les fondements mêmes de cette mécanique dite rationnelle qu'on voulait considérer comme le prototype de toute science achevée du réel et sur laquelle on avait espéré, depuis plus de deux siècles, pouvoir faire reposer l'édifice de la physique tout entière. Le prestige de cette mécanique était tel qu'on ne crut pas, jusqu'en 1905, à sa mise en cause de manière sérieuse et à la possibilité même d'une victoire remportée sur elle. L'espoir d'une ultime explication mécanique de l'électromagnétisme et, par conséquent, de l'optique n'était pas définitivement écarté. Il fallait la crise de la relativité pour qu'on s'aperçût combien plus profondément qu'on ne l'imaginait cette mécanique était imprégnée de l'idée d'action instantanée à distance. Il en était ainsi, en particulier, de la notion même du temps absolu, sur laquelle tout l'édifice de la mécanique reposait et que Newton avait définie conformément au sens dit commun, c'est-à-dire à l'expérience nécessairement superficielle et limitée de nos ancêtres. En fait, l'idée que la coïncidence dans le temps, que la simultanéité de deux événements distants dans l'espace, peut avoir un sens absolu, indépendant du mouvement de l'observateur, cette idée si caractéristique de la notion du temps absolu, n'aurait de sens expérimental que si l'on disposait effectivement d'une possibilité d'action instantanée à distance. C'est ce que Einstein mit en évidence dès 1905 en montrant que l'expérience et, d'accord avec elle, la théorie électromagnétique qui connaît seulement des actions propagées avec la vitesse de la lumière, imposent une notion nouvelle du temps, le temps relatif ou temps des électriciens par opposition au temps absolu, ou temps des mécaniciens. Ce temps nouveau, Lorentz l'avait rencontré, mais considéré comme un simple intermédiaire de calcul, et l'avait appelé temps local tout en conservant le temps absolu, le seul vrai temps selon lui, comme il conservait la notion newtonienne du mouvement absolu par rapport à l'espace absolu supporté physiquement par l'éther immobile. Einstein brisa toutes ces idoles, du temps, de l'espace absolus et de l'éther dont le rôle n'était plus que celui d'un support pour l'immobilité. Il montra que les notions nouvelles de temps et d'espace relatifs rendaient immédiatement compte, d'accord avec les équations mêmes de la théorie électromagnétique, du résultat négatif de toutes les expériences tentées pour mettre en évidence le mouvement absolu de la Terre, le mouvement par rapport à un hypothétique éther, et en particulier du résultat négatif de Michelson qui avait tellement préoccupé Lorentz. Les nouvelles conceptions, qui libéraient l'électromagnétisme triomphant d'idées périmées, de survivances étrangères et même contradictoires avec le contenu profond exprimé par ses équations, se sont montrées d'une surprenante fécondité. Elles ont permis d'édifier une mécanique nouvelle plus conforme aux faits et dont l'ancienne représente seulement une première approximation valable quand les vitesses restent petites par rapport à celle de la lumière. Une différence essentielle entre les deux mécaniques est que l'ancien Principe de la conservation de la masse se trouve remplacé par un principe nouveau d'inertie de l'énergie, parfaitement compatible avec les transformations de matière en lumière, et réciproquement, que nous avons vues imposées par l'expérience et qui se trouvent en contradiction formelle avec l'ancienne mécanique. La théorie de la relativité, sous cette première forme dite restreinte, est maintenant incorporée à l'ensemble de la physique et a joué un rôle essentiel dans les progrès ultérieurs de notre science, progrès dont les plus importants, tels que celui de la mécanique ondulatoire, n'auraient pas été possibles sans elle. Une comparaison fera bien sentir la signification de cette crise relativiste et les raisons profondes de l'éviction de la mécanique rationnelle ancienne. L'erreur de ses partisans irréductibles a été la même que celle des Anciens, qui extrapolaient indûment les résultats d'une expérience locale et restreinte et voulaient que la Terre entière fût plate parce que cette représentation suffisait pour la petite région qu'ils connaissaient. En fait, il a bien fallu admettre, dès que les voyageurs eurent exploré une partie notable de son étendue, que la Terre était ronde et que la géométrie qui convenait aux lignes tracées sur sa surface, n'était pas celle des lignes tracées sur un plan. La carte d'une grande région exige, pour être précise, un autre mode de représentation que celui du lever de plans qui suffit pour un champ ou pour une ville. Les notions familières du temps et de l'espace et les principes de la mécanique ancienne, héréditairement transmis et lentement dégagés d'une expérience ancestrale superficielle et peu précise, suffisent à représenter le domaine des faits purement mécaniques qui concernent le mouvement des corps à notre échelle, domaine limité aux faibles distances et surtout aux petites vitesses relatives. Par une tendance naturelle et légitime, l'esprit cherche à expliquer l'inconnu par le connu et à utiliser, dans des domaines nouveaux, les moyens de représentation qui ont réussi clans le cadre restreint de son expérience antérieure, les notions auxquelles il est habitué. Confondant volontiers le familier et le simple, il est tenté d'attribuer une valeur universelle et absolue à des résultats vérifiés seulement dans la région limitée qu'il a déjà reconnue, défrichée et ensemencée. Et une crise se produit chaque fois que, comme il est également naturel et inévitable, l'expérience déçoit l'espoir imprudemment conçu et exige une adaptation des idées anciennes à la représentation d'un domaine nouveau. Ainsi se poursuit la vie de l'esprit, dans son évolution vers des synthèses de plus en plus larges et plus compréhensives. La mécanique ancienne ne pouvait pas échapper à cette loi. Le lever de plans euclidien qu'elle représentait et qui s'appliquait admirablement à une portion restreinte de la réalité, ne pouvait plus suffire à dresser la carte d'un domaine aussi étendu que celui de l'électro magnétisme augmenté de l'optique et d'une mécanique applicable à des corpuscules animés de vitesses voisines de celle de la lumière. C'est dans le même sens qu'a encore avancé Einstein lorsqu'il a montré que, pour élucider le mystère de la gravitation et incorporer celle-ci à la synthèse déjà réalisée, il fallait renoncer à la géométrie pseudo-euclidienne que représentaient, pour l'espace-temps, les conceptions de la relativité restreinte et introduire, avec le succès que l'on sait, une géométrie beaucoup plus générale à la base d'une théorie de la relativité généralisée.
Un bouleversement plus important encore devait correspondre à cette crise des quanta dont nous sortons à peine et qui aura joué un rôle essentiel dans l'histoire de la science électrique, comme dans celle de la science en général. L'orage bienfaisant, dont la Physique sort rajeunie et pourvue d'une vigueur nouvelle, a éclaté vers 1910 et est sorti de ces nuages noirs que Lord Kelvin voyait dès 1900 poindre et s'accumuler à l'horizon, dans le ciel pur de la théorie électromagnétique triomphante. Ce qui fut tout d'abord mis en cause, et pour des raisons diverses: par Planck en 1900 puis, plus nettement par Einstein en 1905. c'est la structure continue admise par la théorie classique pour les ondes hertziennes ou lumineuses, quelle que soit la fréquence de celles-ci. Après Maxwell, Poynting, Heaviside et Hertz, nous ne doutions pas que l'énergie transportée par ces ondes fût distribuée de manière continue dans l'espace. Pour rendre compte des caractères de l'effet photoélectrique, découvert par Hertz lui-même au cours de ses recherches sur les ondes, sans soupçonner qu'il s'agissait d'un ver dans le fruit merveilleux de son oeuvre principale, Einstein montrait la nécessité d'admettre, au contraire, une concentration de l'énergie rayonnante sous forme de grains, quanta ou photons, d'énergie individuelle proportionnelle à la fréquence du rayonnement auquel ils étaient associés. L'introduction de ces corpuscules lumineux, émis ou absorbés par la matière et toujours propagés avec la vitesse de la lumière, ne pouvait d'ailleurs pas signifier un retour pur et simple à la théorie de l'émission de Newton, puisque celle-ci était incapable de rendre compte des phénomènes d'interférence et de diffraction interprétés avec tant d'aisance et de clarté par la conception électromagnétique ondulatoire. L'ensemble des propriétés du rayonnement nous oblige à concilier ces deux aspects, ondulatoire et corpusculaire, en une synthèse difficile et non encore réalisée, où certainement les notions de champ électrique et de champ magnétique, si fondamentales pour notre science et qui nous sont si familières, subiront des modifications comparables à celles qu'a dû subir le temps absolu des mécaniciens. Il faut nous préparer, je ne veux pas dire nous résigner, à l'adaptation nécessaire, a payer la conquête si précieuse de l'optique et de la mécanique par un élargissement des notions qui pouvaient paraître suffisantes dans e cadre restreint de nos techniques, qu'il s'agisse des courants intenses, des courants faibles pour le télégraphe et le téléphone, ou même de radio. Notre science tirera certainement de cet effort une vigueur et une fécondité nouvelles. Par un remarquable parallélisme, cette association de corpuscules d'ondes, nécessaire en optique, s'est imposée également du côté la matière, puisqu'à chaque variété de corpuscules matériels, électrons, protons, particules alpha, atomes ou molécules, la mécanique ondulatoire est venue montrer la nécessité d'associer des ondes d'un type nouveau, porteuses de charge électrique, sensibles à l'action d'un champ électrique ou d'un champ magnétique, celles précisément qu'aurait découvertes Lénard pour les rayons cathodiques si son expérience d'il y a quarante ans avait été conduite avec plus de précision. Cette nécessité s'est imposée à Louis de Broglie après l'échec des tentatives faites par BOHR pour développer quantitativement les conséquences de l'image planétaire de l'atome à laquelle nous avons vu que Rutherford avait été conduit par la voie expérimentale. De plus, en imposant aux équations de la nouvelle mécanique ondulatoire pour l'électron, la condition de satisfaire au principe de relativité restreinte, Dirac a, non seulement relié de façon nécessaire. à la charge électrique, le moment magnétique ou le spin dont les spectroscopistes avaient démontré l'existence dans l'électron, mais encore il a été conduit, deux ans avant leur découverte par la voie expérimentale, à prévoir, au milieu de l'incrédulité générale, l'existence d'électrons positifs et leur génération à partir de la lumière. J'ai dit tout à l'heure comment l'expérience est venue il y a quelques mois confirmer cette remarquable anticipation. La nécessité de réunir en une synthèse les notions d'onde et de corpuscule, à la fois pour la lumière et pour la matière, établit entre ces deux constituants fondamentaux de notre Univers un parallélisme et un rapprochement tout à fait favorables à l'idée nécessaire, pour des raisons expérimentales, de leur transformation l'une dans l'autre, de leur génération réciproque. Ainsi, l'expérience et la théorie viennent à nouveau de se rejoindre, et cette fois au pied du pic élevé où se trouve le secret du feu intérieur qui consume les étoiles et entretient la vie dans les planètes qui, comme la nôtre, peuvent graviter autour d'elles. Du point où nous sommes parvenus nous pouvons contempler, en un panorama grandiose, la synthèse encore provisoire qui groupe, autour de la théorie électromagnétique, tout l'ensemble de la Physique, puisqu'elle contient à la fois ce qui concerne le rayonnement et la matière, y compris la mécanique et les dépendances de celle-ci, élasticité, acoustique, théorie des fluides, aéro- et hydrodynamiques, sans oublier la gravitation et la mécanique céleste, incorporées par l'intermédiaire de la relativité généralisée.
Il est bon de rappeler aussi que la chimie s'y trouvera bientôt tout entière incluse, aussi bien la chimie ancienne que ses chapitres nouveaux issus de la physique, chimie radioactive et chimie nucléaire. L'électrochimie, l'analyse des structures cristallines et moléculaires au moyen des rayons de Röntgen ou des nouvelles ondes électroniques, c'est-à-dire des rayons cathodiques, ne sont également que des prolongements de la physique moderne. Une lumière nouvelle est apportée dans des domaines spécifiquement chimiques. La méthode du spectre de masse, développée par Joseph John Thomson et par Aston pour mesurer les masses des atomes ou des molécules transformés en rayons positifs, a pris maintenant une précision égale ou supérieure à celle des meilleures méthodes purement chimiques. Elle a surtout révélé, en permettant la découverte des isotopes, que la plupart des éléments isolés par les chimistes sont des mélanges d'atomes ayant des masses atomiques différentes avec les mêmes propriétés chimiques. Sa dernière découverte dans ce sens est celle d'un hydrogène de masse atomique double de celle de l'hydrogène ordinaire, avec un noyau vraisemblablement formé par l'union d'un neutron et d'un proton. La séparation des deux isotopes de l'hydrogène ayant été réalisée par la voie électrochimique, il s'agit bien là de la découverte d'un nouvel élément. La nouvelle théorie des quanta a permis de pénétrer le mystère de la table périodique des éléments et de prévoir comment varie, avec le rang de l'atome dans cette table, c'est-à-dire avec le nombre des électrons qui gravitent autour du noyau, la structure du système que ces électrons constituent et les propriétés physiques ou chimiques de l'atome. Elle rend compte, en même temps, du mécanisme de la liaison qui unit les atomes en molécules, et le moment n'est pas éloigné où elle permettra au chimiste de prévoir les énergies et les vitesses des réactions, comme l'astronome calcule et prévoit les mouvements et les conjonctions des astres.
J'ai à peine effleuré, en passant, ce qui concerne les applications. Elles viennent, par surcroît et sans être cherchées, au cours d'explorations comme celles que nous avons suivies et qui sont entreprises uniquement pour la satisfaction de notre besoin de comprendre, d'obtenir pour l'esprit une communion de plus en plus intime et consciente avec le mystère des choses. Ces applications n'en sont d'ailleurs que plus importantes et plus riches de possibilités nouvelles, dans la mesure même où elles sont plus imprévues. Pour citer seulement les plus connues de celles qui se sont levées sur notre route depuis cinquante ans, je rappellerai les services rendus par les rayons de Röntgen, soit à la médecine pour le diagnostic ou la thérapeutique, soit à des techniques infiniment variées par la possibilité d'analyse des structures; les applications merveilleuses et multiples des ondes hertziennes; celles des phénomènes thermioniques au redressement des courants et à la construction des amplificateurs qui ont permis la radiodiffusion et s'introduisent dans des domaines de plus en plus nombreux de l'électrotechnique; celle de la photo-électricité à la télévision et à un nombre croissant d'autres problèmes techniques, puisqu'elle permet la construction d'un véritable oeil électrique aussi sensible bientôt que l'oeil humain; celle de l'ionisation des gaz à la condensation des poussières et des fumées; d'autres encore qu'il serait fastidieux d'énumérer.
Cette fécondité exceptionnelle de la recherche purement scientifique au point de vue des applications, n'est nulle part plus marquée que dans le domaine de l'électricité et, par conséquent, nulle part ne sont plus nécessaires un contact permanent et une confiance réciproque entre le savant et le technicien. En organisant leur rapprochement, notre Société des Électriciens a fait, depuis cinquante ans, oeuvre utile et féconde. En lui permettant d'élargir son action, elle facilite à la Science sa tâche essentielle qui est la libération spirituelle et morale des hommes.
- Source: Plaquette du Cinquantenaire de la Société française des Electriciens, novembre 1933.
- Mise en page par Paul-Eric Langevin
