Pour comprendre Einstein

Théophile Moreux · Chapitre 5 sur 11

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Pour comprendre Einstein

Chapitre IV

ESPACE ET MATIÈRE

 

Avez-vous quelquefois réfléchi aux mystères de l’Espace? Oui, si vous avez des loisirs et si votre esprit est incliné vers les idées spéculatives. Non, si vous êtes pris par les affaires, par les relations mondaines, en un mot, si la vie matérielle vous absorbe… A peine ai-je fini d’écrire cette phrase que je la regrette presque…: elle tombe dans le vide; un lecteur parcourant ces pages, ne saurait rentrer dans cette dernière catégorie. Vous avez donc songé souvent à la question d’Espace et vous avez remarqué aussi que ce sont ceux qui usent le plus de l’Espace qui s’en préoccupent le moins.

Interrogez le mécanicien d’un rapide, un sportsman qui «court», un aviateur à la conquête du record; vous verrez que pour cette catégorie d’individus, la question d’une définition de l’Espace ne se pose même pas. Ils en ont cependant une notion implicite puisque pour eux, l’Espace est compté en Temps.

Autrefois, la distance Paris-Marseille était de deux ou trois semaines; c’était l’époque des diligences.

Aujourd’hui, l’étape est franchie par nos trains en un peu plus de douze heures; et si vous consentez à vous confier à un aérobus, cette durée sera notablement abrégée.

Imaginez maintenant un moyen de locomotion aussi rapide que la lumière ou que le courant électrique, nous ferons le tour de la Terre en une fraction de seconde; si donc, nous jugeons de l’Espace par le Temps, c’est-à-dire par le nombre de pensées diverses prenant place non-simultanément dans notre esprit, nous n’aurons pas le loisir d’en changer beaucoup dans le court intervalle qui nous suffira pour franchir 40 000 kilomètres et la Terre nous semblera bien petite.

Nous mesurons donc l’espace à notre aune, c’est-à-dire à nos sensations, et c’était depuis longtemps la conclusion des philosophes qui avaient ainsi trouvé par le simple raisonnement, cette relativité d’une notion tout à fait primordiale; curieux rapprochement avec les relativistes actuels.

Seulement, à y regarder de près, les uns et les autres doivent avoir des conclusions différentes. Le nombre de sensations diverses, avons-nous dit, perçues en un jour, par exemple, peut être pour notre esprit la mesure du temps; alors imaginez deux personnes dont l’une parcourt la Terre à petites journées; s’arrêtant à chaque site pittoresque, étudiant la nature dans ses moindres recoins, goûtant à chaque pas le charme d’un paysage sans cesse renouvelé et toujours harmonieux; puis un aviateur tournant autour du Globe à la vitesse du courant électrique et planant dans les hautes régions de l’atmosphère; du sol qu’il a quitté, celui-ci ne verra à peu près rien de distinct; des mille bruits variés que nous entendons, il ne percevra que le ronflement de son moteur et le ronronnement de son hélice dévorant l’espace; il n’aura pour toute distraction que l’évolution lente de sa pensée.

Lequel, dans ces conditions, vous semble avoir vécu plus longtemps?

Les relativistes répondront sans hésiter: «C’est l’homme animé de la plus grande vitesse»; nous pourrions être du même avis, si le temps se mesure à l’interminable ennui qui nous étreint, dès que notre esprit reste livré à lui-même et que son action n’est plus provoquée et soutenue par la sensation.

Mais j’estime que vous n’auriez pas tort si, professant une opinion contraire, vous veniez m’affirmer que le voyageur terrestre aurait l’impression de vivre plus longtemps.

Tout compte fait, je ne saurais dire si nous sommes en progrès sur l’époque des diligences; mais, au fond, je ne suis pas éloigné de croire que nos aïeux, dont l’existence était moins agitée que la nôtre, vivaient plus longtemps ou tout au moins pouvaient se l’imaginer.

En tout état de cause, la conclusion reste la même: le Temps est tout relatif…, et aussi l’Espace.

Mais il y a là une ambiguïté à laquelle ne saurait se laisser prendre celui qui veut pénétrer le fond des choses: le mot relatif ne fait que déguiser un aveu d’ignorance. Nous l’avons bien vu en étudiant le commencement de la théorie einsteinienne, puisque le résultat de nos recherches à été simplement ceci: En l’état actuel de la Science nous n’avons aucun moyen scientifique de mesurer l’espace et le temps.

Est-ce à dire que nous n’y parviendrons jamais? C’est une tout autre affaire. Commençons d’abord par examiner d’un peu plus près la notion d’espace.

 

*

 

L’espace correspond-il à quelque chose de réel ou est-ce une fiction? Entre le Soleil et la Terre, il y a, disons-nous, une étendue que nous mesurons en kilomètres, tout comme la distance Paris-Marseille. Et cependant, nous parlons couramment de vide interplanétaire: expression fausse au sens littéral et qui signifie simplement que l’air ne s’étend pas très loin au-dessus de nos têtes. Entre le Soleil et nous, il y a quelque chose: les anciens physiciens ont appelé éther cette matière inconnue; les nouveaux paraissent l’ignorer, tant qu’ils s’en tiennent à leurs symboles, mais patience, ils y reviendront.

Nous n’allons pas en effet ressusciter aujourd’hui la vieille querelle du vide et du plein, agitée au temps de Pascal: «Si le vide existait entre deux corps, faisait-on remarquer, ces deux corps se toucheraient puisque rien ne les séparerait.»

Il faudrait auparavant définir le mot contact, c’est-à-dire la condition pour que deux corps se touchent: on n’y parvient qu’en introduisant le phénomène de l’action; deux corps agissant l’un sur l’autre sans intermédiaire, voilà le contact; la définition exclut, on le voit, toute notion d’étendue préalable et on peut la tenir pour bonne.

Mais les corps, la Physique moléculaire nous l’apprend, sont formés de parties fort éloignées les unes des autres, donc rarement en contact, si elles le sont jamais! Et c’est l’éther ou quelque substance semblable qui les unit, qui transmet l’action.

Très bien! mais l’éther, qu’est-il à son tour? milieu continu et homogène ou bien formé de particules?

S’il est homogène et continu, comment concevoir qu’il se déplace? C’est le jeu du Taquin; il y faut prévoir une case vide pour arriver à déplacer les dés numérotés, et nous retombons dans le discontinu, c’est-à-dire que tout est remis en question. Champ magnéto-électrique, champ de gravitation ou de forces, tout cela n’explique rien et ne nous fait pas pénétrer dans la nature intime de la matière et de l’étendue.

Continuons notre enquête, nous allons voir surgir de nouvelles difficultés. Tirez une ligne droite dont les extrémités seront marquées par les lettres A et B. Entre A et B il y a une certaine distance. Prenez en la moitié; puis la moitié de cette moitié et continuez indéfiniment. Quand vous arrêterez-vous?

Pratiquement, je sais que vous n’irez pas loin; nos moyens instrumentaux décèleront le dix-millionième de millimètre; vous entrerez dans le domaine de l’atome; ne chicanons pas pour une vétille; poussez jusqu’à l’électron, jusqu’au composé de l’électron, si vous le désirez; allez au trillionième de millimètre; lorsque vous aurez épuisé votre faculté de division réelle, il vous restera une ressource, toujours: votre esprit continuera l’opération et vous en arriverez à imaginer une infinité de points entre A et B.

Voyons les conséquences d’un tel raisonnement: si j’admets avec vous qu’il y à cette infinité de points, combien compterez-vous de points dans une autre ligne égale? Une infinité encore, évidemment; et cependant nous savons qu’en additionnant ces deux lignes, l’étendue serait doublée; la première ne contenait donc pas un nombre infini de points, et si c’est la somme des points contenus dans les deux qui est infinie, elle ne l’est plus par rapport au nombre de points que contiendrait une somme de 3, 4, 10, 20 000 lignes et même d’une infinité de lignes.

 

*

 

Autre problème bien connu des Éléates dont Zénon, disciple de Parménide, fut le plus illustre représentant. Après avoir montré qu’entre les deux extrémités A et B de la droite, il y a une infinité de points, Zénon supposait un mobile partant de A pour se rendre en B; deux hypothèses seulement sont possibles.

Ou bien notre mobile mettra un certain temps, supposons une seconde, pour passer d’un point A au point suivant et dès lors, il n’arrivera en B qu’après une infinité de secondes, c’est-à-dire jamais; résultat absurde et contraire à l’expérience.

Ou bien il ne mettra aucun temps (zéro temps) pour passer d’un point à celui qui suit. Mais 3 fois zéro, 100 fois zéro font toujours zéro, comme d’ailleurs une infinité de zéros; donc il mettra zéro temps pour parcourir tous les points qui forment l’intervalle séparant A de B.

Qu’est-ce à dire? S’il met zéro temps, lorsqu’il est en A, il est déjà en B et le mouvement ne saurait exister, ce qui est encore contraire à l’expérience; ou alors l’intervalle qui sépare A de B n’existe pas, ce qui est non moins absurde.

De toute façon, on arrive à nier le Temps et l’Espace et ainsi la possibilité du changement; et c’est ce que voulait Zénon dont les arguments, qui ne manquent pas d’ingéniosité, ont déjoué la sagacité d’Aristote[46] et de bien d’autres philosophes, Descartes en tête. Or, Zénon vivait au Ve siècle av. J.-Ch. et les considérations qu’il employait se rapprochent beaucoup de celles des relativistes, lorsque ceux-ci prétendent nous démontrer que la limite de la vitesse d’un corps matériel ne saurait dépasser celle de la lumière.

[46] Physique, VI, 9.

Quoiqu’il en soit, nous voyons qu’en disséquant ainsi l’espace géométrique conçu par l’entendement, nous arrivons à des contradictions et à des absurdités.

Ne serions-nous pas victimes de notre imagination et de nos sens? Nous fabriquons l’espace avec la vue et le toucher et à l’aide des sensations qu’ils nous fournissent. Pourquoi l’espace en dehors de nous, serait-il bâti comme nous l’imaginons? Nous ne confondons pas la couleur rouge, avec ce qu’elle est objectivement, c’est-à-dire une somme de 450 trillions de vibrations par seconde. Nous admettons de même qu’un assemblage de 870 vibrations par seconde nous donne la sensation du la en musique; pourquoi un ensemble d’actions réciproques de particules, ou si vous préférez, de forces distinctes, de grains d’énergie, par exemple, ne parviendraient-ils pas à nous donner la sensation d’étendue, d’où nous déduisons la notion abstraite d’espace?

Non seulement, il n’y a là rien de choquant pour notre raison, mais nous allons voir que là est la solution du problème, celle qui fait disparaître les dernières contradictions.

Il suit de ce que nous venons de dire, que nous ne sommes plus obligés, comme le croyaient les philosophes de l’école de Descartes… et quelques autres, de doter d’étendue les dernières particules du corps.

—Alors répliquerez-vous, vous allez fabriquer de l’étendue avec de l’inétendue?

—Parfaitement, de même que je fabrique de la couleur avec des vibrations, et des sons musicaux avec les oscillations rapides d’un diapason. Un électron n’est ni blanc, ni noir; vous ne pouvez lui prêter aucune couleur et vous ne l’apercevrez jamais, puisque son diamètre est plus faible que la plus petite longueur d’onde lumineuse qui vous fait voir. Si déjà, à partir de cette faible dimension, la couleur n’existe plus et ne répond plus à quelque chose, pourquoi voulez-vous que la particule dernière de la matière, qui n’est autre que l’élément d’énergie unité, pourquoi dis-je, voulez-vous que cet élément soit étendu? Boscovich et ses adeptes avaient admis que les dernières particules des corps étaient inétendues parce qu’elles étaient des points et, avec ces points, ils bâtissaient l’espace; ils ne pouvaient aboutir qu’à des séries de contradictions et rien n’était plus loin de la réalité; dans ces conditions, on n’échappe plus, en effet, aux arguments de Zénon qui exigeait une infinité de points dans une ligne quelconque.

Toutes les obscurités rencontrées en un tel sujet, proviennent de ce que, généralement, on ne s’entend pas sur les définitions d’_étendue_, d’espace et d’infini. Il nous faut donc, malgré l’aridité du sujet, entrer ici dans les détails.

Certains philosophes ont défini l’étendue, le fait d’avoir ses parties hors de ses parties; mais une définition, de l’avis de tous, ne doit pas user du terme à définir; ici, le mot hors implique l’étendue; nous ne définissons donc absolument rien. Kant écrivait que «l’espace n’est qu’une condition subjective a priori, sans laquelle les impressions ne pouvaient être saisies; l’espace est la forme des phénomènes, c’est-à-dire des apparences; en réalité, il n’est rien»[47]. Ici, le philosophe allemand confond espace et étendue et finalement il ne définit rien encore; nous n’avançons pas la question de l’étendue objective, en professant qu’elle est une forme a priori de la sensibilité.

[47] KANT: Esthétique transcend. Sect. I.

Que l’espace ne soit rien en dehors des corps matériels, ceci est évident, mais il n’en va plus de même de l’étendue. A quoi donc répond cette qualité que je prête aux corps affectant mes sens? Évidemment à quelque chose qui agit sur moi. Par le sens de la vue et du toucher, j’acquiers la notion d’êtres multiples situés en dehors de moi. Ces causes, sans préjuger de leur essence, exercent sur mon corps, quantitatif comme eux, une série d’actions que j’apprécie et que je connais sous forme de sensations: le nombre des parties de mon corps qui subissent cette action ou ces actions multiples, m’avertit de la grandeur quantitative de ces actions.

Traduisons maintenant en un langage plus dépouillé, si possible, de toute représentation. Mon corps est en relation quantitative, avec des forces qui forment le non-moi, donc le monde extérieur, et ces forces s’opposent à celles qui forment mon corps, c’est-à-dire ce quelque chose que je connais directement, sans intermédiaire. Tout le mystère de l’étendue est là.

En dernière analyse, il ne reste que ceci: le monde matériel extérieur est formé de forces multiples en action sur mon corps; causes extérieures et multiplicité, voilà qui nous permet déjà d’entrer dans la nature intime de l’étendue. Pénétrons un peu plus avant et cherchons ce qu’elle peut être, objectivement. Pour ce faire, je n’ai qu’à généraliser les conditions énoncées: soient trois particules matérielles, trois forces distinctes; nous avons déjà une condition de l’étendue: la multiplicité; ces forces peuvent donc et doivent être inétendues de leur nature. Si ces forces A, B, C peuvent avoir des rapports entre elles, je réaliserai ce qu’il faut essentiellement pour faire de l’étendue (fig. 7).

Si A agit sur B sans agir sur C, alors que ces deux dernières agissent l’une sur l’autre, je dirai que A est en contact avec B; de même C touche B; mais si A et C n’agissent l’une sur l’autre que par un intermédiaire B, je dirai que B les sépare.

[Illustration: Fig. 7.]

[Illustration: Fig. 8.—Schémas destinés à faire comprendre en quoi consiste l’étendue phénoménale.]

Supposons maintenant que A, B et C puissent réagir toutes à la fois les unes sur les autres, j’aurai la conception d’une nouvelle disposition spatiale correspondant à la figure 8 très différente de la figure 7.

Ainsi, de même que j’avais la notion de contact et de lieu en constatant, par un phénomène de conscience dû à la sensation, qu’une force extérieure agissait sur mon corps et était présente, de même j’inférerai logiquement qu’en dehors de moi, il existe des forces échangeant des rapports dont l’essence est du même ordre.

Ainsi, multiplicité de forces coexistantes, complexité et échanges de rapports, voilà toute l’étendue; en tant que sensation, l’étendue est un fait brut que nous retrouvons chez l’animal.

C’est donc sur des données sensibles que notre esprit va appliquer sa faculté d’abstraction, de généralisation, pour s’élever à la notion d’espace, et c’est là qu’est l’écueil; car il n’est pas sûr que l’espace conçu par nous, réponde exactement au réel, c’est-à-dire à l’étendue.

Je puis aller plus loin et je dois dire que je suis certain que nous attribuons à l’espace, fruit d’une abstraction, des qualités qui ne sont pas dans le réel et que ne possède pas l’étendue; en d’autres termes, là, comme en plusieurs circonstances, faute d’avoir analysé les conditions de la sensation d’étendue, notre conception abstraite dépasse de beaucoup le donné.

Le chapitre suivant va nous faire toucher du doigt cette conclusion.