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ces cours et que nous voulons mettre en relief dès le départ. Cette é- vidence renforce notre thèse selon laquelle la pénétration de Maxwell en France s'est réalisée par l'intermédiaire des conséquences optiques
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de ses théories. Les cours de la 2e-e division, qui incluent 1'Electri
cité et le Magnétisme, ne font aucune référence aux théories de
Maxwell dans ce domaine, avant 1892/3 (où Potier expose l'application des équations de Lagrange à un système de circuits électriques, de la 4®-e partie du Treatise ) .
Dans son cours de 1887/88, qui donne une large place à l'Opti que physique (c'est-à-dire aux théories éther-élastiques de la lumière) il n'y a aucune référence à la théorie électromagnétique de la lumière.
En se référant à l'hypothèse des ondulations de 1'éther dans l'Opti - que, Potier se limite à dire:
"Aucun fait n'est en contradiction avec cette hypothèse.
Elle accorde, il est vrai, à un milieu hypothétique un rô
le prépondérant dans la nature, empregnant tous les corps, il ne peut rester étranger à aucune de leurs modifications et ce n'est pas dans les phénomènes lumineux seulement qu' il doit intervenir; son rôle dans les échanges de chaleur est évident. L'égalité des nombres qui expriment l'un la vitesse de la lumière, l'autre le rapport des unités élec
trostatique et magnétique montre que son intervention dans les phénomènes électriques est au moins vraisemblable.
Il est donc permis d'espérer que cette hypothèse fournira un jour le lieu cherché entre les théories partielles de la physique, et qu'on pourra, après avoir reconnu l'équi - valence des diverses manifestations de l'énergie, travail mécanique, actions chimiques, chaleur, lumière, courants , connaître par quel mécanisme elles se transforment les unes dans les autres".57
Nous devons remarquer la grande crédibilité accordée à l'exis
tence de 1'éther et au programme éther-élastique en Optique. L'hypothè
se de 1'éther pourrait être - dit-il - à la base d ’une théorie unitai re des phénomènes physiques. Ce même éther doit, "vraisemblablement" »
jouer un rôle dans les phénomènes électriques et magnétiques. Cette idée n'est pas nouvelle et ne peut pas être attribuée, uniquement, à Maxwell.
En fait depuis Ampère, plusieurs physiciens, en France et dans d'autres pays, ont essayé de trouver dans 1*éther l'explication des phénomènes électriques et magnétiques.
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Dans les parties des cours de la 2 - division, concernant l'électrostatique, l'usage des concepts de "lignes" et "tubes de force"
est courant dès l'édition de 1882/83. Le siège de l'énergie reste ce; - pendant les conducteurs, et il faut attendre la "Note"
de 1891/92 pour que soit prouvée la transformation mathématique qui permet d'exprimer l'énergie comme répandue dans tout le milieu.
L'hypothèse de la polarisation pour expliquer le rôle des diélectriques en électrostatique est présentée dès 1882/3, avec le con - cept de distribution fictive d'électricité, qui lui est associée (par
"analogie" avec le phénomène de l'aimantation par influence).
Il y a cependant une référence rapide à l'idée de Faraday d'établir un rapport entre les tensions et pressions dans le milieu diélectrique et l'état de polarisation de celui-ci. Potier se limite à exposer le raisonnement de Faraday qui, partant de l'hypothèse d'une po
larisation diélectrique, arrive à l'idée que l'action électrostatique est transmise de proche en p r o c h e .58
Il faudra attendre le cours de 1891/2 pour que Potier intro - duise une section ayant comme titre "Note sur la théorie dite électro - magnétique", et puis "Théorie électromagnétique", dans le cours de 1893/
94. Sûrement les expériences de Hertz ont légitimé cette introduction tardive de toute référence à la théorie électromagnétique de la lumiè
re. Potier consacre, d'ailleurs, une large place à la déscription de ces expériences dans ces deux cours. Il faut également souligner que cette
"Note" est introduite seulement à la fin, après une exposition détaillée des théories éther-élastiques de la lumière.
Le rétard avec lequel Potier - un des premiers à divulguer en France la théories électromagnétique de la lumière - introduit une réfé
rence à cette théorie dans ses Cours pourrait,au premier abord, être at tribué à la lenteur, maintes fois signalée, avec laquelle l'enseignement scientifique absorbe les innovations. Cependant si cela est peut-être
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vrai dans l ’actualité, il n'était pas un trait obligé des cours de l'é
poque. Il suffit de songer par exemple aux leçons de Poincaré à la Faculté des Sciences ou à celles de Mascart au Collège de France. Etant données les différences institutionnelles, on peut toujours soulever que cette comparaison est arbitraire.
Néanmoins,la thèse du conservatisme de l'enseignement de Potier reçoit une confirmation à notre avis décisive quand on le compa - re à celui de Jamin, aussi à 1'Ecole Polytechnique. Effectivement, dans le 4e-e volume de la troisième édition des Cours de Jamin (1883), une large place est accordée aux théories de Maxwell.
Il n'y a pas lieu ici de reprendre l'exposé de Potier dans sa
"NOTE" , qui ne présente pas d'intérêt particulier. Son appréciation fi
nale de la théorie électromagnétique de la lumière nous est, par contre, précieuse. Potier met en relief ce qu'il considère être une limitation de la théorie proposée par Maxwell, comparée aux théories traditionnel
les en Optique :
"De ces rapprochements entre les phénomènes électriques et lumineux, il ne ressort aucune explication des uns ou des autres, tandis que la théorie des ondulations tend à don - ner des derniers une explication mécanique en admettant que 1'énergie de 1'éther y existe sous des formes déjà connues”.5^
Nous voyons dans cet extrait un témoignage,non seulement de la crédibilité dont étaient investies les théories éther-élastiques de la lumière aussi tard que 1893, mais surtout du rôle attribué aux expli cations mécaniques en Physique. La théorie électromagnétique de la lu - mière, au moins dans sa formulation du Treatise, ne remplissait pas, pour certains, les exigences d'une explication mécanique des phénomènes
lumineux.
Dans l'introduction à sa "Note" Potier précise ce qu'il en - tend par "explication mécanique". La comparaison entre la mesure du : rapport des unités (qui d'après la théorie de Maxwell serait égale à la vitesse de propagation des ondulations électromagnétiques) et la me
sure de la vitesse de la lumière conduit, selon Potier, à
"... la conclusion que c'est 1'éther de la théorie des on
dulations qui est en même temps le véhicule des actions électriques; on a même été plus loin et conclu que, toute perturbation du milieu étant un phénomène électrique, la lumière n'était qu'un cas particulier de ceux-ci, à savoir la propagation de perturbations alternatives, d'une pério
de excessivement courte, et l'Optique ne serait qu'une sec tion de 1 'Electricité, dont l'étude embrasserait les per - turbations tant permanentes que périodiques de l'état du milieu éthéré. Ces vues semblent se confirmer à mesure que les expériences s 'accumulent, mais ne forment pas encore un corps de doctrines classiques. Dans les théories de Fresnel et de ses successeurs, 1'éther est considéré comme doué d'inertie et d'élasticité; il ne diffère de la matiè
re pondérable que par son incapacité à propager des vibra
tions longitudinales; l'esprit n'a aucune peine à se repré senter les phénomènes et à les matérialiser; l'explication est entièrement mécanique. Une semblable représentation mé canique manque pour l'électricité; ni la charge électrique, ni le courant ne sont jusqu'ici susceptibles d'une sembla
ble représentation".
Cette objection à l'égard de la théorie électromagnétique de la lumière, à savoir l'inexistance d'un fondement mécanique consistant pour cette théorie,a sûrement marqué d'une façon décisive sa réception, notamment de la part de savants, comme Potier, qui étaient compromis avec le programme de théories éther-élastiques de la lumière.
Peut-être personne mieux que W. Thomson n'a pu représenter d ’une façon plus claire et déterminée#cette résistance-vis à vis la théorie électromagnétique de la lumière. Effectivement, il n'a jamais accepté totalement cette théorie, puisqu'elle ne se prêtait pas facile
ment à une réppesentation mécanique :
"Je ne suis jamais satisfait, tant que je n ’ai pas pu fai~
re un modèle mécanique de l'objet; si je puis faire un mo
dèle mécanique, je comprends; tant que je ne puis pas fai
re un modèle mécanique, je ne comprends pas, et c ’est pour cela que je ne comprends pas la théorie électromagnétique de la lumière. Je crois fermement en une théorie électro
magnétique de la lumière; quand nous comprendrons l’élec - tricité, le magnétisme et la lumière , nous les verrons comme des parties d'un tout; mais je demande à comprendre la lumière le mieux possible sans introduire des choses que je comprends encore moins. Voilà pourquoi je m'adresse à la Dynamique p u r e " .61
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Le rapprochement entre les considérations de Potier et celles de W. Thomson ne nous semble pas arbitraire. Ce dernier a sans doute beaucoup influencé la réception des théories de Maxwell et il n ’est pas improbable que ses objections aient trouvé une audience à l ’intérieur de la communauté scientifique française. Le passage qu'on vient de ci
ter a été répris dans un article de Brillouin, qui fait partie d'un re
cueil de travaux de W. Thomson, traduits et commentés par le premier.
Nous verrons dans le prochain chapitre que Brillouin a essayé de four - nir une explication mécanique des théories de Maxwell, dans l'esprit de celle demandée par W. Thomson.
L'extrait suivant d ’un article de Stoletow publié dans le pé
riodique Lumière Electrique de 1890, peut être vu également comme une évidence de la pénétration en France, de ce type d ’exigence à l ’é
gard de la théorie électromagnétique de la lumière:
"Quelques questions difficiles et douteuses de l'ancienne théorie trouvent une solution simple lorsqu'on se place au point de vue de la théorie "électromagnétique" de la lu
mière de Maxwell, malgré la lacune que laisse la nouvelle notion de l ’onde lumineuse.
Certainement, cette lacune doit être remplie, et la mécani que de l ’electromagnétisme n ’est encore qu’une simple ébau che. Tant que nous ne pourrons pas indiquer d'une manière claire ce qui se passe dans chaque cellule de 1'éther, tant que nous parlerons seulement "dfune CERTAINE perturba tion, d ’une CERTAINE oscillation", en ayant recours, pour plus de précision, au terme symbolique "oscillation ELEC - TRIQUE"; tant que nous ne connaîtrons pas en détail les courroies et les roues invisibles de cette machine compli
quée qui s'appelle "champ électrique" (et ce problème sem ble désarmer les intelligneces les plus puissantes comme W. Thomson), nos connaissances ne seront qu'au premier dé-gré de l'échelle".62
Cette mécanisation extrême de 1'électromagnétisme, demandée par Stoletow et W. Thomson, n'a pas trouvé beaucoup d'adeptes en France, d'après les données que nous possédons. Potier, par exemple, ne serait sûrement pas prêt à accepter les modèles mécaniques de 1'éther qui ont été proposé par des générations de savants britanniques. Il faudrait d'ailleurs caractériser le type de philosophie mécaniste qui a pu exis
ter en France, par opposition a celle représentée par W. Thomson ou
0. Lodge en Grande-Bretagne.
En tout cas, une réaction à cette philosophie mécaniste, dans ses formes extrêmes ou modérées, est, par contre, facilement identifia
ble en France. Nous aurons l'apportunité de l'analyser à travers deux représentants de ce courant : Poincaré et Duhem.
L 'Enseignement Scientifique et la Reception de Théories de Maxwell en France dans les années 80
Nous pouvons affirmer, à partir des analyses de ce chapitre, leçons de Mascart au Collège de France et celles de Jamin à
Polytechnique ont introduit les théories de Maxwell dans l'enseig- supérieur en France au début des années 80.
Cela constitue à notre avis une preuve d'un certain dégré d'acceptation ou, en tout cas, de diffusion des idées de Maxwell en France à cette époque.
Nous pouvons en outre, affirmer que 1'électrodynamique de Helmholtz de 1870 (qui peut conduire, d'une façon que nous préciserons plus tard, aux mêmes conséquences que 1 'électrodynamique de Maxwell) était beaucoup moins diffusée. L 'électrodynamique de Helmholtz ne fera objet d'enseignement en France qu'à partir du début des années 90, mais dans le contexte d'une comparaison avec les théories de Maxwell. Nous relevons toutefois, la place spéciale assignée à 1'électrodynamique de Helmholtz dans l'oeuvre de Mathieu et de Duhem, avec les repercussions certaines sur leur enseignement.
Les théories électriques de la lumière de Riemann, Lorenz,
Neumann, etc;, sont par contre citées aussi bien par Mascart que par Jamin.
Sans parler des théories éther-élastiques de la lumière qui seront enseig
nées même pendant les années 90, ce qui prouve que la théorie électromagné que les
1'Ecole nement
90
tique de la lumière de Maxwell a attendu logntemps avant de devenir la théorie de la lumière aux yeux de la communauté scientifique française du XIX6-6 siècle.
En dépit de 1 'hétérogénéité des matériaux analysés dans ce cha
pitre, essayons de dégager certaines unités thématiques qui se rapportent à la place assignée aux théories de Maxwell dans l'enseignement scientifi
que français pour la période qui correspond grosso modo aux années 80.
Un trait commun aux cours analysés concerne l'usage assez répandu des concepts de lignes et de tubes de force en électrostatique. Toutefois, ces "habitudes de langage", comme dirait Poincaré, ne supposaient pas
l'adhésion à une théorie particulière de la transmission de l'action. Au contraire,les cours soulignent l'équivalence entre l'approche "classique"
et celle de Maxwell. Parfois, comme c'est le cas chez Potier, l'usage de ce langage n'était même pas accompagné de l'idée que l'énergie électros
tatique a son siège dans le milieu. L'approche d'action contigüe et m é diatisée ne semble acquérir une certaine vraisemblance qu’a travers la théorie électromagnétique de la lumière.
Dans l'étude des milieux diélectriques, la théorie du déplace ment électrique et la théorie de la polarisation de Poisson-Mossotti sont en général présentées côte à côte, sans que leur incompatibilité soit signalé. Il est,cependant, symptomatique que Jamin et Bouty suppriment
GTTlQ v t
toute référence à cette dernière théorie à partir de la 4 - édition de leur Cours.
En électrodynamique nous signalons que la "correction" des équa
tions pour le courant électrique, par l'introduction des courants de dépla 617)6v s •
cernent, ne semble pas poser problème. Il faut ainsi attendre la 4 - édi
tion du Cours de Jamin et Bouty pour que ces auteurs fassent des commen - taires à ce sujet.
Vis à vis de la théorie électromagnétique de la lumière, les cours analysés, à l'exception peut être de celui de Mascart, sont assez reservés. Le cas extrême est celui de Potier, qui ne fait référence à cette théorie qu'à partir du début des années 90 et, probablement, en ré
ponse aux expériences de Hertz. Il est à ce propos significatif que cet cette théorie soit en général exposée dans un chapitre spécial consacré à
des "théories générales", c'est-à-dire à des théories ayant un caractère hautement hypothétique, voire spéculatif. De toute façon,les théories éther-élastiques de la lumière, en dépit de leurs difficultés, semblent recevoir plus de crédibilité. Nous croyons que l'idéal d'explication mé
canique des phénomènes physiques joue, ici, un rôle important. La posi - tion de Potier est typique : il est plus disposé à accepter une "explica—
tion" des phénomènes électromagnétiques à partir de l'hypothèse d'un éther luminifère , que l'explication des phénomènes lumineux à partir de con - cepts non immédiatement mécaniques, comme celui de "courant électrique".
Dans ce contexte nous signalons l'influence de Poincaré sur le Cours de Jamin et Bouty, dans le sens d'une critique à un idéal d'explication mécanique,qui prône la mise en évidence d'un mécanisme sous jacent aux phénomènes. Nous reviendrons à ce sujet dans le chapitre consa cré à Poincaré.
L'impression générale qui se dégage de l'analyse de tous ces Cours est»toutefois, celle d'une assimilation plutôt passive des idées de Maxwell. Nous ne croyons pas qu'on puisse fonder cela simplement en invo
quant la nature de ces sources - et là nous renvoyons aux considérations de Kuhn sur les "manuels d'enseignement". Nous sommes plutôt enclins à caractériser, à partir de ces sources, une phase de la réception des théo
ries de Maxwell en France. Il faudra effectivement attendre la fin des années 80 pour que ces théories soient soumises à une critique systémati
que, et assimilées à l'intérieur de programmes de recherche.
C H A P I T R E IV
L ' I N S E R T I O N DES T H E O R I E S DE M A X W E L L DANS LA R E C H E R C H E EN F R A N C E
SE C T I O N I V . 1 - LE T R A I T E DE P H I S I Q U E M A T H E M A T I Q U E DE E. M A T H I E U p . 93
- Une Interprétation Mécanique de 1'Electrostatique
du Treatise p.98
- La Théorie des Diélectriques de Poisson-Mossotti p.104 - La Théorie de 1'Electrodynamique de E. Mathieu p.109