La physique du discontinu

Le changement profond qui s'est produit récemment en Physique est caractérisé surtout par la pénétration, dans tous les domaines de notre science, de la notion fondamentale de discontinuité. Nous devons aujourd'hui fonder notre conception du monde et notre prévision des phénomènes sur l'existence des molécules, des atomes et des électrons. Il semble bien aussi nécessaire d'admettre que les moments magnétiques sont tous des multiples entiers d'un élément commun, le magnéton, et que la matière ne peut émettre de rayonnement électromagnétique que de manière discontinue, par quanta d'énergie de grandeur proportionnelle à la fréquence. Nous ne connaissons encore que très imparfaitement les lois exactes, individuelles, qui régissent tous ces éléments ainsi que leurs relations les uns avec les autres. Il est probable même que la plupart de ces lois ne pourront pas s'exprimer dans le langage du calcul différentiel et intégral, créé pour traduire analytiquement la notion de continuité. Cet admirable instrument ne convient qu'à l'étude des systèmes accessibles à nos sens et qui sont en général composés d'un nombre énorme d'éléments. Les grandeurs qu'atteignent nos moyens de mesure intéressent d'ordinaire tant d'éléments à la fois par somme ou par moyenne des grandeurs individuelles, que nous pouvons, sans erreur sensible, les traiter comme continues. Mais les propriétés de pareils ensembles sont nécessairement déterminées par les lois élémentaires sous-jacentes et nous ne pouvons espérer comprendre l'aspect superficiel des choses qu'à condition de le raccorder avec l'aspect profond que l'expérience vient de nous révéler. C'est la tâche qui s'impose actuellement à nous : établir la liaison entre le fond et la surface, entre les propriétés du grain et celles de l'agrégat, pour expliquer les faits d'ensemble quand les lois élémentaires sont connues ou plus souvent encore pour essayer d'atteindre ces dernières à partir des échos lointains qui seuls nous sont perceptibles. Nous ne pouvons éluder cette nécessité : l'existence des éléments est certaine, un monde nouveau nous est révélé dont les lois dominent toute la Physique. Nous devons tenter de remonter jusqu'à elles et pouvons espérer les trouver plus simples que leurs conséquences lointaines, que les résultats moyens ou statistiques auxquels nous sommes habitués. Il arrive souvent aussi que la forme particulière des lois individuelles s'élimine, disparaît, quand on passe aux propriétés de l'ensemble dont certaines résultent uniquement du très grand nombre des éléments présents, ont le caractère de lois purement statistiques. Il semble bien, par exemple, que le principe de Carnot, la loi de destruction spontanée des substances radioactives, la loi d'action de masse et bien d'autres appartiennent à cette catégorie et soient uniquement des lois de grands nombres. Nul ne contestera que dans ce cas nous atteignons d'emblée l'explication complète de ces lois, la compréhension profonde de leur signification. Bien plus, nous prévoyons par là qu'elles doivent, comme toutes les lois de grands nombres, donner lieu à des écarts, à des fluctuations d'autant plus importantes qu'on les applique à des systèmes plus simples, comprenant un moindre nombre d'éléments. Vous savez tous que l'observation de ces écarts, dans des directions très variées, est venue apporter des arguments décisifs en faveur de l'existence des éléments discontinus, ainsi qu'une méthode générale et précise pour atteindre le nombre et la grandeur de ces éléments. Pour constituer cette Physique du discontinu qui s'impose aujourd'hui, nous devons nécessairement faire usage de raisonnements statistiques, nous servir constamment du calcul des probabilités qui est le seul lien possible entre le mondé des atomes et nous, entre les lois élémentaires et nos observations. L'introduction du calcul des probabilités en Physique fut réalisée pour la première fois de manière explicite par Maxwell à propos de la théorie cinétique des gaz. Comme on l'imagine aisément, l'adaptation à un domaine nouveau d'un mode de raisonnement souvent fort délicat ne fut pas immédiate : il reste même :encore beaucoup à faire dans ce sens. Les premiers raisonnements de Maxwell manquaient de rigueur et soulevèrent des objections qui, autant que la difficulté des calculs, empêchèrent la majorité des physiciens d'accorder à la théorie cinétique l'attention qu'elle méritait et de reconnaître la beauté des résultats obtenus...