Friedrich Engels, Dialectique de la nature, retour à la table des matières

Les formes fondamentales du mouvement 1

Le mouvement, au sens le plus général, conçu comme mode d’existence de la matière, comme attribut inhérent à elle, embrasse tous les changements et tous les processus qui se produisent dans l’univers, du simple changement de lieu jusqu’à la pensée. L’étude de la nature du mouvement devait, cela va sans dire, partir des formes les plus basses, les plus simples de ce mouvement et apprendre à les saisir, avant de pouvoir arriver à quelque résultat dans l’explication des formes supérieures et complexes. Ainsi, nous voyons que, dans le développement historique de la science de la nature, c’est la théorie du simple changement de lieu, la mécanique des corps célestes et des masses terrestres qui est élaborée la première ; viennent ensuite la théorie du mouvement moléculaire, la physique, et aussitôt après, allant presque de pair avec elle et parfois la précédant, la science du mouvement des atomes, la chimie. C’est seulement après que ces diverses branches de la connaissance des formes du mouvement régnant dans la nature inanimée eurent atteint un haut degré de développement que l’explication des phénomènes de mouvement représentant le processus de la vie pouvait être entreprise avec succès. Elle progressa dans la mesure où la mécanique, la physique et la chimie progressaient. Ainsi, tandis que, en ce qui concerne le corps animal, la mécanique est, depuis assez longtemps déjà, capable de ramener de façon satisfaisante les effets des leviers osseux mis en mouvement par contraction des muscles à ses propres lois, valables aussi dans la nature inanimée, le fondement physico-chimique des autres phénomènes de la vie en est encore presque à ses débuts 2. Si donc nous voulons étudier ici la nature du mouvement, nous sommes obligés de laisser de côté les formes de mouvement organiques. Aussi nous limiterons-nous par force — étant donné l’état de la science — aux formes de mouvement de la nature inanimée.

Tout mouvement est lié à quelque, changement de lieu, que ce soit changement de lieu de corps célestes, de masses terrestres, de molécules, d’atomes ou de particules d’éther. Plus la forme du mouvement est élevée et plus le changement de lieu est petit.

Celui-ci n’épuise en aucune façon la nature du dit mouvement, mais il en est inséparable. C’est donc lui qu’il faut étudier avant tout autre chose.

Toute la nature qui nous est accessible constitue un système, un ensemble cohérent de corps, étant admis que nous entendons par corps toutes les réalités matérielles, de l’astre à l’atome, voire à la particule d’éther, dans la mesure où l’on admet qu’elle existe. Le fait que ces corps sont en relation réciproque implique déjà qu’ils agissent les uns sur les autres, et cette action réciproque est précisément le mouvement 3. Ici déjà il apparaît que la matière est impensable sans le mouvement. Et si, de plus, la matière s’oppose à nous comme quelque chose de donné, aussi impossible à créer qu’à détruire, il en résulte que le mouvement est lui-même aussi impossible à créer qu’à détruire. Cette conclusion devint inéluctable, dès que l’on eut reconnu dans l’univers un système, un ensemble cohérent de corps. Et, comme la philosophie parvint à cette connaissance bien avant qu’elle se soit imposée efficacement dans la science de la nature, on s’explique pourquoi la philosophie conclut, deux cents bonnes années avant la science, à l’impossibilité de créer et de détruire le mouvement. Même la forme dans laquelle elle le fit reste toujours supérieure à la façon dont la science formule cette idée aujourd’hui. La thèse de Descartes 4, disant que la quantité de mouvement existant dans l’univers demeure toujours constante, n’est défectueuse que dans la forme, parce qu’elle applique à une grandeur infinie une expression n’ayant de sens que pour une grandeur finie. Par contre, dans la science de la nature, deux formulations de la même loi ont cours aujourd’hui : celle de Helmholtz sur la conservation de la force et la formule nouvelle, plus précise de la conservation de l’énergie. Comme nous le verrons, l’une affirme exactement le contraire de l’autre, et, en outre, chacune n’exprime qu’un seul côté du rapport.

Lorsque deux corps agissent l’un sur l’autre, de sorte qu’il en résulte le déplacement de l’un d’eux ou de tous deux, ce déplacement ne peut consister qu’en un rapprochement ou un éloignement. Ou bien ils s’attirent, ou bien ils se repoussent. Ou, pour parler en termes de mécanique, les forces qui jouent de l’un à l’autre sont centrales, elles jouent dans le sens de la droite reliant leurs centres. Il est aujourd’hui évident pour nous que les choses se passent ainsi dans l’univers, toujours et sans exception, si complexes que paraissent beaucoup de mouvements. Ils nous paraîtrait absurde d’admettre que deux corps agissant l’un sur l’autre, et à l’action réciproque desquels ne s’opposent aucun obstacle ni aucune action d’un troisième corps, dussent exercer cette action autrement que selon la voie la plus courte et la plus directe, dans le sens de la droite reliant leurs centres 5. Mais on sait que Helmholtz (Conservation de la force, Berlin, 1847, paragraphes 1 et 2) a fourni également la preuve mathématique qu’action centrale et constance de la quantité de mouvement se déterminent réciproquement et qu’admettre des actions autres que centrales conduit à des résultats dans lesquels le mouvement devrait ou bien être créé ou bien être détruit. La forme fondamentale de tout mouvement est donc rapprochement ou éloignement, contraction ou extension, bref la vieille opposition polaire d’attraction et de répulsion.

Soulignons expressément que nous ne concevons pas ici attraction et répulsion comme de prétendues forces, mais comme de simples formes du mouvement. C’est ainsi déjà que Kant a conçu la matière, en tant qu’unité de l’attraction et de la répulsion. Nous verrons en temps voulu ce qu’il en est des « forces ».

Tout mouvement consiste en l’action réciproque de l’attraction et de la répulsion. Mais il n’est possible que si chaque attraction particulière est compensée ailleurs par une répulsion équivalente. Sans cela, avec le temps, l’un des côtés l’emporterait sur l’autre, et ce serait en fin de compte la cessation du mouvement. En conséquence, toutes les attractions et toutes les répulsions de l’univers doivent se compenser réciproquement. Par suite, la loi exprimant l’impossibilité de détruire et de créer le mouvement s’énonce de la façon suivante : tout mouvement d’attraction dans l’univers doit être complété par un mouvement de répulsion équivalent, et inversement ; ou bien, ainsi que l’exprimait — bien avant que la science ait établi la loi de la conservation de la force, ou de l’énergie — la philosophie antique : la somme de toutes les attractions dans l’univers est égale à la somme de toutes les répulsions.

Cependant, deux possibilités semblent encore rester ici pour que cesse un jour tout mouvement : ou bien la répulsion et l’attraction finissent effectivement par s’équilibrer, ou bien la totalité de la répulsion s’empare définitivement d’une partie de la matière et la totalité de l’attraction de l’autre partie. Pour la conception dialectique, ces possibilités sont exclues d’emblée. Une fois que la dialectique, s’appuyant sur les résultats acquis aujourd’hui de notre expérience scientifique de la nature, a démontré que toutes les expositions polaires en général sont déterminées par l’action réciproque des deux pôles opposés ; que la séparation et l’opposition de ces deux ne peut exister que dans les limites de leur connexion réciproque et de leur union ; qu’inversement leur union ne réside que dans leur séparation et leur connexion réciproque que dans leur opposition, il ne peut être question, ni d’un équilibre définitif de la répulsion et de l’attraction, ni de la répartition et concentration définitives d’une des formes du mouvement sur une moitié de la matière et de l’autre sur l’autre, donc ni d’une interpénétration réciproque 6, ni d’une séparation absolue des deux pôles. Ce serait exactement la même chose que d’exiger, dans le premier cas, que le pôle nord et le pôle sud d’un aimant se neutralisent réciproquement et l’un par l’autre, et, dans le second cas, qu’en sciant un aimant par le milieu entre les deux pôles, on obtienne ci une part une moitié nord sans pôle sud, d’autre part une moitié sud sans pôle nord. Mais, bien que l’impossibilité d’admettre de telles suppositions résulte déjà de la nature dialectique de l’opposition polaire, la prédominance du mode de pensée métaphysique chez les savants fait que la deuxième supposition, tout au moins, joue un certain rôle dans la théorie physique. Il en sera question en son temps.

Comment le mouvement se présente-t-il dans l’action réciproque de l’attraction et de la répulsion ? Le mieux sera de l’étudier à propos des formes particulières du mouvement lui-même. Le résultat apparaîtra alors en conclusion.

Considérons le mouvement d’une planète autour de son corps central. L’astronomie scolaire courante explique, avec Newton, l’ellipse décrite par l’action combinée de deux forces : l’attraction du corps central et une force tangentielle qui entraîne la planète normalement au sens de cette attraction. Cette école admet donc, outre la forme de mouvement à action centrale, une autre direction du mouvement, ou prétendue « force », qui s’exerce perpendiculairement à la droite reliant les centres des corps en question. Elle se met donc en contradiction avec la loi fondamentale mentionnée ci-dessus, selon laquelle, dans notre univers, tout mouvement ne peut se produire que dans la direction des centres des deux corps agissant l’un sur l’autre, ou, selon la formule, est provoqué seulement par des forces à action centrale. De ce fait, elle introduit dans la théorie un élément de mouvement qui, ainsi que nous l’avons vu également, aboutit nécessairement à la création ou à la destruction de mouvement, et, par conséquent suppose un créateur. Le problème était donc de réduire cette mystérieuse force tangentielle à une forme de mouvement à action centrale, et il fut résolu par la théorie cosmogonique de Kant et Laplace. On sait que cette conception fait naître l’ensemble du système solaire par contraction progressive d’une masse gazeuse raréfiée à l’extrême, tournant sur son axe ; par suite, le mouvement de rotation est évidemment le plus puissant à l’équateur de cette sphère gazeuse, et il détache de la masse des anneaux de gaz isolés qui se condensent pour former des planètes, des planétoïdes, etc., et gravitent autour au corps central dans le sens de la rotation primitive. Cette rotation elle-même s’explique ordinairement par le mouvement propre des particules gazeuses isolées ; ce mouvement se développe dans les directions les plus différentes, cependant qu’en fin de compte une direction déterminée l’emporte et provoque ainsi le mouvement de rotation qui, avec la contraction progressive de la sphère gazeuse, doit devenir de plus en plus fort. Mais, quelle que soit l’hypothèse qu’on adopte sur l’origine de la rotation, chacune d’elles élimine la force tangentielle réduite à une forme particulière de manifestation du mouvement à action centrale. Si l’élément directement central du mouvement de la planète est représenté par la pesanteur, par l’attraction entre celle-ci et le corps central, l’autre élément, l’élément tangentiel, apparaît comme un résidu, sous une forme transposée ou transformée, de la répulsion primitive des particules isolées de la sphère gazeuse. Le processus d’existence d’un système solaire se présente alors comme une action réciproque d’attraction et de répulsion au cours de laquelle l’attraction l’emporte peu à peu du fait que la répulsion est rayonnée dans l’espace sous forme de chaleur et se trouve, de cette manière, de plus en plus perdue pour le système.

On voit au premier coup d’œil que la forme de mouvement considérée comme répulsion est celle-là même que la physique moderne désigne sous le nom d’énergie. Par la contraction du système et sa conséquence ; la séparation des corps isolés dont il se compose aujourd’hui, le système a perdu de l’ « énergie », et même, d’après le célèbre calcul de Helmholtz, cette perte s’élève déjà actuellement aux 453/454 de la quantité totale de mouvement qui s’y trouvait à l’origine sous forme de répulsion.

Prenons ensuite une masse corporelle sur notre terre même. Elle est liée à la terre par la pesanteur, comme la terre pour sa part est liée au soleil ; mais, à la différence de celle-ci, elle n’est pas capable d’un mouvement planétaire libre. Elle ne peut être mise en mouvement que par une impulsion extérieure, et, même dans ce cas, dès que l’impulsion cesse, son mouvement s’arrête bientôt, soit par suite de l’action de la pesanteur seule, soit par suite de cette action en liaison avec la résistance du milieu où se meut cette masse. Cette résistance elle-même est, en dernière analyse, un effet de la pesanteur, sans laquelle la terre n’aurait pas à sa surface un milieu résistant, une atmosphère. Dans le mouvement purement mécanique à la surface de la terre, nous avons donc affaire à une situation dans laquelle la pesanteur, l’attraction, prédomine nettement, où donc, dans la production de mouvement, nous avons deux phases : d’abord agir contre la pesanteur, et ensuite laisser agir la pesanteur. En un mot, élever et laisser tomber.

De la sorte, nous avons de nouveau l’action réciproque entre, d’une part, l’attraction, et d’autre part, une forme de mouvement qui agit dans une direction opposée à la sienne, donc une forme répulsive. Or, dans les limites de la mécanique terrestre pure (qui opère avec des masses dont l’état d’agrégation ou de cohésion est donné, immuable pour elle), on ne rencontre pas dans la nature cette forme répulsive du mouvement. Les conditions physiques et chimiques qui font se détacher un bloc de rocher d’une cime montagneuse ou rendent possible une chute d’eau sont en dehors du domaine de cette mécanique. Dans la mécanique terrestre pure, le mouvement de répulsion, d’élévation, doit donc être produit artificiellement : par la force de l’homme, de l’animal, de l’eau, de la vapeur, etc. Et cette circonstance, cette nécessité de combattre artificiellement l’attraction naturelle fait naître chez les mécaniciens la conviction que l’attraction, la pesanteur, ou, comme ils disent la force de pesanteur, est la forme la plus essentielle, voire même fondamentale du mouvement dans la nature.

Lorsque, par exemple, un poids est élevé et que, par sa chute directe ou indirecte, il transmet du mouvement à d’autres corps, ce n’est pas, d’après la conception mécanique usuelle, l’élévation du poids qui transmet ce mouvement, mais la force de pesanteur. Ainsi Helmholtz, par exemple, fait

agir comme force motrice la force la plus simple et qui nous est la mieux connue, la pesanteur… par exemple dans ces horloges qui sont mues par un poids. Le poids… ne peut suivre la traction de la pesanteur sans mettre tout le mécanisme de l’horloge en mouvement.

Mais il ne peut mettre le mécanisme en mouvement sans s’abaisser lui-même, et il s’abaisse enfin jusqu’au point où la corde qui le soutient est entièrement dévidée.

Alors l’horloge s’arrête, alors la capacité de travail de son poids est provisoirement épuisée. Sa pesanteur n’est pas perdue ou diminuée ; il est, après comme avant, attiré avec la même force par la terre, mais la possibilité pour cette pesanteur de créer du mouvement a disparu…
Or nous pouvons remonter l’horloge par la force de notre bras en élevant à nouveau le poids. Cela une fois fait, le poids a retrouvé sa capacité de travail antérieure et peut de nouveau maintenir l’horloge en mouvement. (Helmholtz :Conférences populaires, I, 144-145 7).

Ainsi, selon Helmholtz, ce n’est pas la transmission active de mouvement, l’élévation du poids, qui font marcher l’horloge, mais la pesanteur passive de celui-ci, bien que cette même pesanteur ne soit tirée de sa passivité que par l’élévation et qu’elle retourne à cette passivité lorsque la corde soutenant le poids est dévidée. Si donc, ainsi que nous venons de le voir, dans la conception moderne, l’énergie n’est qu’une autre façon d’exprimer la répulsion, ici, dans la conception plus ancienne d’Helmholtz, la force apparaît comme une autre façon d’exprimer le contraire de la répulsion, l’attraction. Nous nous bornons pour l’instant à constater ce fait.

Or, si le processus de la mécanique terrestre est terminé lorsque la masse pesante a d’abord été élevée, puis est retombée de la même hauteur, qu’advient-il du mouvement qui constituait ce processus ? Pour la mécanique pure, il a disparu. Mais nous savons maintenant qu’il n’est nullement anéanti. Il s’est converti, pour la plus faible part, en vibrations sonores de l’air et, pour la plus grande part, en chaleur, chaleur qui fut transmise en partie à l’atmosphère résistante, en partie au corps qui tombe lui-même, en partie enfin à la surface de percussion. Le poids de l’horloge a également cédé peu à peu son mouvement aux divers rouages du mécanisme sous forme de chaleur de frottement. Mais ce n’est pas, comme on le dit volontiers, le mouvement de chute, c’est-à-dire l’attraction, qui s’est convertie en chaleur, c’est-à-dire en une forme de répulsion. Au contraire l’attraction, la pesanteur reste, comme Helmholtz le remarque avec justesse, ce qu’elle était avant, et, pour dire vrai, elle s’accroît même. C’est bien plutôt la répulsion, transmise au corps soulevé par l’élévation, qui est mécaniquement anéantie par la chute et renaît sous forme de chaleur. La répulsion des masses s’est transformée ici en répulsion moléculaire.

Ainsi qu’on l’a déjà dit, la chaleur est une forme de répulsion. Elle fait vibrer les molécules des solides, relâche ainsi la cohésion des diverses molécules jusqu’à ce qu’enfin s’effectue le passage à l’état liquide ; si l’on continue à chauffer, la chaleur accroît aussi dans l’état liquide le mouvement des molécules, jusqu’au point où celles-ci se détachent complètement de la masse et où chacune commence à se mouvoir librement, à une vitesse déterminée, conditionnée pour chaque molécule par sa constitution chimique ; si l’on continue à chauffer encore, la chaleur augmente encore plus cette vitesse et repousse ainsi les molécules de plus en plus loin les unes des autres.

Mais la chaleur est une forme de ce qu’on appelle l’ « énergie », et celle-ci se révèle ici encore identique à la répulsion.

Dans les phénomènes d’électricité statique et de magnétisme, nous avons une répartition polaire de l’attraction et de la répulsion. Quelle que soit l’hypothèse adoptée concernant le modus operandi 8de ces deux formes de mouvement, tenant compte des faits, personne ne doutera que, dans la mesure où elles sont produites par l’électricité statique ou le magnétisme et peuvent se manifester librement, l’attraction et la répulsion se compensent entièrement, ce qui d’ailleurs résulte nécessairement de la nature même de la répartition polaire. Deux pôles, dont l’action ne se compenserait pas complètement, ne seraient précisément pas des pôles, et, jusqu’ici, on ne les a pas non plus rencontrés dans la nature. Nous laisserons ici provisoirement de côté le galvanisme, car ici le processus est déterminé par des actions chimiques et par suite rendu plus complexe. Aussi préférons-nous étudier le processus des mouvements chimiques eux-mêmes.

Si deux unités de masse d’hydrogène se combinent avec 15,96 unités de masse d’oxygène pour former de la vapeur d’eau, il se développe au cours de ce processus une quantité de chaleur de 68,924 unités de chaleur. Inversement, s’il s’agit de dissocier 17,96 unités de masse de vapeur d’eau en deux unités de masse d’hydrogène et 15,96 d’oxygène, l’opération n’est possible qu’à condition de transmettre à la vapeur d’eau une quantité de mouvement équivalente à 68,924 unités de chaleur — soit directement sous forme de chaleur, soit sous forme de mouvement électrique. Il en est de même pour tous les autres processus chimiques. Dans la très grande majorité des cas, la synthèse entraîne un dégagement de mouvement, la dissociation exige un apport de mouvement. Là encore, la répulsion est, en règle générale, le côté actif du processus, celui qui est plus doué de mouvement ou exige un apport de mouvement, et l’attraction est le côté passif, qui fait apparaître un excès de mouvement et en libère. C’est pourquoi la théorie moderne, elle aussi, déclare derechef que, dans l’ensemble, dans la combinaison d’éléments chimiques de l’énergie est libérée, dans la dissociation de l’énergie est liée. Le terme d’énergie est donc employé ici encore pour désigner la répulsion. Et à son tour Helmholtz déclare :

Cette force (la force d’affinité chimique), nous pouvons nous la représenter comme une force d’attraction. Or cette force d’attraction entre les atomes du carbone et ceux de l’oxygène fournit du travail, tout comme celle que la terre exerce sous forme de pesanteur sur un poids élevé… Lorsque des atomes de carbone et d’oxygène sont précipités les uns sur les autres et ont produit par combinaison l’acide carbonique, les particules nouvellement formées de l’acide carbonique doivent être animées d’un mouvement moléculaire très violent, c’est-à-dire de mouvement thermique… Quand, par la suite, l’acide carbonique a cédé de la chaleur au milieu ambiant, tout le carbone et tout l’oxygène s’y retrouvent et aussi la force d’affinité de l’un et de l’autre, tout aussi puissante qu’avant. Mais cette force d’affinité ne se manifeste plus maintenant que par le fait qu’elle assure la cohésion solide des atomes de carbone et d’oxygène et ne permet pas leur dissociation. (Loc. cit. p. 169.)

Tout comme avant, Helmholtz insiste sur le fait qu’en chimie, comme en mécanique, la force ne consiste que dans l’attraction et qu’elle est donc précisément le contraire de ce qui, chez les autres physiciens, porte le nom d’énergie et est identique à la répulsion.

Nous n’avons donc plus maintenant les deux formes fondamentales simples de l’attraction et de la répulsion, mais tout une série de formes subordonnées dans lesquelles s’accomplit le processus du mouvement universel, qui se déroule et s’enroule dans les limites de l’opposition de l’attraction et de la répulsion. Mais ce n’est aucunement notre raison seule qui rassemble ces formes multiples du phénomène sous l’expression unique de mouvement. Au contraire, elles démontrent elles-mêmes en acte qu’elles sont les formes d’un seul et même mouvement, puisque, dans certaines conditions, elles se convertissent l’une en l’autre. Le mouvement mécanique des masses se transforme en chaleur, en électricité, en magnétisme ; la chaleur et l’électricité se transforment en dissociation chimique ; de son côté, le processus de combinaison chimique développe à son tour de la chaleur et de l’électricité et, grâce à cette dernière, du magnétisme ; enfin la chaleur et l’électricité produisent à leur tour le mouvement mécanique des masses. Et cette conversion se fait de telle sorte qu’à une quantité déterminée d’une forme de mouvement correspond une quantité exactement déterminée d’une autre forme de mouvement ; de plus, la forme de mouvement à laquelle est empruntée l’unité de mesure servant à évaluer cette quantité de mouvement n’a aucune importance, qu’elle serve à mesurer du mouvement de masses, de la chaleur, de la force dite électromotrice ou du mouvement transformé lors de processus chimiques.

Nous voici maintenant sur le terrain de la théorie de la « conservation de l’énergie », fondée en 1842 par J. R. Mayer 9 et élaborée internationalement depuis avec un succès si éclatant. Nous avons maintenant à étudier les idées fondamentales avec lesquelles cette théorie opère aujourd’hui. Ce sont les idées de « force » ou d’ « énergie » et de « travail ».

Nous avons vu plus haut déjà que la conception moderne, adoptée à peu près universellement aujourd’hui, entend par énergie la répulsion, tandis que chez Helmholtz, le terme de « force » exprime plus spécialement l’attraction. On pourrait voir là une différence formelle sans importance, puisque aussi bien attraction et répulsion se compensent dans l’univers et que, par suite, il semble indifférent que l’on pose tel ou tel côté du rapport comme positif ou négatif ; de même qu’en soi cela n’a aucune importance de compter à partir d’un point sur une ligne quelconque les abscisses positives vers la droite ou vers la gauche. Cependant ce n’est pas absolument le cas ici.

Tout d’abord, il ne s’agit pas ici de l’univers, mais de phénomènes qui se déroulent sur la terre et qui sont conditionnés par la position exactement déterminée de la terre dans le système solaire et par celle du système solaire dans l’univers. Or notre système solaire cède à chaque instant d’énormes quantités de mouvement à l’espace de l’univers, et c’est un mouvement d’une qualité bien définie : de la chaleur solaire, c’est-à-dire de la répulsion 10. Mais notre terre elle-même n’est vivifiée que par la chaleur solaire, et, en fin de compte, elle rayonne elle aussi dans l’espace universel la chaleur solaire reçue, après l’avoir transformée pour une part en d’autres formes de mouvement. Dans le système solaire, et en particulier sur la terre, l’attraction l’a donc emporté déjà largement sur la répulsion. Sans le mouvement de répulsion irradié vers nous par le soleil, tout mouvement devrait cesser sur la terre. Si demain le soleil était refroidi, l’attraction sur terre resterait, toutes choses égales d’ailleurs, ce qu’elle est aujourd’hui. Une pierre de cent kilos continuerait, après comme avant, à la place où elle se trouve, à peser cent kilos. Mais le mouvement, tant des masses que des molécules et des atomes, arriverait à un état de repos absolu pour nos conceptions. C’est donc clair : pour les processus qui s’accomplissent aujourd’hui sur la terre, il n’est nullement indifférent de considérer l’attraction ou la répulsion comme le côté actif du mouvement, donc comme «force » ou comme « énergie ». Sur la terre actuelle, l’attraction, en l’emportant nettement sur la répulsion, est au contraire déjà devenue absolument passive ; nous devons tout mouvement actif à l’apport de répulsion par le soleil 11. Et, par conséquent, l’école moderne — bien qu’elle n’ait pas d’idée très nette sur la nature du rapport de mouvement — a pourtant tout à fait raison, au fond et pour des processus terrestres, voire pour l’ensemble du système solaire, de concevoir l’énergie comme répulsion.

Certes, l’expression « énergie » n’exprime nullement d’une façon exacte l’ensemble du rapport de mouvement, en ce qu’elle n’en saisit qu’un aspect, l’action, mais non la réaction 12. D’autre part, elle laisse encore place à l’illusion que l’énergie est quelque chose d’extérieur à la matière, quelque chose qui lui est apporté du dehors. Mais elle est en tout cas préférable à l’expression « force».

L’idée de force est, ainsi qu’on l’admet de tous côtés, depuis Hegel jusqu’à Helmholtz, empruntée à la manifestation de l’activité de l’organisme humain par rapport au milieu qui l’environne. Nous parlons de la force musculaire, de la force à élévation des bras, de la « force » de détente des jambes, de la « force » de digestion de l’estomac et de l’intestin, de la « force » de sensibilité des nerfs, de la « force » de sécrétion des glandes, etc. En d’autres termes, pour nous épargner la peine d’indiquer la cause véritable d’une transformation provoquée par une fonction de notre organisme, nous lui attribuons une cause fictive, une prétendue force correspondant à cette transformation. Ensuite nous étendons au monde extérieur cette méthode commode, et nous inventons autant de « forces » qu’il existe de phénomènes différents.

La science de la nature (à l’exception peut-être de la mécanique céleste et terrestre) se trouvait encore à ce stade d’ingénuité au temps de Hegel, qui a bien raison de charger à fond contre le procédé courant à l’époque d’inventer partout des forces (passage à citer) 13. De même dans un autre passage :

Il vaut mieux (dire) que l’aimant a une âme (pour s’exprimer comme Thalès) que dire qu’il a la force d’attirer ; la force est un genre de propriété qu’on se représente comme séparable de la matière, comme un prédicat, l’âme par contre est ce mouvement de soi-même, elle est la même chose que la nature de la matière. (Histoire de la philosophie, 1, p. 208) 14.

Nous n’en prenons pas aujourd’hui autant à notre aise avec les forces qu’autrefois. Écoutons Helmholtz :

Lorsque nous connaissons complètement une loi de la nature, nous devons aussi exiger qu’elle soit valable sans exception… Ainsi la loi se présente-t-elle à nous comme une puissance objective, et en conséquence nous l’appelons force. Nous objectivons par exemple la loi de la réfraction de la lumière comme une force de réfraction des substances transparentes, la loi des affinités chimiques comme une force d’affinité des divers éléments chimiques entre eux. Nous parlons d’une force électrique de contact des métaux, d’une force d’adhérence, d’une force de capillarité, etc. Sous ces noms nous objectivons des lois qui n’embrassent d’abord que des séries assez réduites de processus naturels, dont les conditions sont encore assez complexes 15 La force n’est que la loi objectivée de l’action… La notion abstraite de force que nous introduisons n’ajoute plus que ceci : nous n’avons pas inventé arbitrairement cette loi, elle se présente comme une loi coercitive des phénomènes. Notre besoin de comprendre les phénomènes de la nature, c’est-à-dire de trouver leurs lois, revêt ainsi une autre forme d’expression : nous avons à découvrir les forces qui sont les causes des phénomènes. (Loc. cit. p. 189-191. Conférence d’Innsbruck de 1869.)

Premièrement, c’est en tout cas une étrange façon d’ « objectiver » que d’introduire dans une loi de la nature déjà établie comme indépendante de notre subjectivité, donc déjà comme parfaitement objective, la représentation purement subjective de force. Tout au plus un vieil hégélien de la plus stricte observance pourrait-il se permettre une chose semblable, mais non un néo-kantien comme Helmholtz. En lui substituant une force, on n’ajoute pas la moindre objectivité nouvelle à la loi une fois établie, ni à son objectivité, ni à celle de son action ; ce qu’on y ajoute, c’est notre affirmation subjective que cette loi agit grâce à une force provisoirement encore tout à fait inconnue. Mais le sens secret de cette substitution apparaît, dès qu’Helmholtz se met à nous donner des exemples : réfraction de la lumière, affinité chimique, électricité de contact, adhérence, capillarité, et qu’il ennoblit les lois qui régissent ces phénomènes en les élevant au rang « objectif » de force.

Sous ces noms nous objectivons des lois qui n’embrassent d’abord que des séries assez réduites de processus naturels dont les conditions sont encore assez complexes.

Et c’est ici précisément que l’ « objectivation », qui est plutôt une « subjectivation », prend un sens : ce n’est pas parce que nous avons une connaissance parfaite de la loi, mais précisément parce que nous ne la connaissons pas, parce que nous n’y voyons pas encore clair dans les « conditions assez complexes » de ces phénomènes, que nous avons souvent recours au terme de force. Donc nous n’exprimons pas ainsi notre connaissance, mais l’insuffisance de notre connaissance de la nature de la loi et de son mode d’action. En ce sens, comme expression abrégée d’une relation causale non encore découverte, comme expédient de langage, cela peut passer dans l’usage courant. Tout autre usage est à rejeter. C’est avec le même droit dont Helmholtz use pour expliquer des phénomènes physiques à l’aide d’une prétendue force de réfraction, de contact électrique, etc., que les scolastiques du Moyen Âge expliquaient les changements de température à l’aide d’une vis calorifica et d’une vis frigifaciens, et ils s’épargnaient de cette manière toute autre investigation dès phénomènes calorifiques.

Mais, même dans ce sens, le terme de force est malheureux. En effet, il exprime les phénomènes d’une manière unilatérale. Tous les processus naturels sont doubles, ils reposent tous sur le rapport d’au moins deux parties agissantes, l’action et la réaction. Or l’idée de force, du fait qu’elle tire son origine de l’action de l’organisme humain sur le monde extérieur, et ensuite de la mécanique terrestre, implique qu’une seule partie est active, opérante, mais que l’autre est passive, réceptive, et ainsi elle pose une extension, encore indémontrable, de la différence des sexes au domaine de la nature inanimée. La réaction de la deuxième partie, sur laquelle la force agit, apparaît tout au plus comme une réaction passive, comme une résistance. Certes cette conception peut s’admettre dans toute une série de domaines, même en dehors de la mécanique pure, à savoir là où il s’agit d’une simple transmission du mouvement et de son estimation quantitative. Mais déjà elle ne suffit plus pour les processus plus complexes de la physique, ainsi que le montrent précisément les propres exemples de Helmholtz. La force de réfraction de la lumière est aussi inhérente à la lumière qu’aux corps transparents. En ce qui concerne l’adhérence et la capillarité, la force se trouve certainement aussi bien dans la surface solide que dans le liquide. Pour l’électricité de contact, il est en tout cas certain que les deux métaux y contribuent, et la « force d’affinité chimique », si elle est quelque part, réside en tout cas dans les deux parties qui se combinent. Mais une force qui se compose de deux forces distinctes, une action qui n’appelle pas la réaction, mais l’implique et la porte en elle-même, n’est pas une force au sens de la mécanique terrestre, la seule science où l’on sache véritablement ce que signifie le mot force. Car les conditions fondamentales de la mécanique terrestre sont : 1o le refus d’étudier les causes de l’impulsion, c’est-à-dire la nature de la force considérée dans chaque cas ; 2o la conception du caractère unilatéral de la force à laquelle s’op­pose en tous lieux une pesanteur toujours égale à elle-même, de telle sorte que, pour chaque espace parcouru par un corps terrestre qui tombe, le rayon de la terre est égal à ∞ 16.

Mais continuons et voyons de quelle façon Helmholtz « objective » ses « forces » dans les lois de la nature. Dans une leçon de 1854 (loc. cit., p. 119) 17 il étudie « la réserve de force de travail » 18 que contenait primitivement la nébuleuse d’où est sorti le système solaire.

En fait cette nébuleuse avait reçu une réserve énorme de force de travail, ne fût-ce que sous la forme de la force universelle d’attraction de toutes ses parties entre elles.

Cela est incontestable. Mais il est aussi incontestable que toute cette réserve de pesanteur ou de gravitation existe encore intacte dans le système solaire actuel, à l’exception peut-être de la quantité minime qui s’est perdue avec la matière qui, s’il se trouve, a été projetée sans retour dans l’espace de l’univers. Plus loin :

Les forces chimiques elles aussi devaient déjà exister, prêtes à agir ; mais comme ces forces ne peuvent entrer en action qu’avec le contact le plus intime des diverses masses, il fallait que la condensation se produisît avant qu’elles commencent à jouer.

Si, comme Helmholtz (voir ci-dessus), nous concevons ces forces chimiques comme des forces d’affinité, donc comme attraction, il nous faut dire ici encore que la somme totale de ces forces d’affinité chimique continue à exister dans son intégralité à l’intérieur du système solaire.

Or Helmholtz indique, dans la même page, comme le résultat de son calcul « que seule la 454e partie environ de la force mécanique primitive subsiste encore comme telle » — à savoir dans le système solaire. Comment les choses peuvent-elles s’accorder ? La force d’attraction, tant universelle que chimique, existe encore intacte dans le système solaire. Helmholtz n’indique pas d’autre source précise de force. Certes, d’après Helmholtz, ces forces ont fourni un énorme travail. Mais elles n’ont de ce fait ni augmenté, ni diminué. De chaque molécule dans le système solaire et du système solaire tout entier lui-même, nous pouvons dire, comme plus haut du poids de l’horloge : « Sa pesanteur n’est ni perdue, ni diminuée. » Il en est de tous les éléments chimiques comme plus haut du carbone et de l’oxygène : toute la quantité donnée de chacun d’eux demeure comme par le passé, et même « toute la force d’affinité, aussi puissante qu’avant ». Qu’avons-nous donc perdu et quelle « force » a donc fourni le travail énorme qui est 453 fois plus grand que celui que le système solaire peut encore fournir d’après ses calculs ? Jusque-là Helmholtz ne nous donne pas de réponse. Mais plus loin il dit : « Nous ne savons pas s’il existait encore [dans la nébuleuse primitive] une autre réserve de force sous forme de chaleur 19. »

— Pardon. La chaleur est une « force » de répulsion, elle agit donc en sens opposé à celle de la pesanteur et de l’attraction chimique, elle est de signe , si celles-ci sont affectées du signe +. Si donc Helmholtz a constitué sa réserve primitive de force avec de l’attraction universelle et chimique, une réserve de chaleur qui existerait encore outre celle-ci ne devrait pas être ajoutée à cette réserve de force, mais en être retranchée. Sinon la chaleur solaire devrait renforcer la force d’attraction de la terre, lorsque — précisément contre celle-ci — elle fait évaporer l’eau et s’élever la vapeur ; ou bien la chaleur d’un tube de métal incandescent, dans lequel on fait passer de la vapeur d’eau, devrait renforcer l’attraction chimique de l’oxygène et de l’hydrogène, alors qu’au contraire elle la fait cesser. Ou, pour expliquer la chose sous une autre forme : admettons que la nébuleuse de rayon r, donc de volume ait la température t. Admettons par ailleurs qu’une seconde nébuleuse de même masse ait, à la température plus élevée T, le rayon plus grand R et le volume . Il est évident que, dans la seconde nébuleuse, l’attraction, tant mécanique que physique et chimique, peut agir avec la même force que dans la première uniquement lorsque cette nébuleuse s’est contractée pour passer du rayon R au rayon r, c’est-à-dire que la différence de température T  t a rayonné une quantité correspondante de chaleur dans l’espace de l’univers. La nébuleuse plus chaude se condensera donc plus tard que la froide, par conséquent, considérée du point de vue de Helmholtz, la chaleur, en tant qu’obstacle à la condensation, n’est pas un « plus », mais un « moins » de la « réserve de forces ». En admettant la possibilité dans la nébuleuse primitive d’une certaine quantité, sous forme de chaleur, de mouvement de répulsion qui s’ajouterait aux formes d’attraction du mouvement et augmenterait leur somme, Helmholtz commet une évidente erreur de calcul 20.

Affectons maintenant du même signe toute cette « réserve de forces », tant théoriquement possible qu’expérimentalement démontrable, afin qu’il soit possible de l’additionner. Comme provisoirement nous ne pouvons pas encore convertir la chaleur et remplacer sa répulsion par l’attraction équivalente, il nous faudra opérer ce changement de signe pour les deux formes d’attraction. Alors, au lieu de la force d’attraction universelle, au lieu de la force d’attraction chimique ; et au lieu de la chaleur, qui au surplus existait déjà peut-être comme telle au début, nous avons simplement à poser la somme du mouvement de répulsion existant dans la nébuleuse au moment où elle s’est rendue indépendante, ou, comme on dit, de l’énergie. Et le calcul de Helmholtz concorde aussi avec cela, lorsqu’il veut calculer

le réchauffement qui devait naître de la condensation primitive supposée des corps célestes de notre système à partir d’une substance gazeuse diffuse.

En réduisant ainsi toute la « réserve de forces » à la chaleur, à la répulsion, il donne aussi la possibilité d’additionner la « réserve de force calorique » présumée. Alors le calcul exprime le fait que les 453/454 de toute l’énergie contenue primitivement dans la nébuleuse, c’est-à-dire de la répulsion, sont rayonnés dans l’espace sous forme de chaleur, ou plus exactement, que la somme de toute l’attraction dans le système solaire actuel est à la somme de toute la répulsion qui y existe encore comme 454 est à 1. Mais alors le calcul contredit exactement le texte de la conférence auquel il est joint en qualité de démonstration.

Or, si la notion de force, même chez un physicien comme Helmholtz, prête à une telle confusion d’idée, c’est la preuve qu’elle est somme toute scientifiquement inutilisable dans toutes les branches de recherches qui vont au delà de la mécanique mathématique. Dans la mécanique, on admet les causes du mouvement comme données, et on ne se préoccupe pas de leur origine, mais seulement de leurs effets. Donc si l’on désigne une cause de mouvement comme une force, cela ne porte pas préjudice à la mécanique en tant que telle ; mais l’on s’habitue à transposer ce terme en physique, en chimie, en biologie, et alors la confusion est inévitable. Nous l’avons vu et nous le verrons souvent encore.

Nous traiterons de la notion de travail dans le chapitre suivant.

1Tiré de la troisième liasse de manuscrits. Ce chapitre semble avoir été écrit en 1880 ou 1881. (O.G.I.Z., Obs.)

2Depuis, la nature de nombreux processus chimiques et électriques dans le corps animal a été approfondie. (N.R.)

3D’innombrables découvertes de la physico-chimie, depuis cinquante ans, sont venues confirmer ce principe fondamental du matérialisme dialectique qu’il n’y a pas de matière sans mouvement, que « le mouvement est le mode d’existence de la matière ». L’étude du mouvement brownien a démontré directement la réalité de l’agitation thermique inextinguible qui anime les molécules invisibles des corps et qui fut de tout temps postulée par l’atomisme ; la mécanique quantique a révélé que l’agitation thermique ne s’arrête même pas au « zéro absolu » de température. La découverte de la radioactivité et le développement de la physique nucléaire qui s’en est suivi, l’étude du mouvement des électrons dans l’atome, des mouvements internes du noyau, ont mis à jour la complexité, la variété et la prodigieuse intensité des mouvements qui animent l’intérieur de l’atome, réputé pourtant immuable par la vieille physique mécaniste. jusqu’au prétendu « vide » qui se révèle peuplé de mouvements de qualités diverses : propagation d’ondes électromagnétiques de toute direction et toute fréquence, fluctuations électromagnétiques même lorsque le champ électromagnétique est nul, apparition et disparition incessantes de paires d’électrons de signe contraire et, corrélativement, de photons de grande énergie, etc. (N.R.)

4Principes de la Philosophie, II, 36-37. (N.R.)

5En marge du manuscrit se trouve ici la note suivante écrite au crayon : « Kant, p. 22, [dit] que les trois dimensions de l’espace sont conditionnées par le fait que cette attraction ou cette répulsion jouent de façon inversement proportionnelle au carré de la distance*. (O.G.I.Z.)

* Selon toute vraisemblance, Engels a en vue la page 22 du tome I des Œuvres complètes de Kant (édition Hartenstein, Leipzig 1867). On trouve à la page 22 le § 10 de l'œuvre de jeunesse de Kant : Pensées sur l’estimation vraie des forces vives (Gedanken von der wahren Schätzung der lebendigen Kräfte). La thèse fondamentale de ce paragraphe dit : « La tridimensionalité de l’espace découle apparemment de cette circonstance que, dans l’espace existant, les substances agissent l’une sur l’autre de telle façon que la force de leur action est inversement proportionnelle au carré de la distance. » (O.G.I.Z., Obs.)

6Au sens d’équilibre réciproque et de neutralisation. (O.G.I.Z., Obs.)

7H. Helmholtz : Populäre wissenschaftliche Vorträge, deuxième partie, Braunschweig, 1871. (N.R.)

8Mode d’action. (N.R.)

9Dans ses Conférences populaires, II, p. 113, Helmholtz semble, en dehors de Mayer, de Joule et de Colding, s’attribuer aussi une certaine part dans la démonstration scientifique du principe cartésien de la constance quantitative du mouvement. « J’étais moi-même, sans rien savoir de Mayer et de Colding et en n’ayant connu les expériences de Joule qu’à la fin de mon travail, entré dans la même voie * ; je m’efforçais surtout de découvrir tous les rapports existant entre les divers processus naturels auxquels il était impossible de conclure en partant de la méthode d’observation indiquée et je publiais mes études en 1847 * dans un opuscule sous le titre : De la conservation de la force. » Mais, dans cette œuvre, il ne se trouve absolument rien de nouveau pour l’état de la science en 1847, si ce n’est le développement mathématique, d’ailleurs précieux, mentionné précédemment, démontrant que la « conservation de la force » et l’action centrale des forces agissant entre les divers corps d’un système ne sont que deux expressions différentes de la même chose, et, en outre, une formulation plus précise de la loi selon laquelle la somme des forces vives ou des forces de tension ** dans un système mécanique donné est constante. Pour tout le reste elle était dépassée dès 1845 par le second traité de Mayer. Dès 1842, Mayer affirme « l’indestructibilité de la force » et « sur les rapports existant entre les divers processus naturels », de son nouveau point de vue, il sait dire en 1845 des choses beaucoup plus géniales qu’Helmholtz en 1847. (Note d’Engels.)

*Souligné par Engels. (N.R.)

**La force vive s’appelle aujourd’hui énergie cinétique ; la « force de tension », énergie potentielle. (N.R.).

10L’action répulsive exercée par la lumière a été étudiée, à partir de 1873, par Maxwell, Bartoli, Boltzmann, et surtout, vers 1900, par Lebedev, qui a calculé, en particulier, l’effet répulsif de la lumière solaire. (N.R.)

11Excepté toutefois l’activité propre de la « pyrosphère », ou partie ignée du globe terrestre (volcanisme), activité dont la nature est essentiellement nucléaire. (N.R.)

12L’énergie potentielle mutuelle de deux corps exprime cependant en physique classique l’action réciproque de ces deux corps. (N.R.)

13Selon toute probabilité, Engels a ici en vue la « Note » de Hegel au paragraphe : « Le fonds formel » dans la Grande Logique. (Trad. Jankélévitch, II, pp. 91-95.) Dans cette note, Hegel tourne en dérision le « mode d’explication formel d’après des raisons tautologiques ». Il écrit : « Cette explication se recommande justement par sa grande clarté et intelligibilité, car rien n’est plus clair et intelligent que de dire que la plante tire sa raison d’être de sa force végétative, c’est-à-dire de la force génératrice des plantes. » « Que si vous demandiez pourquoi tel homme se rend dans telle ville, et qu’on vous réponde que c’est parce que cette ville possède une force d’attraction, vous trouveriez certainement cette réponse absurde ; et cependant des réponses de ce genre ont cours. dans la science. » « Les sciences, surtout les sciences physiques, abondent en tautologies de ce genre, au point qu’on dirait qu’elles constituent la prérogative de la science. » (O.G.I.Z., Obs.)

14Geschichte der Philosophie, I. §. 208. Les passages soulignés le sont par Engels. (N.R.)

15Souligné par Engels. (N.R.)

16Le développement ultérieur de la physique a montré combien la critique d’Engels contre l’abus de la notion de force était profondément juste. La physique moderne met au premier plan le concept d’interaction, dont a disparu l’unilatéralité contre laquelle s’élève Engels. En outre, l’interaction s’exprime en termes d’énergie, c’est-à-dire de mouvement, de changement de forme du mouvement, et non plus en termes de force. (N.R.)

17Cette leçon s’intitule : « De l’action réciproque des forces de la nature. » (O.G.I.Z., Obs.)

18C’est-à-dire d’énergie potentielle. (N.R.)

19Souligné par Engels. (N.R.)

20Aujourd’hui la physique nucléaire pratique couramment le bilan des énergies attractives et des énergies répulsives à l’intérieur du noyau, bilan qui conditionne la stabilité et les transmutations du noyau. Cependant l’opposition entre mouvement attractif et mouvement répulsif n’a pas été jusqu’ici élevée à la hauteur d’un principe universel d’explication théorique par la physique, bien qu’il ouvre une voie féconde à la recherche. (N.R.)