Si vous demandez aux philosophes ce qui produit les couleurs, Descartes vous répondra que « les globules de ses éléments sont déterminés à tournoyer sur eux-mêmes, outre leur tendance au mouvement en ligne droite, et que ce sont les différents tournoiements qui font les différentes couleurs ». Mais ses éléments, ses globules, son tournoiement, ont-ils même besoin de la pierre de touche de l’expérience pour que le faux s’en fasse sentir ? Une foule de démonstrations anéantit ces chimères. Voici les plus simples et les plus sensibles.
Rangez des boules les unes contre les autres : supposez-les poussées en tout sens, et tournant toutes sur elles-mêmes en tout sens ; par le seul énoncé, il est impossible que ces boules contiguës puissent avancer en lignes droites régulièrement. De plus, comment verriez-vous sur une muraille ce point bleu et ce point vert (figure 28) ?
Les voilà marqués sur cette muraille ; il faut qu’ils se croisent en l’air au point A avant que d’arriver aux yeux. Puisqu’ils se croisent, leur prétendu tournoiement doit changer au point d’intersection. Les tournoiements qui faisaient le bleu et le vert ne subsistent donc plus les mêmes : il n’y aurait donc plus alors de point vert ni de point bleu. Un jésuite flamand fit cette objection à Descartes. Celui-ci en sentit toute la force ; mais que croiriez-vous qu’il répondit ? Que ces boules ne tournaient pas à la vérité, mais qu’elles ont une tendance au tournoiement. Voilà ce que Descartes dit dans ses lettres. L’acte du transparent en tant que transparent est-il plus intelligible ?
Vous me direz sans doute que cette difficulté est égale dans tous les systèmes. Vous me direz que ces rayons, qui partent de ce point bleu et de ce point vert, se croisent nécessairement, quelque opinion qu’on embrasse touchant les couleurs ; que cette intersection des rayons devrait toujours empêcher la vision ; qu’en un mot, il est toujours incompréhensible que des rayons qui se croisent arrivent à nos yeux dans leur ordre ; mais ce scrupule sera bientôt levé, si vous considérez que toute partie de matière a plus de pores incomparablement que de substance. Un rayon du soleil, qui a plus de trente millions de lieues en longueur, n’a pas probablement un pied de matière solide mise bout à bout. Il serait donc très-possible qu’un rayon passât à travers d’un autre en cette matière, sans rien déranger (figure 29).
Mais ce n’est pas seulement ainsi qu’ils passent, c’est encore l’un par-dessus l’autre[1] comme deux bâtons. Mais, direz-vous, des rayons émanés d’un centre n’aboutiraient pas précisément, et en rigueur mathématique, à la même ligne de circonférence. Cela est vrai. Il s’en faudra toujours une très-petite quantité. Mais deux hommes ne verraient pas les mêmes points du même objet. Cela est encore vrai. De mille millions de personnes qui regarderont une superficie, il n’y en aura pas deux qui verront les mêmes points précisément.
Il faut avouer que, dans le plein de Descartes, cette intersection de rayons est impossible ; mais tout est également impossible dans le plein, et il n’y a aucun mouvement, quel qu’il soit, qui ne suppose et ne prouve le vide.
Malebranche vient à son tour, et vous dit : « Il est vrai que Descartes s’est trompé. Son tournoiement des globules n’est pas soutenable ; mais ce ne sont pas des globules de lumière, ce sont des petits tourbillons tournoyants de matière subtile, capables de compression, qui sont la cause des couleurs ; et les couleurs consistent, comme les sons, dans des vibrations de pression. » Et il ajoute : « Il me paraît impossible de découvrir par aucun moyen les rapports exacts de ces vibrations », c’est-à-dire des couleurs. Vous remarquerez qu’il parlait ainsi dans l’Académie des sciences en 1699, et que l’on avait déjà découvert ces proportions en 1675, non pas proportions de vibration de petits tourbillons, qui n’existent point, mais proportions de la réfrangibilité des rayons, qui contiennent les couleurs, comme nous le dirons bientôt. Ce qu’il croyait impossible était déjà démontré aux yeux, reconnu vrai par le sens, ce qui aurait bien déplu au P. Malebranche. D’autres philosophes, sentant le faible de ces suppositions, vous disent, au moins avec plus de vraisemblance : « Les couleurs viennent du plus ou du moins de rayons réfléchis des corps colorés. Le blanc est celui qui en réfléchit davantage ; le noir est celui qui en réfléchit le moins. Les couleurs les plus brillantes seront donc celles qui vous apporteront le plus de rayons. Le rouge, par exemple, qui fatigue un peu la vue, doit être composé de plus de rayons que le vert, qui la repose davantage. » Cette hypothèse (déjà suspecte, puisqu’elle est hypothèse) ne paraît qu’une erreur grossière, dès l’instant que l’on daigne considérer un tableau à un jour faible, et ensuite à un grand jour. Vous voyez toujours les mêmes couleurs. Du blanc, qui n’est éclairé que d’une bougie, est toujours blanc ; et le vert, éclairé de mille bougies, sera toujours vert.
Adressez-vous enfin à Newton. Il vous dira : Ne m’en croyez pas ; n’en croyez que vos yeux et les mathématiques ; mettez-vous dans une chambre tout à fait obscure, où le jour n’entre que par un trou extrêmement petit : le rayon de la lumière viendra sur du papier vous donner la couleur de la blancheur.
Exposez transversalement à un rayon de lumière ce prisme de verre (figure 30) ; ensuite mettez à une distance d’environ seize ou dix-sept pieds une feuille de papier P P vis-à-vis ce prisme.
Vous savez que la lumière se brise en entrant de l’air dans ce prisme ; vous savez qu’elle se brise en sens contraire, en sortant de ce prisme dans l’air. Si elle ne se brisait pas ainsi, elle irait de ce trou tomber sur le plancher de la chambre Z. Mais, comme il faut que la lumière en s’échappant s’éloigne de la ligne Z, cette lumière ira donc frapper le papier. C’est là que se voit tout le secret de la lumière et des couleurs. Ce rayon, qui est tombé sur ce prisme, n’est pas, comme on croyait, un simple rayon : c’est un faisceau de sept principaux faisceaux de rayons, dont chacun porte en soi une couleur primitive, primordiale, qui lui est propre. Des mélanges de ces sept rayons naissent toutes les couleurs de la nature ; et les sept réunis ensemble, réfléchis ensemble de dessus un objet, forment la blancheur.
Approfondissez cet artifice admirable. Nous avions déjà insinué que les rayons de la lumière ne se réfractent pas, ne se brisent pas tous également ; ce qui se passe ici en est aux yeux une démonstration évidente. Ces sept rayons de lumière échappés du corps de ce rayon, qui s’est anatomisé au sortir du prisme, viennent se placer, chacun dans leur ordre, sur ce papier blanc, chaque rayon occupant un ovale. Le rayon qui a le moins de force pour suivre son chemin, le moins de roideur, le moins de matière, s’écarte plus dans l’air de la perpendiculaire du prisme. Celui qui est le plus fort (figure 31), le plus dense, le plus vigoureux, s’en écarte le moins. Voyez-vous ces sept rayons qui viennent se briser les uns au-dessus des autres ?
Chacun d’eux peint sur ce papier la couleur primitive qu’il porte en lui-même. Le premier rayon, qui s’écarte le moins de cette perpendicule du prisme, est couleur de feu ; le second, orangé ; le troisième, jaune ; le quatrième, vert ; le cinquième, bleu ; le sixième, indigo ; enfin celui qui s’écarte davantage de la perpendicule, et qui s’élève le dernier au-dessus des autres, est le violet.
Un seul faisceau de lumière, qui auparavant faisait la couleur blanche, est donc un composé de sept faisceaux, qui ont chacun leur couleur. L’assemblage de sept rayons primordiaux fait donc le blanc.
Si vous en doutez encore, prenez un des verres lenticulaires de lunette, qui rassemblent tous les rayons à leur foyer ; exposez ce verre au trou par lequel entre la lumière : vous ne verrez jamais à ce foyer qu’un rond de blancheur.
Exposez ce même verre au point où il pourra rassembler tous les sept rayons partis du prisme : il réunit, comme vous le voyez, ces sept rayons dans son foyer (figure 32). La couleur de ces sept rayons réunis est blanche : donc il est démontré que la couleur de tous les rayons réunis est la blancheur.
Le noir, par conséquent, sera le corps qui ne réfléchira point de rayons.
Car, lorsqu’à l’aide du prisme vous avez séparé un de ces rayons primitifs, exposez-le à un miroir, à un verre ardent, à un autre prisme : jamais il ne changera de couleur, jamais il ne se séparera en d’autres rayons. Porter en soi une telle couleur est son essence ; rien ne peut plus l’altérer, et pour surabondance de preuve, prenez des fils de soie de différentes couleurs ; exposez un fil de soie bleue, par exemple, au rayon rouge, cette soie deviendra rouge. Mettez-la au rayon jaune, elle deviendra jaune ; ainsi du reste. Enfin ni réfraction, ni réflexion, ni aucun moyen imaginable ne peut changer ce rayon primitif, semblable à l’or que le creuset a éprouvé, et encore plus inaltérable.
Cette propriété de la lumière, cette inégalité dans les réfractions de ses rayons, est appelée par Newton réfrangibilité. On s’est d’abord révolté contre le fait, et on l’a nié longtemps, parce que M. Mariotte avait manqué en France les expériences de Newton. On aima mieux dire que Newton s’était vanté d’avoir vu ce qu’il n’avait point vu que de penser que Mariotte ne s’y était pas bien pris pour voir, et qu’il n’avait pas été assez heureux dans le choix des prismes qu’il employa. Ensuite même, lorsque ces expériences ont été bien faites, et que la vérité s’est montrée à nos yeux, le préjugé a subsisté encore au point que, dans plusieurs journaux et dans plusieurs livres faits depuis l’année 1730, on nie hardiment ces mêmes expériences, que cependant on fait dans toute l’Europe. C’est ainsi qu’après la découverte de la circulation du sang on soutenait encore des thèses contre cette vérité, et qu’on voulait même rendre ridicules ceux qui expliquaient la découverte nouvelle, en les appelant circulateurs.
Enfin, quand on a été obligé décéder à l’évidence, on ne s’est pas rendu encore : on a vu le fait, et on a chicané sur l’expression ; on s’est révolté contre le terme de réfrangibilité, aussi bien que contre celui d’attraction, de gravitation. Eh ! qu’importe le terme, pourvu qu’il indique une vérité ? Quand Christophe Colomb découvrit l’île Hispaniola, ne pouvait-il pas lui imposer le nom qu’il voulait ? Et n’appartient-il pas aux inventeurs de nommer ce qu’ils créent, ou ce qu’ils découvrent ? On s’est récrié, on a écrit contre des mots que Newton emploie avec la précaution la plus sage pour prévenir des erreurs.
Il appelle ces rayons rouges, jaunes, etc., des rayons rubrifiques, jaunifiques, c’est-à-dire excitant la sensation de rouge, de jaune. Il voulait par là fermer la bouche à quiconque aurait l’ignorance ou la mauvaise foi de lui imputer qu’il croyait, comme Aristote, que les couleurs sont dans les choses mêmes, dans ces rayons jaunes et rouges, et non dans notre âme. Il avait raison de craindre cette accusation. J’ai trouvé des hommes, d’ailleurs respectables, qui m’ont assuré que Newton était péripatéticien, qu’il pensait que les rayons sont colorés en effet eux-mêmes, comme on pensait autrefois que le feu était chaud ; mais ces mêmes critiques m’ont assuré aussi que Newton était athée. Il est vrai qu’ils n’avaient pas lu son livre, mais ils en avaient entendu parler à des gens qui avaient écrit contre ses expériences sans les avoir vues.
Ce qu’on écrivit d’abord de plus doux contre Newton, c’est que son système est une hypothèse ; mais qu’est-ce qu’une hypothèse ? une supposition. En vérité, peut-on appeler du nom de supposition des faits tant de fois démontrés ? Est-ce parce qu’on est né en France qu’on rougit de recevoir la vérité des mains d’un Anglais ? Ce sentiment serait bien indigne d’un philosophe. Il n’y a, pour quiconque pense, ni Français, ni Anglais : celui qui nous instruit est notre compatriote.
La réfrangibilité et la réflexion dépendent évidemment de la même cause. Cette réfrangibilité que nous venons de voir, étant attachée à la réfraction, doit avoir sa source dans le même principe. La même cause doit présider au jeu de tous ces ressorts : c’est là l’ordre de la nature. Tous les végétaux se nourrissent par les mêmes lois ; tous les animaux ont les mêmes principes de vie. Quelque chose qui arrive aux corps en mouvement, les lois du mouvement sont invariables. Nous avons déjà vu que la réflexion, la réfraction, l’inflexion de la lumière, sont les effets d’un pouvoir qui n’est point l’impulsion (au moins connue) ; ce même pouvoir se fait sentir dans la réfrangibilité ; ces rayons, qui s’écartent à des distances différentes, nous avertissent que le milieu dans lequel ils passent agit sur eux inégalement. Un faisceau de rayons est attiré dans le verre ; mais ce faisceau de rayons est composé de masses inégales. Ces masses sont donc inégalement attirées ; si cela est, elles doivent donc se réfléchir de ce prisme dans le même ordre qu’ils s’y sont réfractés : le plus réflexible doit être le plus réfrangible.
Ce prisme a envoyé sur ce papier ces sept couleurs ; tournez ce prisme sur lui-même dans le sens A B C, vous aurez bientôt cet angle, selon lequel toute lumière se réfléchira de dedans ce prisme au dehors, au lieu de passer sur ce papier ; sitôt que vous commencez à approcher de cet angle, voilà tout d’un coup le rayon violet qui se détache de ce papier, et que vous voyez se porter au plafond de la chambre (figure 33), Après le violet vient le pourpre ; après le pourpre, le bleu ; enfin le rouge quitte le dernier ce papier, où il est peint, pour venir à son tour se réfléchir sur le plafond. Donc tout rayon est plus réflexible à mesure qu’il est plus réfrangible ; donc la même cause opère la réflexion et la réfrangibilité.
Or la partie solide du verre ne fait ni cette réfrangibilité, ni cette réflexion : donc, encore une fois, ces propriétés ont leur naissance dans une autre cause que dans l’impulsion connue sur la terre. Il n’y a rien à dire contre ces expériences, il faut s’y soumettre, quelque rebelle que l’on soit à l’évidence[2].
- ↑ Voyez, tome XIX, page 119, ce que Voltaire dissait en 1771 de la solution qu’il donne ici.
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Un faisceau lumineux, quelque petit qu’il soit, est composé d’une infinité de rayons différemment réfrangibles. Sans cela, en employant un prisme dont l’angle serait plus grand, on aurait sept cercles séparés, et non une image continue dont les côtés sont sensiblement des lignes droites.
Il est vrai que ce spectre continu semble n’offrir que sept couleurs distinctes ; le passage d’une couleur à l’autre n’est nuancé que sur un trés-pctit espace, tandis que la couleur parait pure sur une plus grande étendue du spectre. On pourrait donc soupçonner que la sensation de la couleur dépend d’une propriété des rayons, différente de leur degré de réfrangibilité. Newton paraît avoir cru qu’il n’y avait réellement que sept rayons ; il semble souvent raisonner dans cette supposition ; ses premiers disciples l’ont entendu dans ce sens ; cependant, comme il avait senti dans cette opinion des difficultés insurmontables, il ne s’est jamais expliqué sur cet objet d’une manière précise.
Plusieurs auteurs n’ont admis que quatre couleurs : ils supprimaient les trois couleurs intermédiaires, pourpre, vert, et orangé, comme produites par le mélange des deux couleurs voisines ; ils étaient confirmés dans leur opinion par des expériences où on ne voit réellement que quatre couleurs ; mais cette opinion est peu fondée : le bleu et le jaune font, à la vérité, du vert ; mais, si vous regardez sur un carton, à travers un prisme, le vert formé par l’union des rayons jaunes et bleus, les deux couleurs se séparent ; mais si vous regardez sur ce même carton, à travers un prisme, l’image éclairée par les rayons verts d’un autre prisme, vous allongerez l’image, mais elle restera verte.
Le prisme ne donne quatre couleurs seulement que lorsque la lumière est faible, ou trop peu étendue par le prisme ; et si elle était encore plus faible, si l’image était moins étendue, on ne verrait qu’un spectre d’un blanc sale ou rougeâtre. C’est ainsi que la lumière d’une étoile paraît à travers un prisme. Si vous armez le prisme d’une forte lunette, alors le spectre de l’étoile vous montrera distinctement jusqu’à quatre couleurs, rouge, jaune, bleu, et violet ; avec une lunette plus faible, le jaune et le blanc disparaissent, et l’on voit du vert à la place. On doit à M. l’abbé Rochon ces expériences sur la lumière des étoiles, qui prouvent que cette lumière est de même nature que celle du soleil, que celle des corps terrestres embrasés.
Non-seulement la réfraction est différente dans les différents milieux, mais la différence de la réfrangibilité des différents rayons n’est point proportionnelle dans ces milieux à la réfraction. Il en résulte que l’on peut, en combinant différents milieux, former des prismes où les rayons se réfractent sans se séparer, et détruire les couleurs dans les lunettes en employant des lentilles composées de plusieurs verres de différente nature. Cette idée, que l’on doit à M. Euler, a produit les lunettes achromatiques que plusieurs artistes habiles ont portées à un très-grand degré de perfection. M. l’abbé Rochon a trouvé, en appliquant les lunettes aux prismes, des moyens de mesurer avec une grande précision le rapport de la force réfractive des différents milieux avec leur force dispersive : précision nécessaire pour la théorie des lunettes et pour leur construction.
Il y a des substances qui ont une double réfraction, en sorte que les objets qu’on regarde à travers un prisme formé de ces substances paraissent doubles. Tel est le cristal de roche, le cristal d’Islande ; et ces substances ont vraisemblablement cette propriété parce qu’elles sont composées de lames hétérogènes placées les unes sur les autres ; du moins on produit le même phénomène avec des verres artificiels ainsi disposés. Cette double réfraction a été employée avec beaucoup de succès par M. l’abbé Rochon, à la mesure des petits angles. L’instrument qu’il a inventé pour cet objet est très-ingénieux, et donne ces mesures avec la plus grande précision. Il peut servir aussi à mesurer des distances sans avoir besoin d’employer des bases d’une grande étendue. (K.)