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Jacques Merleau-Ponty, Le mécanisme et les avatars du mouvement perpétuel, 1983

Le thème de la faiblesse de l’homme, de sa position précaire dans la nature est certainement l’un des plus anciens et des plus exploités dans la pensée judéo-hellénique ; quelles qu’aient été les explications et exhortations des religions et philosophies antérieures, la réponse qui commence à s’élaborer au XVIIe siècle, en même temps que s’établissent les fondements de la science moderne, présente quelques caractères absolument originaux : elle est technologique et trouve son fondement rationnel dans une nouvelle philosophie dont les principes sont supposés s’étendre à tout l’Univers.

Si nous nous reportons à Descartes comme au philosophe qui a entrepris de la façon la plus audacieuse et la plus systématique la définition de cette nouvelle philosophie, nous trouvons les raisons qui associent inséparablement le projet technologique de l’homme maître et possesseur de la nature aux idées directrices du Mécanisme : que tout dans la nature se fait par figure et mouvement, que le mouvement se conserve et que le mouvement engendre et engendre seul le mouvement, etc. En effet, en refusant toute profondeur, toute spontanéité, toute opacité épistémologique à quelque système dans la nature que ce soit, le Mécanisme selon Descartes garantissait à cette machine pensante qu’est l’homme, en raison de son privilège exceptionnel d’agir en pensant, un pouvoir technologique sans limite a priori assignable ; compte tenu bien entendu de la limite métaphysique qu’impose à une volonté de droit infinie sa dépendance à l’égard d’un entendement fini qui ne peut égaler son savoir à celui de Dieu. Tout l’univers étant divisible et même actuellement divisé en parties homogènes dont les liaisons se font et se défont au gré de leurs incessants mouvements relatifs, il suffit à l’homme de comprendre les lois de ces mouvements et de leurs combinaisons pour faire et défaire à sa guise les systèmes naturels qui lui conviennent ; de même que la glande pinéale au centre du cerveau de chacun, les hommes, s’ils en connaissent les lois, peuvent orienter comme ils veulent les mouvements naturels, qui sont partout présents et partout disponibles pour qui sait les utiliser. En créant et utilisant des machines, l’homme ne dérange pas l’ordre de l’univers, ajoutant seulement quelques combinaisons de plus au nombre indéfini des combinaisons réelles des mêmes éléments homogènes. Descartes se souvient du propos d’Archimède selon lequel il suffirait d’un levier et d’un point d’appui pour soulever la Terre ; c’est le point de départ d’une célèbre analogie métaphysique et, si Descartes s’en sert au point crucial de son itinéraire, c’est sans doute qu’il tient son premier terme pour inattaquable.

Mais, du point de vue technologique, ce qui manque manifestement au mécanisme cartésien – vu depuis notre siècle –, c’est une claire conscience qu’il existe un problème du moteur. Entre le moteur au sens d’Aristote, qu’il élimine, et le moteur au sens de la technologie moderne, qu’il néglige, Descartes n’assure la transition que par un profond hiatus. Sa philosophie se passe du premier mais il ne semble attacher aucune importance au fait que le second est une condition indispensable de la mécanique pratique ; comme si, les forces de la nature, c’est-à-dire les mouvements dans la nature, étant partout présentes et partout disponibles, il suffisait de les prendre n’importe où en les orientant et les composant par des mécanismes adéquats. Sans doute cette négligence de la question technologique du moteur s’explique-t-elle dans une société qui ne dépend pas principalement, pour la solution de ses problèmes pratiques, de ses ressources en énergie. Au XVIIIe siècle la question ne devait pas tarder à émerger : dès le début du siècle, Parent en France, un peu plus tard Smeaton en Angleterre, posèrent nettement la question du rendement des machines hydrauliques et tentèrent de le soumettre au calcul. Mais ces premières approches énergétiques du problème technologique restèrent limitées et fragmentaires et, même sur le plan technique, ne modifièrent que lentement l’empirisme des praticiens ; elles furent en tout cas sans influence apparente sur la représentation mécaniste de l’Univers, même celle des savants, ni sur l’optimisme technologique plus ou moins associé à cette représentation. Il est vrai que le mécanisme extrême de Descartes céda la place à un système de pensée bien différent dans lequel la force bannie reprit sa place ; mais cette différence n’affectait guère les conséquences du Mécanisme quant à la position de l’homme et de ses pouvoirs vis-à-vis de la nature ; en plaçant à la base de son édifice la loi de l’action et de la réaction, Newton signifiait entre autres choses qu’il n’était pas plus disposé que Descartes à admettre dans la nature des centres d’activité obscurs et opaques où s’élaboreraient des processus inaccessibles aux méthodes rationnelles d’analyse et d’action techniques [1]. Si donc les praticiens des machines, par la force d’un courant irrésistible et dont nous comprenons seulement maintenant l’importance pour la destinée du monde, furent contraints tout au long du XVIIIe siècle de se soucier de plus en plus des sources d’énergie, cela n’eut guère d’incidence sur la philosophie mécaniste qui continua à ignorer le problème du moteur.

Relisons par exemple, dans Candide ou l’Optimisme, le passage dans lequel le héros entré fortuitement dans le royaume d’El Dorado s’émerveille, entre autres choses, de la place qu’y tiennent les sciences et demande au roi – qui lui a pourtant sagement conseillé d’arrêter là ses pérégrinations – de l’aider à franchir les montagnes gigantesques et tout à fait abruptes qui bornent le pays : exploit technique dont les physiciens de l’El Dorado viennent aisément à bout ; et le secret de cette aisance se devine sans peine : libéré des superstitions, de ceux qui les protègent, et de leur cupidité, l’entendement mécanicien peut tout, y compris apparemment se passer de moteur pour faire marcher une machine ; car Voltaire néglige tout à fait de nous suggérer d’où vient l’énergie qui met en mouvement cette merveilleuse machine (il nous renseigne en revanche sur le prix : vingt-deux millions de livres sterling, monnaie du pays), capable de hisser Candide, Cacambo et leurs vingt-deux moutons chargés d’or jusqu’à la crête. Un copiste du XXe siècle ajouterait volontiers, par exemple, qu’un petit réacteur nucléaire, logé dans un dé à coudre et alimenté de trois ou quatre gouttes d’eau pure fournit en quelques secondes la modeste énergie mécanique nécessaire pour porter Candide et son équipage jusqu’au sommet des montagnes. L’anachronisme de cette interpolation tiendrait sans doute moins à la référence à une technique moderne qu’à une source d’énergie quelle qu’elle fût.

Dans le contexte du mécanisme philosophique qui avait pris son essor avec Descartes, le paradigme technologique au temps des Lumières n’était donc pas la poussive machine à vapeur de Newcomen, ni même les moulins de plus en plus perfectionnés qui se multipliaient dans la campagne anglaise ; c’était l’horloge, qui assurait tout naturellement la médiation entre la technique humaine et la technique divine ; on voit volontiers au XVIIIe siècle l’Univers comme une horloge ; l’idée certes n’était pas neuve, comme en témoignent les grandes horloges cosmiques du Moyen Âge et de la Renaissance ; mais à la symbolique de la Mort, de la Rédemption et du Jugement – dont on admire encore les effets à Strasbourg –, a succédé l’idéal de la précision mathématique, des rigoureuses périodicités, de la distribution régulière – à l’instar des mouvements astronomiques dans l’espace et le temps absolus, vrais et mathématiques –, volontiers agrémentée dans les automates de Cour, par la musique bien tempérée à laquelle excellaient les compositeurs du siècle.

L’art de l’horloger, à mesure qu’il s’affinait, s’étendait à de nouveaux domaines ; mais sa pénétration dans l’industrie était encore indirecte et silencieuse. Sa grande affaire, ce furent les automates [2]. L’aptitude mécanicienne à décomposer et recomposer les mouvements s’y exerçait de façon priviligiée et la fabrication des automates était en somme la réplique pratique de la méthode que Descartes avait recommandée dans la recherche de l’explication des phénomènes naturels [3].

Mais les fabricants d’automates combinaient des rouages pour transmettre et composer des mouvements et ne se posaient apparemment aucune question énergétique. Vaucanson était très fier de la digestion de son canard qui, disait-il, ne consistait pas en une simple trituration mécanique mais comportait aussi un effet chimique de dissolution. Mais il n’avait, semble-t-il, aucune conscience du fait que dans le canard réel, la digestion contribue non seulement au maintien de la substance de l’animal, mais encore à la production de ses mouvements.

Cela met bien en relief l’anachronisme significatif et probablement inconscient que commettait Helmholtz en évoquant la mémoire des faiseurs d’automates dans une conférence destinée à présenter – en 1854 – la découverte des principes de l’énergie [4]. Helmholtz s’intéresse au cas des deux Jacquet-Droz, le père et le fils, horlogers à La Chaux-de-Fonds, qui excellèrent dans la fabrication des automates et dont la réputation dans toute l’Europe égala celle de Vaucanson [5] ; car, selon Helmholtz, le but ultime de leurs recherches aurait été la solution d’un problème que nous regardons aujourd’hui comme puéril : la construction d’un perpetuum mobile, dont l’impossibilité constitue, pour Helmholtz, une sorte de base axiomatique pour la démonstration du principe de la conservation de la force.

Or il est d’abord douteux que les Droz se soient intéressés à la fabrication d’un perpetuum mobile [6], mais là n’est pas l’essentiel : l’anachronisme significatif de Helmholtz tient en ceci qu’il prête aux Droz une conception du mouvement perpétuel différente de celle qui était communément reçue au XVIIIe siècle ; car, conçu de façon strictement mécanique, le mouvement perpétuel était en général estimé impossible pour cette seule raison qu’aucun système en mouvement n’est en fait complètement isolable d’un milieu qui résiste à son mouvement et que d’autre part, le mouvement relatif des parties du système ne peut non plus se faire sans résistance.

Mais ainsi comprise, l’impossibilité du mouvement perpétuel résulte plus d’une condition de fait des mouvements dans l’Univers que des véritables lois de la nature, c’est-à-dire, pour le Mécanisme, des lois de la mécanique qui, au contraire, sont inévitablement associées à un principe général de conservation du mouvement (dont l’expression exacte a d’ailleurs soulevé bien des difficultés).

Particulièrement instructive est à cet égard une Lettre de Maupertuis dans laquelle, avec sa clarté et sa concision coutumières, il définit ce qu’il faut entendre par mouvement perpétuel, ce que cherchent exactement ceux qui prétendent le réaliser, et les raisons qui les condamnent inévitablement à l’échec [7]. Les hommes, nous dit Maupertuis, ont su utiliser des forces naturelles autres que celles des êtres vivants pour actionner diverses machines parmi lesquelles celles

qui suppléent si utilement à la mémoire des hommes ; [?] ces merveilleux instruments qui mesurent le temps de leur vie, et leur tiennent compte de tous leurs moments.

Or le temps de fonctionnement de ces machines est limité car, tôt ou tard, la force cesse de s’exercer ou d’être appliquée. Alors, poursuit Maupertuis,

les gens raisonnables se contentèrent de cela, et avaient bien de quoi s’en contenter : les autres cherchèrent des machines dans lesquelles un mouvement une fois imprimé se conservât toujours ; et c’est ce qu’ils appelèrent le mouvement perpétuel.

Or, ces espèces de philosophes restreignent leurs recherches à un mouvement perpétuel qui ne serait produit et entretenu que par l’inertie et la gravité ; car

Un mouvement perpétuel produit par les changements de poids de l’atmosphère, ou par les raccourcissements et les allongements que causent le froid et le chaud, ne serait pas, selon ces espèces de Philosophes, un véritable mouvement perpétuel.

Dès lors la démonstration de Maupertuis se développe irréfutablement en confrontant simplement les lois de la Mécanique avec les conditions réelles des mouvements : dans le cas du choc des corps, l’inertie produit au plus autant de force vive après le choc qu’avant, à condition que le choc soit parfaitement élastique, ce qui n’est jamais le cas, sans parler de la résistance de l’air ; quant à la combinaison de l’inertie et de la pesanteur, elle fait au plus remonter un corps à la hauteur d’où il est tombé, mais en raison des frottements et de la résistance du milieu, il ne retrouve jamais exactement cette hauteur. C’est pourquoi les fabricants de machines à mouvement perpétuel perdent leur temps et leur peine.

On voit que Maupertuis ignore délibérément l’approche énergétique du problème et le réduit à sa dimension strictement mécanique, et qu’il dérive l’impossibilité du mouvement perpétuel, non des seules lois de la Mécanique, mais des conditions concrètes dans lesquelles elles s’appliquent toujours aux mouvements réels.

Or, ce cadre et ces limites de la discussion se retrouvent couramment tout au long du XVIIIe siècle dans les démonstrations qui sont données de l’impossibilité du mouvement perpétuel, qu’il s’agisse de l’article perpétuel de l’Encyclopédie (attribué à d’Alembert), de la décision de l’Académie des Sciences de ne plus examiner les mémoires sur ce sujet (1775) [8], et, encore en 1803 des Principes fondamentaux de l’équilibre et du mouvement de Lazare Carnot [9].

Dans l’article “perpétuel” – qui cite d’ailleurs la Lettre de Maupertuis –, la mise hors jeu de toute autre force que l’inertie et la pesanteur, la réduction du problème à sa stricte dimension mécanique sont moins nettement explicités, mais l’argumentation se développe suivant la même voie : un mouvement perpétuel serait un mouvement qui se déroulerait sans cause extérieure, le mouvement se communiquant suivant un cercle ou une courbe rentrante en elle-même ; si ce mouvement est impossible c’est que les frottements et la résistance de l’air consomment une quantité de force qui n’est pas remplacée ; d’Alembert détruit en outre – ce que ne fait pas Maupertuis – la source de l’illusion récurrente des inventeurs de mouvements perpétuels, en montrant qu’aucun procédé de démultiplication ne peut être efficace : une force plus petite peut équilibrer une force plus grande, mais le temps qu’il lui faut pour produire un mouvement donné est allongé dans la même proportion.

Il s’agit donc encore d’un problème strictement mécanique ; et c’est des conditions concrètes des mouvements locaux et non des seules lois de la nature que résulte l’impossibilité du mouvement perpétuel : la démonstration n’a donc pas exclusivement sa racine dans ces lois elles-mêmes et elle ne s’étend pas à l’Univers tout entier, ni même à des systèmes physiques faisant intervenir des phénomènes non mécaniques ; et d’ailleurs, d’Alembert, probablement soucieux d’éviter toute exploitation théologique d’une telle démonstration, n’exclut nulle part que l’Univers dans son ensemble soit effectivement un perpetuum mobile. Il est intéressant de noter que cette conception restrictive du problème se retrouve aussi dans les remarques de Willem Jacob ’s Gravesande qui, lui, n’était pas persuadé de l’impossibilité du mouvement perpétuel, et dont les propos mettent en relief, en quelque sorte, l’envers du Mécanisme [10]. Il envisage en effet

comme très possible une machine telle qu’il nous faut pour gagner une force qui contrebalancerait celle qui se perd par le frottement.

Car, continue ’s Gravesande, il y a dans la nature des principes actifs capables de rétablir le mouvement qui se perd ; ces principes sont omniprésents dans les corps et

Il paraît probable que c’est d’eux que dépendent les mouvements dans les animaux, dont les corps me paraissent autant de mouvements perpétuels ; le sang qui coule met en mouvement les muscles qui agitent le cœur ; le cœur agité fait circuler le sang.

’S Gravesande posait donc la question du mouvement perpétuel comme ses contemporains ; il y répondait en sens contraire, mais sans se débarrasser du dilemme cartésien : ou le Mécanisme ou les qualités occultes.

Or le point de vue d’où Helmholtz reconstitue avec une amicale condescendance l’entreprise supposée des Jacquet-Droz est tout autre ; car, comme nous le verrons, il élimine le principe vital sans pour autant transformer l’animal en un automate. Et quand il parle de perpetuum mobile, il entend autre chose que Maupertuis, d’Alembert, Lazare Carnot ou ’s Gravesande ; il veut dire un dispositif moteur quelconque qui serait capable de fournir indéfiniment du travail, et pas seulement une roue qui tournerait indéfiniment sur son axe, ou une bille élastique qui rebondirait indéfiniment sur un plan horizontal ; on dira que ces deux significations finalement convergent, puisque l’impossibilité du mouvement perpétuel au premier sens (mécanique) résulte de l’autre ; mais d’abord il s’agit de problèmes relevant de domaines technologiques différents ; et, d’autre part, si l’on se place du point de vue cosmologique, la différence cesse d’être insignifiante ; on peut bien concevoir sans absurdité, dans le cadre du mécanisme newtonien l’univers total comme un perpetuum mobile au premier sens alors qu’une accumulation cosmique d’énergie est contraire à une loi générale de la nature et pas seulement aux conditions locales et particulières de ses applications.

Sur ce point, comme sur tant d’autres, les Réflexions sur la puissance motrice du feu de Sadi Carnot avaient innové : après avoir dissipé quelques illusions au sujet des forces nouvelles que la physique commençait à mieux connaître, Carnot avait introduit de façon très explicite et très précise la distinction entre les deux sens du mot mouvement perpétuel notant la portée cosmologique de l’assertion que le mouvement perpétuel, au second sens, est impossible, avant de bâtir sur cette impossibilité érigée en axiome sa théorie des effets thermodynamiques [11]. Qu’il n’y eût à l’époque, dans cette distinction, rien de trivial et que Carnot ait contribué, à travers ses rares lecteurs, à la faire comprendre et admettre, les notes de James Thomson, frère de William, futur Lord Kelvin, en fournissent un intéressant témoignage : à en croire J. Thomson, R. Stirling, ingénieux inventeur d’une machine thermique à air, n’aurait pas compris cette distinction jusqu’à ce qu’il lui eût présenté et clairement expliqué les idées de Carnot [12]. Et lorsque Marc Seguin demandait, en 1839, « où sont les bornes devant lesquelles s’arrêtera la puissance humaine ? », il ne voyait pas que la réponse est dans les Réflexions… de Carnot.

Si le nouveau sens du perpetuum mobile et la nouvelle signification technologique et cosmologique de son impossibilité étaient difficiles à comprendre, c’est que cela modifiait profondément la représentation que la philosophie mécaniste pouvait se faire de la relation de l’homme à l’Univers et même, en deçà de cette relation, de celle de l’animal à l’Univers.

Dans l’exploration des lois de la Thermodynamique, les itinéraires de Carnot et de Helmholtz furent très différents ; ils eurent cependant ceci de commun de faire de l’impossibilité du mouvement perpétuel – entendu au second sens – une sorte d’axiome. Mais l’origine de cet intérêt pour la question du mouvement perpétuel, essentiellement technologique chez Carnot était biologique chez le jeune Helmholtz, conscient que la présence de l’animal dans un univers mécanique – c’est-à-dire d’un perpetuum mobile apparent dans un système d’explication de la nature qui en exclut la possibilité – était une énigme qui requérait de profondes investigations expérimentales et théoriques. En effet, éliminer la prétendue force vitale par des arguments expérimentaux que les raisonnements de la philosophie mécaniste ne pouvaient remplacer était en 1843 le but lointain des recherches entreprises par le jeune médecin de la garde royale de Prusse, dans le laboratoire qu’il s’était construit à Postdam ; cette question de la force vitale, Johannes Müller, professeur de physiologie de Helmholtz à Berlin, ne cessait de la poser et Liebig en explorait déjà les conditions chimiques [13] ; le point de vue de Helmholtz était déjà tout à fait énergétique. La réfutation de la force vitale doit, pensait-il, être apportée par la preuve que les aliments et la respiration fournissent à l’animal l’équivalent de ses dépenses en énergie ; le problème est très clairement posé – en des termes quelque peu différents – dans un mémoire destiné à une encyclopédie médicale et portant sur les manifestations physiologiques de la chaleur [14]. Helmholtz y évoque le débat ouvert entre les physiciens sur la nature de la chaleur et exprime une nette préférence pour la théorie cinétique et le principe d’équivalence mais, dans le contexte, cette question est relativement secondaire, car le point essentiel est celui-ci : bien que la force vitale contredise les lois naturelles de conservation (que ce soit la conservation du calorique ou le principe d’équivalence), cette objection théorique ne peut être opposée aux physiologistes qui affirment son existence – puisqu’elle est précisément, selon eux, ce qui distingue la vie du monde inanimé ; par contre une réfutation expérimentale doit être possible, qui prouverait l’équivalence entre la chaleur animale et les forces chimiques latentes dans les ingesta (car cette chaleur manifeste, de toutes façons, selon Helmholtz, la plus grande partie de ces forces).

Ainsi, les raisons qu’avait Helmholtz de s’intéresser aux faiseurs d’automates s’éclairent et prennent leur véritable sens ; pour eux

l’homme et les animaux n’étaient que des horloges qui n’avaient jamais besoin d’être remontées, et dont la force motrice venait de rien ; ces mécaniciens n’avaient pas trouvé le rapport qui existe entre la nourriture et la production de la force [15].

Ils se seraient donc imaginé que s’ils imitaient d’aussi près que possible l’agencement des organismes animaux le mouvement perpétuel viendrait de surcroît ; c’est ce que Helmholtz suggère lui-même dans une autre conférence :

Beaucoup d’entre eux [les mécaniciens du XVIIIe siècle] travaillèrent longtemps avec un grand zèle pour découvrir une machine qui donnerait un mouvement perpétuel et produirait tout le travail mécanique qu’ils désireraient. Ils appelaient une telle machine un mobile perpétuel. Ils pensaient qu’ils avaient un exemple d’une telle machine dans le corps de tout animal [16].

Cette présentation est approximative et surtout anachronique : l’opinion que rapporte Helmholtz est, comme on l’a vu, plus celle d’un ’s Gravesande que des mécaniciens en général ; les inventeurs de mobiles perpétuels n’étaient qu’une minorité parmi eux, et les mécaniciens les plus illustres n’en faisaient pas partie. Enfin et surtout, en prêtant aux mécaniciens du XVIIIe siècle un concept explicite du travail mécanique, Helmholtz situe leur recherche dans une perspective qui est celle du XIXe siècle. Là est d’ailleurs, en définitive, l’intérêt de ces considérations : elles mettent en lumière, de façon particulièrement nette et naïve, le changement de perspective qu’impliquait l’invention des principes de la Thermodynamique dans la représentation de l’animal, technicien ou non, et de ses relations à l’Univers.

Le mécanisme classique avait identifié au moins dans la forme extrême, cartésienne, de son réductionnisme, Univers, systèmes cosmiques, systèmes physiques, machines, animaux et les expliquait tous, totalement et uniformément par le jeu de particules échangeant leurs mouvements sans perte ni gain. Le concept de l’animal et de l’homo faber se trouvait ainsi pris dans le dilemme magie-horloge et se fermait à la perspective énergétique qui devait faire voir l’animal et la machine comme des systèmes relativement autonomes quoique dénués de véritable spontanéité, et dont l’autonomie comme la dépendance ne pouvaient se comprendre que par des propriétés de l’Univers, imparfaitement comprises et décrites par la philosophie mécaniste et la science de la Mécanique. Aussi bien Helmholtz était-il fondé à parler avec indulgence des illusions des ancêtres et à réserver son ironie aux attardés du mouvement perpétuel au XIXe siècle [17] ; et il est vrai que cette philosophie mécaniste intempérante risquait fort de substituer à l’illusion de l’animation celle de la toute-puissance technologique de l’analyse-synthèse rendue apparemment indépendante de ses sources physiques.

Du point de vue strictement énergétique à partir duquel, après le mémoire Sur la conservation de la force (1847), Helmholtz envisage les problèmes de la vie, l’animal ne peut plus être considéré ni comme un perpetuum mobile mécanique – car il faut pourvoir à la dépense énergétique que requièrent sa chaleur et ses mouvements – ni comme un mécanisme qu’animerait une force vitale interne.

C’est un système physico-chimique qui emprunte au milieu extérieur par l’intermédiaire de ses aliments et de l’oxygène qu’il respire une quantité d’énergie équivalente à celle qu’il dépense. Cela est très clairement exposé dans les deux conférences, de Königsberg (1854) et de Londres (1861) ; dans la seconde, plus spécialement consacrée à la nature organique, la théorie de la force vitale est présentée comme relevant d’une physiologie dépassée et abandonnée par la nouvelle génération.

Or, dans l’un et l’autre de ces deux textes, la vie comme conséquence inévitable de ces conditions énergétiques est présentée dans son cadre cosmologique ; l’ordre des idées est : principe de la conservation de la force, inférences que ce principe permet sur le Soleil, la Terre et leur origine, insertion de l’animal dans ce milieu ; Helmholtz, bien qu’il y soit principalement question de la nature organique , ne dit rien du végétal, dans la conférence de Londres ; mais dans celle de Königsberg, tout en montrant l’existence de cycles au cours desquels végétaux et animaux se fournissent réciproquement de la nourriture, il souligne ce qui interdit de considérer ces cycles comme la réalisation naturelle de mobiles perpétuels : le rôle des rayons chimiques du soleil est indispensable aux synthèses organiques qui s’accomplissent dans le végétal.

Carnot avait montré que l’existence d’une source froide d’origine cosmique était, au bout du compte, indispensable au fonctionnement des machines thermiques ; Helmholtz fait dépendre indirectement, mais inéluctablement, la vie animale du rayonnement solaire ; c’est donc à la source profonde de toutes les actions techniques, dans la simple animalité, que s’atteste ce nouveau type de dépendance et d’autonomie de l’homme par rapport à l’Univers, renvoyant à la structure énergétique particulière de son milieu cosmique.

Or Helmholtz voyait aussi que ce type de dépendance liait beaucoup plus étroitement le destin de l’homme à celui de l’Univers, d’abord parce qu’il mettait en évidence la brièveté probable des circonstances favorables – que la cosmologie mécaniste n’imposait pas – et ensuite parce que le pouvoir combinatoire de la volonté intelligente garantie sans limite par le Mécanisme se trouvait limitée non seulement par les conditions énergétiques de la vie, mais par les lois mêmes de l’énergie.

Et pourtant Helmholtz ne se montre jamais très explicite sur le second principe de la Thermodynamique dont il n’est pas l’inventeur et dont il n’a peut-être compris toute l’importance qu’à la lecture de Thomson (ni la personne, ni les recherches de Clausius ne lui ont jamais inspiré beaucoup de sympathie).

Car c’est Thomson, le troisième inventeur, après Carnot et Clausius, du second principe, qui en a le plus clairement vu toutes les conséquences quant à l’existence de l’homme et à son pouvoir sur l’Univers dont ce principe, selon sa conception, fixait précisément les conditions nécessaires et limites.

C’est ce qui ressort bien nettement d’un mémoire sans équivalent à l’époque, dans lequel le second principe, déjà énoncé par Clausius et par Thomson lui-même comme une loi physique, prend toute sa dimension cosmologique [18]. Car, dans ce mémoire, la présence de l’homme et la limite de son action sur l’Univers fournissent la véritable pierre de touche de la distinction – qui avait été si difficile à dégager – entre une véritable annihilation de l’énergie, impossible selon le principe d’équivalence, et ce waste, ce gaspillage que le second principe rend inévitable dans toute utilisation mécanique, même idéalement réalisée, de l’énergie thermique ; car la caractéristique la plus apparente, selon Thomson, de cette énergie wasted est d’être perdue pour l’homme tout en étant conservée dans la nature ; à la fin de ce mémoire Thomson revient à l’homme pour rappeler que la Terre ne pourra lui fournir une demeure adéquate que pendant un temps fini et, dans un autre mémoire à peu près contemporain, il ajoute que cette dépendance technologique de l’homme par rapport à son environnement s’étend à tous les phénomènes biologiques.

L’impossibilité du mouvement perpétuel, bien comprise dans toute ses conséquences par la formulation explicite du second principe, atteignait donc la philosophie mécaniste au point nodal où s’articulent l’ontologie de l’Univers, celle du vivant, celle de l’homme, définie comme volonté intelligente. Pour Platon, le Cosmos était le vivant qui englobe en lui-même tous les vivants [19], dieux, hommes et bêtes. Ayant chassé la vie de l’Univers et du vivant lui-même, le Mécanisme substitua une analogie technique à l’analogie biologique désormais vide de sens ; le succès des artifices mécaniques les plus perfectionnés et les mieux fondés sur la science nouvelle l’autorisait sans peine. Le rapport entre microcosme et macrocosme pouvait donc être maintenu en changeant de sens ; à l’immortalité du grand vivant succédait la pérennité de l’horloge cosmique, perpetuum mobile ; elle seule. Mais si aucune force obscure n’animait l’homme, aucune non plus ne l’empêchait d’imiter l’horlogerie divine, et d’approcher sans l’atteindre sa perfection, grâce à la décomposition et recomposition possibles, a priori sans limite, des systèmes naturels et de leurs mouvements.

Avec la découverte de l’énergie et de ses lois, l’analogie technique se lézardait à son tour. Ni vivant, ni machine, le macrocosme n’offrait plus au microcosme aucun modèle, ni aucune garantie de succès indéfini, ni pour la contemplation de ses beautés périssables ni pour l’écoute de ses harmonies instables, ni pour l’agencement ingénieux de ses forces et de ses atomes.

Bien que vivant, le cosmos des anciens était pourtant immortel ; en revanche, ce nouveau non-cosmos, bien que non vivant était pourtant sujet à la mort thermique, ne fournissant que dans des circonstances très spéciales et passagères, pour ainsi dire inespérées, et peut-être imméritées, les conditions nécessaires à l’existence et aux vertus microcosmiques. Après avoir dissipé le phantasme des Harmonies cosmiques, l’Optimisme mécanicien avait suscité celui du Progrès ; mais à l’horizon de la cosmologie énergétique, ressuscitait celui du Jugement…

On conçoit que les grands savants du XIXe siècle, y compris les fauteurs de cette grande mutation, y compris Thomson lui-même devenu Lord Kelvin, ne se soient pas hâtés d’envoyer le Mécanisme de Descartes, après le Démiurge de Platon et les Sphères d’Aristote au musée des illusions perdues de la Raison. De leur côté, les plus hardis et fracassants novateurs en philosophie sociale – tels Auguste Blanqui écrivant en prison l’Éternité par les astres [20] ou plus tard Engels révolutionnant la Société, mais fort peu l’Univers – se délectaient et se rassuraient (ne voulant pas avoir été créés) à la pensée illusoire des grands cycles cosmiques éternellement renouvelables. Et d’ailleurs, le Révérend Père Secchi, directeur de l’Observatoire du Vatican publiait à la même époque la défense et illustration du Mécanisme la plus résolue qu’ait produite le XIXe siècle [21]. C’est peut-être que l’Univers mécaniste pouvait servir toutes les valeurs, tout y étant réalisable selon un dessein rationnel, aucune résistance au Bien ne s’y manifestant que par le jeu d’une inertie plus judicieusement orientable.

Une simple inflexion, à peine perceptible à l’origine, dans le sens des mots mouvement perpétuel, avait annoncé et fait craindre le déclin de cette philosophie conquérante ; sommes-nous plus avancés cent cinquante ans après ? Nous savons que la fin du Soleil n’est pas plus proche que celle des harmonies mécaniques du système solaire et les vaisseaux spatiaux qui naviguent vers ses confins, de planète en planète, ressemblent plus à un perpetuum mobile que le plus parfait des pendules.

Pourtant, depuis la lointaine invention des principes de l’énergie, la science a multiplié les découvertes et les inventions qui indiquent, de plus en plus nettement, les limites du Mécanisme, qui ne figure plus que comme une esquisse ressemblante mais superficielle de l’économie cosmique. Mais pouvons-nous vraiment, quand nous regardons la nature, renoncer à cette philosophie ? Il en faudrait une autre, capable de corriger l’esquisse et surtout de l’achever par le façonnement d’une structure intelligible grâce à laquelle l’Univers, le vivant, la machine et l’homme se comprendraient les uns par les autres dans un système de relations cohérentes. Le moins qu’on puisse dire est que cette nouvelle philosophie se fait attendre. Il faudrait certainement beaucoup plus qu’une thermodynamique raffinée des processus irréversibles pour que la nouvelle alliance fût autre chose qu’un brillant exercice de wishful thinking ; et en attendant, force est bien de prendre au sérieux les jeux périlleux et imprévus du hasard et de la nécessité.

Jacques Merleau-Ponty, Université de Paris X-Nanterre.

Revue de Synthèse, 1983, vol. 104, no110, pp. 171-185.

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Le mécanisme et les avatars du mouvement perpétuel

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[1] Nous ne parlons bien entendu que du Newton mécanicien qu’ont connu, célébré et exploité les siècles fondateurs de la science moderne. On sait que ce Newton en masquait un autre, alchimiste et théologien, que dévoilent les historiens de notre siècle.

[2] Vaucanson, par exemple, s’illustra d’abord comme faiseur d’automates ; c’est en raison de ses succès dans cet art que le cardinal de Fleury l’appela à l’inspection des manufactures de la soie ce qui lui valut l’occasion d’inventer des machines pour l’industrie textile ? et de s’attirer par là l’inimitié des ouvriers de la soie ; il s’en vengea, dit-on, en inventant un âne capable de tisser la soie ; c’est peut-être l’apogée de l’animal-machine. Sur Vaucanson, cf. M. Blay, “Vaucanson : les automates et la naissance de la technique moderne”, La Recherche, 14, n°140, I, 1983, p. 106.

[3] Rappelant que sa méthode consiste à examiner comment pourraient se combiner les mouvements et figures insensibles pour produire les effets observés, Descartes ajoute : A quoi l’exemple de plusieurs corps composés par l’artifice des hommes m’a beaucoup servi car je ne reconnais aucune différence entre les machines que font les artisans et les divers corps que la nature seule compose, sinon que les effets des machines ne dépendent que de l’agencement de certains tuyaux, ou ressorts, ou autres instruments, qui, devant avoir quelques proportions avec les mains de ceux qui les font, sont toujours si grands que leurs figures et mouvements se peuvent voir, au lieu que les tuyaux ou ressorts qui causent les effets des corps naturels sont ordinairement trop petits pour être perçus de nos sens. Et il est certain que toutes les règles des mécaniques appartiennent à la physique, en sorte que toutes les choses qui sont artificielles sont avec cela naturelles. Car, par exemple, lorsqu’une montre marque les heures par le moyen des roues dont elle est faite, cela ne lui est pas moins naturel qu’il est à un arbre de porter des fruits (Principes de la philosophie, IVe partie, § 203).

[4] Ueber die Wechselwirkung der Naturkräfte und die darauf bezüglichen neusten Ermittelungen der Physik, Vorträge und Reden , I, 1903, p. 49-83, 401-417. Cette conférence, prononcée à Königsberg en 1854, a été presque intégralement traduite en français par Pérard, sous le titre Exposé élémentaire des forces naturelles, et placée en tête de sa traduction du mémoire Sur la conservation de la force, Paris, Masson, 1869 ; ayant à revenir plusieurs fois sur ce texte, nous l’appellerons Conférence de Königsberg et le citerons d’après la traduction de Pérard.

[5] Jean Jacquet-Droz (1721-1790) et son fils Henri-Louis (1753-1791) ; la joueuse de clavecin de Droz père jouait plusieurs morceaux en suivant des yeux la partition, se levait et saluait à la fin du concert.

[6] Dircks qui passe en revue un bon nombre de prétendues machines à mouvement perpétuel au XVIIIe  siècle ne cite nulle part les Droz. Cf. H. Dircks, Perpetuum mobile, Londres, 1861-1870, reproduit à Amsterdam, 1968.

[7] Maupertuis, Lettre XXII, “Sur le mouvement perpétuel”, Œuvres, 2e  éd., Lyon, 1756, II, p. 325.

[8] Histoire de l’Académie royale des sciences pour 1775, Paris, 1778.

[9] Lazare Carnot, Principes fondamentaux de l’équilibre et du mouvement, Paris, an XI, 1803, § 281, p. 61-66

[10] Texte reproduit par H. Dircks, op. cit. supra n. 6, I, p. 524.

[11] Réflexions sur la puissance motrice du feu, éd. Fox, Paris, Vrin, 1978, p. 79 (p. 21 de la 1er éd.).

[12] Cité par Crosbie W. Smith, William Thomson and the Creation of Thermodynamics, 1840-1855, Archive for History of Exact Sciences , 16, n°3, 1, 1977, p. 231. Aux premières explications de J. Thomson sur les raisonnements de Carnot, Stirling aurait répondu « qu’il y a beaucoup de mouvements perpétuels théoriques, si l’on fait abstraction des frottements, résistances, etc. ». A quoi Thomson répondant : « il y en a, mais pas de source perpétuelle de puissance », Stirling aurait répliqué que « peut-être il [Thomson] avait raison et que, pour sa part, il n’avait jamais réfléchi à la différence entre un mouvement perpétuel et une source perpétuelle de puissance ».

[13] Leo Koenigsberger, Hermann von Helmholtz, Braunschweig, 1902, I, p. 66

[14] Wärme, physiologisch, Wissenschaftliche Abhandlungen, II, 1846, p. 680-725. La plus grande partie de ce mémoire contient des comptes rendus d’expériences sur la température des animaux mais on y trouve quelques pages über die Theorie der Wärme (p. 695-700) dans lesquelles est clairement posée la question de la nature de la chaleur, et nettement indiqué que la force vitale sera réfutée si, et seulement si, il est prouvé que la chaleur animale dérive tout entière des transformations chimiques des ingesta.

[15] Conférence de Königsberg, p. 43.

[16] The Application of the Law of the Conservation of Force to Organic Nature, Adresse à la Royal Society de Londres du 12 avril 1861, Wissenschaftliche Abhandlungen, III, p. 565-580, reproduit in Russell Kahl, Selected Writings of Hermann von Helmholtz, Middleton, Connecticut, Wesleyan University, 1971, p. 109. Nous nous référons plus bas à ce texte comme Conférence de Londres pour la différencier clairement de la Conférence de Königsberg citée plus haut n. 4.

[17] Helmholtz ironise en particulier sur un spéculateur américain, qui voulait dissocier par l’électrolyse l’oxygène et l’hydrogène de l’eau pour obtenir, en les recombinant, de la chaleur, de la lumière et l’électricité nécessaire à la poursuite de l’électrolyse (cf. Conférence de Königsberg, p. 19).

[18] On a Universal Tendency in Nature to the Dissipation of Mechanical Energy, Mathematical and Physical Papers, Cambridge, 1882, I, p. 511.

[19] Timée, 33 b.

[20] Instruction pour une prise d’armes ; l’éternité par les astres et autres textes, Paris, éd. de la Tête de Feuille, 1972.

[21] L’Unité des forces physiques, éd. française, Paris, 1869.

 

 

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