Le texte qui suit a été publié dans le Livre du Centenaire de l'Ecole polytechnique, 1897.

Sadi Carnot était à peine considéré comme un savant par ses contemporains. Chasles, son camarade de promotion à l'École Polytechnique et l'un de ses amis, s'était bien aperçu qu'il faisait souvent bouillir de l'eau; mais le futur grand géomètre n'imaginait pas, malgré le précédent de Papin, que cette opération pût mener à la gloire.

Sadi Carnot y marchait pourtant, non comme son ami, par les voies inflexibles de la Géométrie, ni même par aucune des voies déjà ouvertes, mais en en frayant une nouvelle, la plus large et la plus fructueuse qui ait été léguée à la Philosophie naturelle depuis Newton.

Nicolas-Léonard Sadi Carnot, fils aîné de Lazare Carnot, fondateur de la théorie mécanique de la chaleur, est né le 1er juin 1796, au palais du Petit-Luxembourg qu'habitait alors son père en sa qualité de Directeur. Il a été enlevé à la Science dans le plein exercice de ses puissantes facultés. Il avait 36 ans, quand il succomba à une atteinte de l'épidémie cholérique de 1832.

Son mémoire aujourd'hui si célèbre, intitulé : Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les moyens propres à développer cette puissance, était à peine connu alors. On dit que Lord Kelvin (William Thomson) aurait eu quelque peine à se le procurer dans Paris. Il ne pouvait pourtant pas tomber en meilleures mains. Dans cette œuvre qui remonte à 1824, c'est-à-dire à une époque où rien, dans le passé, ne permettait de pressentir l'avènement d'une science nouvelle, Sadi Carnot a, en moins de 60 pages, établi et développé ce que nous appelons, aujourd'hui, le second principe de la Thermodynamique ou principe de Carnot. Quant au premier, celui de la conservation de l'énergie, il l'a connu aussi avant la fin de sa vie. Ses papiers posthumes, publiés en 1878, nous l'ont appris, trop tard malheureusement pour lui en laisser la gloire exclusive devant la postérité. Il a été retrouvé en 1840 par Robert Mayer et Joule.

Ainsi, par suite de la mort prématurée de Sadi Carnot et de la publication tardive de ses papiers, le fondement le plus essentiel de la Physique moderne s'est, pendant plusieurs années, trouvé enseveli, tout en étant découvert, et la gloire de le faire connaître s'est trouvée dévolue à un autre qu'à celui qui l'avait d'abord mis à nu.

Heureusement la Science n'y a pas perdu; car elle doit à cette circonstance de posséder aujourd'hui, dans leur indépendante virginité, et la pensée de Sadi Carnot et celle de Robert Mayer.

Je vais essayer de résumer l'œuvre du premier de ces deux profonds penseurs, en me bornant à l'essentiel, pour ne pas dépasser les limites qui conviennent à cette courte notice.

Ainsi que je l'ai dit, l'un et l'autre des deux principes fondamentaux de la Thermodynamique moderne ont été découverts par Sadi Carnot. Voici en quels termes il les a formulés, à savoir : le premier, dans les papiers inédits qu'il a laissés; le second, dans le Mémoire Sur la puissance motrice du feu.

PREMIER PRINCIPE.

La chaleur n'est autre chose que la puissance motrice, ou plutôt que le mouvement qui a changé de forme : c'est un mouvement dans les particules des corps. Partout où il y a destruction de puissance motrice, il y a, en même temps, production de chaleur en quantité précisément proportionnelle à la quantité de puissance motrice détruite. Réciproquement, partout où il y a destruction de chaleur, il y a production de puissance motrice.

On peut donc poser en thèse générale, que la puissance motrice est en quantité invariable dans la nature, qu'elle n'est jamais, à proprement parler, ni produite, ni détruite. A la vérité, elle change de forme, c'est-à-dire qu'elle produit tantôt un genre de mouvement, tantôt un autre; mais elle n'est jamais anéantie.

D'après quelques idées que je me suis formées sur la théorie de la chaleur, la production d'une unité de puissance motrice nécessite la destruction de 2,70 unités de chaleur, chaque unité de puissance motrice ou dynamie représentant le poids de 1mc d'eau élevé à 1m de hauteur (Cela donne avec les unités usuelles, la valeur 1000/2,7 = 370,37 pour l'équivalent mécanique de la chaleur. Mayer, en 1842, est arrivé à un chiffre très légèrement inférieur. Aujourd'hui, on admet environ 424). [Le texte entre parenthèses date de 1897]

DEUXIEME PRINCIPE.

La puissance motrice de la chaleur est indépendante des agents mis en œuvre pour la réaliser; sa quantité est fixée uniquement par les températures des corps entre lesquels se fait, en dernier résultat, le transport du calorique.

Il faut sous-entendre ici que chacune des méthodes de développer la puissance motrice atteint la perfection dont elle est susceptible. Cette condition se trouvera remplie si, comme nous l'avons remarqué plus haut, il ne se fait dans les corps aucun changement de température qui ne soit dû à un changement de volume ou, ce qui est la même chose autrement exprimée, il n'y a jamais de contact entre des corps de températures sensiblement différentes.

Il serait impossible, dans l'ouvrage le plus classique d'aujourd'hui ou de demain, d'exposer la Thermodynamique en moins de mots et d'une façon plus claire et plus complète, d'énoncer notamment le grand principe de la conservation de l'énergie (Sadi Carnot disait : « de la puissance motrice ») avec plus d'ampleur.

La démonstration qu'il en donne, elle non plus, ne laisse rien à désirer. Les expériences qu'il indique comme restant à faire pour trouver la valeur exacte de l'équivalent mécanique sont, dans leur essence, celles-là même qui ont été faites depuis. Mais la démonstration qu'il avait donnée en 1824 du second principe était à reprendre, puisqu'il l'avait appuyée sur l'hypothèse de la matérialité de la chaleur, tandis que sa nouvelle découverte du principe de l'énergie l'amenait à rejeter définitivement cette hypothèse et à regarder la chaleur comme un mouvement.

Lorsqu'une hypothèse, dit-il, ne suffit plus à l'explication des phénomènes, elle doit être abandonnée.

C'est le cas où se trouve l'hypothèse par laquelle on considère le calorique comme une matière, comme un fluide subtil.

Les faits d'expérience qui tendent à la détruire sont les suivants. (Vient ensuite rémunération de ces faits aujourd'hui connus.)

Puis plus loin :

Qu'il nous soit permis ici de faire une hypothèse sur la nature de la chaleur.

On regarde aujourd'hui généralement la lumière comme le résultat d'un mouvement de vibration du fluide éthéré. La lumière produit de la chaleur ou, au moins, elle accompagne la chaleur rayonnante et se meut avec la même vitesse qu'elle. La chaleur rayonnante est donc un mouvement de vibration. Il serait ridicule de supposer que c'est une émission de corps, tandis que la lumière qui l'accompagne ne serait qu'un mouvement.

Un mouvement (celui de la chaleur rayonnante) pourrait-il produire un corps (le calorique) ?

Non, sans doute, il ne peut produire qu'un mouvement. La chaleur est donc le résultat d'un mouvement.

Alors, il est tout simple qu'elle puisse se produire par la consommation de puissance motrice et qu'elle puisse produire cette puissance.

Tous les autres phénomènes, composition et décomposition des corps, passage à l'état gazeux, chaleur spécifique, équilibre de la chaleur, sa transmission plus ou moins facile, sa constance dans les expériences du calorimètre pourraient s'expliquer dans cette hypothèse. Mais il serait difficile de dire pourquoi, dans le développement de la puissance motrice par la chaleur, un corps froid est nécessaire, pourquoi, en consommant la chaleur d'un corps échauffé, on ne peut pas produire de mouvement.

C'est donc là la seule difficulté que Sadi Carnot rencontrait dans sa nouvelle doctrine. Pourquoi un corps froid est-il nécessaire pour produire du travail mécanique avec la chaleur ?

A cette question, on ne peut pas encore répondre aujourd'hui [texte rédigé en 1897]. Il faut admettre qu'un seul corps ne suffit pas, qu'il en faut deux à des températures différentes et il faut de plus admettre ce postulat de Clausius : La chaleur ne peut passer d'elle-même d'un corps plus froid à un corps plus chaud, ou celui équivalent de Lord Kelvin, (W. Thomson) : Il est impossible, au moyen d'agents matériels inanimés, de tirer aucun effet mécanique d'une substance quelconque en abaissant sa température au-dessous de la température des corps qui sont les plus froids parmi tous ceux qui environnent cette substance.

Moyennant l'un de ces postulats, la démonstration de Sadi Carnot, légèrement modifiée, montre que son principe de 1824 subsiste lorsqu'on regarde la chaleur comme un mouvement. Il n'en a pas moins fallu attendre cette démonstration pendant dix-huit années après sa mort. Clausius y a glorifié son nom et, dans son magistral Mémoire, on se demande ce qu'il faut le plus admirer ou de la prudente hardiesse de ses déductions ou de la conscience avec laquelle il s'est fait le génial interprète des idées de Sadi Carnot.

Mais peut-être Sadi Carnot cherchait-il à se dispenser du postulat imaginé plus tard par Clausius. En ce cas, il serait d'autant plus regrettable que la mort l'ait empêché de nous communiquer toute sa pensée sur ce grand et difficile problème.

On a tenté de le résoudre depuis lui. On a essayé de déduire le principe de Carnot des seuls principes de la Mécanique analytique. Les équations de Lagrange ont ceci de merveilleux qu'elles s'appliquent à tout, même à des mécanismes non définis ou incomplètement définis, ce qui est le cas du mécanisme formé par la matière et l'éther. Je n'oserais pourtant pas affirmer qu'on ait réussi à en faire jaillir d'une façon lumineuse le principe en question.

Je ne m'arrêterai pas aux autres propositions très nombreuses et très importantes établies dans le Mémoire de 1824, relativement aux corps en général et surtout aux gaz et aux vapeurs, ces propositions ayant reçu la suprême sanction d'être entrées dans l'enseignement classique et étant, par suite, connues aujourd'hui de tous ceux qui s'occupent, à un titre quelconque, de Thermodynamique. Mais je voudrais dire quelques mots de l'homme, de l'invincible attirance qu'il exerce sur ceux qui l'étudient. Tout contribue à le rendre sympathique : la brièveté de sa carrière, la précoce maturité de son esprit, l'inflexibilité des règles de conduite que, dès sa jeunesse, il s'était tracées, sa bonté pour autrui, son intérêt pour ce qui touche au bien de l'humanité, le tout admirablement mis en lumière par le charmant portrait du Polytechnicien, âgé de 17 ans, qui est joint à cette notice.

Après des études faites en partie au lycée Charlemagne, mais soigneusement dirigées par son père que l'avènement de l'Empire avait voué à une retraite volontaire, Sadi Carnot est entré à l'Ecole Polytechnique en 1812, à la limite inférieure d'âge.

En raison des nécessités de la guerre, ses camarades en partirent pour entrer à l'Ecole de Metz, après une seule année d'études; mais à cause de sa jeunesse et de sa constitution peu robuste, Sadi Carnot y fut retenu une année de plus et c'est ainsi qu'il lui fut donné de prendre part, en 1814, à la défense du fort de Vincennes, ce dont son père le félicita fort.

Il entra dans l'arme du Génie. A partir de ce moment, il vécut à peu près séparé de son père qui, proscrit depuis 1815 jusqu'à sa mort survenue en 1823, s'était retiré à Magdebourg, où l'avait accompagné son second fils Hippolyte Carnot. En 1819, Sadi concourut pour l'État-Major.

Il y fut reçu avec le grade de lieutenant. Mais une ordonnance royale de 1828 ayant fait rentrer les officiers d'État-Major dans les armes d'où ils étaient sortis, Sadi Carnot, las de la vie de garnison, désireux de s'adonner complètement à la Science, en profita pour demander sa mise en disponibilité. Il quitta l'armée avec le grade de capitaine du Génie et vint se fixer à Paris, où il pouvait donner libre cours à son ardeur pour l'étude.

Je serais porté à croire que c'est vers 1828 qu'il a découvert le principe de la conservation de l'énergie et que c'est pour pouvoir réaliser les expériences qu'il indique dans ses notes comme devant confirmer ce principe, ainsi que celles qu'il jugeait nécessaires pour reprendre la démonstration du second principe, qu'il est venu se fixer à Paris. Ce qui est certain, c'est qu'il y fréquenta tous les cours et laboratoires qui pouvaient lui faciliter cette tâche, ceux du Collège de France, du Conservatoire des Arts et Métiers, du Muséum et divers laboratoires, surtout celui de Clément Desormes au Conservatoire.

Il accueillit avec transport la révolution de 1830. Mais, déçu dans ses espérances républicaines par l'avènement du Gouvernement de Juillet, il se remit à l'étude plus ardemment que jamais.

Comme tous les grands esprits, il était difficile pour lui-même et trouvait rarement ses idées dignes d'être publiées. C'est ainsi qu'il a enfoui, après l'avoir découvert, le principe de la conservation de l'énergie, quoique la valeur qu'il donne de l'équivalent mécanique de la chaleur soit très voisine de la vérité, étant donnés les moyens dont il disposait pour le déterminer et même un peu plus approchée que celle que donnera Robert Mayer dix ou douze années plus tard.

Mais il tenait un journal où il notait ses pensées. On y trouve des réflexions sur la science, la politique, l'économie politique et même sur la conduite à tenir dans certaines circonstances de la vie.

En voici quelques extraits :

Souffrons de légers désagréments sans avoir l'air de nous en apercevoir; mais repoussons avec énergie quiconque marquerait l'intention de nous nuire ou de nous humilier.

Point de discours inutiles.

Parler peu de ce qu'on sait et point du tout de ce qu'on ne sait pas. Pourquoi ne pas dire plus souvent : je ne sais pas.

Combien la modestie ajoute au mérite! Un homme de talent qui cache son savoir semble une branche inclinée sons le poids de ses fruits.

Je ne sais pas pourquoi l'on confond ces deux mots : le bon sens et le sens commun. Il n'y a rien de moins commun que le bon sens.

Plus loin, un accès de misanthropie :

Il faut que tous les honnêtes gens soient aux galères : partout ailleurs, on ne rencontre que des fripons.

Mais sa bienveillance le reprend bientôt :

Ne soyons pas exigeants. La perfection est si rare. De l'indulgence, de l'indulgence!

Je lis dans son journal une note sur l'impôt foncier et le droit de mutation, qui eut été toute d'actualité dans une récente discussion législative sur ces matières.

Sur la guerre, quoique officier, et officier dont l'élève de l'Ecole Polytechnique a annoncé la vaillance en 1814, il n'avait pas les idées émises depuis par le général de Moltke : « Les lois de la guerre, dit-on, comme si la guerre n'était pas la destruction de toutes les lois. »

Il lisait beaucoup et de préférence les grands écrivains du XVIIe siècle. Pascal ne quittait pas sa table. Il aimait beaucoup aussi Molière, et, la délicatesse de sa santé aidant, il acceptait volontiers sur la médecine et les médecins les idées de l'auteur du Malade imaginaire.

Un mois avant sa mort, le 24 juin 1832, il écrivait à un de ses amis :

Mon retard, cette fois, n'est pas sans excuse. J'ai été malade longtemps et d'une manière fatigante. J'ai eu une inflammation de gorge, suivie d'une fièvre scarlatine (sachez, si vous pouvez, ce que c'est que ce vilain mal). Il m'a fallu passer douze jours au lit, sans sommeil, sans nourriture, sans occupation quelconque, me récréant avec des sangsues, de la tisane, des lavements et autres joujoux sortant de la même boutique. Ce petit divertissement n'est pas encore terminé, car je suis extrêmement faible.

A peine remis, il eut une rechute et fut enlevé en quelques heures, le 24 août 1832, par une attaque de choléra.

Il est mort sans avoir eu la satisfaction de se sentir compris. Aujourd'hui son nom est illustre et peut figurer avec honneur à côté de celui de son père. La Thermodynamique, la Thermochimie, la Thermoélectricité, l'Electricité elle-même dans ses lois essentielles : celle de Joule, celles de l'induction (qui resteraient tellement mystérieuses, sans le secours du principe de l'énergie, qu'Ampère lui-même a passé à côté sans les apercevoir) sont autant de branches de l'arbre planté par Sadi Carnot. La fatale épidémie cholérique de 1832 l'a empêché d'en jouir lui-même. Mais la postérité en cueille les fruits et l'en bénit.

Maurice Lévy.

Mis sur le web par R. Mahl