physique est la science qui tente de comprendre, modéliser voire expliquer les phénomènes physiques du monde (de lunivers). Elle correspond à létude du monde extérieur, des lois de sa variation et de son évolution. La modélisation des systèmes laisse de côté les processus chimiques et biologiques. La physique développe des représentations du monde vérifiables, applicables et appliquées dans un domaine de définition donné. La physique produit donc plusieurs lectures du monde, chacune nétant considérée comme vraie que jusquà un certain point. La physique telle que conceptualisée par Isaac Newton, considérée comme le modèle absolu et aujourd’hui désignée comme la physique classique, narrivait pas à expliquer des phénomènes physiques comme, par exemple, le rayonnement du corps noir (Catastrophe ultraviolette) ou les anomalies de l’orbite de la planète mercure, ce qui posait un réel problème aux physiciens. Les tentatives effectuées pour comprendre et modéliser les phénomènes nouveaux auxquels on accédait à la fin du XIXe siècle révisèrent en profondeur le modèle newtonien pour donner naissance à deux nouveaux ensembles de théories physiques. Il existe donc trois ensembles de théories physiques établies, chacune valide dans le domaine d’applications qui lui est propre : La physique classique (monde des milieux solides, liquides et gazeux), toujours dactualité, cest elle qui s’applique, par exemple, à la construction des routes, des ponts et des avions. Elle utilise les anciennes notions de temps, despace, de matière et dénergie telles que définies par Isaac Newton ; La physique quantique (monde microscopique des particules et des champs) qui s’applique, par exemple, à la technologie utilisée pour la production des composants électroniques, la construction des lecteurs de DVD et aux LASER. Elle se fonde sur de nouvelles définitions de lénergie et de la matière mais conserve les anciennes notions de temps et despace de la physique classique, ces deux dernières étant contredites par la relativité générale. La physique quantique na jamais été prise en défaut à ce jour, et La relativité générale (monde macroscopique des planètes, des trous noir et de la gravité) qui s’applique, par exemple, à la mise au point et au traitement de linformation nécessaire au fonctionnement des systèmes GPS (global positioning system). Elle se fonde sur de nouvelles définitions du temps et de lespace mais conserve les anciennes notions dénergie et de matière de la physique classique, ces deux dernières étant contredites par la physique quantique. La relativité générale na jamais été prise en défaut à ce jour. Il se trouve quil ny a pas de situation physique courante ou ces deux dernières théories sappliquent en même temps. Selon le monde macroscopique ou microscopique, cest soit lune, soit lautre qui sapplique. Le problème actuel de la recherche en physique fondamentale est donc de tenter dunifier ces deux dernières théories (voir Gravité quantique). Les divisions anciennes en mécanique, calorique, acoustique, optique, électricité, magnétisme sont complétées ou remplacées par : la taille des éléments de structure au centre de la modélisation : particules élémentaires, noyaux atomiques, atomes, molécules, macromolécules ou polymères, grains de matière… les caractères des interactions à lorigine des phases ou états de la matière : plasma, gaz, liquide, solide. La physique classique est fondée sur des théories antérieures à la relativité et aux quanta. Elle nest souvent quun cas limite où : soit la vitesse est très inférieure à la célérité de la lumière dans le vide ; soit la discontinuité des niveaux dénergie est impossible à mettre en évidence. La physique est née avec les expériences répétées de Galilée qui naccepte, au-delà des principes et des conventions issues des schémas mathématiques, comme résultat que ce qui est mesurable et reproductible par lexpérience. La méthode choisie permet de confirmer ou dinfirmer les hypothèses fondées sur une théorie donnée. Elle décrit de façon quantitative et modélise les êtres fondamentaux présents dans lunivers, cherche à décrire le mouvement par les forces qui sy exercent et leurs effets. Elle développe des théories en utilisant loutil des mathématiques pour décrire et prévoir lévolution de systèmes. Le mot physique a une longue histoire, il provient de φυσικη, formée sur létymon grec φυσις, la nature. La physika ou physica gréco-romaine est étymologiquement ce qui se rapporte à la nature ou précisément le savoir harmonieux et cyclique sur la nature dénommée φυσις. Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la nature qui se perpétue en restant essentiellement la même avec le retour des saisons ou des générations vivantes ; cest le sens de René Descartes et de ses élèves Jacques Rohault et Régis1. Elle correspond alors aux sciences naturelles ou encore à la philosophie naturelle. La signification de cette physique ancienne ne convient plus aux actuelles sciences exactes que sont la physique, la chimie et la biologie, cette dernière étant la plus tardive héritière directe des sciences naturelles2. Sommaire [masquer] 1 Étymologie et évolution du sens 2 Histoire : naissance dune science moderne 3 Disciplines 4 Théories 5 Méthodes 5.1 Théorie et expérience 5.2 La recherche 6 Objectif et limites 6.1 Recherche dun corpus fini et évolution permanente 6.2 Recherche de la simplification et lunification des théories 7 Physique, sciences et techniques 7.1 La physique et les autres sciences 7.2 La physique et la technique 8 Vulgarisation physique 9 Notes et références 10 Voir aussi 10.1 Bibliographie 10.1.1 Ouvrages ludo-éducatifs 10.1.2 Initiation et éveil à la physique 10.1.3 Premiers pas scientifiques 10.1.4 Introduction à quelques spécialités 10.1.5 Mesures, industrie, applications 10.1.6 Dictionnaires 10.1.7 Revues et sociétés 10.1.8 Cours en langue anglaise 10.1.9 Histoire et ouvrages jalons 10.2 Articles connexes 10.2.1 Généralités 10.2.2 Disciplines apparentées 10.2.3 Domaines voisins 10.2.4 Philosophie et religion 10.2.5 Histoire 10.2.6 Outils et méthodes 10.2.7 Tableaux et banques de données 10.3 Liens externes Étymologie et évolution du sens[modifier | modifier le code] Sections transversales des premières orbitales de latome dhydrogène, le code de couleurs représentant lamplitude de probabilité de lélectron (noire : amplitude zéro, blanc : amplitude maximale). Cest vraisemblament louvrage Physica dAristote (384-322)3 qui est à lorigine de ce mot. Le terme « physique » vient du grec η φυσικη (ê physikê) adopté dans le monde gréco-romain, signifiant « connaissance de la nature ». Ce nom est obtenu en substantivant ladjectif φυσικος, -η, -ον qui se traduisait alors par « qui concerne la nature ». La racine de ces termes est φυσις (physis), la nature au sens des Grecs anciens. Le terme ancien est perpétué par la tradition de la philosophie antique. Selon Platon[réf. nécessaire], la physique est lune des trois parties de lenseignement de la philosophie, aux côtés de léthique et de la logique. Selon son élève Aristote, la philosophie se divise en philosophie théorétique, philosophie pratique et philosophie poétique ; la physique est une des trois parties de la philosophie théorétique, aux côtés de la mathématique et de la théologie. Aristote écrit un livre sur la Physique. Ce qui échappe à la triple catégorisation et ne peut être catalogué dans la physique est dévolu à la métaphysique, cest-à-dire ce qui va au-delà de la physique. Au xiie siècle, le mot savant physique est attesté en ancien français sous la double forme fusique dès 1130 ou fisique, il a un double sens : La médecine se nomme fusique. Son praticien, un médecin ou autrefois un apothicaire, est dénommé fisicien dès 1155. En anglais le terme subsiste avec la graphie savante : a physician. La fisique est aussi la connaissance des choses de la nature. Le praticien ne soigne-t-il pas avec les dons de la nature, les herbes et les plantes, les substances minérales, animales ou végétales ? Il napparaît en tant quadjectif quà la fin du quattrocento ou xve siècle. Loys Garbin le cite dans son vocabulaire latin-français publié à Genève en 1487, il désigne « ce qui se rapporte à la nature » et le substantif saffirme dorénavant science des choses naturelles. Ladjectif reste demploi rare avant le xviie siècle. Le mot physique désigne alors les « connaissances concernant les causes naturelles » et, à linstar de la force promue par hypothèse cause du mouvement, son étude apporte lexpression « philosophie naturelle » selon un corpus universitaire gardé par Isaac Newton, auteur des principes mathématiques de philosophie naturelle. Au xviiie siècle, la physique désigne clairement en français la science expérimentale. Des chaires de philosophie naturelle sont établies dans certaines universités, notamment au Royaume-Uni (Oxford, Edimbourg, etc.) À Paris, on compte par exemple une chaire de philosophie naturelle au collège de Clermont, occupée notamment par Ignace-Gaston Pardies. Maxwell occupe quelque temps une semblable chaire à Edimbourg où lenseignement reste un fourre-tout indigeste. Histoire : naissance dune science moderne[modifier | modifier le code] Le mot physique prend son sens moderne, plus restreint et mieux défini que le sens originel, au début du xviie siècle avec Galilée. Les lois de la nature sécrivent en langage mathématique. Les principes dinertie et de relativité ainsi que les lois découvertes ne sont nullement accessibles au sens commun. La notion mathématique de mouvement que lexpérience engendre a totalement échappé à Aristote et aux prestigieux philosophes antiques. Portrait de Galileo Galilei par Giusto Sustermans en 1636. Lélève de Galilée, Torricelli, montre que la science ne se contente pas de calculer des trajectoires balistiques, mais elle peut aussi expliquer des phénomènes singuliers quon lui soumet et mettre au point des techniques. Les fontainiers de Florence ne parvenaient pas à hisser par une seule puissante pompe aspirante leau de lArno à des hauteurs dépassant trente-deux pieds, soit une dizaine de mètres. Torricelli consulté par ses maîtres artisans dépités constate avec eux le fait troublant, mais en procédant par expérience, il découvre le vide et détermine les capacités maximales délévation dune batterie de pompes. Et les pionniers de la modélisation scientifique parmi lesquels le Français Descartes et nombre dhydrauliciens et savants expérimentateurs des Pays-Bas ou dAngleterre contribuent à diffuser les bases de cette physique classique qui atteint son heure prestigieuse et céleste en Angleterre avec les théories dIsaac Newton. Les corrélations des observations aux modèles sont maintenant freinées par la lourdeur de loutil mathématique. Le hiératisme conservateur du Newton auréolé de gloire et sa longue frilosité à publier plombent la science anglaise qui possède pourtant une première grande avance. Le continent européen, en particulier lEurope rhénane, choisit une notation souple initiée par Leibniz et simpose en mathématique et physique, disciplines souvent très peu dissociables. Ainsi les Bernoulli, Huyghens … jusquà Gauss font-ils rayonner la physique continentale. À luniversité de Paris, les professeurs ne sont nullement des chercheurs confrontés à des situations concrètes et triviales de terrain, laristotélisme fournissant des cadres de classement et un ordre apparemment rigoureux domine encore les cours de philosophie naturelle jusque dans les années 1690, à partir desquelles il est progressivement remplacé par un cartésianisme sophistiqué, notamment grâce à louverture du collège des Quatre-Nations et les cours dEdme Pourchot. Dans la première édition du Dictionnaire de lAcadémie française, datant de 1694, le nom « physique » est désigné comme la « science qui a pour objet la connaissance des choses naturelles, ex: La physique fait partie de la philosophie;la physique est nécessaire à un médecin.». Ladjectif « physique » est défini, en outre, comme signifiant « naturel, ex: limpossibilité physique soppose à limpossibilité morale ». Ce nest que dans sa sixième édition (1832-1835) que le sens moderne de « physique » apparait, le terme est défini comme la « science qui a pour objet les propriétés accidentelles ou permanentes des corps matériels, lorsquon les étudie sans les décomposer chimiquement. ». Enfin dans sa huitième édition (1932-1935), la physique est définie comme la « science qui observe et groupe les phénomènes du monde matériel, en vue de dégager les lois qui les régissent.» La science na pu éviter deux terribles écueils qui ont énormément paralysé sa croissance : le positivisme illustré par linfluence dAuguste Comte et dÉmile Littré et les dérives philosophiques, heureuses si elles nétaient limitées quà lemploi de la catégorie philosophie naturelle . Le Littré donne des définitions apparemment précises. En tant quadjectif, il définit les phénomènes physiques comme « ceux qui ont lieu entre les corps visibles, à des distances appréciables, et qui nen changent pas les caractères » et les propriétés physiques, comme « qualités naturelles des corps qui sont perceptibles aux sens, telles que létat solide ou gazeux, la forme, la couleur, lodeur, la saveur, la densité, etc. ». Les sciences physiques sont définies comme « celles qui étudient les caractères naturels des corps, les forces qui agissent sur eux et les phénomènes qui en résultent ». En tant que nom, la physique est définie comme « science du mouvement et des actions réciproques des corps, en tant que ces actions ne sont pas de composition et de décomposition, ce qui est le propre de la chimie ». La notion actuelle de science en tant qu« ensemble ou système de connaissances sur une matière » date seulement du xviiie siècle. Avant cette époque, le mot « science » signifiait simplement « la connaissance quon a de quelque chose » (science et savoir ont la même étymologie) et la notion de scientifique nexistait pas. À linverse, le terme « philosophie » désigne dans son sens ancien « létude des principes et des causes, ou le système des notions générales sur lensemble des choses. », les sciences naturelles étaient donc le résultat de la philosophie naturelle (voir lexemple du titre de la revue Philosophical Transactions). Lexpression « sciences physiques » désigne actuellement lensemble formé par la physique (dans son sens moderne) et la chimie, cette expression prend son sens actuel en France au début du XIXe siècle, en même temps que le mot « science » prend le sens d« ensemble formé par les sciences mathématiques, physiques et naturelles ». Auparavant, l’expression « sciences physiques » était un simple synonyme de lexpression « sciences naturelles »4. Disciplines[modifier | modifier le code] La recherche en physique contemporaine se divise en diverses disciplines qui étudient différents aspects du monde physique. Domaine(s) Disciplines Principales théories Quelques concepts Astrophysique et mécanique Cosmologie, Planétologie, Physique des plasmas, Astroparticules Big Bang, Inflation cosmique, Relativité générale, Matière noire, Rayons cosmiques Trou noir, Galaxie, Gravité, Onde gravitationnelle, Planète, Système solaire, Étoile, Univers Physique quantique et Physique ondulatoire Physique atomique, Physique moléculaire, Optique, Photonique Optique quantique Diffraction, Onde électromagnétique, Laser, Polarisation, Interférences Physique des particules Accélérateur de particules, Physique nucléaire Modèle standard, Théorie de grande unification, Théorie des cordes, Théorie M Interaction élémentaire (Gravité, Électromagnétisme, Interaction faible, Interaction forte), Particule élémentaire, Antiparticule, Spin, Brisure spontanée de symétrie Physique statistique et Physique de la matière condensée Thermodynamique, Physique du solide, Science des matériaux, Physique des polymères, Matière molle, Physique mésoscopique, Système désordonné, Biophysique Supraconductivité, Onde de Bloch, Gaz de fermions, Liquide de Fermi État de la matière (Solide, Liquide, Gaz, Plasma, Condensat de Bose-Einstein, Supercritique, Superfluide), Conducteur, Magnétisme, Auto-organisation, Théories[modifier | modifier le code] Bien que la physique sintéresse à une grande variété de systèmes, certaines théories ne peuvent être rattachées quà la physique dans son ensemble et non à lun de ses domaines. Chacune est supposée juste, dans un certain domaine de validité ou dapplicabilité. Par exemple, la théorie de la mécanique classique décrit fidèlement le mouvement dun objet, pourvu que ses dimensions soient bien plus grandes que celles dun atome, sa vitesse soit bien inférieure à la vitesse de la lumière, il ne soit pas trop proche dune masse importante, et celui-ci soit dépourvu de charge. Les théories anciennes, comme la mécanique newtonienne, ont évolué engendrant des sujets de recherche originaux notamment dans létude des phénomènes complexes (exemple : la théorie du chaos). Leurs principes fondamentaux constituent la base de toute recherche en physique et tout étudiant en physique, quelle que soit sa spécialité, est censé acquérir les bases de chacune dentre elles. Théorie Grands domaines Concepts Mécanique newtonienne Cinématique, Lois du mouvement de Newton, Mécanique analytique, Mécanique des fluides, Mécanique du point, Mécanique du solide, Transformations de Galilée, Mécanique des milieux continus Dimension, Espace, Temps, Référentiel, Longueur, Vitesse, Vitesse relative, Masse, Moment cinétique, Force, Énergie, Moment angulaire, Couple, Loi de conservation, Oscillateur harmonique, Onde, Travail, Puissance, Équilibre Électromagnétisme Électrostatique, Électricité, Magnétisme, Équations de Maxwell Charge électrique, Courant électrique, Champ électrique, Champ magnétique, Champ électromagnétique, Onde électromagnétique Physique statistique et Thermodynamique Machine thermique, Théorie cinétique des gaz Constante de Boltzmann, Entropie, Énergie libre, chaleur, Fonction de partition, Température, Équilibre thermodynamique Mécanique quantique Intégrale de chemin, Équation de Schrödinger, Théorie quantique des champs Hamiltonien, Boson, Fermion, Particules identiques, Constante de Planck, Oscillateur harmonique quantique, Fonction donde, Énergie de point zéro Théorie de la relativité Relativité galiléenne, Relativité restreinte, Relativité générale Principe déquivalence, Quadrivecteur, Espace-temps, Vitesse de la lumière, Vitesse relative, Invariance de Lorentz Méthodes[modifier | modifier le code] Théorie et expérience[modifier | modifier le code] Les physiciens observent, mesurent et modélisent le comportement et les interactions de la matière à travers lespace et le temps de façon à faire émerger des lois générales quantitatives. Le temps - défini par la durée, lintervalle et la construction corrélative déchelles - et lespace - ensemble des lieux où sopère le mouvement et où lêtre ou lamas matériel, cest-à-dire la particule, la molécule ou le grain, le corps de matière… ou encore lopérateur se positionnent à un instant donné - sont des faits réels constatés, transformés en entités mathématiques abstraites et physiques mesurables pour être intégrées logiquement dans le schéma scientifique. Ce nest quà partir de ces constructions quil est possible délaborer des notions secondaires à valeurs explicatives. Ainsi lénergie, une description détats abstraite, un champ de force ou une dimension fractale peuvent caractériser des « phénomènes physiques » variés. La métrologie est ainsi une branche intermédiaire capitale de la physique. Une théorie ou un modèle - appelé schéma une fois patiemment étayé par de solides expériences et vérifié jusquen ses ultimes conséquences logiques est un ensemble conceptuel formalisé mathématiquement, dans lequel des paramètres physiques quon suppose indépendants (charge, énergie et temps, par exemple) sont exprimés sous forme de variables (q, E et t) et mesurés avec des unités appropriées (coulomb, joule et seconde). La théorie relie ces variables par une ou plusieurs équations (par exemple, E=mc2). Ces relations permettent de prédire de façon quantitative le résultat dexpériences. Une expérience est un protocole matériel permettant de mesurer certains phénomènes dont la théorie donne une représentation conceptuelle. Il est illusoire disoler une expérience de la théorie associée. Le physicien ne mesure évidemment pas des choses au hasard ; il faut quil ait à lesprit lunivers conceptuel dune théorie. Aristote na jamais pensé calculer le temps que met une pierre lâchée pour atteindre le sol, simplement parce que sa conception du monde sublunaire nenvisageait pas une telle quantification. Cette expérience a dû attendre Galilée pour être faite. Un autre exemple dexpérience dictée nettement par un cadre conceptuel théorique est la découverte des quarks dans le cadre de la physique des particules. Le physicien des particules Gell-Mann a remarqué que les particules soumises à la force forte se répartissaient suivant une structure mathématique élégante, mais que trois positions fondamentales (au sens mathématique de la théorie des représentations) de cette structure nétaient pas réalisées. Il postula donc lexistence de particules plus fondamentales (au sens physique) que les protons et les neutrons. Des expériences permirent par la suite, en suivant cette théorie, de mettre en évidence leur existence. Inversement, des expériences fines ou nouvelles ne coïncident pas ou se heurtent avec la théorie. Elles peuvent : soit remettre en cause la théorie — comme ce fut le cas du problème du corps noir et des représentations de la lumière qui provoquent lavènement de la mécanique quantique et des relativités restreinte et générale, de façon analogue à lébranlement des fondements du vitalisme en chimie ou de leffondrement de la génération spontanée en biologie — ou bien ne pas sintégrer dans les théories acceptées. Lexemple de la découverte de Neptune est éclairant à ce titre. Les astronomes pouvaient mesurer la trajectoire dUranus mais la théorie de Newton donnait une trajectoire différente de celle constatée. Pour maintenir la théorie, Urbain Le Verrier et, indépendamment, John Adams postulèrent lexistence dune nouvelle planète, et daprès cette hypothèse prédirent sa position. Lastronome allemand Johann Gottfried Galle vérifia en septembre 1846 que les calculs de Le Verrier et Adams étaient bons en observant Neptune à lendroit prédit. Il est clair que linterprétation de la première expérience est tributaire de la théorie, et la seconde naurait jamais pu avoir lieu sans cette même théorie et son calcul. Un autre exemple est lexistence du neutrino, supposée par Pauli pour expliquer le spectre continu de la désintégration bêta, ainsi que lapparente non-conservation du moment cinétique. La recherche[modifier | modifier le code] La culture de la recherche en physique présente une différence notable avec celle des autres sciences en ce qui concerne la séparation entre théorie et expérience. Depuis le xxe siècle, la majorité des physiciens sont spécialisés soit en physique théorique, soit en physique expérimentale. En revanche, presque tous les théoriciens renommés en chimie ou en biologie sont également des expérimentateurs. La simulation numérique occupe une place très importante dans la recherche en physique et ce depuis les débuts de linformatique. Elle permet en effet la résolution approchée de problèmes mathématiques qui ne peuvent pas être traités analytiquement. Beaucoup de théoriciens sont aussi des numériciens. Objectif et limites[modifier | modifier le code] Recherche dun corpus fini et évolution permanente[modifier | modifier le code] Albert Einstein en 1947 Lhistoire de la physique semble montrer quil est illusoire de penser que lon finira par trouver un corpus fini déquations quon ne pourra jamais contredire par expérience. Chaque théorie acceptée à une époque finit par révéler ses limites, et est intégrée dans une théorie plus large. La théorie newtonienne de la gravitation est valide dans des conditions où les vitesses sont petites et que les masses mises en jeu sont faibles, mais lorsque les vitesses approchent la vitesse de la lumière ou que les masses (ou de façon équivalente en relativité, les énergies) deviennent importantes, elle doit céder la place à la relativité générale. Par ailleurs, celle-ci est incompatible avec la mécanique quantique lorsque léchelle détude est microscopique et dans des conditions dénergie très grande (par exemple au moment du Big Bang ou au voisinage dune singularité à lintérieur dun trou noir). La physique théorique trouve donc ses limites dans la mesure où son renouveau permanent vient de limpossibilité datteindre un état de connaissance parfait et sans faille du réel. De nombreux philosophes, dont Emmanuel Kant, ont mis en garde contre toute croyance que la connaissance humaine des phénomènes peut coïncider avec le réel, sil existe. La physique ne décrit pas le monde, ses conclusions ne portent pas sur le monde lui-même, mais sur le modèle quon déduit des quelques paramètres étudiés. Elle est une science exacte en ce que la base des hypothèses et des paramètres considérés conduisent de façon exacte aux conclusions tirées. La conception moderne de la physique, en particulier depuis la découverte de la mécanique quantique, ne se donne généralement plus comme objectif ultime de déterminer les causes premières des lois physiques, mais seulement den expliquer le comment dans une approche positiviste. On pourra aussi retenir lidée dAlbert Einstein sur le travail du physicien : faire de la physique, cest comme émettre des théories sur le fonctionnement dune montre sans jamais pouvoir louvrir5. Recherche de la simplification et lunification des théories[modifier | modifier le code] La physique possède une dimension esthétique. En effet, les théoriciens recherchent presque systématiquement à simplifier, unifier et symétriser les théories. Cela se fait par la réduction du nombre de constantes fondamentales (la constante G de la gravitation a intégré sous un même univers gravitationnel les mondes sublunaire et supralunaire), par la réunion de cadres conceptuels auparavant distincts (la théorie de Maxwell a unifié magnétisme et électricité, linteraction électrofaible a unifié lélectrodynamique quantique avec linteraction faible et ainsi de suite jusqu’à la construction du modèle standard de la physique des particules). La recherche des symétries dans la théorie, outre le fait que par le théorème de Noether elles produisent spontanément des constantes du mouvement (comme lénergie se conserve quand les équations du système sont invariantes temporellement), est un vecteur de beauté des équations et de motivation des physiciens et, depuis le xxe siècle, le moteur principal des développements en physique théorique. Du point de vue expérimental, la simplification est un principe de pragmatisme. En effet la mise au point dune expérience requiert de maîtriser un grand nombre de paramètres physiques afin de créer des conditions expérimentales précisément fixées. La plupart des situations se présentant spontanément dans la nature sont très confuses et irrégulières. Outre des figures exceptionnelles comme larc-en-ciel, qui cause un fort étonnement chez le profane, le monde à notre échelle mêle de nombreux principes et théories appartenant à des domaines disjoints du corpus. Les concepts de la physique sont longs à acquérir, même par les physiciens. Une certaine préparation du dispositif expérimental permet donc la manifestation dun phénomène aussi épurée que possible. En somme, un arc-en-ciel bien contrasté et net, pour prendre une image poétique. Cette exigence expérimentale donne malheureusement un aspect artificiel à la physique, en particulier lors de son enseignement à un jeune public. Paradoxalement rien ne semble aussi éloigné du cours de la nature quune expérience de physique, seule la simplification y est pourtant recherchée. Au cours de lhistoire, des théories complexes et peu élégantes dun point de vue mathématique peuvent être très efficaces et dominer des théories beaucoup plus simples. LAlmageste de Ptolémée, basé sur une figure géométrique simple, le cercle, comportait un grand nombre de constantes dont dépendait la théorie, tout en ayant permis avec peu derreur de comprendre le ciel pendant plus de mille ans. Le modèle standard décrivant les particules élémentaires comporte également une trentaine de paramètres arbitraires, et pourtant jamais aucune théorie na été vérifiée expérimentalement aussi précisément. Toutefois, tout le monde saccorde chez les physiciens pour penser que cette théorie sera sublimée et intégrée un jour dans une théorie plus simple et plus élégante, comme le système ptoléméen a disparu au profit de la théorie képlérienne, puis newtonienne. Physique, sciences et techniques[modifier | modifier le code] La physique et les autres sciences[modifier | modifier le code] Isaac Newton La physique est écrite en termes mathématiques, elle a depuis sa naissance eu des relations de couple intense avec les sciences mathématiques. Jusquau xxe siècle, les mathématiciens étaient dailleurs la plupart du temps physiciens et souvent philosophes naturalistes après la refondation kantienne. De ce fait la physique a très souvent été la source de développements profonds en mathématiques. Par exemple, le calcul infinitésimal a été inventé indépendamment par Leibniz et Newton pour comprendre la dynamique en général, et la gravitation universelle en ce qui concerne le second. Le développement en série de Fourier, qui est devenu une branche à part entière de lanalyse, a été inventé par Joseph Fourier pour comprendre la diffusion de la chaleur. Les sciences physiques sont en relation avec dautres sciences, en particulier la chimie, science des molécules et des composés chimiques. Ils partagent de nombreux domaines, tels que la mécanique quantique, la thermochimie et lélectromagnétisme. Ce domaine interdisciplinaire est appelé la chimie physique. Toutefois, les phénomènes chimiques sont suffisamment vastes et variés pour que la chimie soit généralement considérée comme une discipline à part entière. De nombreux autres domaines interdisciplinaires existent en physique. On peut mentionner par exemple lastrophysique à la frontière avec lastronomie, la biophysique qui est à linterface entre la biologie et la physique statistique entre autres, et plus récemment les nanotechnologies. La physique et la technique[modifier | modifier le code] Rayon laser à travers un dispositif optique Lhistoire de lhumanité montre que la pensée technique sest développée bien avant les théories physiques, et à plus forte raison mathématisées. La roue et le levier, le travail des matériaux, en particulier la métallurgie, ont pu être réalisés sans ce quon appelle la physique. Leffort de rationalité des penseurs grecs puis arabes et, par la suite, le lent perfectionnement des mathématiques du xiie siècle au xvie siècle, ont permis les foudroyantes avancées du xviie siècle. La physique a pu révéler sa profondeur conceptuelle. Les théories physiques ont alors souvent permis le perfectionnement doutils et de machines, ainsi que de leur utilisation. Il faut attendre surtout le xxe siècle pour que des théories donnent naissance à des techniques qui nauraient pu voir le jour sans elles. Le cas du laser est exemplaire : son invention repose fondamentalement sur la compréhension, par la mécanique quantique, des ondes lumineuses et de la linéarité de leurs équations. On peut évidemment citer la bombe A et la bombe H comme créations techniques dépendant entièrement de la physique de leur époque. Le GPS ne fonctionne que par lintégration des relativités restreinte et générale dans les calculs. Toute lélectronique en tant que science appliquée et technique ayant profondément modifié le visage de nos sociétés modernes avec lavènement de produits aussi révolutionnaires que le téléviseur, le téléphone portable et les ordinateurs, prend en grande partie ses racines dans la physique, notamment lélectromagnétisme, lélectrostatique ou la physique des semi-conducteurs. Vulgarisation physique[modifier | modifier le code] Articles détaillés : Vulgarisation physique et Presse de vulgarisation physique. La vulgarisation physique a pour objectif de présenter la physique en un langage dénué de termes techniques, non expliqué préalablement, et sans utiliser dobjets mathématiques non-étudiés au préalable. Cest surtout Richard Feynman, qui par ses ouvrages, permettra de construire à partir de rien, une expérience empirique de la physique moderne. Toutefois, la physique ne fait que rarement lobjet de vulgarisation dans des journaux ou journaux télévisés. Notes et références[modifier | modifier le code] ↑ Selon Le Littré ↑ En français, lexpression « sciences naturelles » a une signification plus restreinte quen anglais ou en allemand, langues dans lesquelles elle a gardé son sens plus général englobant la physique actuelle et la chimie. ↑ In Aristotelis Physica commentaria ↑ Ainsi Georges Cuvier, dans son Rapport historique sur les progrès des sciences naturelles depuis 1789 utilise les deux expressions sans distinction, il décrit les sciences physiques/naturelles ainsi : « placées entre les sciences mathématiques et les sciences morales, elles commencent où les phénomènes ne sont plus susceptibles dêtre mesurés avec précision, ni les résultats dêtre calculés avec exactitude ; elles finissent, lorsquil ny a plus à considérer que les opérations de lesprit et leur influence sur la volonté. » ↑ A. Einstein et L. Infeld, Lévolution des idées en physique, Payot, trad. fr. 1978, p. 34-35 : « Dans leffort que nous faisons pour comprendre le monde, nous ressemblons quelque peu à lhomme qui essaie de comprendre le mécanisme dune montre fermée. Il voit le cadran et les aiguilles en mouvement, il entend le tic-tac, mais il na aucun moyen douvrir le boîtier. Sil est ingénieux il pourra se former quelque image du mécanisme, quil rendra responsable de tout ce quil observe, mais il ne sera jamais sûr que son image soit la seule capable dexpliquer ses observations. Il ne sera jamais en état de comparer son image avec le mécanisme réel (…) ». Voir aussi[modifier | modifier le code] Bibliographie[modifier | modifier le code] Ouvrages ludo-éducatifs[modifier | modifier le code] Berkes Istvàn, La physique de tous les jours, 3e édition, 1998, 368 pages. (ISBN 2 7117 5237 2) Courty Jean-Michel, Kierlik Edmond, La Physique buissonnière, Bibliothèque scientifique, Belin pour la science, Paris, Mars 2010, 160 pages. Préface d’Étienne Guyon. (ISBN 978 2 84245 105 9) Oehmichen J.P., L’électronique rien de plus simple, 17 causeries amusantes expliquant d’une manière simple les bases de l’électronique et ses applications dans l’industrie, 5e édition, éditions Radio, Paris, 256 pages. (ISBN 2 7091 0775 9) Ray Cédric, Poizat Jean-Claude, La physique par les objets quotidiens, Bibliothèque scientifique, Belin Pour les sciences, Paris, 2007-2008, 160 pages. (ISBN 978 2 7011 4552 5) Walker Jearl, Le carnaval de la Physique, l’explication des phénomènes physiques en 610 questions et sans formules, Bordas (1980), Dunod, 1984, 258 pages. Traduction par Jean-Benoît Yalnik et Michel Biezunski, The flying circus of physics with answers, 1977. (ISBN 2 04 015683 6) Initiation et éveil à la physique[modifier | modifier le code] Colin Ronan, Toute la science, connaître et comprendre la vie et l’univers, Solar, 1994, 240 pages. Traduction de Science explained, Marshall editions, Londres, 1993. (ISBN 2 263 02158 2) Jean-Pierre Lecardonnel et Brigitte Proust, Physique-chimie 2nde, Collection Galileo, programme 1993, Bordas, 1994, 385 pages. (ISBN 2 04 019749 4) Bernard Diu, Les atomes existent-ils vraiment ?, éditions Odile Jacob sciences, 1997, 322 pages. (ISBN 2 7381 0421 5) Bernard Diu, Traité de physique à l’usage des profanes, Odile Jacob Sciences, Paris, 2000, 672 pages. (ISBN 2 7381 0873 3) Jean Rosmorduc, Matière et énergie, collection La science et les hommes, la matière, éditions Messidor, La Farandole, Paris, 1991, 122 pages. (ISBN 2 209 064775) Françoise Balibar, Michel Crozon, Emmanuel Farge, Physique moderne, Collection La science et les hommes, la matière, éditions Messidor, La Farandole, Paris, 1991, 122 pages. 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(ISBN 2 86883 301 2) Dictionnaires[modifier | modifier le code] Diu Bernard, Leclercq Bénédicte, La Physique mot à mot, Odile Jacob Sciences, Paris, 2005, 721 pages. (ISBN 2 7381 1578 0) Mathieu J.P., Kastler A., Fleury P., Dictionnaire de Physique, Masson, Eyrolles, Paris, édition 1983 révisée en 1985, 570 pages. (ISBN 2 225 80479 6) Revues et sociétés[modifier | modifier le code] Ciel et espace, revue de l’association française d’astronomie Découverte, revue du Palais de la découverte Bulletin de l’Union des Physiciens Société de Physique de France Cours en langue anglaise[modifier | modifier le code] Cromwell Benjamin, Light and matter series of introductory physics textbooks, Fullerton, California, éditions dauteur 1998-2005 disponibles sur lightandmatter : 1. Newtonian Physics, 282 pages. 2. Conservation laws, 170 pages. 3. Vibrations and Waves, 92 pages. 4. Electricity and magnetism, 170 pages. 5. Optics 6. The Modern Revolution in Physics Cromwell Benjamin, Simple Nature. An Introduction to Physics for Engineering and Physical Science Students, édition dauteur 1998-2005 disponible sur lightandmatter et révisée en 2006. Schiller Christoph, Motion mountain, the Adventure of Physics, édition dauteur 1997-2006 disponible sur motionmountain.net Histoire et ouvrages jalons[modifier | modifier le code] Baudet Jean, Penser le monde : une histoire de la physique jusqu’en 1900, Paris, Vuibert, 2006, 281 pages. Boudenot Jean-Claude, Comment Einstein a changé le monde ?, EDP sciences, Les Ulis, 2005, 188 pages. Préface de Claude Cohen-Tannoudji. (ISBN 2 86883 763 8) Boudenot Jean-Claude, Histoire de la physique et des physiciens, de Thalès au boson de Higgs, ellipses, Paris, 2001, 366 pages. Préface de Louis Leprince-Ringuet. (ISBN 2 7298 7993 5) Cotton Eugénie, Les Curie et la radioactivité, Collection Savants du monde entier, Pierre Seghers éditeur, 1968. Curie Marie, Leçons de Marie Curie, physique élémentaire pour les enfants de nos amis, recueillies par Isabelle Chavannes en 1907, EDP Sciences, Les Ulis, 2003, 126 pages. (ISBN 2 86883 635 6) Dhombes Jean, Robert Jean-Bernard, Fourier créateur de la physique mathématique, Collection Un savant, une époque, Belin, 1998, 768 pages. (ISBN 2 7011 1213 3) Einstein Albert, et Infeld Léopold, L’évolution des idées en physique, Flammarion, Paris, 1983, 280 pages. Eurin Marcel, Guimiot Henri, Physique, programme 1957, Hachette, 1960, 568 pages. Galison Peter, L’empire du temps, les horloges d’Einstein et les cartes de Poincaré, éditions Robert Laffont, Gallimard poche, 2005, 480 pages. Traduction par Bella Arman de Einstein’s clocks, Poincaré’s maps. (ISBN 2 07 031924 5) Garrabos L. et Since L., Problèmes de sciences physiques avec solutions, 10e édition, Vuibert, Paris, 1971, 502 pages. Hurwic Anna, Pierre Curie, Champs Flammarion, 1995, 302 pages. Préface de Pierre-Gilles de Gennes. (ISBN 978-2-08-081398-5) Leprince-Ringet Louis (dir.), Grandes découvertes du XXe siècle, Librairie Larousse, Paris, 1956, 504 pages Lequeux James, L’univers dévoilé, une histoire de l’astronomie de 1910 à aujourd’hui, EDP sciences, Les Ulis, 2005, 304 pages. (ISBN 2 86883 792 1) Locqueneux Robert, Une histoire des idées en physique, Paris, Viubert, 2009, 216 pages. Locqueneux Robert, Histoire de la physique, PUF, Que sais-je ?, 1987, 127 pages. Locqueneux Robert, Henri Bouasse, Réflexion sur les méthodes et l’histoire de la physique, L’Harmattan, 2009, 316 pages. Matricon Jean, Waysand Georges, La guerre du froid, une histoire de la supraconductivité, collection Science ouverte, Seuil, 1994, 392 pages. (ISBN 2 02 021792 9) Nazé Yaël, Histoire du télescope, la contemplation de l’univers des premiers instruments aux actuelles machines célestes, Vuibert, Paris, juillet 2009, 150 pages. (ISBN 978 2 7117 2501 4) Nazé Yaël, L’astronomie au féminin, Vuibert Adapt, Paris, 2006, 218 pages. 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Posted on: Sat, 23 Nov 2013 12:00:15 +0000
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