Phénomènes

Cet article est rédigé à la demande d’une certaine S., résidant en Suisse. Mademoiselle, j’espère que vous y trouverez satisfaction; n’hésitez pas à me contacter pour me demander des détails, surtout si vous êtes blonde à forte poitrine.

Quand on est à table avec des amis, il arrive de recevoir des requêtes plutôt simples, comme « tu peux me passer le sel? » ou encore « tu veux des cornichons? ». Mais, de temps en temps, on se retrouve face à une question un poil plus compliquée, comme par exemple: « tu pourrais faire un cours accessible d’introduction à la physique, d’environ une heure? ». Car si, comme les lecteurs assidus ont pu le remarquer, j’ai une certaine tendance à la densité dans mes écrits, une heure suffirait tout juste à énoncer et décrire succinctement toutes les branches de cette discipline. Cependant, je relève le défi, en abordant la question sous un angle historique. Je devrais ainsi pouvoir rester compréhensible, y compris pour les diplômés d’école de commerce, mais je n’irai pas jusqu’à garantir le même résultat pour les lecteurs des Inrocks ou Technikart. Ceci étant posé, retroussons-nous les manches, et entrons dans le vif du sujet.

Déjà, qu’est-ce que la physique? Le célèbre philosophe grec Aristote, la définissait comme l’étude des causes des phénomènes naturels, le terme de ‘phénomène’ désignant ici un changement d’état d’une substance ou d’un objet: si l’on fait tomber un caillou, on peut étudier son mouvement dans le cadre de la physique, alors que sa composition (étude de l’objet inerte) relève plutôt de la chimie ou de la minéralogie. La physique était déjà étudiée par les premiers philosophes grecs, le concept d’atome remontant au présocratique Démocrite. Cependant, Aristote fut le premier à définir formellement les sciences naturelles, et  la physique resta marquée de son sceau jusqu’au XVIIe siècle, soit pendant environ 2000 ans. La physique est alors une des trois branches de la philosophie théorique, les deux autres étant les mathématiques et la théologie (plus tard appelée philosophie première, puis métaphysique); les autres disciplines, concerne les actions des hommes (logique, éthique, esthétique…), constituaient la philosophie pratique.

Cette classification est loin d’être anodine, car le destin de la physique fut (et est encore) lié à celui de ses deux disciplines « soeurs ». En effet, elle est longtemps resté empirique, fonctionnant sur le principe « essai-erreur ». Ce n’est qu’au XVIIè siècle que le père de la physique moderne, l’Italien Galilée (Galileo Galilei) introduit la notion de modèle théorique, ensemble conceptuel testé par des expériences contrôlées et utilisant un formalisme mathématique pour décrire les phénomènes naturels. Et si les mathématiques accompagnent l’homme depuis le début de la civilisation, la notion de modèle abstrait est une spécificité européenne. D’après certains historiens, elle fut probablement rendue possible grâce à la tradition médiévale de spéculation métaphysique et théologique connue sous le nom de scolastique. Ainsi nait la physique telle que nous la connaissons aujourd’hui (ou presque), mais qui ne doit pas nous faire oublier les prouesses inventives des siècles passés, y compris du Moyen-Âge (l’art gothique, au-delà d’une esthétique, est une révolution du génie civil basée sur des techniques d’une grande ingéniosité). La modélisation permet également de distinguer plus nettement certains corpus de connaissances sous forme de disciplines.

La première née est la mécanique, l’étude du mouvement en soi. La première application technique en fut la balistique, l’étude de la trajectoire des projectiles. Mais bientôt, grâce à la formulation de la gravitation universelle par le célèbre physicien, mathématicien et alchimiste anglais Isaac Newton, naquit la mécanique céleste, l’étude des trajectoires des planètes d’après les observation astronomiques. Il en résulta ce qu’on appelle la révolution copernicienne, (du nom de l’astronome polonais Copernic) c’est à dire le basculement définitif d’un système planétaire géocentrique au système héliocentrique que nous avons à présent.

Les besoins de l’observation astronomique, justement, entrainèrent la naissance de l‘optique. Si les lunettes de vue, basée sur la science arabe, existent depuis le Moyen-Âge, c’est Galilée qui fabriqua la première lunette astronomique, ce qui lui permit, pour la première fois, d’observer les anneaux de Saturne. D’un point de vue plus théorique,  c’est à cette époque que l’on formula les lois de l’optique géométrique (étude de la trajectoire des rayons lumineux considérés comme rectilignes), champ dans lequel travailla notamment le philosophe et physicien français René Descartes. Les instruments d’optique serviront également aux sciences de la vie qui se développeront parallèlement, avec la médecine expérimentale moderne, la physiologie et la biologie: observation de la circulation du sang par le médecin anglais Harvey, étude des mécanismes de digestion par le biologiste français Réaumur…

La chimie n’est d’ailleurs pas en reste. Si elle fut longtemps liée à la discipline mystique de l’alchimie, elle n’en avait pas moins déjà obtenu des résultats intéressants, bien que très empiriques. Ainsi, les égyptiens anciens avaient déjà des cosmétiques, et les savants arabes furent les premiers à inventer la distillation, ainsi que des procédés de génie chimique encore utilisés aujourd’hui (on leur doit les mots alambic, alcool, et élixir). Toutefois, c’est avec le chimiste français Lavoisier, qui met en évidence l’existence des éléments chimiques (il synthétise de l’eau pure par combustion d’oxygène et hydrogène), que nait définitivement la chimie moderne basée sur la composition moléculaires des substances.

Le début du XIXè siècle marque un tournant déterminant dans l’histoire des sciences. Les besoins techniques augmentent avec les prémisses de la révolution industrielle. En France, la Révolution aboutit à un investissement considérable dans le domaine des sciences et techniques, avec la création du système métrique et la fondation des premières grandes écoles d’ingénieurs. La fabrication des machines à vapeur se base sur la thermodynamique, la science des échanges de chaleurs. Cette vaste discipline commence avec l’étude de la température et de la pression atmosphériques par Galilée et son élève Torricelli (inventeur du premier baromètre), permet aux frères français Montgolfier d’inventer le premier engin volant plus léger que l’air, appelée aujourd’hui la montgolfière. C’est au début du XIXè siècle, que l’ingénieur polytechnicien français Sadi Carnot met cette science à profit pour calculer le rendement des machines thermiques, ce qui amènera progressivement à l’utiliser avec succès pour l’étude de tous les phénomènes physicochimiques (qui sont toujours, peu ou prou, des échanges d’énergie). La thermodynamique est aujourd’hui un des piliers de la physique, l’étude des origines atomiques de ses lois ayant porté son usage jusque dans la physique des particules.

Les besoins des techniques modernes, et notamment la mise au point des machines à vapeur, font naitre des disciplines entièrement nouvelles comme la mécanique des milieux continus, qui se diversifie en mécanique des matériaux et mécanique des fluides, avant de donner naissance à la résistance des matériaux pour les calculs de tenue des grandes structures de poutre qui apparaissent alors. C’est également à cette époque que les scientifiques commencent à étudier le phénomène de l’électricité, découvert plus tôt par l’italien Galvani, ainsi que le magnétisme. Outre l’étude des premiers circuits électrique et des aimants, l’établissement du lien entre des ceux phénomène aboutit à leur unification au sein de l’électromagnétisme grâce, notamment, aux lois du physicien écossais Maxwell, et qui permit l’invention de la radio.

Le début du XXè siècle fut marqué par le développement de la physique atomique, avec les conséquences, à terme, que l’on sait. Tout commença par l’étude de la radioactivité: tout d’abord artificielle avec la découverte des rayons X (premiers rayonnements ionisants) par l’allemand Rontgen, puis naturelle grâce à l’étude de l’uranium par le français Becquerel. L’étude de la nature des atomes,  la formulation de la relativité restreinte par le physicien allemand Einstein, s’appuyant sur des travaux du mathématicien français Poincaré visant à palier des observations étonnantes sur la lumière (découverte de la constance de la vitesse de la lumière par les américains Michelson et Morlay), ouvre la voie à la physique nucléaire , puis à la physique des particules et à la physique quantique , tout en permettant la production de la bombe et de l’énergie atomique. La formulation de la relativité générale par Einstein permet d’étudier l’univers d’un point de vue physique, et marque la création de la  cosmologie moderne, avec notamment la formulation de la théorie du Big Bang par le chanoine catholique belge Georges Lemaître.

Ce qui nous amène, peu ou prou, à l’état actuel des choses, du moins d’un point de vue des disciplines étudiées. Après la Seconde Guerre Mondiale, on peut considérer que les bases de la physique sont désormais bien assises et, si on n’assiste plus à la naissance de nouvelles théories fondamentales (malgré les couvertures sensationnelles des revues de vulgarisation genre Science et Vie), c’est un immense travail de perfectionnement et de croisements de disciplines qui commence, pour nous donner les sciences et techniques actuelles.

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3 réflexions sur “Phénomènes

  1. Philippe dit :

    Elle n’est pas blonde mais je gage qu’elle saluera les efforts que tu as faits ! Merci pour elle ! 😉

  2. PBPP dit :

    N’écoutez pas ce psy jeune homme! Je suis blonde, quand je mets ma perruque! Et en plus, avant qu’on me retire mes prothèses PIP, j’avais une forte poitrine!
    Par ailleurs, j’adooore qu’on me cultive et votre article est très intéressant et accessible.
    Je n’hésiterai pas à vous recontacter pour approfondir un peu tout ça 😉

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