PHYSIQUE Les fondements et les méthodes
De l'atomisme de Démocrite à la physique des particules
Un bref historique de l'évolution des idées en physique permettra de rencontrer et de poser les principaux concepts, mieux peut-être que ne le ferait une discussion systématique des connaissances actuelles. Bien entendu, les considérations qui suivent ne visent aucunement à être complètes et l'on pourra en poursuivre l'étude en se référant à différents articles de l'Encyclopædia. On trouvera dans les pages suivantes un historique détaillé des grandes découvertes, allant de Copernic à nos jours.
Époque présocratique
Les premières considérations relatives à l'idée de Nature apparaissent chez les penseurs grecs de l'époque présocratique. Parmi les idées qui étaient destinées à connaître des développements considérables, il convient de citer les suivantes :
– L 'hypothèse atomique, attribuée à Leucippe et développée par Démocrite, suppose que la matière est constituée d'objets indissociables et extrêmement petits, les atomes. L'une des propriétés fondamentales de la matière ainsi conçue est l'existence du vide, dans lequel les atomes se meuvent. Cette hypothèse fut, pendant une longue partie de l'histoire de la physique, opposée à celle d'une matière pleine, clairement affirmée par Parménide et l'école éléate. Dans la lignée des partisans marquants de l'atomisme, qui aidèrent à préciser cette théorie, on relève les noms de Lucrèce (De natura rerum) au ier siècle avant J.-C., de Rudjer Josip Bošković au xvie siècle, de Descartes et de Bernoulli au xviie siècle.
– L'association intime de la physique et des mathématiques, qui apparaît chez Pythagore, est fondée sur les rapports simples qui existent entre les longueurs de cordes qui produisent des sons musicaux harmoniques.
– On cherche à réduire les constituants de la matière à un petit nombre d'éléments indépendants qui sont, ensemble ou séparément selon les doctrines, la terre, l'eau, l'air, le feu et un hypothétique éther plus subtil que l'air.
Époque classique grecque
Archimède
Hulton Archive/ Getty Images
Les principaux développements de la physique à l'époque classique grecque et à l'époque alexandrine ont trait à la mécanique (il s'agit en particulier de la théorie des leviers et de l'hydrostatique, toutes les deux marquées par Archimède), mais l'expérimentation et l'art de l'ingénieur sont mésestimés. L'astronomie seule donne lieu à des mesures assez précises. L'hypothèse héliocentrique, selon laquelle la Terre tourne autour du Soleil, est soutenue par Aristarque de Samos et Héraclide du Pont, mais elle ne parvient pas à s'imposer.
En ce qui concerne les relations avec les mathématiques, deux points méritent d'être mentionnés :
– Chez Aristote, l'espace n'est pas abstraitement distingué de la réalité physique dont les propriétés sont, en principe, déterminées par l'expérience et par la mesure. Le postulat d'Euclide, relatif à l'existence des parallèles, clef de la géométrie euclidienne, est pour Aristote une propriété physique. Par la suite, sous l'influence de Platon, l'espace et sa géométrie seront considérés pendant longtemps comme le déploiement de l'intelligible, auquel ils sont référés.
– Le temps est clairement conçu comme continu, mais la compréhension du mouvement présente des difficultés. On n'a pas une notion précise de la vitesse en général et aucune de l'accélération. Cette difficulté, liée à l'absence du calcul différentiel et de la notion de limite, est la source du paradoxe de Zénon d'Élée (Achille ne rattrapera jamais une tortue car, lorsque Achille aura parcouru la distance qui l'en sépare actuellement, la tortue aura avancé d'une nouvelle distance plus petite, et ainsi de suite[...]
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Écrit par
- Roland OMNÈS : professeur à l'université de Paris-Sud, Orsay, doyen de la faculté d'Orsay
Classification
Médias
Archimède
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Tycho Brahe
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Ludwig Boltzmann
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