dimanche 24 janvier 2016

ACCUEIL - PRESENTATION

    Pourquoi, après avoir réalisé un blog sur l'Histoire de l'Art, ce blog sur l'Histoire des Sciences ?
Exactement pour les mêmes raisons. Pour l'Histoire de l'Art, il s'agissait de trouver le moyen de favoriser une approche rationnelle et accessible de l'art contemporain. Du point de vue de l'art, la majorité d'entre nous appartient encore au XVI ème siècle. Notre éducation, notre culture date de la Renaissance, pour l'essentiel. A la rigueur du XIX ème pour la période impressionniste. Je voulais trouver un moyen de faire en sorte que nous puissions être de notre temps.
Pour ce qui est de la science, plus précisément de la physique, le constat est le même. Nous sommes du XVIII ème siècle. Notre vision du monde est généralement celle de Newton. La révolution de la Relativité Générale, d'un côté, celle de la mécanique quantique, de l'autre, ont abouti à la description d'un monde fondamentalement différent. Il faut tenter d'approcher cette vision contemporaine si nous voulons, encore une fois, être de notre temps.

Qu'y a-t-il de si nouveau ?

Déjà la relativité générale d'Einstein aboutit (encore que cela n'ait pas été du goût de son concepteur) à une cosmologie qui met en évidence que notre univers a une histoire. L'univers newtonien est sans histoire. Astres et planètes y déroulent leur ballet indéfiniment répété. Chez Newton, il ne se passe rien. La cosmologie contemporaine nous offre la vision d'un univers en expansion accélérée qui a donc bien dû avoir un commencement. A projeter notre vision, classique sur cette idée, on imagine un commencement dans le temps alors que la relativité générale met en évidence un commencement du temps. Ainsi, non seulement notre appréhension classique nous masque la réalité des découvertes de notre temps mais encore nous empêche de les comprendre. Il faudra dénoncer au passage ce que Bachelard appelle des "obstacles épistémologiques".
Ensuite, la mécanique quantique nous conduit à la perception d'un monde dans lequel le déterminisme que nous voyons à l'oeuvre à notre échelle (qui est celle du monde newtonien) est absent de l'univers des atomes et des particules élémentaires dont le comportement est statistique. Là encore, il faudra lever des "obstacles épistémologiques" si nous voulons tenter de comprendre le comportement de l'infiniment petit. Notre matérialisme, par exemple aussi, nous empêche de saisir qu'il se pourrait très bien qu'une particule ne soit rien de matériel, que, d'autre part, notre univers soit constitué de près de 73% de quelque chose qui n'est pas matériel (l'énergie noire).

 Comment comptez-vous vous y prendre ? Le matériau est ardu ? Peut-on vraiment, sans tomber dans une vulgarisation exagérée, qui serait contre-productive, accéder à ces développements de la science contemporaine ?

Je compte utiliser, comme je l'ai fait pour l'art, la méthode de la comparaison. Présenter les recherches actuelles en comparant les démarches qui y conduisent à celles qui ont amené, hier, aux découvertes des siècles passés. La méthode est d'autant plus fructueuse qu'il ne s'agit pas d'opposer la science d'aujourd'hui à celle d'hier. La physique de Newton ne cesse pas de fonctionner, simplement la manière d'envisager les choses a changé. Ce n'est pas parce que Copernic met le soleil au centre que la Terre disparaît. Simplement, pour expliquer ce qui se passe, ça marche mieux ! Et bien Einstein ça marche mieux que Newton. Ce qui n'empêche pas que Newton marche toujours, dans un monde où les vitesses sont très petites par rapport à celle de la lumière. Il se pourrait encore, par exemple, que le Modèle Standard de la mécanique quantique, si efficace aujourd'hui pour rendre compte de l'infiniment petit, ne vaille qu'à des niveaux d'énergie relativement faibles (ceux qu'on met en oeuvre dans nos accélérateurs de particules), mais qu'il faille envisager une autre physique pour rendre compte des phénomènes à des niveaux d'énergie beaucoup plus élevés (au voisinage du Big-bang, par exemple). La comparaison, parce qu'elle montre à la fois le point de départ et le point d'arrivée, donc la route parcourue, me semble la bonne méthode pour réaliser le dessein que je me propose.

Pas de vulgarisation alors ?

Non. C'est que je ne me propose pas de faire de la science. Ce n'est pas mon métier, ce n'est pas ma formation et je n'ai pas la compétence. J'entends faire de l'histoire de la science. Autrement dit, je n'irai pas jusqu'aux équations (sauf pour les plus simples) mais je devrai passer par la description des mécanismes, l'explication des résultats, la justification des hypothèses et ainsi de suite. Il me faudra être précis.
Je commencerai par 1) le modèle standard de la mécanique quantique, je poursuivrai avec 2) la cosmologie puis 3) la relativité restreinte et 4) la relativité générale.  A partir de là, je serai conduit 5) à un retour à la mécanique quantique pour la présentation des nouveaux modèles (théorie des cordes et théorie de la gravitation quantique à boucles) dont les 6) conséquences cosmologiques sont importantes (le multivers, par exemple). Je terminerai avec 7) quelques incursions dans l'astrophysique auxquelles les données cosmologiques conduisent inévitablement (la question, par exemple, des trous noirs).
Cet ordre n'est pas arbitraire. Le retour, par exemple, après passage par la cosmologie, à la mécanique quantique est justifié par le fait qu'un exposé préalable (dans le cadre de la première partie consacrée à cette discipline) n'aurait qu'un caractère anecdotique en n'empoterait pas la même signification.
Alors non, pas de vulgarisation. Ou alors, une vulgarisation sans vulgarité c'est-à-dire qui ne masque pas les difficultés, qui n'extrapole rien qui ne soit justifié par des équations ou des modèles acceptés ou discutés dans la communauté scientifique. Le type de travail effectué par l'excellent Etienne Klein, par exemple. La documentation sur laquelle je m'appuie ne relève que de la lecture et de l'écoute de spécialistes de ces domaines au nombre desquels de nombreux prix Nobel. J'ai exclu par principe comme source d'inspiration, les documentaires qui sont légion et qui sont trop souvent indexés sur le spectaculaire.
La science est déjà bien assez étonnante pour qu'on n'aille pas chercher ailleurs de prétendues émotions fortes. Attention ! Ce n'est pas là une condamnation de la science fiction qui imagine à partir des données de la science des univers tout à fait passionnants. Mais la science fiction dit qu'elle est fiction. Ce n'est pas le cas de certains de ces "documentaires" qui prétendent exposer les découvertes de la science et qui, ne visant en réalité que le spectaculaire, met la science dans l'arène d'un cirque et en travestit la signification.
Voila le projet.
Au travail ! 

TABLE DES MATIERES

Chapitre 1. -   La mécanique quantique : 1. Naissance de la mécanique quantique
Chapitre 2. -   La mécanique quantique : 2. Les particules
Chapitre 3. -   La mécanique quantique : 3. La théorie des champs 
Chapitre 4. -   La cosmologie : 1. Le big-bang 
Chapitre 5. -   La cosmologie : 2. L'évolution de l'univers
Chapitre 6. -   La cosmologie : 3. L'organisation de l'univers
Chapitre 7. -   La cosmologie : 4. La matière noire
Chapitre 8. -   La cosmologie : 5. L'énergie noire (ou sombre)
Chapitre 9. -   La physique : 1. La relativité restreinte 
Chapitre 10. - La physique : 2. La relativité générale
Chapitre 11. - La cosmologie : 6. Les modèles d'univers infini ou l'univers sans origine
Chapitre 12. - La cosmologie : 7. Les modèles d'univers fini
Chapitre 13. - L'astrophysique : 1. Les trous noirs en relativité générale
Chapitre 14. - L'astrophysique : 2. Thermodynamique des trous noirs
Chapitre 15. - La mécanique quantique : 4. Conductivité et supraconductivité 
Chapitre16. - La mécanique quantique : 5. Thermodynamique et mécanique quantique : gaz parfaits, gaz réels, gaz quantiques. Le condensat de Bose-Einstein, la superfluidité et la supraconductivité

ANNEXES
Annexe 1. - La physique : Les quadrivecteurs
Annexe 2. - La physique : Les ondes gravitationnelles
Annexe 3. - La mécanique quantique : La théorie des cordes
Annexe 4. - La mécanique quantique : La gravitation quantique à boucles 
Annexe 5. - L'astrophysique : Les rayons cosmiques  
Annexe 6. - La mécanique quantique : réalisme ou formalisme ?
Annexe 7. - L'internet quantique

Pour ceux qui le souhaiteraient, il est possible de télécharger l'ensemble des chapitres en PDF sous le titre Physique et Cosmologie. Ce document est le résultat du travail d'un lecteur de ce blog. Frantz Audusseau. Qu'il en soit remercié.

NB. Les surlignages sont de Frantz




 

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