Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

     La physique classique
        A quoi peut-elle encore servir ?

 

 

 
Relativité, quantique... le XXème siècle a connu d'irréversibles ruptures théoriques. Pour autant, bien des apports de la science classique demeurent d'actualité. Tour d'horizon.

"Il ne reste plus rien aujourd'hui à découvrir en physique. Tout ce que nous pouvons faire est d'améliorer la précision des mesures." Ainsi parlait Lord Kelvin en 1900. Cinq ans plus tard, Einstein jetait les fondements de la mécanique quantique et de la relativité restreinte. Et bouleversait pour toujours le monde scientifique. La "vieille physique" est-elle pour autant obsolète ? Loin de là ! Johannes Kepler et Sadi Carnot servent toujours l'astronomie. Et l'ingénierie spatiale se base toujours sur des principes hérités tout droit du XIXème siècle ! "Certes, nos recherches font peu appel à la relativité mais la physique 'classique' n'est pas figée pour autant", nuance Victor Sanchez, directeur du département des Sciences Pour l'Ingénieur (SPI) du CNRS. "Le XXème siècle a vu des percées théoriques remarquables ! Et si l'essentiel de nos travaux repose sur des principes séculaires, la possibilité de modéliser et de simuler sur ordinateur ont révolutionné notre façon de les comprendre. Ainsi, les lois qui régissent l'expansion des gaz ont plus d'un siècle, mais la physique de 1900 serait incapable de construire un moteur de fusée."

1743 - 1543 : Nicolas Copernic
L'astronome polonais élabore pour la première fois un modèle astronomique (1514) dans lequel la Terre et les planètes tournent autour du Soleil. Une théorie qui n'a jamais été remise en cause depuis !
1546 - 1601 : Tycho Brahé
L'astronome danois croit que le Soleil tourne autour de la Terre. Mais ses observations très précises serviront de base à Johannes Kepler (1600).
1564 - 1642 : Galileo Galilei, dit Galilée
Pour le physicien italien, chaque planète  peut devenir le centre d'un système orbital (1610). Il jette les fondements de la loi de gravitation universelle.
1571 - 1630 : Johannes Kepler
L'astronome allemand a jeté les bases de trois lois régissant la mécanique planétaire, comme la nature elliptique des orbites (1609) et la corrélation entre la distance moyenne à l'étoile et la période de révolution. Une approximation utile pour prévoir le mouvement des astres : c'est encore grâce aux découvertes de Kepler que sont estimées les premières caractéristiques des planètes extrasolaires ! Des lois antiques ayant leurs limites pour les planètes orbitant très très près de leur étoile : seule la relativité d'Einstein a expliqué les anomalies dans l'orbite de Mercure.
1596 - 1650 : René Descartes
Grand penseur de la méthode scientifique, le philosophe français lègue aussi le principe de conservation de la quantité de mouvement dans un système mécanique isolé (1644).
1629 - 1695 : Christiaan Huygens
Astronome, opticien, mathématicien, mécanicien, le prolifique physicien hollandais fonde entre autres la théorie ondulatoire de la lumière (1676) qui servira de base à l'optique moderne.
1642 - 1727 : Isaac Newton
Physicien britannique, il a démontré les lois avancées par Kepler. Les approximations de sa loi de la gravitation universelle (1687) suffisent pour l'étude des phénomènes astronomiques proches et au calcul des trajectoires des fusées. Au-delà, seule la physique relativiste peut expliquer les trous noirs, les ondes gravitationnelles, la déviation des rayons lumineux par les masses stellaires ...
1738 - 1822 : William Herschel
L'astronome anglais compose les premiers catalogues d'étoiles (1786) et découvre Uranus. Il positionne, pour la première fois, le système solaire sur le plan de la Galaxie.
1777 - 1855 : Carl Friedrich Gauss
Mathématicien, physicien et astronome allemand, il laisse la théorie du potentiel électrique et magnétique (1823) et la célèbre courbe qui porte son nom.
1786 - 1853 : François Arago
Ce grand instrumentiste et astronome français lègue à la science ses découvertes sur la polarisation de la lumière (1811) et de multiples appareils de mesure.
1787 - 1826 : Joseph von Fraunhofer
L'astronome allemand découvre les raies du spectre solaire (1814) et associe leurs caractéristiques aux différents éléments chimiques. Il fonde ainsi la spectroscopie, principal pilier de l'astronomie contemporaine.
1796 - 1832 : Nicolas Léonard Sadi Carnot
"La chaleur ne peut se propager spontanément d'un corps froid à un corps chaud". Ce principe illustre la deuxième loi de la thermodynamique du physicien français Carnot. Contrairement à la loi de Newton, celle de Carnot conserve sa portée universelle. La seconde loi s'applique toujours en astronomie pour calculer la vitesse de refroidissement d'objets célestes chauffés (1824) : étoiles mortes ou nuages de gaz interstellaire, par exemple.
1803 - 1853 : Christian Johann Doppler
Le physicien autrichien énonce le principe (1842), capital pour l'astronome, selon lequel la longueur d'onde d'une émission lumineuse varie lorsque la source et l'observateur s'éloignent ou se rapprochent. L'effet Doppler sert, par exemple, à calculer l'expansion de l'Univers ou l'existence d'exoplanètes.
1816 - 1872 : Charles-Eugène Delaunay
La théorie de l'astronome français sur le mouvement des satellites naturels (1867) reste d'actualité pour étudier les satellites orbitant autour des planètes géantes.
1819 - 1896 : Armand Fizeau
L'astronome français mesure la vitesse de la lumière (1849) sans observation astronomique. Il élabore également, d'après Doppler, la théorie permettant de révéler l'existence d'exoplanètes à partir de la vitesse radiale.

1824 - 1907 : William Thomson, futur Lord Kelvin
Le thermodynamicien irlandais a proposé, dès 1848, de baser les températures sur une échelle absolue, "indépendante des propriétés physiques" des éléments chimiques. Basée sur le zéro absolu (soit -273,12°C), l'échelle de Kelvin sert toujours de référence aux astronomes (et aux physiciens en général) dès qu'il s'agit de mesurer des températures. 0 K reste une frontière théorique infranchissable.
1831 - 1879 : James Clerk Maxwell
Le physicien britannique a exprimé en quelques équations simples le comportement des champs électriques et magnétiques. Il pensait que les forces étaient transmises par un "éther" dont la physique du XXème siècle a finalement démontré l'inexistence. Pourtant, ses équations (1873) n'ont jamais été démenties par l'expérience et servent toujours aux physiciens ! Mais il restait une zone d'ombre : seule la mécanique quantique peut, en effet, expliquer l'effet photoélectrique - l'émission d'électrons par certains métaux ou semi-conducteurs sous l'action de radiations électromagnétiques comme le lumière -. L'intérêt de cet effet est capital : il est au coeur du principe des capteurs numériques des télescopes (CCD).