Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

     Qu'est-ce que la Physique ?
 

 

 

 
 

"Physique" vient d'un mot grec (phusis) signifiant nature et cette science se définit dans sa généralité comme l'étude du monde extérieur et des lois de son évolution. Jusqu'à la fin du XVIIIème siècle, elle fut en effet comprise dans ce sens large, sous le nom de "philosophie naturelle". Puis son domaine fut restreint à l'étude des groupes plus limités de phénomènes, sous lesquels la nature des substances qui y participaient ne changeait pas (contrairement à la chimie), et la physique est apparue comme divisée en plusieurs sciences distinctes : mécanique, optique, acoustique, thermodynamique, etc... L'électromagnétisme opéra un premier regroupement au XIXème siècle et la physique "moderne" introduite au début du XXème siècle a montré qu'on ne pouvait étudier les fondements de manière aussi compartimentée. Dans cette perspective unificatrice, nous pouvons dire que la physique étudie, par l'expérimentation et l'élaboration de concepts, la matière et le rayonnement en relation avec l'espace et le temps - ce qui a trait aux êtres vivants étant bien entendu exclus.

A l'origine de la physique se trouve la rencontre entre un phénomène naturel et la curiosité humaine : par exemple, un arc-en-ciel, une éclipse, un coup de tonnerre... et un esprit en éveil. Mais l'étonnement provoqué par l'observation de la nature peut se borner à un émerveillement stérile : "Assez de gens, disait Fontenelle dans ses Entretiens sur la pluralité des mondes, ont dans la tête un faux merveilleux enveloppé d'une obscurité qu'ils respectent : ils n'admirent la nature que parce qu'ils la croient une espèce de magie, où l'on n'entend rien."
A notre époque de technologie avancée, on ne s'émerveille même plus lorsque s'affiche à l'écran une image transmise par satellite, pas plus qu'on ne cherche à comprendre : on dit simplement que "c'est étudié pour" comme s'en marrait Fernand Reynaud. Voilà pourquoi on peut se demander si le progrès des connaissances, qui oblige à la spécialisation, ne risque pas de conduire à un nouvel obscurantisme généralisé, où le spécialiste ignorerait tout ce qui ne concerne pas sa discipline, alors que le non-spécialiste renoncerait d'avance à tout possibilité de réfléchir sur le monde. Même les physiciens n'échappent pas à la division du travail, entre théorie et expérience, entre mécanique, chaleur, acoustique, optique et électricité, entre particules, noyaux, atomes et molécules, entre gaz, plasmas, liquides et solides... A quoi il faut ajouter, en France, le cloisonnement entre ingénieurs, chercheurs et enseignants ! D'où l'intérêt qu'il peut y avoir à présenter une vue d'ensemble.

Faire de la physique, c'est se comporter à l'égard de l'Univers comme si rien n'allait de soi. L'esprit véritablement curieux, face au phénomène qu'il observe, veut une explication : peut-être serait-il plus sage s'il attendait d'avoir patiemment rassemblé tous les éléments d'une solution, mais on ne peut lui demander d'être à la fois patient et curieux ! Et "la paresse, toujours impatiente quand il faut penser tant soit peu, fait qu'on aime mieux croire qu'examiner", comme l'écrit Bossuet dans son Traité de la connaissance de Dieu et de soi-même.
Dans Le darwinisme aujourd'hui, François Jacob remarque : "Le cerveau humain a une exigence fondamentale : celle d'avoir une représentation unifiée et cohérente du monde qui l'entoure, ainsi que des forces qui animent ce monde. Les mythes, comme les théories scientifiques, répondent à cette exigence humaine. Dans tous les cas, et contrairement à ce qu'on pense souvent, il s'agit d'expliquer ce qu'on voit par ce qu'on ne voit pas, le monde visible par un monde invisible qui est toujours le produit de l'imagination." Il ajoute : "La grande différence entre mythe et théorie scientifique, c'est que le mythe se fige." Le théoricien, tel un sorcier, cherche un modèle, une représentation permettant de comprendre les phénomènes, pour les expliquer par un "tout se passe comme si" ; mais l'expérimentateur est là pour lui demander de remettre constamment son ouvrage sur le métier.

Qu'est-ce que comprendre ? "Pour Descartes, comprendre, c'est ramener, par l'analyse exhaustive, à des évidences [...]. Aujourd'hui, comprendre, c'est être capable de refaire" affirme Jean Ullmo dans La pensée scientifique moderne. Ce que Valéry résume en disant : "Il faut n'appeler Science que l'ensemble des recettes qui réussissent toujours." Mais René Thom (Prédire n'est pas expliquer, 1991) fait remarquer que "si l'on réduit la science à n'être qu'un ensemble de recettes qui marchent, on n'est pas intellectuellement dans la situation supérieure à celle du rat qui sait que, lorsqu'il s'appuie sur un levier, la nourriture va tomber dans son écuelle" ! Voici comment Feynman explique dans son Cours en 5 tomes ce qu'il entend par comprendre quelque chose en physique : "Nous pouvons imaginer que ce réseau compliqué d'objets en mouvement, qui constitue "le monde", est quelque chose d'analogue à une grande partie d'échecs jouée par les dieux, et que nous sommes des observateurs de ce jeu. Nous ne savons pas quelles sont les règles du jeu ; la seule chose que nous puissions faire, c'est de regarder le jeu. Bien sûr, si nous regardons suffisamment longtemps, nous pouvons finalement saisir quelques-unes des règles." Malheureusement, ces règles sont écrites en langage mathématique : comprendre revient donc le plus souvent à mathématiser des relations, au risque que le formalisme vienne masquer le concept. Et Bachelard de s'étonner, dans La formation de l'esprit scientifique : "J'ai souvent été frappé du fait que les professeurs de sciences, plus encore que les autres si c'est possible, ne comprennent pas qu'on ne comprenne pas."

Quelles sont les sources légitimes de connaissance en physique ? Deux thèses sont en présence : l'empirisme et le rationalisme. Le matériel de la physique est à la fois empirique par l'observation suivie ou non d'une expérimentation, et théorique par l'usage de la raison. Aucun physicien n'est donc parfaitement empiriste, comme le croyait Locke, ou parfaitement rationaliste, comme le soutenait Descartes. Plus ou moins implicitement, il est amené à adopter une position intermédiaire. Bacon, le précurseur de la méthode expérimentale, s'exprimait ainsi dans Novum Organum : "L'empirique, semblable à la fourmi, se contente d'amasser et de consommer ensuite ses provisions. Le dogmatique, tel l'araignée, ourdit ses toiles dont la matière est extraite de sa propre substance. L'abeille garde le milieu ; elle tire la matière première des fleurs des champs, puis, par un art qui lui est propre, elle la travaille et la digère [...]. Notre plus grande ressource, celle dont nous devons tout espérer, c'est l'étroite alliance de ces deux facultés : l'expérimentale et la rationnelle, union qui n'a point encore été formée." Ce qu'on peut résumer en disant : "Si vous n'avez que des observations, vous faites de la botanique et, si vous n'avez que des théories, vous faites de la philosophie" (Michael Turner). Il convient ici de négliger le scepticisme (ou relativisme), qui doute qu'une connaissance soit possible, et le solipsisme ( ou immatérialisme, selon l'évêque Berkeley) qui nie l'existence d'objets extérieurs au sujet : tout aussi difficiles à combattre l'une que l'autre, le premier débouche sur la crédulité ("tout est bon") et le second sur une sorte d'autisme ("tout est dans l'esprit").