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Nature Humaine
Théorie & Technique>Disciplines scientifique>Physique

Première version: 2002-11-23
Dernière version: 2017-09-15

Physique

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Préambule

Depuis plus de 300 ans, l'histoire de la physique peut être vue comme une tentative (infructueuse jusqu'à présent) d'unifier les descriptions théoriques des phénomènes à l'oeuvre dans l'univers (trajectoire des planète, chute des corps sur terre, comportement de la lumière, ...). Résultat de cette tentative : trois forces seulement (dans la mécanique quantique on les appelle des interactions) sont suffisantes aujourd'hui pour décrire tous ces phénomènes. Il s'agit de la gravitation, de la force électrofaible et de la force nucléaire forte. Pour aller plus loin dans l'unification, les physiciens vont d'abord devoir expliquer les forces électrofaible et nucléaire forte par la force électronucléaire, puis enfin lier la force électronucléaire à la gravitation par l'emploi de la force primordiale, celle qui sera la base de toutes les actions de notre monde, qui pourra expliquer tous les phénomènes de notre univers.

Actuellement, la physique quantique, ou physique des particules, est la théorie la plus complète jamais élaborée par l'homme, et qui soit aussi bien vérifiée par l'expérience. Elle reste pourtant incomplète...

Histoire de la physique

Le monde peut être vu de plusieurs façons. Jusqu'à Galilée, les mouvements avaient un but final, c'est les principes extrémaux. Selon Aristote, les corps tombaient car ils étaient constitués d'éléments de terre, et tendait à retourner à elle. Le feu montait car il était constitué des éléments d'air, etc.
Avec Galilée puis Newton, on ne s'intéresse plus au but des actions mais à leur cause. Un corps est mis en mouvement par qu'il subit une force qui le pousse au mouvement.

Est venu ensuite le temps ou l'on a regardé les mouvements non d'après leur cause, mais d'après leur but final (on revenait aux principes extrémaux de l'antiquité), notamment avec la thermodynamique au 19ème siècle. Les corps suivent le principe de base selon lequel tous les corps tendent vers leur énergie minimale. La thermodynamique mesure aussi le fait que toute énergie contient en elle-même un côté sombre, une énergie qui est réfractaire au travail et préfèrera se dissiper sous la forme la plus fainéante de l'énergie, la chaleur.

Une troisième façon d'expliquer le monde arrive au même moment avec l'électricité : les particules. La matière n'est plus influencée par aucune force, mais son comportement est dictée par des particules qu'elle reçoit. Par exemple, les électrons sont attirés par des charges plus comme les protons du noyaux uniquement par ce qu'il y a échange de particules.
L'étude de la lumière permet à Planck d'établir son fameux quantum d'action. Une force n'est plus continue, et ne peut pas prendre toutes les valeurs. Elle fait de petits sauts d'une valeur à l'autre.

A début du 20ème siècle, en poussant le détail dans l'étude des particules, on s'aperçoit que le nano-monde se comporte de manière étrange : il est une vibration quand on le laisse faire, et particulaire dès qu'on le regarde...

Einstein montre que la masse de gravitation est la même que la masse inertielle, mais en supposant la vitesse de la lumière constante lance plusieurs branches de la physique (basée sur un paradoxe non résolu, celui de Langevin), qui toutes n'ont pas d'explication physique, des développement mathématiques incompréhensibles et fumeux, mais semblent marcher plus ou moins avec les expériences faites pour trouver les résultats des modèles. Bref, depuis 1905, on a fait de gros progrès en techniques en bidouillant sur la paillasse mais sans réellement comprendre comment ça marchait dans le fond. Simplement parce que le niveau d'égoïsme humain a augmenté parallèlement et qu'il aurait été dangereux de nous laisser jouer avec des objets devenus destructeurs entre les mains de nos dirigeants...

Théorie de la relativité

Grosso modo pour l'instant.

Ce n'est qu'une théorie établie par Einstein en 1905, mais qui jusqu'à présent n'a jamais été démentie par les observations.

Un espace temps est constitué d'un lieu et d'un temps.

Le temps est lié à l'observateur, car si le temps pour l'observateur reste toujours le même (sa monter tournera toujours à la même vitesse) il n'en va pas de même pour les autres objetsqui l'entourent.

Plus on va vite, et plus le temps s'écoule lentement. Le temps d'un observateur est donc lié à sa vitesse relative par rapport aux autres objets.

Par contre, la vitesse de la lumière a toujours la même vitesse, quel que soit l'observateur.

Si je prends les jumeaux de Langevin, un des jumeau, Jean, reste sur terre, tandis que l'autre, Pierre, part dans l'espace à bord d'une fusée approchant la vitesse de la lumière. Quand Pierre revient de son voyage d'un an, il s'est écoulé sur terre 10 ans, donc Jean est plus vieux que Pierre de 9 ans, alors qu'en tant que jumeau ils sont censés avoir le même âge! C'est tout simplement qu'en approchant de la vitesse de la lumière, pour un observateur resté sur terre (immobile) Pierre va à 300 000 km/s, alors que pour Pierre qui regarde Jean sur terre il voit ce dernier avancer à toute vitesse, car le temps de Pierre tourne 10 fois moins vite que celui de Jean (étant proche de la lumière).

Imaginons un observateur (Yves) qui suit la fusée de Pierre, mais à une vitesse 2 fois moindre. La vitesse de Pierre devrait être logiquement de la moitié de celle de la lumière. Sauf que Yves à lui aussi son temps ralenti du fait de sa propre vitesse, il mesure donc la vitesse de Pierre proche de celle de la lumière.

Cette théorie est utilisée pour communiquer avec les satellites, qui tournant vite au dessus de nos têtes, ont une horloge interne plus lente que la notre (mais de quelques fractions de secondes).

C'est théorie d'Einstein est fausse pourtant dès le départ. Selon la relativité, on doit pouvoir rendre compte d'un phénomène quelque soit le repère. Le paradoxe de Langevin reprends justement les 2 jumeaux. Pour celui qui reste à terre, sont jumeau spatial s'éloigne très vite, le temps pour le jumeau spatial est ralenti par rapport au temps de la terre. Pour le jumeau spatial, la terre s'éloigne très vite, dont le temps terrestre est ralenti par rapport au temps du vaisseau... du coup, on ne sait qui est ralenti... Beaucoup de physiciens se sont penchés sur le problème, personne n'a donné de réponse satisfaisante, et on s'appuie sur un consensus (ce que pense la majorité), à savoir que c'est surement le jumeau qui subit l'inertie/accélération qui voit son temps ralentir. Mais on n'est pas vraiment sûr...

Tout ça parce qu'Einstein considère comme constante la vitesse de la lumière, à partir des équations de Maxwell su 19ème siècle dont on ne sait si elles sont vraiment complètes. Et aussi d'une expérience faite sur terre, alors que la lumière est attirée par la gravitation dans une mesure qu'on maîtrise aussi mal que la gravitation (voir sur cette page). Les scientifiques le savent, c'est pourquoi ils attendent de chaque expérience que Einstein soit mis en défaut, et à chaque fois surpris que cette théorie soit étonnement précise au niveau des résultats ! Quelque chose nous échappe là-dedans.

Un peu flou tout ça, un jour il faudra que je me penche sérieusement sur cette partie.

Le modèle standard

Il ne peut pas être expliqué, n'a pas de correspondance dans la réalité de tous les jours, mais c'est ce qu'on a de mieux...

Il suppose la notion d'atomes, les constituants de la matière, mais va plus loin dans le découpage des atomes, en le divisant en noyau et en électrons. Le noyau peut être décomposé en neutrons+protons, qui peuvent être à leur tour subdivisés en quarks.

La gravitation

Pour l'instant, la physique est encore en attente de la théorie du tout, à cause de cette satanée gravitation qu'elle ne comprends pas. ILes particules de matières s'attirent les unes les autres, c'est la gravitation attractive. Sauf que cette gravitation, si elle est limite à expliquer tous les mouvements du système solaire, même avec plein de bricolages et de réadaptation permanente des satellites, se vautre lamentablement à expliquer le mouvement des galaxies qui se repoussent les unes des autres.

C'est là que notre science c'est arrêtée, et qu'Harmonyum nous donne la solution. A partir d'une certaine masse, des réactions de gravitation répulsive s'enclenchent et surpassent l'attraction gravitationnelle. Un humain tombe vers la terre, alors que la lune est repoussée par la terre, jusqu'à une distance où la répulsion de la terre est contre-balancée par la répulsion du reste de l'univers.

Une fois trouvé ça semble simplissime, il suffisait de prendre du recul !

à suivre...


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