MOUVEMENT, notion de

Le mouvement est aujourd'hui le plus souvent pensé par les physiciens comme le déplacement spatial d'un objet au cours d'une séquence temporelle. Il apparaît donc comme une notion dérivée de deux autres plus fondamentales, celles d'espace et de temps. Il faut pourtant remarquer que la tradition philosophique offre une autre conception, dans laquelle le mouvement est conçu comme primitif, le temps n'étant que « le nombre du mouvement » (Aristote). Le mouvement n'est alors qu'une forme particulière du changement, qui n'impliquerait que la disposition spatiale des choses (et non leur substance ou leur couleur, par exemple). Il faut remarquer aussi que, sur le plan empirique, c'est bien cette antique conception du mouvement qui est mise en œuvre dans les dispositifs de mesure du temps, puisqu'ils consistent tous en l'observation d'un mouvement spatial, lequel est alors interprété comme traduisant l'écoulement du temps : le mouvement des aiguilles sur un cadran d'horloge est l'exemple archétypique de cette méthode.

Cependant, sur le plan théorique, la physique moderne s'est développée en assujettissant la notion de mouvement à celle, considérée comme plus profonde, de temps. Une raison essentielle de ce renversement est la compréhension du caractère relatif du mouvement. Alors que la physique aristotélicienne établissait une différence de nature radicale entre l'immobilité et le mouvement, faisant donc de ce dernier un attribut qualitatif des corps (présent ou non), Galilée montrera que « le mouvement est comme rien » ; cette formule signifie qu'il n'existe aucune différence entre le comportement d'un corps immobile et celui du même corps en mouvement – à la condition que ce mouvement soit uniforme (à vitesse constante). En effet, un corps doté d'un tel mouvement dans un certain système de référence est vu au repos dans un autre système en mouvement par rapport au premier (avec la même vitesse que le corps). Et c'est le contenu même du principe de relativité que d'affirmer l'équivalence physique entre ces deux référentiels. C'est précisément aussi la situation décrite par Galilée dans un texte célèbre de la Deuxième Journée du Dialogue sur les deux grands systèmes du monde (1632), qui contient véritablement l'acte de naissance de ce principe, et qu'il vaut la peine de citer : « Enfermez-vous avec un ami dans la plus grande cabine sous le pont d'un grand navire et prenez avec vous des mouches, des papillons et d'autres petites bêtes qui volent ; munissez-vous aussi d'un grand récipient rempli d'eau avec de petits poissons ; accrochez aussi un petit seau dont l'eau coule goutte à goutte dans un autre vase à col étroit placé en dessous. Quand le navire est immobile, observez soigneusement comme les petites bêtes qui volent vont à la même vitesse dans toutes les directions de la cabine, comme on voit les poissons nager indifféremment de tous les côtés, et les gouttes qui tombent entrer toutes dans le vase placé dessous [...]. Quand vous aurez soigneusement observé cela [...], faites aller le navire à la vitesse que vous voulez ; pourvu que le mouvement soit uniforme, sans balancement dans un sens ou dans l'autre, vous ne remarquerez pas le moindre changement dans tous les effets qu'on vient d'indiquer ; aucun ne vous permettra de vous rendre compte si le navire est en marche ou immobile [...]. Si tous ces effets se correspondent, cela vient de ce que le mouvement du navire est commun à tout ce qu'il contient aussi bien qu'à l'air ; c'est pourquoi je vous ai dit de vous mettre sous le pont. » Le mouvement cesse dès lors d'être une disposition qualitative pour devenir une propriété quantitative, relevant d'une description mathématisée.

L'analyse des mouvements d'un corps un tant soit peu complexe – par exemple un ballon de football – demande la prise en compte de différents aspects : déplacement d'ensemble, changement d'orientation, déformation. Aussi la physique commence-t-elle par s'intéresser au cas idéalisé du point matériel, caractérisé par sa seule position, et dont le mouvement est décrit par une trajectoire spatiale, formée par les positions successives du point au cours du temps. On peut ensuite s'intéresser au mouvement d'un corps solide indéformable, dont le mouvement sera analysé en fonction de la trajectoire de son centre d'inertie et des rotations que le corps peut effectuer autour de ce centre. Le mouvement d'un corps déformable exigera un traitement bien plus détaillé, obligeant à suivre le déplacement de chacune de ses particules. Le cas, plus général encore, d'un fluide conduira alors à caractériser de façon globale l'évolution de sa configuration, en construisant des concepts globaux, comme celui de champ de vitesse. On en arrive ainsi à la physique ondulatoire, où les processus temporels, dans la mesure où ils affectent simultanément tous les points d'un champ, débordent la notion de mouvement entendue en un sens strict et se voient plutôt décrits en termes de propagation.

— Jean-Marc LÉVY-LEBLOND