PHYSIQUE Les fondements et les méthodes

Les structurations

Par structuration de la physique on entend les diverses manières de distinguer, dans ce domaine très vaste, des aspects complémentaires. Il s'agit principalement de l'opposition entre les différents domaines de dimensions, allant du microscopique au macroscopique et au-delà, de l'opposition du quantique et du classique, de celle qui existe entre physique fondamentale et physique appliquée, entre théorie et expérience et, enfin, de la division en disciplines.

Le grand nombre de ces divisions est rendu nécessaire à cause de l'étendue du sujet en dépit de son unité. En effet, le sujet de la physique est pratiquement l'Univers lui-même, considéré à la fois dans sa totalité, ses parties et ses lois. L'examen de ces différentes distinctions permettra de préciser un certain nombre de points importants.

Les différents domaines de dimensions

Le domaine microscopique est celui des propriétés des atomes, des noyaux et des particules élémentaires. Le rayon typique d'un atome est de 10⁻¹⁰ m (soit 10⁻¹ nm), celui d'un noyau est de 10⁻¹⁵ m (un fermi). C'est là le domaine d'application principal de la mécanique quantique. Pour étudier expérimentalement les propriétés de la matière à des dimensions aussi petites, il faut, à cause des relations d'incertitude de Heisenberg, mettre en jeu des impulsions, c'est-à-dire des énergies considérables. C'est la raison pour laquelle il est nécessaire d'utiliser des accélérateurs de particules très puissants.

Le domaine macroscopique désigne celui des systèmes composés d'un très grand nombre d'atomes. Il va des objets visibles au microscope jusqu'aux galaxies et même plus loin dans chaque direction. Il est décrit par les lois de la physique classique (cf. Physique quantique et physique classique).

Un domaine moins bien exploré, que l'on pourrait qualifier de mégascopique, est celui des caractères de l'Univers pris dans son ensemble. Il recouvre essentiellement le champ de la cosmologie et pose des problèmes très spéciaux quant à sa méthodologie. Le rôle de l'espace-temps courbé de la relativité générale y est fondamental.

Physique quantique et physique classique

Les principaux caractères de la mécanique quantique ont été précisés plus haut, ainsi que ceux de la physique classique, qui décrit les systèmes macroscopiques et traite de quantités continues (et non pas discrètes, ou quantiques, c'est-à-dire ne prenant que des valeurs isolées bien définies). De plus, les lois de la physique classique sont déterminées, en ce sens qu'elles n'exigent pas l'emploi de la notion de probabilité et qu'elles n'imposent pas nécessairement des incertitudes dans les mesures.

En réalité, les lois de la physique classique sont, au sens mathématique, les formes limites que prennent les lois quantiques lorsque, pour le système considéré, la constante d'action de Planck peut être assimilée à zéro.

Avec cette acception des termes, la théorie de la relativité, qu'elle soit restreinte ou générale, est tenue pour classique lorsqu'elle traite d'objets macroscopiques, ce qui est le plus souvent le cas pour la relativité générale.

Physique fondamentale et physique appliquée

On peut, de manière un peu arbitraire, distinguer le domaine de la physique fondamentale et celui de la physique appliquée comme correspondant respectivement à l'analyse de ce qui est encore inconnu et à l'utilisation pratique de ce qui est déjà connu.

Physique expérimentale et physique théorique

La distinction entre physique expérimentale et physique théorique reflète tout d'abord celle des différentes étapes de la découverte, l'expérience intervenant dans l'établissement des données et la vérification, la théorie prenant en charge la création de l'hypothèse et la déduction de ses conséquences.[...]

La suite de cet article est accessible aux abonnés

Des contenus variés, complets et fiables
Accessible sur tous les écrans
Pas de publicité

Découvrez nos offres

Déjà abonné ? Se connecter

Écrit par

Roland OMNÈS : professeur à l'université de Paris-Sud, Orsay, doyen de la faculté d'Orsay

Carte mentale
Élargissez votre recherche dans Universalis

Classification

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

(). Encyclopædia Universalis. (consulté le )

. . Encyclopædia Universalis. Consulté le .

. « ». Encyclopædia Universalis [en ligne], , (consulté le )

Médias

Tycho Brahe

Hulton Archive/ Getty Images

Ludwig Boltzmann

ullstein bild/ Getty Images

Afficher les 8 médias de l'article PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes

Autres références

ACTION & RÉACTION, physique
- Écrit par Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
- 1 498 mots
C'est avec la troisième loi de Newton (1642-1727) que le mot « action » entre dans le vocabulaire scientifique, avec un sens à vrai dire assez ambigu. Il s'applique à la dénomination de la force exercée par un corps sur un autre, la loi en question affirmant alors qu'elle est toujours égale à la force...
ANTIMATIÈRE
- Écrit par Bernard PIRE, Jean-Marc RICHARD
- 6 931 mots
- 4 médias
L'antimatière exerce une certaine fascination : le grand public, les lecteurs de revues scientifiques et même les spécialistes ont un peu le vertige à l'énoncé de ses propriétés. En effet, si 1 gramme d'antimatière était mis en contact avec 1 gramme de matière ordinaire, il se produirait une annihilation...
ARISTOTÉLISME
- Écrit par Hervé BARREAU
- 2 242 mots
- 1 média
...d'Elée sur l'impossibilité du mouvement. Cette réfutation était importante dans la perspective d'Aristote qui voulait accorder un statut scientifique à la physique, dont il faisait une science plus haute que les mathématiques puisqu'elle portait sur la substance mobile, et non, comme ces dernières, sur la...
ASPECT ALAIN (1947- )
- Écrit par Bernard PIRE
- 1 156 mots
- 1 média
Lauréat du prix Nobel de physique 2022 (avec John Clauser et Anton Zeilinger), le Français Alain Aspect est un spécialiste de l’optique quantique, ce domaine de la physique qui sonde le comportement de la lumière dans des conditions extrêmes où la description classique du rayonnement électromagnétique...
Afficher les 115 références

Voir aussi

Rejoignez-nous

Inscrivez-vous à notre newsletter

PHYSIQUE Les fondements et les méthodes

Les structurations

Les différents domaines de dimensions

Physique quantique et physique classique

Physique fondamentale et physique appliquée

Physique expérimentale et physique théorique

ACTION & RÉACTION, physique

ANTIMATIÈRE

ARISTOTÉLISME

ASPECT ALAIN (1947- )