PHYSIQUELes fondements et les méthodes

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Les fondements de la physique contemporaine

Le cadre dans lequel se situe la physique contemporaine est celui d'un espace et d'un temps qui sont bien définis pour un observateur déterminé. Si l'on veut s'affranchir de cette référence à l'observation, il est nécessaire de tenir compte de la manière dont les mesures de distance et de temps sont affectées par le mouvement des appareils de mesure, ce qui se fait naturellement dans le cadre plus large de l'espace-temps.

Pour des distances et des temps de l'ordre de ceux que l'on rencontre dans les laboratoires (y compris jusqu'ici dans les expériences de physique microscopique), l'espace-temps est celui que décrit la théorie de la relativité restreinte. Cela signifie, en particulier, que l'espace est celui que l'on se représente naturellement et qui est appelé l'espace euclidien.

Il est nécessaire de faire entrer en jeu la courbure de l'espace-temps lorsque l'on s'intéresse à des régions étendues de l'Univers, c'est-à-dire à des distances de l'ordre du milliard d'années de lumière ou à des temps de l'ordre du milliard d'années. Il faut également faire intervenir cette description, donnée par la relativité générale, lorsque l'on considère des champs de gravitation très intenses ou certains raffinements de mesure. La relativité générale constitue donc actuellement le cadre ultime de la description spatio-temporelle, alors que la relativité restreinte, ou bien encore l'espace et le temps « ordinaires », en sont des formes limites valables dans une approximation bien déterminée (c'est-à-dire, respectivement, lorsque les effets de gravitation sont faibles et lorsque toutes les vitesses considérées sont petites par rapport à celle de la lumière).

Dans ce cadre de l'espace-temps, on observe et on décrit des objets physiques qui apparaissent, selon les cas, comme des assemblages de particules ou, ce qui revient essentiellement au même, comme des champs tels que les champs électrique et magnétique.

La description de l'état de ces systèmes se fait grâce à la mécanique quantique. Celle-ci constitue un cadre logique et un ensemble de f [...]


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

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Roland OMNÈS, « PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-les-fondements-et-les-methodes/