PHYSIQUEPhysique et informatique

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Modélisation numérique

La physique est, depuis Galilée, caractérisée par la conjonction de trois modes de recherche sur la nature. L'approche théorique est un processus de modélisation par lequel on décrit les concepts au moyen d'équations mathématiques. L'approche analytique s'efforce de dériver des conséquences de ces équations soit rigoureusement par des théorèmes, soit approximativement en général par une méthode perturbatrice. Enfin, on cherche à vérifier ces prédictions par l'observation ou l'expérience.

Le succès de la physique repose d'abord sur la découverte de lois fondamentales dans la nature sans lesquelles la généralisation de la méthode scientifique n'aurait jamais été possible. Les lois des interactions fortes, électromagnétiques et gravitationnelles ont des échelles caractéristiques de temps (ou de distance) très différentes. Ces différences expliquent, dans une certaine mesure, la relative simplicité des lois fondamentales de la physique. Par exemple, les lois de la gravitation et les lois de la mécanique quantique n'ont pu être découvertes que parce que les atomes ou les planètes apparaissent, à des échelles plus grandes, comme des objets ponctuels.

Inversement, la séparation des échelles contrôle la stabilité des structures d'équilibre qui se forment au niveau inférieur vis-à-vis des perturbations causées par les processus du niveau supérieur. En particulier, l'émergence de structures chimiques ou biologiques sur les planètes n'aurait pu se produire sans un ajustement relativement fin des forces fondamentales. Dans le langage des physiciens, on dit que le couplage de deux interactions est d'autant plus faible que leur hiérarchie est grande. L'étude des réponses d'un état d'équilibre à de faibles perturbations (approximation linéaire) a été l'un des principaux outils d'analyse théorique des phénomènes en science physique.

Cependant, la simplicité est l'exception et la structure d'échelle de l'Univers est globalement très complexe. Bien des systèmes physiques sont en fait caractérisés par plusieurs processus do [...]


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Pour citer l’article

Claude ROIESNEL, « PHYSIQUE - Physique et informatique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 28 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-physique-et-informatique/