25 siècles de physique. Le long cheminement de la pensée vers les grandes théories

La matière noire ou matière sombre désigne une catégorie de matière hypothétique jusqu'à présent non détectée, invoquée pour rendre compte d'observations astrophysiques, notamment les estimations de masse des galaxies et des amas de galaxies... Au moment où le LHC redémarre à Genève (Large Hadron Collider : accélérateur de particules mis en fonctionnement et inauguré en 2008 au CERN), pour une ultime et coûteuse tentative de découvrir enfin le secret de la matière noire, il serait temps de vérifier les fusibles ! Une anomalie ne peut se manifester que dans le cadre d'une certaine théorie. Dans celui de la dynamique newtonienne, Fritz Zwicky, un des premiers astronomes à s'être intéressé au phénomène, émit en 1933 l'hypothèse d'une grande quantité de matière invisible dans les amas de galaxies. Au fur et à mesure que la théorie du big bang engrangeait les succès, cette matière mystérieuse est devenue indispensable pour obtenir un Univers aussi plat que les observations par satellites l'indiquent. Au point que 95% de l'Univers nous seraient inconnus ! En présence d'une anomalie, trois attitudes sont possibles : la négation, l'invention ou la réflexion. Pour ce qui concerne la matière noire, rares sont les physiciens négationnistes, presque tous proposent l'existence d'une substance exotique? qui se dérobe malicieusement à leurs détecteurs depuis plus de cinquante ans. Mais la matière noire n'est-elle pas tout simplement une manifestation à l'échelle galactique de l'horizon d'accélération, prévu par la théorie de la relativité ?

La mesure est un outil au service de toutes les sciences d'observation. Elle est tout aussi présente dans la vie quotidienne car il ne saurait exister de vie sociale sans consensus sur une commune mesure. Entre science et technique, histoire et philosophie, l'auteur nous offre un voyage au coeur de la mesure. Il en donne d'abord les principes : son acquisition, sa qualité, son traitement statistique. Mais à quoi correspond le résultat obtenu ? Existe-t-il un monde réel au-delà de la mesure ? Y a-t-il des limites à une connaissance par la mesure, imposées par notre esprit ou par la nature ? La mesure séduit peu. Mais elle est de plus en plus envahissante, au point de perdre parfois le sens de la mesure. Chacun doit donc en connaître les principes et les enjeux, pour ne pas accepter tout résultat qu'on voudrait lui faire accroire ou tout conditionnement qui lui serait imposé. Ingénieur civil des mines, Jean Perdijon a pratiqué la mesure en analyse chimique, puis en contrôle des matériaux dans le domaine nucléaire. Auteur de manuels techniques et d'une quinzaine d'essais sur les sciences, dont une Histoire de la physique, il fut enseignant à l'Ecole de physique de Grenoble.

Cet ouvrage séduira les étudiants en physique, mais aussi tous les curieux des sciences désirant connaître l'histoire des idées en physique. Depuis l'Antiquité, des hommes cherchent à comprendre et expliquer la nature qui les entoure et les phénomènes qu'ils observent. Ainsi est née la physique. Progrès, intuitions géniales, oublis, révolutions et découvertes, c'est la passionnante histoire de cette science que retrace cet ouvrage. L'auteur relate, à chaque étape de l'évolution de la physique, le contexte culturel dans lequel elle s'est développée, la pratique expérimentale et la progression théorique. En lisant ce texte concis et structuré, on découvre les tendances générales de la physique : la place de l'expérimentation, l'institutionnalisation progressive de ces recherches - jusqu'aux hésitations les plus récentes : comment regrouper dans un même système les lois de la mécanique relativiste et celles de la physique quantique ?

Pangloss enseignait la métaphysico-théologo-cosmolo-nigologie à Mademoiselle Cunégonde. Deux siècles après, Hugo Fausten enseigne la mathématico-physico-cosmologie. La science a-t-elle vraiment supplanté le mythe? Paul Caro dit que « la démarche prioritaire pour un discours de vulgarisation est de le rendre aimable. Ou inquiétant. L'important étant de l'intégrer dans un récit ». On peut penser aux réussites de Fontenelle ou de Gamow. Après avoir tenté cette démarche pour exposer les difficultés conceptuelles de la mécanique quantique, l'auteur présente cette fois les principes de la cosmologie relativiste, sous une forme encore en grande partie dialoguée. C'est le récit d'un séminaire qui se serait tenu dans un petit village des Hautes-Alpes, à l'occasion du jubilé du Professeur Fausten. Celui-ci énonce les contraintes de l'observation astronomique pour toute théorie de l'Univers et montre comment la Relativité et le Big Bang peuvent apporter une réponse. Mais il ne s'agit pas d'un catalogue d'affirmations aussi péremptoires que cosmiques: les raisonnements sont appuyés sur des calculs simples et les difficultés du modèle ne sont pas dissimulées. Enfin, la discussion est ouverte sur le problème de la création ou de l'éternité. Ce séminaire est l'occasion de décrire l'ambiance particulière à ce genre de réunion et de voir comment la science se dit et se fait: l'évaluation des chercheurs, le rôle du consensus, le jugement par les pairs, les ratés du Nobel. et bien d'autres choses, qui n'intéressent pas que les physiciens. Longtemps chercheur au Centre d'Études Nucléaires de Grenoble et toujours enseignant à l'école de physique de cette ville, Jean Perdijon a publié plusieurs livres techniques (dont un Que sais-je?), mais il s'est aussi intéressé à des thèmes plus généraux comme La mesure (Flammarion, 1998) et l'interprétation de la mécanique quantique (Relation d'incertitudes, PUG, 1991).