Méditations sur la physique

Ce livret propose 40 sujets d'interrogations donnés en lycée. Ils reprennent des démonstrations ou des expériences fameuses tirées de l'histoire des sciences. Ils sont de longueur et de difficulté variables et s'attachent à proposer un apprentissage de la physique en se situant au plus près des raisonnements qui furent ceux des pionniers de la physique. Dans certains cas, les énoncés proposés sont directement issus des publications originales : Galilée, Descartes, Huygens, Ohm, Cauchy, Joule, Curie ou encore Rutherford et Einstein dans le texte. On y trouvera les protocoles expérimentaux ainsi que les valeurs numériques dont ils ont rendu compte pour établir les résultats qui les firent entrer dans l'histoire. Trois grandes périodes structurent la répartition des sujets qui correspondent à des usages mathématiques différents ou à des modes de représentation différents : Philosophes et géométrie, Savants et analyse et enfin, Scientifiques et quanta. Les sujets sont adaptés aux nouveaux programmes du lycée.

La notion de potentiel est l'une des rares en physique qui ne tire son origine, ni de l'expérience, ni même de l'intuition, mais seulement de considérations théoriques. La fonction inventée par Lagrange pour résoudre le problème à N corps ne se déduit de rien, au contraire, c'est à partir d'elle qu'on peut déduire l'expression de la force de gravitation et tout ce qui s'ensuit. La notion de potentiel est l'une des rares en physique qui ne tire son origine, ni de l'expérience, ni même de l'intuition, mais seulement de considérations théoriques. La fonction inventée par Lagrange pour résoudre le problème à N corps ne se déduit de rien, au contraire, c'est à partir d'elle qu'on peut déduire l'expression de la force de gravitation et tout ce qui s'ensuit. Un pareil objet théorique ne devait pas tarder à prendre une place de choix dans la physique en tant qu'organisation déductive. Et cela ne concerne pas seulement la théorie de la gravitation mais aussi celle de l'électromagnétisme. En outre, le cheminement de la fonction potentielle traverse les domaines conceptuels pour permettre l'émergence de grandeurs nouvelles et tout aussi fondatrices : l'énergie potentielle et les potentiels thermodynamiques. C'est donc le récit de cette aventure intellectuelle qui est retracé ici. On peut voir comment la notion de potentiel est la marque flagrante de l'émergence d'une physique mathématique, où le terme de mathématique n'est pas à entendre comme un support utile à la pensée du physicien, mais bien comme la matrice idéelle. Au coeur de la physique du xixe où les physiciens sont avant tout des " géomètres " (c'est-à-dire, en réalité, des virtuoses de l'analyse), la notion de potentiel vient réordonner, tant d'un point de vue déductif qu'ontologique, l'ancienne physique mathématique encore balbutiante. Il s'agit alors de montrer comment ces objets physiques se constituent en refuge pour la métaphysique.

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