Physique

l'application de la physique.

La physique est la science mathématique qui tente de comprendre, de modéliser, voire d'expliquer les phénomènes physiques du monde (de l'univers). Elle correspond à l'étude du monde extérieur, des lois de sa variation et de son évolution. La modélisation des systèmes laisse de côté les processus chimiques et biologiques. La physique développe des représentations du monde vérifiables, applicables et appliquées dans un domaine de définition donné. La physique produit donc plusieurs lectures du monde, chacune n'étant considérée comme vraie que jusqu'à un certain point. La physique telle que conceptualisée par Isaac Newton, considérée comme le modèle absolu et aujourd’hui désignée comme la physique classique, n'arrivait pas à expliquer des phénomènes physiques comme, par exemple, le rayonnement du corps noir (catastrophe ultraviolette) ou les anomalies de l’orbite de la planète Mercure, ce qui posait un réel problème aux physiciens. Les tentatives effectuées pour comprendre et modéliser les phénomènes nouveaux auxquels on accédait à la fin du XIXe siècle révisèrent en profondeur le modèle newtonien pour donner naissance à deux nouveaux ensembles de théories physiques. Il existe donc trois ensembles de théories physiques établies, chacune valide dans le domaine d’applications qui lui est propre :

La physique classique (monde des milieux solides, liquides et gazeux), toujours d'actualité, c'est elle qui s’applique, par exemple, à la construction des routes, des ponts et des avions. Elle utilise les anciennes notions de temps, d'espace, de matière et d'énergie telles que définies par Isaac Newton ;

La physique quantique (monde microscopique des particules et des champs) qui s’applique, par exemple, à la technologie utilisée pour la production des composants électroniques (la diode à effet tunnel par exemple), la construction des lecteurs de DVD et aux LASER. Elle se fonde sur de nouvelles définitions de l'énergie et de la matière mais conserve les anciennes notions de temps et d'espace de la physique classique, ces deux dernières étant contredites par la relativité générale. La physique quantique n'a jamais été prise en défaut à ce jour ;

La relativité générale (monde macroscopique des planètes, des trous noirs et de la gravité) qui s’applique, par exemple, à la mise au point et au traitement de l'information nécessaire au fonctionnement des systèmes GPS. Elle se fonde sur de nouvelles définitions du temps et de l'espace mais conserve les anciennes notions d'énergie et de matière de la physique classique, ces deux dernières étant contredites par la physique quantique. La relativité générale n'a jamais été prise en défaut à ce jour.

Il se trouve qu'il n'y a pas de situation physique courante ou ces deux dernières théories s'appliquent en même temps. La relativité s'applique au monde macroscopique et la physique quantique au monde microscopique. Le problème actuel de la recherche en physique fondamentale est donc de tenter d'unifier ces deux dernières théories (voir Gravité quantique).

Les divisions anciennes en mécanique, calorique, acoustique, optique, électricité, magnétisme sont complétées ou remplacées par :

la taille des éléments de structure au centre de la modélisation : particules élémentaires, noyaux atomiques, atomes, molécules, macromolécules ou polymères, grains de matière…

les caractères des interactions à l'origine des phases ou états de la matière : plasma, gaz, liquide, solide.

La physique classique est fondée sur des théories antérieures à la relativité et aux quanta. Elle s'applique lorsque :

soit la vitesse est très inférieure à la célérité de la lumière dans le vide ;

soit la discontinuité des niveaux d'énergie est impossible à mettre en évidence.