Histoire de la physique

Résumé : L'efficacité de la science - comprendre notre environnement pour agir sur le réel en vue le transformer - repose sur l'application de grands principes dont la mise en oeuvre donne des résultats tangibles : la médecine tout comme la conquête de l'espace pourraient servir d'exemples parmi bien d'autres. Après une définition précise de ce que l'on entend par " principe " en physique, ce petit livre expose quels sont ceux qui régissent l'Univers, de l'infiniment petit à l'infiniment grand. Le plan correspond à la classification des principes de la physique, ceux qui sont proposés par l'esprit (les principes rationnels) puis ceux qui résultent de l'expérience (les principes expérimentaux).

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 ?

L'objet que l'on voit le plus mal, c'est la paire de lunettes que l'on porte devant les yeux" (Heidegger). Or, le physicien est amené à chausser successivement trois paires de lunettes quand il regarde l'Univers : l'observation, l'estimation et l'interprétation. Chacune contribue malheureusement à déformer sa représentation du monde, car sa vision est bornée par les horizons, sa mesure approximative et son explication toujours douteuse. Si le physicien en est bien conscient, ces limitations restent sous-entendues entre collègues et rarement formulées explicitement ailleurs. L'horizon du physicien est la frontière qui limite la région d'espace-temps contenant les seules informations auxquelles il a accès ; si l'horizon terrestre est évident, il en existe d'autres liés à la Relativité. Après étalonnage de l'appareil, l'incertitude de la mesure doit être estimée par un traitement statistique. Quant au principe physique, il demeure une hypothèse générale dont la validité n'est démontrée que par l'accord avec l'expérience ; absolu, il n'en reste pas moins provisoire. Cette triple conspiration de la nature et les moyens du physicien pour y faire face constituent le sujet de ce livre. Clair et didactique, il passionnera tous les amateurs de science et de physique en particulier. Il permettra également aux étudiants d'acquérir une vue d'ensemble de leur futur domaine - de l'astrophysique à la mécanique quantique -, tout en développant leur esprit critique.

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.