Physique

Discipline multimillénaire, la physique explore l'espace et le temps. De l'immensité des amas de galaxies à l'infinie petitesse des particules élémentaires... Discipline multimillénaire, la physique explore l'espace et le temps. De l'immensité des amas de galaxies à l'infinie petitesse des particules élémentaires, des échelles humaines - du mètre au centimètre - jusqu'au nanomonde, de l'extrême brièveté du mouvement de l'électron jusqu'au fond des âges d'où nous parviennent les premières lumières de l'Univers : les domaines couverts par cette discipline n'ont pas fini de nous étonner. Cette science est celle de l'expérimentation méthodique qui met au point des instruments originaux pour observer la matière, inerte ou vivante, en laboratoire ou à distance. Celle qui pose encore de grandes questions fondamentales. Mais aussi celle qui accompagne notre vie quotidienne avec ses développements dans les domaines des matériaux, de la santé, de l'énergie, du climat... Pour montrer toute sa richesse, cet ouvrage réunit 70 contributions de physiciennes et de physiciens récemment récompensés par une médaille du CNRS pour l'originalité et l'importance de leurs travaux. Abondamment illustré, accessible à tout amateur de science, Étonnante Physique lève un voile sur les recherches les plus actuelles.

Cet ouvrage s'adresse avant tout aux jeunes qui s'interrogent sur la suite de leur parcours, ainsi qu'à leurs parents et au corps enseignant. Il a été imaginé dans le cadre de l'Année de la physique 2023-2024, qui vise à faire connaître la discipline au plus grand nombre. Que signifie " faire de la physique " ? Que cherche-t-on ? Dans quel but ? À quoi ressemblent les journées des personnes qui en ont fait leur métier ? Comment, d'ailleurs, ont-elles su qu'elles désiraient choisir cette voie ? Quels sont leurs parcours, les difficultés rencontrées ? Comment les surmontent-elles ? Voici douze portraits, six femmes et six hommes, à des postes variés dans différents laboratoires CNRS, chercheuse, ingénieur d'études, directrice de laboratoire, doctorant... Ici, on conçoit et construit des lasers très puissants ; là, on met en place des projets de sport par électrostimulation pour pallier le handicap moteur ; ailleurs, on cherche à comprendre la mécanique des cellules vivantes, on analyse au moyen de rayons X les matériaux utilisés dans l'art pariétal, on étudie les particules élémentaires pour essayer de réconcilier mécanique quantique et relativité générale... Partout, la même curiosité, la même inventivité, le même plaisir de chercher et de découvrir ensemble. Cet ouvrage s'adresse avant tout aux jeunes qui s'interrogent sur la suite de leur parcours, ainsi qu'à leurs parents et au corps enseignant. Il a été imaginé dans le cadre de l'Année de la physique 2023-2024, qui vise à faire connaître la discipline au plus grand nombre. Illustratrice et autrice, Hélène Bléhaut explore les possibilités de la bande dessinée du réel, avec un appétit particulier pour le travail de terrain.

L'immensité de notre Univers ne cesse d'intriguer et de stimuler les imaginations. Pour mieux appréhender l'infiniment grand et l'histoire de l'Univers depuis ses tout premiers instants, il faut se tourner vers un autre infini, l'infiniment petit, et ses quarks, leptons et bosons, à la base du modèle standard de la physique des particules. En les étudiant, on cherche à percer le secret de l'organisation de la matière à la plus petite échelle. Sans l'infiniment petit, on ne peut décrire ni le Big Bang, ni le comportement des grandes structures stellaires, ni la naissance de la matière. Et sans ces deux infinis ensemble, on ne peut bâtir les modèles théoriques expliquant la matière noire, l'énergie noire ou fonder la gravitation quantique. Les physiques des infinis sont des physiques hors normes qui se racontent à grand renfort de superlatifs. Elles nécessitent des installations internationales de très grande envergure, et nous entraînent dans des voyages aux confins de la perception où l'on flirte avec la vitesse de la lumière et jongle avec les limites des propriétés de la matière. En trente courts chapitres abondamment illustrés, cet ouvrage rend compte de ce que l'on sait déjà comme de ce que l'on cherche encore.

La physique est une oeuvre de l'esprit dont les pensées vont d'étonnements en émerveillements. Elle traverse les époques au gré des sensations et des imaginations car elle a entrepris depuis son commencement rien moins que de rendre compte de la nature. La physique est une oeuvre de l'esprit dont les pensées vont d'étonnements en émerveillements. Elle traverse les époques au gré des sensations et des imaginations car elle a entrepris depuis son commencement rien moins que de rendre compte de la nature. En cherchant à donner une idée " universelle " de la nature, la physique a petit à petit épousé la mathématique et c'est la raison pour laquelle on ne parle plus aujourd'hui que de physique mathématique. Mais sur quels éléments de pensée repose cette physique moderne ? C'est ce cheminement tout à la fois intellectuel et mental que les Méditations sur la physique souhaitent retracer, en s'appuyant sur l'étude de douze extraits d'oeuvres de savants et philosophes. Depuis le travail d'abstraction, qui constitue le premier mouvement, jusqu'à l'établissement d'une théorie, qui en est l'achèvement, cette anthologie entreprend de suivre la voie que, peu ou prou, tout physicien est amené à prendre pour avancer vers une connaissance de la nature. Cet ouvrage n'est donc pas un ouvrage de physique, mais sur la physique en tant qu'oeuvre de l'esprit. C'est une analyse du travail ainsi que des concepts que le physicien se donne pour entreprendre de saisir sinon la nature, du moins les phénomènes qui l'entourent.

Isaac Newton fut sans conteste l'un des plus grands scientifiques de tous les temps. Son immense contribution à la science moderne tient en partie dans un ouvrage sans équivalent, un ouvrage qui bouleversa comme aucun doute notre vision du Monde : les Principia, Principes mathématique de la philosophie naturelle. La nouveauté de l'apport newtonien est considérable: en soumettant à la seule loi de la gravitation universelle les phénomènes terrestres et célestes, Newton a unifié la physique. Ce n'est pas tout. Par-delà ce travail conceptuel extrêmement novateur, le texte newtonien est aussi traversé par un souci d'organisation déductive qui conduit Newton tout à la fois à énoncer les principes qui gouvernent les développements théoriques et à mettre en place les mathématiques qui rendent possibles ces développements. L'oeuvre newtonienne est l'aboutissement des travaux du XVIIème siècle et le point de départ de ce que l'on appelle aujourd'hui la mécanique rationnelle. C'est ce double aspect que Michel Blay éclaire ici.

Les statistiques et les probabilités ne sont pas toujours simples à manipuler, même pour des experts. Si les théories mathématiques qui les sous-tendent sont maintenant bien connues, leur application et interprétation prêtent souvent à confusion. Car corrélation n'est pas toujours raison. Ainsi, aux États-Unis, on constate une très forte corrélation entre morts par noyade et production d'énergie nucléaire : faut-il en conclure que les premières sont conséquence de la seconde ? La statistique (et sa grande soeur, la probabilité) apparaît partout, dans un même but : tenter de maîtriser l'incertain. Même si elle mène parfois à des résultats contre-intuitifs, une analyse statistique possède une grande force démonstrative. À une époque où les résultats scientifiques sont soit érigés en dogmes indépassables, soit ravalés au rang de simple opinion, cet ouvrage conte l'histoire de ces formidables outils, avant de s'attarder sur quelques domaines dans lesquels les statistiques jouent un grand rôle, avec une attention particulière portée à l'épidémiologie et à la recherche clinique dont les résultats fondent les politiques publiques de santé.

Les symétries sont au coeur de la physique et des mathématiques. En saisissant l'essentiel, elles nous aident par exemple à comprendre les propriétés qui émergent à grande échelle quand un nombre important d'éléments interagissent. On les retrouve en physique quantique, en astronomie et même en philosophie. Elles jouent aussi un rôle dans l'esthétisme ainsi que dans le domaine de la cognition, en facilitant la classification et donc la comparaison, la mémorisation et la compréhension. Cet ouvrage traque les symétries sous toutes leurs formes et dans tous les domaines. Il montre que les symétries offrent une grille de lecture unificatrice du monde qui nous entoure.