Auswanderer Quatsch

Pour continuer la pause que j’opère entre Sci-Fi et Fantasy, je viens de lire un tout petit livre que mon père m’avait glissé dans les mains il y a un certain temps. Écrit dans les années 50 par deux physiciens absolument inconnus (Albert Einstein et Léopold Infeld), ce livre présente une vulgarisation de l’évolution de la physique depuis l’invention de la mécanique jusqu’aux théories de la relativité.

Le but de ce livre est d’expliquer comment naissent les idées et comment les physiciens créent des nouveaux concepts pour résoudre ce que les théories actuelles ne peuvent expliquer. Ce qui est le plus frappant, c’est alors la relative simplicité de la physique dès lors qu’on la considère sous l’angle pratique des expériences et non sous l’angle théorique des théorèmes. Les auteurs le disent eux même :

Les idées fondamentales jouent un rôle essentiel dans la formation d’une théorie physique. Les ouvrages de physique sont remplis de formules mathématiques compliquées. Mais c’est la pensée, ce sont les idées qui sont à l’origine de toute théorie physique. Les idées doivent plus tard revêtir la forme mathématique d’une théorie quantitative, pour rendre possible la comparaison avec l’expérience.

Ayant étudié (même partiellement) la quasi totalité des concepts présentés dans ce livre dans le courant de mes études, on peut dès à présent discuter de mon objectivité. Il est probable que je trouve ce livre passionnant parce qu’il représente une explication simple et condensée de tout ce que j’ai pu voir auparavant. En serait-il autant pour un novice ? Probablement pas. Toujours est-il que je ne me souviens pas avoir vu la physique précédemment ainsi présenté ; c’est d’ailleurs une des critiques profondes que j’ai à formuler sur mes études (et donc indirectement sur les professeurs) : n’avoir pas toujours su présenter les choses de manière simple avant de faire dans le compliqué.

Tentative de petit résumé pas trop faux

Les auteurs y exposent tout d’abord la mécanique classique, comment elle est née et à évolué pour intégrer les principes d’énergie cinétique et potentielle. Puis comment on a tenté, avec un certain succès d’ailleurs, de l’appliquer à tout ce qui nous entoure, aux phénomènes électriques ou aux gaz par exemple.

C’est face à la lumière et au magnétisme que la mécanique classique est tombée de son pied piédestal. On voit que l’explication de la diffraction de la lumière est légèrement bancale selon la mécanique classique, que la couleur reste une énigme fabuleuse dans la théorie corpusculaire de la lumière. La découverte des champs et des ondes via le magnétisme fait alors naître une théorie ondulatoire de la lumière qui explique presque parfaitement ces phénomènes malgré l’introduction d’un concept ésotérique résistant à la mécanique classique ; l’éther.

On voit alors la guerre qui s’installe entre théories corpusculaires et ondulatoires de la lumière, chacune ayant un peu raison et un peu tort à la fois – la théorie ondulatoire explique bien le principe des couleurs grâce aux longueurs d’ondes, mais ne peut pas expliquer la “courbure” de la lumière, phénomène qui s’explique très facilement avec la théorie corpusculaire. Une grande partie est alors dédiée à l’étude des systèmes de référence pour exacerber un problème majeur : la vitesse de la lumière s’avérant invariante et en jouant avec les systèmes on arrive à faire en sorte que les lois de la mécanique classiques se contredisent ; il faut alors introduire un nouveau point de vue.

Les concepts de la relativité restreinte puis générale apparaissent alors sous forme de dialogues entre mécaniciens classiques et relativistes défendant chacun leurs points de vue et on découvre peu à peu les problèmes liés aux référentiels qui ne sont pas “d’inertie”. Dans le cas où les vitesses deviennent proche de la vitesse de la lumière, on peut alors prévoir des résultats différents à une unique expérience selon qu’on se trouve dans un référentiel d’inertie ou non. Le résultat dépend du référentiel, d’où la relativité.

On finit enfin avec un rapide survol de la représentation des “quanta”, ces particules élémentaires de la matière que l’on étudie de manière statistique et ayant donné leur nom à la mécanique “quantique”.

Voila donc un livre de vulgarisation passionnant que je conseille à tous les scientifiques en herbe qui me lisent. Ce livre replace très bien les idées dans leur contexte et donnerait presque envie d’en savoir plus sur la physique fondamentale!

Sur ce, j’enchaîne avec deux livres de Science-Fiction écrits par Vernor Vinge : Fire upon the deep, prix Hugo du meilleur roman en 1993 et Deepness in the sky prix Hugo du meilleur roman (décidément) en 2000.