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Histoire de la physique - Cours d’épistémologie

Physique / chimie

Aperçu du corrigé : Histoire de la physique - Cours d’épistémologie



Publié le : 10/10/2018 -Format: Document en format HTML protégé

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Histoire de la physique - Cours d’épistémologie
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L\'« INTERLUDE » ROMAIN

Avec l\'annexion de l\'empire grec - qui s\'achève entre le ler et le IIe siècle de l\'ère chrétienne-, les Romains héritent de tout le savoir hellène consigné dans les livres, qu\'ils inventorieront et recopieront scrupuleusement. Par ailleurs, les anciennes cités grecques, qui gardent leur autonomie, poursuivent l\'activité scientifique. Parmi les savants de cette période, citons Claude Ptolémée (env. 90-168).

Grec résidant en Alexandrie (Egypte), Ptolémée, conçoit le premier modèle « mécanique » de l\'Univers. Centré sur la Terre (système« géocentrique»), il prétend décrire la trajectoire des astres à partir du seul mouvement circulaire uniforme. Comme, vue de la Terre, la trajectoire des planètes est complexe, le système de Ptolémée inclut des superpositions de mouvements circulaires qui compliquent le modèle. Quelques siècles plus tard, les savants arabes tenteront de s\'affranchir de ce système. Mais c\'est seulement au XVI\' siècle, qu\'un chanoine polonais, Nicolas Copemic, découvrira le « bon » modèle d\'Univers, centré sur le Soleil.

LA SCIENCE ARABOMUSULMANE

La transmission

Jusqu\'au viiie siècle, l\'acquis grec se conservera mais évoluera peu. C\'est la naissance d\'un nouvel empire, l\'empire arabe, qui marquera la « renaissance » de la science antique. La dynastie abbasside, qui règne à partir du viiie siècle sur le monde musulman, possède un empire qui s\'étend de l\'Asie Centrale à l\'actuel Maroc (le sud de l\'Espagne est aux mains d\'une autre dynastie musulmane : les Omeyyades). Occupant une partie de l\'ancien empire romain, les Abbassides deviennent dépositaires des œuvres scientifiques grecques. Le Calife Härün Al-Rachid (règne de 786 à 809) - que Les Mille et Une nuits ont immortalisé - déclenche, le premier, la dynamique de regroupement et de traduction des livres grecs en faisant construire une « Maison de la Sagesse », à Bagdad. Mais ce sera sous le règne de son fils, le Calife Al-Ma\'mûn (règne de 813 à 833), que ce processus se systématisera. l\'arabe devient la langue de la science (comme aujourd\'hui, l\'anglais). l\'effervescence scientifique arabe se maintiendra jusqu\'au xiiie siècle.

Les « physiciens » arabes

Parmi les très nombreux savants arabes, citons les frères Banû Mûsâ, qui furent mécènes et scientifiques, notamment dans les domaines de la mécanique et de l\'astronomie ; l\'astronome Thâbit lbn-Qurra (826901), grand traducteur des œuvres grecques ; Al-Bîrûnî (973-1050), astronome et physicien, qui s\'intéresse à la nature et la transmission de la lumière et de la chaleur ; Ibn AI-Haytham (9651040), qui conteste le modèle cosmologique de Ptolémée (dans Doutes sur Ptolémée) et révolutionne la théorie de l\'optique (dans Optique) en décrétant que c\'est le rayon de lumière qui arrive à l\'œil et non pas l\'œil qui émet des rayons... Enfin, au xin\' siècle, les astronomes musulmans de l\'École de Maragha, en particulier Nasir al-Dini al-Tusiet et Ibn al-Shatir, proposent des modèles cosmologiques alternatifs à ceux de Ptolémée. C\'est sur les écrits arabes que les Européens bâtiront la science moderne.



La dynamique : de GaLilée à Newton

 

Galilée est le fondateur de la « dynamique » moderne, dont il énonce les principes.

 

• Tous les corps, quelle que soit leur masse, chutent à la même vitesse (on néglige les frottements de l\'air). Cette dernière est telle que la distance parcourue croît en raison du carré du temps - dès lors le temps devient un des paramètres du mouvement.

 

• Un corps qui n\'est soumis à aucune contrainte est immobile ou en déplacement rectiligne uniforme.

• Les lois du mouvement sur un bateau en déplacement rectiligne uniforme (référentiel « galiléen ») sont les mêmes que sur la terre ferme. Ce principe

 

s\'accompagne d\'une loi de « composition des vitesses », qui permet de décrire un même mouvement dans les deux référentiels. Isaac Newton étend le troisième principe à tout l’Univers et en ajoute deux autres :

• l\'accélération d\'un corps est proportionnelle à la force qui s\'exerce sur lui ;

 

• les actions que deux corps en contact exercent l\'un sur l\'autre sont égales et opposées.

Enfin, il intègre la loi de chute des corps dans sa théorie de la gravitation universelle : les forces qui s\'exercent entre deux corps éloignés sont proportionnelles au produit de leur masse et inversement proportionnelles au carré de la distance.

Lumière et optique

La constitution de l\'optique moderne est ponctuée par l\'opposition entre ceux qui considèrent la lumière comme une onde (théorie ondulatoire) et ceux qui l\'imaginent formée de particules (théorie corpusculaire). Au xvii\' siècle, Kepler établit les premiers principes (concept de« foyer » d\'un faisceau lumineux, loi « approchée » de réfraction, etc.). Mais c\'est Destartes (1596-1650) qui fonde l\'optique géométrique et définit la lumière comme propriété mécanique d\'un « éther » incompressible qui remplit l\'espace.

 

Il en déduit que sa propagation est instantanée. Pour Huygens (16291695), l\'éther étant un fluide élastique, la lumière se propage à vitesse finie. Newton décompose la lumière blanche. Sous son autorité, la théorie corpusculaire s\'impose jusqu\'au début du xix\' siècle. Entre 1800 et 1820, Young (1773-1829), Arago (1786-1853) et surtout Fresnel (1788-1827) démontrent sa nature ondulatoire par des expériences de diffraction et d\'interférence. Maxwell (1831 -1879) découvre la nature électromagnétique des ondes lumineuses.




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