Physique - Définition et Explications


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Sections transversales des premières orbitales de l'atome d'hydrogène, le code de couleurs représentant l'amplitude de probabilité de l'électron.
Sections transversales des premières orbitales de l'atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), le code de couleurs représentant l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) de probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un...) de l'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge...).

La physique (du grec φυσικη) est étymologiquement la science de la nature. Son champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) d'application actuel est néanmoins plus restreint : la physique décrit de façon à la fois quantitative et conceptuelle les composants fondamentaux de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.), les forces qui s'y exercent et leurs effets. Elle développe des théories en utilisant l'outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son...) des mathématiques pour décrire et prévoir l'évolution de systèmes.

La physique n'accepte comme résultat que ce qui est mesurable et reproductible par expérience. Cette méthode permet de confirmer ou d'infirmer les hypothèses fondées sur une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...).

Théorie et expérience

Les physiciens observent, mesurent et modélisent le comportement et les interactions de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) à travers l'espace et le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) (définis comme " phénomènes physiques ").

Une théorie ou modèle est un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) conceptuel formalisé mathématiquement, dans lequel des paramètres physiques qu'on suppose indépendants (charge, énergie, temps par exemple) sont exprimés sous forme de variables (q, E, t) et mesurés avec des unités appropriées (Coulomb, Joule, seconde). La théorie relie ces variables par une ou plusieurs équations (E = mc2 est sans doute la plus connue). Ces relations permettent de prédire de façon quantitative le résultat d'expériences.

Une expérience est un protocole matériel permettant de mesurer certains phénomènes dont la théorie donne une représentation conceptuelle. Il est illusoire d'isoler une expérience de la théorie associée. Le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...) ne mesure évidemment pas des choses au hasard ; il faut qu'il ait à l'esprit l'univers conceptuel d'une théorie. Aristote (Aristote (en grec ancien...) n'a jamais pensé calculer le temps que met une pierre lâchée pour atteindre le sol, simplement parce que sa conception du monde (Le mot monde peut désigner :) sublunaire n'avait rien à faire avec une telle quantification. Cette expérience a dû attendre Galilée (Galilée ou Galileo Galilei (né à Pise le 15 février 1564 et mort à Arcetri près de Florence,...) pour être faite. Un autre exemple d'expérience dictée (La dictée est l'opération par laquelle une personne lit ou au moins énonce à...) nettement par un cadre conceptuel théorique est la découverte des quarks. dans le cadre de la physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants...). Le physicien des particules Murray Gell-Mann (Murray Gell-Mann (1929) est un physicien américain. Il est surtout connu pour ses travaux sur...) a remarqué que les particules soumises à la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) forte se répartissaient suivant une structure mathématique (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide...) élégante, mais que trois positions fondamentales (au sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) mathématique de la théorie des représentations) de cette structure n'étaient pas réalisées. Il postula donc l'existence de particules plus fondamentales (au sens physique) que les protons et les neutrons. Des expériences permirent par la suite, en suivant cette théorie, de mettre en évidence leur existence.

Inversement, des expériences fines ou nouvelles ne coïncidant pas avec la théorie peuvent ou bien remettre en cause la théorie — comme ce fut le cas du problème du corps noir (En physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend...) qui provoqua l'avènement de la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de...) et la disparition du vitalisme ou de l'atomisme (L'atomisme est une théorie philosophique proposant une conception d'un univers composé de...) thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur...) — ou bien pousser la théorie et le modèle à intégrer de nouveaux éléments. L'exemple de la découverte de Neptune est édifiante à ce titre. Les astronomes pouvaient faire une première expérience, celle de mesurer la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et...) d'Uranus. Or la théorie de Newton donnait une trajectoire différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...) de celle constatée. Pour maintenir la théorie, Urbain Le Verrier et indépendamment John Adams postulèrent l'existence d'une nouvelle planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...), et d'après cette hypothèse prédirent sa position, ce qui fut avéré après une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) expérience qui consista à braquer un télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) à l'endroit annoncé. Il est clair ici que l'interprétation de la première expérience est tributaire de la théorie, et la seconde n'aurait jamais pu avoir lieu sans cette même théorie et son calcul. Un autre exemple de ce type est l'existence du neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des...), qui a été supposée par Pauli pour expliquer le spectre continu de la désintégration bêta ainsi que l'apparente non-conservation du moment cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.).

Modélisation et réel

L'histoire de la physique (L'histoire de la physique essaie de retracer l'origine et l'évolution des idées, des...) semble montrer qu'il est illusoire de penser que l'on finira par trouver un corpus fini d'équations qu'on ne pourra jamais contredire par expérience. Chaque théorie acceptée à une époque finit par révéler ses limites, et est intégrée dans une théorie plus large. La théorie newtonienne de la gravitation (La gravitation est le phénomène d'interaction physique qui cause l'attraction...) est valide dans des conditions où les vitesses sont petites et que les masses (ou de façon équivalente en relativité, les énergies) mises en jeu sont faibles, mais lorsque les vitesses approchent la vitesse (On distingue :) c de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) ou que les masses deviennent importantes, elle doit céder la place à la relativité générale (La relativité générale, fondée sur le principe de covariance générale...). Par ailleurs, celle-ci est incompatible avec la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) quantique lorsque l'échelle d'étude est microscopique et dans des conditions d'énergie très grande (par exemple au moment du Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a...) ou alors au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la...) d'une singularité (D'une manière générale, le mot singularité décrit le caractère singulier de quelque chose ou...) à l'intérieur d'un trou noir) et sans doute finira par être intégrée elle aussi dans un modèle plus vaste.

La physique trouve donc sa limite et son permanent renouveau naît dans l'impossibilité évidente d'atteindre un état de connaissance parfait et sans faille du réel. De nombreux philosophes, dont Emmanuel Kant, ont mis en garde contre toute croyance que la connaissance humaine des phénomènes peut coïncider avec le réel, s'il existe. Il convient cependant de garder à l'esprit que la physique ne décrit pas le monde, que ses conclusions ne portent pas sur le monde lui même, mais sur le modèle qu'on déduit des quelques paramètres étudiés. La physique est une science exacte en ce que la base des hypothèses et paramètres considérés conduisent de façon exacte aux conclusions tirées, il n'est pas question en l'occurrence de décrire le monde de façon exacte et exhaustive.

Notons que la conception moderne de la physique, en particulier depuis la découverte de la mécanique quantique ne se donne généralement plus comme objectif ultime de déterminer les causes premières des lois physiques mais seulement d'en expliquer le comment dans une approche positiviste. On pourra aussi retenir l'idée d'Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le...) sur le travail du physicien : faire de la physique c'est comme émettre des théories sur le fonctionnement d'une horloge sans jamais pouvoir l'ouvrir.

Esthétique, simplicité et efficacité

La physique possède une dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...) esthétique. En effet, les théoriciens recherchent presque systématiquement à simplifier, unifier, symétriser les théories. Cela se fait par la réduction du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de constantes fondamentales (la constante G de la gravitation a intégré sous un même univers gravitationnel le monde sublunaire et supralunaire), par la réunion (La Réunion est une île française du sud-ouest de l'océan Indien située...) de cadres conceptuels auparavant distincts (la théorie de Maxwell a unifié magnétisme (Le magnétisme est un phénomène physique, par lequel se manifestent des forces...) et électricité, l'interaction électrofaible (En physique des particules, l'interaction électrofaible, aussi appelée force...) a unifié l'électrodynamique quantique (L'électrodynamique quantique relativiste est une théorie physique ayant pour but de concilier...) avec l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) faible et ainsi de suite jusqu’à la construction du modèle standard actuel de la physique des particules). La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) des symétries dans la théorie, outre le fait que par le théorème (Un théorème est une proposition qui peut être mathématiquement démontrée, c'est-à-dire une...) de Noether elles produisent spontanément des constantes du mouvement (comme l'énergie se conserve quand les équations du système sont invariantes temporellement), est un vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet...) de beauté des équations et de motivation (La motivation est, dans un organisme vivant, la composante ou le processus qui règle son...) des physiciens et depuis le XXe siècle le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) principal des développements en physique théorique (La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois...).

Néanmoins, des théories très complexes et peu élégantes d'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) mathématique peuvent être très efficaces et dominer des théories beaucoup plus simples. L'Almageste de Ptolémée (Claudius Ptolemaeus (en grec : Κλαύδιος...), basé sur une figure géométrique (Les figures géométriques sont un mode d'expression décoratif développé par les civilisations...) simple, le cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale...), comportait un grand nombre de constantes dont dépendait la théorie, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) en ayant permis avec peu d'erreur de comprendre le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) pendant plus de mille ans. Le modèle standard décrivant les particules élémentaires comporte également une trentaine de paramètres arbitraires, et pourtant jamais aucune théorie n'a été vérifiée expérimentalement aussi précisément. Toutefois, tout le monde s'accorde chez les physiciens pour penser que cette théorie sera sublimée et intégrée un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) dans une théorie plus simple et plus élégante, comme le système ptoléméen a disparu au profit de la théorie keplerienne, puis newtonienne.

Technique et physique

L'histoire de l'humanité montre que la pensée technique s'est développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de...) bien avant les théories physiques, et à plus forte raison mathématisées. La roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe...) et le levier, le travail des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...), en particulier la métallurgie (La métallurgie est la science des matériaux qui étudie les métaux, leurs...), ont pu être réalisés sans ce qu'on appelle la physique. C'est par l'effort de rationalité des penseurs grecs puis arabes et, par la suite, le perfectionnement des mathématiques, que la physique a pu révéler sa profondeur conceptuelle. Les théories physiques ont alors souvent permis le perfectionnement d'outils et de machines, ainsi que de leur utilisation.

Il faut attendre le XIXe siècle pour que des théories donnent naissance à des techniques qui n'auraient pas pu voir le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) sans elles. Le cas du Laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...) est exemplaire : son invention repose fondamentalement sur la compréhension par la mécanique quantique des ondes lumineuses, de la linéarité de ses équations. On peut évidemment citer la bombe A (La bombe A, communément appelée bombe atomique, bombe à fission ou bombe...) et la bombe H (La bombe H (aussi appelée bombe à hydrogène, bombe à fusion ou bombe...) comme créations techniques dépendant entièrement de la physique de leur époque. Moins guerrier, le GPS ne fonctionne que par l'intégration de la relativité restreinte (La relativité restreinte est la théorie formelle élaborée par Albert Einstein...) et générale dans les calculs.

La physique et les autres sciences

La physique étant écrite en termes mathématiques, elle a depuis sa naissance eu des relations plus que profondes avec les mathématiques. Jusqu'au XXe siècle, les mathématiciens étaient d'ailleurs la plupart du temps physiciens (et souvent philosophes). De ce fait la physique a très souvent été la source de développements profonds en mathématiques. Par exemple, le calcul différentiel (Un différentiel est un système mécanique qui a pour fonction de distribuer une vitesse de...), a été inventé indépendamment par Leibniz et Newton pour comprendre la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) en général, et la gravitation universelle en ce qui concerne le second. Le développement en série de Fourier (En analyse, les séries de Fourier sont un outil fondamental dans l'étude des fonctions...), qui est devenu une branche à part entière de l'analyse, a été inventé par Joseph Fourier (Jean Baptiste Joseph Fourier, né le 21 mars 1768 à Auxerre et mort le...) pour comprendre la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...).

Les sciences physiques sont bien sûr en relation avec d'autres sciences, en particulier la chimie, science des molécules et des composés chimiques. La chimie et la physique partagent de nombreux domaines, tels que la mécanique quantique, la thermochimie et l'électromagnétisme. Ce domaine interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) est appelé la chimie physique (La chimie physique est l’étude des bases physiques des systèmes chimiques et des...). Toutefois, les phénomènes chimiques sont suffisamment vastes et variés pour que la chimie soit généralement considérée comme une discipline à part entière.

De nombreux autres domaines interdisciplinaires existent en physique. On peut mentionner par exemple l'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) à la frontière (Une frontière est une ligne imaginaire séparant deux territoires, en particulier deux...) avec l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer...), la biophysique (La biophysique est une discipline à l'interface de la physique et la biologie où les outils...) qui est à l'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface...) entre la biologie et la physique statistique (La physique statistique a pour but d'expliquer le comportement et l'évolution de systèmes...) entre autres, et plus récemment les nanotechnologies.

Physique et religions

Il est arrivé dans l'Histoire que les résultats obtenus par la physique, et par certaines autres sciences également, entrent en conflit avec les religions. Celles-ci définissent en effet un ensemble de croyances qui, en général, incluent une représentation du monde, de l'univers, et de ses composants.

Le prototype de ce problème fut, au XVIIe siècle, la controverse ptoléméo-copernicienne, et la condamnation de Galilée (1633) qui entraîna un certain mouvement de rejet de la religion chrétienne (catholique) plus particulièrement, jugée " obscurantiste " par certains philosophes des Lumières. L'un des enjeux de ce problème était que certains passages de la Bible, par exemple le psaume 93 (92) sur Dieu roi de l'univers, que l'on pourrait qualifier de " cosmologiques ", étaient rédigés dans un sens géocentrique, ou à tout le moins ambigu, de sorte que, pris à la lettre, ils entraient en conflit avec les théories de la physique définies par Galilée, Kepler, Newton... Voir : Galilée, Révolution copernicienne (La révolution copernicienne est la transformation des méthodes scientifiques et des...), Descartes, Purification de la mémoire).

Dans un premier temps, les scientifiques du XVIIe siècle réagirent soit en rejetant la philosophie première de la scolastique, basée sur la métaphysique d'Aristote (cas de Descartes, méditations sur la philosophie première), soit en adhérant à des mouvements dissidents du christianisme (cas de Pascal, qui donna sa caution à Port-Royal pour rédiger une traduction de la Bible en français selon des vues jansénistes). Cette version fut la seule élaborée au XVIIe siècle, et aucun théologien catholique ne fut à la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) pour redresser la situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un...) au XVIIe et au XVIIIe siècles, de sorte que cette Bible servit de référence à bon nombre d'intellectuels, dont des écrivains, jusqu'au XIXe siècle.

En réalité, l'Église (L'église peut être :), en la personne du pape Benoît XIV, autorisa la théorie de l'héliocentrisme (L'héliocentrisme est une théorie physique qui place le Soleil au centre de l'Univers, ou...) dès le XVIIIe siècle (en 1741 et en 1757), réhabilitant implicitement Galilée, ce qui passa relativement inaperçu dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...) du siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...) des Lumières.

La situation commença à se clarifier au XIXe siècle, une fois passée la Révolution française et dès que le christianisme put se réorganiser, lorsque les chrétiens (protestants et catholiques) se rendirent compte que la controverse posait des problèmes d'exégèse (revenir aux textes d'origine en grec ou hébreu) et d'herméneutique (définir des règles d'interprétation qui ne soient pas littérales). Ceci conduisit à des encycliques sur l'étude des textes bibliques (par Léon XIII, puis Pie XII), définissant les rapports entre la science et la religion, puis à des traductions canoniques de la Bible à partir du XXe siècle (Bible de Jérusalem). Après deux siècles où il n'y eut que trois traductions de la Bible en français, le XIXe siècle fournit ainsi 19 traductions de la Bible en français, et le XXe siècle 22 traductions.

Plus qu'une réhabilitation de Galilée (que tous les papes modernes considérèrent comme un grand savant), le groupe de travail voulu par Jean-Paul II fut l'occasion de clarifier les relations réciproques entre la religion et la science. Aujourd'hui, l'Église ne se préoccupe pas des questions de structure physique de l'univers. Les questions de foi interviennent plutôt lors de l'application des théories dans la vie (La vie est le nom donné :) quotidienne.

Concernant la Genèse du monde et l'apparition de l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...), il est aujourd'hui admis dans les milieux non fondamentalistes, tant catholiques que protestants, qu'une lecture symbolique de la Genèse s'impose. Ainsi, la Bible de Jérusalem fait remonter l'apparition de l'homme vers 100 000 av. J.C., l'homo (Homo est le genre qui réunit l'Homme moderne et les espèces apparentées. Le genre...) habilis serait Adam (mais le type d'homo n'a en réalité peu d'importance).

Nombreux sont les physiciens qui étaient ou bien très religieux, ou bien ordonnés eux-mêmes. Par exemple, Copernic était moine, Edme Mariotte (L’abbé Edme Mariotte est un physicien et un botaniste français, né vers 1620 à Dijon et...) était prêtre et Georges Lemaître abbé. L'explication tient sans doute au fait que les religieux étaient pendant longtemps presque les seuls lettrés.

Par ailleurs, certaines religions ont pu encourager le développement de la recherche scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...), comme ce fut le cas de l'islam entre le IXe et le XVe siècle, qui le fit d'ailleurs pour des raisons religieuses (voir Sciences et techniques islamiques (Les sciences et techniques islamiques se sont développées au Moyen Âge, dans le...) à ce sujet), en profitant très largement de l'apport des civilisations soumises par l'Islam (perse, chaldéenne, byzantine, indienne...). La civilisation occidentale et chrétienne, ayant à surmonter le choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de...) des invasions barbares et des conquêtes musulmanes, n'emboîta le pas à l'Islam qu'à partir du Xe (timidement) et surtout du XIIe siècle (voir Science du Moyen Âge et Renaissance du XIIe siècle).

De nos jours un grand nombre de physiciens, et de scientifiques plus généralement, admettent volontiers avoir des convictions religieuses[1].

On constate que, aux États-Unis, comme en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un...), on a réalisé qu'il ne faut pas prendre au pied de la lettre les descriptions bibliques, ce qui est la position commune des catholiques et des protestants, prise depuis le XIXe siècle.[réf. nécessaire]

La recherche en physique

La culture (La Culture est une civilisation pan-galactique inventée par Iain M. Banks au travers de ses...) de la recherche en physique présente une différence notable avec celle des autres sciences en ce qui concerne la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque...) entre théorie et expérience. Depuis le XXe siècle, la majorité des physiciens sont spécialisés soit en physique théorique, soit en physique expérimentale (La physique expérimentale a pour but d'éprouver la valeur de vérité des théories physiques. La...). En revanche, presque tous les théoriciens renommés en chimie ou en biologie sont également des expérimentateurs.

La simulation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information...) occupe une place très importante dans la recherche en physique et ce depuis les débuts de l'informatique. Elle permet en effet la résolution approchée de problèmes mathématiques qui ne peuvent pas être traités analytiquement. Beaucoup de théoriciens sont aussi des numériciens.

Principales théories

Bien que la physique s'intéresse à une grande variété de systèmes, certaines théories ne peuvent être rattachées qu'à la physique dans son ensemble et non à l'un de ses domaines. Chacune de ces théories est supposée juste, dans un certain domaine de validité ou d'applicabilité. Par exemple, la théorie de la mécanique classique (ou newtonienne) décrit fidèlement le mouvement d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...), pourvu que ses dimensions soient bien plus grandes que celles d'un atome et que sa vitesse soit bien inférieure à la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour...) et que l'objet ne soit pas trop proche d'une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) importante et que celui-ci soit dépourvu de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...). Les théories anciennes comme par exemple la mécanique newtonienne (La mécanique newtonienne est une branche de la physique. Depuis les travaux d'Albert Einstein,...) sont encore des sujets de recherche notamment dans l'étude des phénomènes complexes (exemple : la théorie du chaos). Elles constituent la base de toute recherche en physique et tout étudiant en physique, quelle que soit sa spécialité, est censé acquérir les bases de chacune d'entre elles.

Théorie Grands domaines Concepts
Mécanique newtonienne Cinématique (En physique, la cinématique est la discipline de la mécanique qui étudie le...), Lois du mouvement de Newton, Mécanique analytique (La mécanique classique peut être écrite (formalisée) de différentes manières. La plus...), Mécanique des fluides (La mécanique des fluides est la branche de la physique qui étudie les écoulements de fluides...), Mécanique du point, Mécanique du solide, Transformation de Galilée (Les transformations de Galilée désigne le groupe de transformations qui permet de lier deux...), Mécanique des milieux continus Dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...), Espace, Temps, Référentiel, Longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...), Vitesse, Vitesse relative (L'expression vitesse relative est communément utilisée, pour exprimer la différence...), Masse, Moment cinétique, Force, Énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...), Moment angulaire (En physique, le moment angulaire ou moment cinétique est la grandeur physique qui joue un rôle...), Couple, Loi de conservation (En physique, une loi de conservation (rien ne se perd, rien ne se crée) exprime qu'une propriété...), Oscillateur harmonique (Les oscillateurs existent dans de nombreux domaines de la physique : mécanique, électricité...), Onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...), Travail, Puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :), Équilibre
Électromagnétisme (L'électromagnétisme est une branche de la physique qui fournit un cadre très général d'étude...) Électrostatique (L'électrostatique traite des charges électriques immobiles et des forces qu'elles exercent entre...), Électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...), Magnétisme, Équations de Maxwell (Les équations de Maxwell, aussi appelées équations de Maxwell-Lorentz, sont des lois...) Charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de...), Courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...), Champ électrique (En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules...), Champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...), Champ électromagnétique (Un champ électromagnétique est la représentation dans l'espace de la force...), Onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) électromagnétique
Physique statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon....) et Thermodynamique Machine thermique (La théorie des machines thermiques s'attache à la description et à l'étude physique de certains...), Théorie cinétique des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) Constante de Boltzmann (La constante de Boltzmann k (ou kB) a été introduite par Ludwig Boltzmann lors de sa définition...), Entropie (En thermodynamique, l'entropie est une fonction d'état introduite en 1865 par Rudolf Clausius...), Énergie libre (En thermodynamique l’énergie libre F (appelée aussi "énergie libre de Helmholtz") est une...), Chaleur, Fonction de partition, Température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...), Équilibre thermodynamique
Mécanique quantique Intégrale de chemin (Une intégrale de chemin («path integral» en anglais) est une intégrale...), Équation de Schrödinger (L'équation de Schrödinger, conçue par le physicien autrichien Erwin Schrödinger en 1925, est...), Théorie quantique des champs (La théorie quantique des champs (QFT, abréviation du terme anglais Quantum field theory)...) Hamiltonien, Boson (Les bosons représentent une classe de particules qui possèdent des propriétés...), Fermion (Le modèle standard classe les particules élémentaires en deux grandes...), Particules identiques, Constante de Planck (En physique, la constante de Planck, notée h, est une constante utilisée pour décrire la taille...), Oscillateur harmonique quantique (Un oscillateur est un système périodique dans le temps. L'harmonicité indique que...), Fonction d'onde, Énergie de point zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr,...)
Théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de...) Relativité galiléenne, Relativité restreinte, Relativité générale Principe d'équivalence, Quadrivecteur (La théorie de la relativité (restreinte, puis générale) postulée par Einstein amène à...), Espace-temps (La notion d'espace-temps a été introduite au début des années 1900 et reprise...), Vitesse de la lumière, Vitesse relative, Invariance de Lorentz

Disciplines de la physique

La recherche en physique contemporaine est divisée en diverses disciplines qui étudient des aspects différents du monde physique.

Domaine Disciplines Principales théories Concepts
Astrophysique Cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système...), Planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses...), Physique des plasmas (La physique des plasmas est la branche de la physique qui étudie les propriétés, la...), Astroparticules Big Bang, Inflation cosmique (L'inflation cosmique est un modèle cosmologique s'insérant dans le paradigme du Big Bang...), Relativité générale, Matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre), traduction de l’anglais...), Rayons cosmiques Trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense...), Galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...), Gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), Onde gravitationnelle (Dans le cadre de la relativité générale les ondes gravitationnelles sont...), Planète, Système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...), Étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...), Univers
Physique quantique (La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques...) Physique atomique, Physique moléculaire, Optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...), Photonique Optique quantique Diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est...), Onde électromagnétique, Laser, Polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments...), Interférences
Physique des particules Accélérateur de particules (Les accélérateurs de particules sont des instruments qui utilisent des champs...), Physique nucléaire (La physique nucléaire est la science qui étudie non seulement le noyau atomique en tant...) Modèle standard, Théorie de grande unification (Le concept d'unification est une notion centrale de la logique des prédicats ainsi que...), Théorie des cordes (La théorie des cordes est l'une des voies envisagées pour régler une des questions...), Théorie M (La théorie M est une théorie élaborée par Edward Witten qui a pour but d'unifier les cinq...) Interaction élémentaire (Gravité, Électromagnétisme, Interaction faible, Interaction forte), Particule élémentaire (On appelle particules élémentaires les constituants fondamentaux de l'univers...), Antiparticule (A chaque type de fermions fondamentaux correspond un type d'antiparticule. Ainsi, à l' électron...), Spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque...), Brisure spontanée de symétrie
Physique de la matière condensée Physique du solide, Science des matériaux (La science des matériaux repose sur la relation entre les propriétés, la morphologie...), Physique des polymères (La physique des polymères s'intéresse aux propriétés des matériaux formés de longues...), Matière molle (La matière molle rassemble des états de la matière ou des matériaux connaissant une réponse...), Physique mésoscopique, Système désordonné, Réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) de neurones Supraconductivité (La supraconductivité (ou supraconduction) est un phénomène caractérisé par...), Onde de Bloch (Dans le cadre du cristal parfait infini, les électrons sont soumis à un potentiel périodique...), Gaz de fermions, Liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) de Fermi État de la matière (Bien que le concept de phase soit simple, il est difficile de le définir précisément. Une bonne...) (Solide, Liquide, Gaz, Plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées...), Condensat de Bose-Einstein (Un condensat de Bose-Einstein est un état de la matière formé de bosons à une...), Supercritique, Superfluide), Conducteur, Magnétisme, Auto-organisation (L'auto-organisation est un phénomène de mise en ordre croissant, et allant en sens inverse de...)

Disciplines apparentées

De nombreux domaines de recherche combinent la physique avec d'autres disciplines.

  • Acoustique (L’acoustique est une branche de la physique dont l’objet est l’étude des...)
  • Aérodynamique (L'aérodynamique est une branche de la dynamique des fluides qui porte principalement sur la...)
  • Astronomie
  • Biophysique
  • Chimie physique
  • Éconophysique
  • Électronique
  • Géophysique
  • Mécanique
  • Physique informatique
  • Physique mathématique
  • Sciences des matériaux

Domaines voisins de la physique

  • Astronomie
  • Biologie
  • Chimie
  • Cosmologie
  • Géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et...)
  • Mathématiques
  • Médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...)

Histoire et philosophie

  • Épistémologie
  • Histoire de la physique
  • Liste de physiciens (Cette liste regroupe les articles consacrés à des physiciens.)
  • Prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les...)
  • Grandes expériences de la physique

Outils et méthodes

  • Analyse dimensionnelle (L'analyse dimensionnelle est le domaine (restreint) de la physique qui concerne les unités des...)
  • Méthodes mathématiques en physique
  • Métrologie (La métrologie est la science de la mesure au sens le plus large.)
  • Méthode expérimentale (Une des bases de la démarche scientifique est l'expérimentation, c'est-à-dire le recueil de...)
  • Simulation informatique
  • Expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences...) assistée par ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant...)

Tableaux et banques de données

  • Constantes physiques
  • Conversion des unités (Cet article énumère des facteurs de conversion entre un certain nombre d'unités de...)
  • Ordres de grandeur
  • Système international d'unités
  • Liste des grands nombres (En mathématiques, grand nombre n'a pas de sens bien défini.)

Notes et références

  1. voir (lien) pour un sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un...) concernant les chercheurs en sciences sociales et naturelles travaillant aux États-Unis.
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