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1 NTRODUCTION
La physique s'est élaborée au cours des siècles à partir d'observations de phénomènes naturels, puis d'expérimentations, c'est-à-dire de mesures quantitatives réalisées dans des conditions les plus contrôlées possibles. Celles-ci ont permis de dégager
des grandeurs physiques caractéristiques, puis des corrélations quantitatives entre ces
grandeurs, qui ont souvent pu souvent être écrites sous forme de lois mathématiques.
Ces lois permettent à leur tour de prédire de nouveaux phénomènes et conduisent à
de nouvelles expériences. Elles permettent en outre de concevoir et de mettre au point
des applications technologiques.
D'abord relatives à des domaines restreints de phénomènes, ces lois ont été au fil
des siècles englobées dans des ensembles cohérents de plus en plus vastes, dans lesquels elles apparaissent comme les conséquences d'un nombre de plus en plus réduit
de principes de base. La physique est ainsi le résultat d'un processus essentiellement
cumulatif: ses développements s'élaborent sur« les épaules des géants», que sont
les physiciens des siècles passés, selon la magnifique expression de Newton.
Il arrive qu' une expérimentation conduise à un résultat en contradiction avec les
prédictions faites à partir de ces lois. Ce grain de sable dans l'ensemble des explications physiques admises à un moment donné est l'indice qu'il faut modifier d ' une
manière ou d'une autre les principes de base, voire en changer totalement. Ce sont
alors les prémices de ce qu'on appelle une « révolution scientifique». Les physiciens
doivent alors abandonner les certitudes anciennes et imaginer de nouvelles explications du monde. C'est un exercice intellectuel extraordinairement difficile dont seuls
sont capables les plus grands esprits.
Les nouveaux principes mis progressivement en place, au prix d'intuitions géniales et de tâtonnements multiples, doivent alors non seulement rendre compte des
nouveaux phénomènes observés, mais aussi englober comme cas particulier les phénomènes expliqués par l'ancienne théorie. Ils permettent aussi de prédire des phénomènes nouveaux, et d'élaborer de nouvelles technologies.
Le début du XXe siècle a été le théâtre pratiquement simultané de deux de ces révolutions. On donne le nom de « théorie de la relativité » et de «mécanique quantique »
aux deux nouveaux cadres conceptuels mis en place à l'issue de ces révolutions. Ces
deux théories ont connu un immense succès, car elles ont permis de rendre compte
avec une extrême précision de la quasi-totalité des phénomènes physiques connus.
Au moment où nous écrivons ces lignes, certains phénomènes restent inexpliqués et
font l'objet de recherches intenses, comme la supraconductivité à haute température
ou la vitesse de rotation des galaxies. L'explication de ces phénomènes est cherchée
XV
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des grandeurs physiques caractéristiques, puis des corrélations quantitatives entre ces
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Ces lois permettent à leur tour de prédire de nouveaux phénomènes et conduisent à
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D'abord relatives à des domaines restreints de phénomènes, ces lois ont été au fil
des siècles englobées dans des ensembles cohérents de plus en plus vastes, dans lesquels elles apparaissent comme les conséquences d'un nombre de plus en plus réduit
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cumulatif: ses développements s'élaborent sur« les épaules des géants», que sont
les physiciens des siècles passés, selon la magnifique expression de Newton.
Il arrive qu' une expérimentation conduise à un résultat en contradiction avec les
prédictions faites à partir de ces lois. Ce grain de sable dans l'ensemble des explications physiques admises à un moment donné est l'indice qu'il faut modifier d ' une
manière ou d'une autre les principes de base, voire en changer totalement. Ce sont
alors les prémices de ce qu'on appelle une « révolution scientifique». Les physiciens
doivent alors abandonner les certitudes anciennes et imaginer de nouvelles explications du monde. C'est un exercice intellectuel extraordinairement difficile dont seuls
sont capables les plus grands esprits.
Les nouveaux principes mis progressivement en place, au prix d'intuitions géniales et de tâtonnements multiples, doivent alors non seulement rendre compte des
nouveaux phénomènes observés, mais aussi englober comme cas particulier les phénomènes expliqués par l'ancienne théorie. Ils permettent aussi de prédire des phénomènes nouveaux, et d'élaborer de nouvelles technologies.
Le début du XXe siècle a été le théâtre pratiquement simultané de deux de ces révolutions. On donne le nom de « théorie de la relativité » et de «mécanique quantique »
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deux théories ont connu un immense succès, car elles ont permis de rendre compte
avec une extrême précision de la quasi-totalité des phénomènes physiques connus.
Au moment où nous écrivons ces lignes, certains phénomènes restent inexpliqués et
font l'objet de recherches intenses, comme la supraconductivité à haute température
ou la vitesse de rotation des galaxies. L'explication de ces phénomènes est cherchée
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