Une brève histoire de la Physique

publicité
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Une brève histoire de la Physique
Alain Bruyère
Février-Mars 2007
1
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Qui ?
• Alain Bruyère
–
–
–
–
–
ingénieur civil électricien UCL, 1980
license spéciale en gestion d’entreprise, Solvay 1982
marié, 4 filles (21, 20, 17, 9)
Senior Program Manager chez Belgacom
fondateur et animateur du groupe de Travail Béna
• groupe trans-disciplinaire de réflexion et
d’approfondissement des questions liées au
Sens, à la Science et à la Foi
– auteur, compositeur, interprète de chansons françaises
2
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Quoi ?
Table des matières : une brève histoire de la physique
1. de l’Antiquité grecque au Moyen Age
2. Du Moyen Age à la Rennaisance : la Mécanique et le
Mouvement
3. la Thermodynamique et la Chaleur
4. l’Electromagnétisme et la Lumière
5. la Relativité restreinte et la Relativité genérale
6. la Mécanique quantique
7. la Théorie des cordes
3
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Comment ?
•
•
•
•
•
•
je ne possède pas la Vérité
interactivité entre vous et moi
échange entre vous
lectures personnelles
travaux personnels
travaux par équipe
4
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Pour qui/Pourquoi ?
• destiné aux non-initiés
• vision globale des théories et des écoles de
pensée depuis l’antiquité grecque jusqu’à
aujourd’hui
• mieux comprendre la réalité, les défis et les
enjeux de la science
5
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Quand ?
• 7 vendredis de 9h à 10h30
– février
• 2
• 9
• 16
– mars
•
•
•
•
9
16
23
30
6
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Introduction
7
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Pourquoi la physique ?
• un moyen de comprendre ce qu’est et ce que n’est
pas la science
• une des clés du monde contemporain
• une des plus impressionnants savoirs de
l’humanité
• un éclairage important sur l’évolution de la pensée
humaine
• une compréhension des notions matière-espacetemps-force-énergie-chaleur-….
8
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Les personnages
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Thalès de Milet
Anaximandre
Pythagore
Parménide
Anaxagore
Socrate
Platon
Héraclite
Aristote
Euclide
Archimède
…
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Stevin
Brahe
Copernic
Galillée
Kepler
Huygens
Newton
Leibniz
Pascal
Descartes
…
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Watt
Carnot
Kelvin
Joule
Clausius
Clapeyron
Stevin
Bolztmann
…
•Einstein
•Planck
•Rutterford
•Bohr
•…
•Heisenberrg
•Schrödinger
•
•
•
•
•
•
•
•
Ampère
Coulomb
Fresnel
Foucault
Franklin
Galvani
Gauss
…
•De Broglie
•
•
•
•
•
Faraday
Maxwell
Lorentz
Hertz
…
•…
•Lemaître
•Pauli
•Dirac
•Young
•Bell
•Aspect
•Hawking
•Witten
•….
9
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
De l’Antiquité grecque à la
Rennaissance
10
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Préhistoire
• observations de la nature
• invention de l’écriture pour « consigner »
• prémisses des sciences : arithmétique,
géométrie, médecine, astronomie
• importance des religieux
11
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Préhistoire
• les hommes font des observations
• l’invention de l’écriture (sumérien, première langue
écrite, 3.300 av J.C.) permet la préservation et la
transmission des observations et des idées
• c’est sur des tablettes d’argile babyloniennes qu’on
trouve des traces des premières mathématiques
• les prémisses des sciences voient le jour sur les
berges des fleuves Tigre et Euphrate en
Mésopotamie et Nil en Egypte et plus tard en Grèce
12
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Préhistoire
• les idées sont en fait transmises par les religieux
• l’observation de phénomènes se reproduisant en cycle et la
découverte de ces invariants de ces cycles constituent un
début de raisonnement scientifique; il y a là la notion que le
monde obéit à des règles et que l’on peut utiliser ces règles
mais science et religion se mêlent
• les opérations arithmétiques de base sont connues chez les
Babylomiens de même que la résolution de problèmes et
d’équations allant jusqu’au 3è degré mais le savoir est
empirique et il n’y a pas de théorisation de ces algorithmes
• la médecine, elle, se développe chez les Mésopotamiens et
les Egyptiens, chez qui également les aspects liés à la
géométrie prennent de l’importance, sans doute dû aux
besoins de construction des berges
13
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Antiquité : le monde grec
14
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Les philosophes de la nature
•
•
•
•
culture occidentale naît en Grèce
philosophie : naît en Grèce vers 600 avant J.C.
avant : religions transmises sous forme de mythes
les premiers philosophes : les philosophes de la
nature : derrière toute chose, il y a une même
origine : “principe premier”
• pas de frontière claire entre science et philosophie
• inventent en fait ce qui fait l’essence des
mathématiques : la démonstration
• monisme et formalisme
15
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
La Tradition et la Recherche
• culture occidentale naît en Grèce
– miracle d’une rencontre
• entre Tradition ou croyances entretenues par les prêtres
(peuples d’Egypte, de Syrie, d’Anatolie, de Mésopotamie,
d’Iran, des îles grecques) et Recherche (quelques hommes qui
s’interrogent eux-mêmes plutôt que d’interroger les prêtres)
• entre la religion du peuple et le doute de quelques-uns
– naitront la littérature, les arts, la science, la philosophie
et l’histoire
16
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Les philosophes grecs
• philosophie : naît en Grèce vers 600 avant J.C.
• avant : religions transmises sous forme de mythes
– explications mythiques aux problèmes philosophiques
• les premiers philosophes : les philosophes de la
nature
– s’attachent à la nature et aux phénomènes naturels
– croyent qu’il existe une substance élémentaire à l’origine de toutes
ces métamorphoses
– essayent de formuler des lois naturelles et veulent comprendre les
événements de la nature sans recourir aux mythes
– adoptent donc les premiers un mode de pensée scientifique
17
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Les philosophes grecs
• pour les premiers philosophes grecs, « quelque chose » avait toujours
existé
• aujourd’hui, certains pensent que quelque chose a pu naître du néant
mais pour ces philosophes grecs, c’est surtout le fait que quelque chose
pouvait se transformer en quelque chose d’autre qui constituait le fond
du problème plus que le fait qu’il y ait quelque chose
• ils tentaient d’expliquer les changements perpétuels de la nature;
comment par exemple la matière pouvait-elle se transformer en
quelque chose de vivant ?
• ils développent la conception que derrière toute chose, il y a une même
origine et qu’ il y a une substance élémentaire dissimulée derrière
chaque forme créée dans la nature
• en résumé, on peut dire que le « projet » des premiers philosophes
tourne autour du « principe premier » et de ses métamorphoses au sein
de la nature; à noter que c’est grâce à Aristote que nous ont été
transmis le peu qu’il nous reste des philosophes de la nature
18
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Les philosophes grecs
• pas de frontière entre science et philosophie
• la plupart des scientiqiques grecs sont des
philosophes
• la logique est née de la cohérence du discours
• la physique est née du principe de toute chose
• inventent en fait ce qui fait l’essence des
mathématiques : la démonstration
– géométrie notamment
• deux grands mouvements de pensée
– monisme
– formalisme
19
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Les philosophes grecs
• monisme : idée d’unité du monde pris dans sa totalité,
introduit par les Milésiens : ils proposent une vision d’un
monde s’organisant à partir d’un principe générateur
• formalisme : introduit par l’école pythagoricienne :
propose une vision mathématique d’un Cosmos ordonné
par les nombres où la composante mystique est plus
explicite puisque le nombre est une sorte d’idée du dieu
• la plupart des savants sont à la fois scientifiques et
philosophes car la science n’est en fait pas encore
formalisée
• comme la philosophie, elle utilise le langage naturel pour
s’exprimer
20
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
La Physique
• la science, c’est la physique
• tous les êtres vivants obéissent comme tous les
corps connus aux lois de la physique : molécules,
atômes
– Physique : étude de la matière, des lois générales du
monde, de tous les phénomènes du monde accessibles
aux sens
– Chimie : étude de la diversité de la matière, des
compositions
– Biologie : étude des corps vivants, des processus vitaux
– Technologie : études des objets techniques, des
fonctionnements, des efficacités
– Mathématique : études des nombres et des figures
21
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Thalès de Milet (625 - 548 av J.C.)
From French
Wikipedia:
fr:Image:Thales.jpg
22
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Thalès de Milet (625 - 548 av J.C.)
23
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Thalès de Milet (625 - 548 av J.C.)
• Thalès de Milet :
– philosophe pour son époque mais aussi en fait le 1er astrophysicien (qui s’interroge sur les objets de l’univers)
• avant Thalès :
–
–
–
–
–
terre est plate
méditérannée en est le centre
tout autour, le fleuve Océan
sous la surface du sol, les enfers
plus bas encore, le Tartare, prison des géants
• sur quoi repose tout cela ?
– avant Thalès : question ne se pose pas
– la littérature est indissociée de la religion par son fond et de la
poésie par sa forme (vers)
– Thalès rejette l’autorité des traditions, des religions, des poètes
(Homère, Hésiode)
24
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Thalès de Milet (625 - 548 av J.C.)
• Thalès : quel est le matériau de l’univers ?
•
•
•
•
il est fait d’eau, qui est à l’origine de tout
dans cette eau, il y a une bulle d’air
au fond de la bulle, flotte une galette de terre
la voûte céleste est un hémisphère
• sous la diversité des choses, l’unicité de la
nature
25
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Thalès de Milet (625 - 548 av J.C.)
• au VIIième Siècle avant notre ère, sur les côtes d’Anatolie, alors qu’à
Sardes, capitale de l’empire de Lydie, règnait le fils du Roi Gugu, en
Ionie toute proche aucun roi ne règnait à Milet
• la ville était une des premières Cités-Etats. C’est là que naquit Thalès,
fils d’Examynes, un riche marchand, et Cleobuline. Certains historiens
en font un descendant de la famille des Thélides qui furent les Rois
mythiques de l’ancienne Phénicie ( descendants d’Agénor, père
d’Europe qui fut enlevée par Zeus)
• pour la majorité toutefois, il est totalement Milésien et de famille
aisée. Pourtant, on affirme aussi qu’il obtint la nationalité milésienne
lorsqu’il s’installa à Milet en compagnie de son ami Neileôs quant ce
dernier fut banni de Phénicie. Mais il faut se méfier de cette assertion
car d’autres sources très sérieuses présentent aussi Neileôs comme le
fondateur de la cité de Milet.
26
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Thalès de Millet (625 - 548 av J.C.)
•
•
•
•
•
•
monde grec est vaste à cette époque; il s’étend de l’Asie Mineure à la Sicile et
la Grèce continentale (celle d’Athènes, de Delphes et de Sparte) est en fait la
moins développée.
les temples de Paestum au sud de Naples ont 3 siècles de plus que l’Acropole
et les cités ioniennes sont plus florissantes que celles d’Italie ou de Sicile.
ces cités ont une organisation sociale extra; chacune d’elles est gouvernée par
une assemblée de citoyens. Les décisions sont donc prises en public.
les Ioniens sont habitués à chercher à compendre les affaires de la cité et donc
on peut comprendre qu’ils aient cherché à comprendre les affaires du monde et
de la nature.
Thalès est parfois considéré comme le premier philosophe qui eut l’idée de
raisonner sur des êtres mathématiques en eux-mêmes, sans plus s’aider de
figures empiriques
l’arrivée de la preuve mathématique est certainement liée à l’installation de la
démocratie et à la nécessité de démontrer la véracité de son discours.
27
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Thalès de Milet (625 - 548 av J.C.)
• Thalès de Milet :
– philosophe pour son époque mais aussi en fait le 1er astrophysicien (qui s’interroge sur les objets de l’univers)
– originaire d’Asie mineure, de Milet, ville commerciale sur la côte
ionienne, en contact avec les croyances égyptiennes,
mésopotamiennes, iraniennes
• premières questions sur la nature du monde
– de quoi est fait le monde ?
• question révolutionnaire
• avant Thalès :
–
–
–
–
–
terre est plate
méditérannée en est le centre
tout autour, le fleuve Océan
sous la surface du sol, les enfers
plus bas encore, le Tartare, prison des géants
28
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Thalès de Millet (625 - 548 av J.C.)
• sur quoi repose tout cela ?
– avant Thalès : question ne se pose pas
– la littérature est indissociée de la religion par son fond
et de la poésie par sa forme (vers)
– Thalès rejette l’autorité des traditions, des religions, des
poètes (Homère, Hésiode)
– Thalès pense que par sa seule pensée, il comprendra les
êtres et les choses
– Thalès : quel est le matériau de l’univers ?
•
•
•
•
il est fait d’eau, qui est à l’origine de tout
dans cette eau, il y a une bulle d’air
au fond de la bulle, flotte une galette de terre
la voûte céleste est un hémisphère
29
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Thalès de Millet (625 - 548 av J.C.)
•
•
•
•
•
•
modèle naïf bien sûr; cependant il comporte une vision qui donne un univers
infini (on verra combien cette question est au centre de la physique moderne,
univers fini ou infini avec bords ou sans bords, …), une terre délimitée avec un
dessus et un dessous
l’important n’est pas la réponse à la question de quoi est fait l’univers mais le
fait d’avoir posé la question
Thalès a voyagé notamment en Egypte et on peut croire que c’est en voyant les
décrues du Nil et les plaines fertiles du Delta qu’il en a conclu que l’eau était à
l’origine de toute chose et que la terre est remplie de minuscules grains de vie
invisibles; Thales rejette les idées qu’il trouve chez Homère et Hésiode
concernant la formation et l’organisation du monde
la physis, en français la physique, est la nature dans la mesure où elle est
l’ensemble de toutes les choses et de tous les êtres qui existent; c’est donc le
monde si on veut
ou bien la Physis c’est ce qui est important et déterminant dans la nature des
choses, comme dans l’expression, c’est dans la nature de l’homme
physique serait donc la connaissance des choses et de la nature des choses;
éthymologiquement, la physique c’est aussi la cosmologie, qui désignerait la
nature d’un point de vue astronomique
30
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Thalès de Millet (625 - 548 av J.C.)
• donc tous les objects vivants ou non sur terre ou
non sont une seule et même chose capable de se
transformer pour donner une variété étonnante
• sous la diversité des choses, l’unicité de la nature
• avec la substance unique qu’il appelle principe de base
(appelée par les romains “élément”)
• Thalès lui attribue donc les qualités de la fluidité et il appelle
cette substance eau, pcq cet élément doit être fluide comme
l’eau des rivières, l’eau des sources, l’eau des mers
• Thalès est aussi le 1er à s’étonner explicitement à
propos de 2 phénomènes
• l’attraction qu’exerce sur les objets en fer, certaines pierres que l’on
trouve à Magnésie => attraction magnétique
• l’ambre frotté par un tissu attire les fétus de paille, de la scieure de
bois, des morceaux de papyrus => attraction électrique
31
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaximandre de Milet (610 – 547 av J.C.)
Détail de l'École d'Athènes de
Raphaël, 1510-1511. Penché
vers Pythagore à sa gauche,
ce personnage est
traditionnellement identifié à
Boèce, cependant le visage
présente des similarités avec
un buste d’Anaximandre et
pourrait être une
représentation du philosophe1
32
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaximandre de Milet (610 – 547 av J.C.)
• philosophe, mathématicien et astronome grec
• disciple de Thalès, 20 après lui, il enlève l’eau du
modèle du monde de Thalès
–
–
–
–
la terre est cylindrique
sa hauteur égale au tiers de son diamètre
c’est un bloc, ce n’est plus une galette
le monde connu autour de la Méditerranée occupe l’une
des faces planes
– il y a peut-être des hommes qui habitent l’autre face, les
pieds tournés vers les nôtres, ce sont les Antipodes
– la voûte céleste est une sphère
– la terre est immobile au centre de la sphère
33
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaximandre de Milet (610 – 547 av J.C.)
• autour de la Terre, de gigantesques roues creuses,
trouées, tournent dans l’espace
• grâce à ces roues, le mouvement des astres se
poursuit régulièrement et inexorablement autour
de la terre; chaque mouvement est uniforme et
circulaire
• pour Anaximandre, notre monde n’est donc qu’un
parmi d’autres, et comme eux, a son origine et sa
fin dans ce qu’il appelle « l’infini », c-à-d l’ «
illimité »
34
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaximandre de Milet (610 – 547 av J.C.)
• Anaximandre était un philosophe, mathématicien
et astronome grec, né à Milet
• on connaît très peu de choses sur sa vie et il a
laissé très peu de documents. Les seuls documents
retrouvés avaient été reproduits par Aristote
• il était un ami et disciple de Thalès de Milet (et
peut être même un de ses parents d’après certains)
ce qui fait qu’à la mort du Maître, il lui succéda à
la tête de l'Ecole Ionienne. Tous deux faisaient
partie des Milésiens, pour qui la réalité était belle
et arrangée et non issue du chaos.
35
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaximandre de Milet (610 – 547 av J.C.)
• disciple de Thalès, 20 après lui, il enlève l’eau du
modèle du monde de Thalès
–
–
–
–
la terre est cylindrique
sa hauteur égale au tiers de son diamètre
c’est un bloc, ce n’est plus une galette
le monde connu autour de la Méditerranée occupe l’une
des faces planes
– il y a peut-être des hommes qui habitent l’autre face, les
pieds tournés vers les nôtres, ce sont les Antipodes
– la voûte céleste est une sphère
– la terre est immobile au centre de la sphère
• aurait le premier fait la distinction entre l’opinion commune de
l’homme ordinaire et le savoir éprouvé du spécialiste
36
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaximandre de Milet (610 – 547 av J.C.)
• cette terre en forme de tronçon est isolée dans
l’espace, ne repose sur rien
• si elle ne tombe pas, c’est parce qu’elle occupe le
centre d’une sphère, qui est la voute céleste, (la
voûte céleste n’est plus un hémisphère) et comme
elle n’a pas plus de raison de tomber dans un sens
plutôt que dans un autre, elle reste en équilibre au
centre de la sphère, donc au centre de l’univers
37
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaximandre de Milet (610 – 547 av J.C.)
• autour de cette Terre, isolée dans l’espace, tournent des roues
gigantesques, dont les parois sont percées de trous laissant voir le feu
qu’elles contiennent
• le soleil est le trou dans la paroi de la roue Soleil, la Lune, le trou dans
la paroi de la roue Lune, et ce trou s’ouvre plus ou moins selon les
jours (nuits)
• grâce à ces roues, le mouvement des astres se poursuit régulièrement et
inexorablement autour de la terre; chaque mouvement est uniforme et
circulaire
• il semblerait, anecdote, qu’Anaximandre ait construit d’ailleurs une
maquette de son système du monde, mais en réalité cela révèle une
évolution assez importante, puisque le soleil, les enfers, le fleuve
océan, qui avaient avant le même statut, sont maintenant différenciés.
• ces roues n’ont pas la même taile, la roue soleil est beaucoup plus
éloignée que la roue lune et les trous dans les parois ont des
dimensions différentes; par ex, le trou soleil est aussi grand que la terre
38
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaximandre de Milet (610 – 547 av J.C.)
• pour Anaximandre, notre monde n’est donc qu’un
parmi d’autres, et comme eux, a son origine et sa
fin dans ce qu’il appelle « l’infini », c-à-d l’ «
illimité »
• ce qui est à l’origine de tout est donc différent de
ce qui se crée et donc le principe premier ne peut
être simplement de l’eau, mais qque chose d’infini
39
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaximène de Milet (585?– 546 av J.C.)
40
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaximène de Milet (585?– 546 av J.C.)
• le troisième philosophe de Milet,
Anaximène, lui, prétend que l’air ou le
brouillard sont à l’origine de toute chose;
• l’eau est de l’air concentrée
• la terre, de l’eau plus concentrée encore
– il s’agit ici, comme pour le principe de
« fluidité » chez Thalès, d’un principe
« aérien »
41
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaximène de Milet (585?– 546 av J.C.)
• Philosophe grec, on sait très peu de choses de lui,
probablement qu'il fut un élève d'Anaximandre et eut pour
disciples Anaxagore et Diogène
• toutes ses œuvres, dont un traité « De la nature », ont été
perdues. Il semble qu’il n’ait voulu se brouiller ni avec
Thalès (LE Maître), ni avec Anaximandre (Son Maître)
aussi inventa-t-il une théorie conforme aux conceptions de
ses illustres prédécesseurs et selon laquelle la substance
primordiale était l’Air
• cet élément avait l’avantage d’exister dans la nature
comme l’Eau de Thalès et d’être invisible comme
l’Apeiron d’Anaximandre !
42
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Les premier philosophes de la
nature
• ce qu’il est important de retenir, c’est que les trois
philosophes de Millet
– pensent qu’il n’existe qu’une seule substance unique à l’origine du
monde et
– se posent la question : comment peut-elle prendre autant de formes
différentes ? c’est ce qu’on appelle la question du changement
43
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Antiquité : le monde grec
44
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
De l’Ionie à l’Italie
• l’Ionie se fait conquérir par les Perses
– les Ioniens se réfugient dans l’autre partie civilisée de la
grande Grèce, en Italie du sud et en Sicile
• c’est donc là que l’on va trouver les philosophes
suivants, mais voyons d’abord les 2 philosophes
– Héraclite d’Ephèse
– Xénophane de Colophon ou d’Elée
45
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héraclite d’Ephèse (540 - 480 av J.C.)
Héraclite,
huile sur toile
d'Hendrick ter
Brugghen,
1628,
Rijksmuseum
(Amsterdam)
46
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héraclite d’Ephèse (540 - 480 av J.C.)
47
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héraclite d’Ephèse (540 - 480 av J.C.)
• avance l’idée que l’élément primordial est le feu
• tout change constamment de forme; le changement est la
réalité
• tout s’écoule, tout est en mouvement
• met l’accent sur les oppositions inhérentes au monde; le
bien comme le mal ont leur place dans le monde; sans le
jeu constant des contraires, le monde n’existerait point
• Dieu, ou le divin, est quelque chose qui englobe le monde
entier; il utilise le mot grec : Logos, (raison), sorte de
raison universelle qui gouverne ce qui se passe dans la
nature
• le monde est éternel et il n’y a donc pas eu création du
monde par un dieu
48
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héraclite d’Ephèse (540 - 480 av J.C.)
• Héraclite naît à Ephèse, son père, Blyson, est un
descendant direct d’Androclès, le fondateur de la
Colonie et lui même fils de Codros le tyran
d’Athènes.
• grâce à cette illustre descendance, sa famille se
paraît du titre de « Basileus ». En tant que fils
aîné, Héraclite est donc destiné à devenir le
magistrat suprême de la cité, mais il renonce à ce
privilège en faveur de son frère… certainement
parce qu’il méprise souverainement ses
semblables et qu’il ne veut pas s’abaisser à
s’occuper d’eux.
49
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héraclite d’Ephèse (540 - 480 av J.C.)
• certains pensent qu’il n’a aucun « Maître » et qu’il
ne doit qu’à lui même les connaissances qu’il a
acquises au long de sa vie. Toutefois, il paraît
presque certains qu’il profite de l’enseignement
d’Hyppase de Métaponte et de celui de
Xénophane d’Elée
• de plus, il est dans une certaine mesure influencé
par les conceptions de Pythagore. En fait, c’est lui
même qui se vante de ne jamais avoir eu de Maître
et quand il se trouve obligé de consulter
quelqu’un, il a coutume de dire : « Attendez que
j’aille m’interroger moi-même ! ».
50
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héraclite d’Ephèse (540 - 480 av J.C.)
• avance l’idée que l’élément primordial est le feu
• tout change constamment de forme; le changement est la
réalité
• tout s’écoule, tout est en mouvement
• met l’accent sur les oppositions inhérentes au monde; le
bien comme le mal ont leur place dans le monde; sans le
jeu constant des contraires, le monde n’existerait point
• Dieu, ou le divin, est quelque chose qui englobe le monde
entier; il utilise le mot grec : Logos, (raison), sorte de
raison universelle qui gouverne ce qui se passe dans la
nature
• le monde est éternel et il n’y a donc pas eu création du
monde par un dieu
51
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héraclite d’Ephèse (540 - 480 av J.C.)
• Héraclite disait : nous ne pouvons pas descendre deux fois
le même fleuve; Dieu est le jour et la nuit, l’hiver et l’été,
la paix et la guerre, la faim et la satiété
• ce logos gouverne tout ce qui se passe dans la nature, il
s’agit d’une loi universelle, commune à tous et chacun doit
s’y référer; ce Logos est à l’origine de tout; le logos c’est
l’unité de la nature
• Héraclite identifie le Logos au feu
• Logos signifie à la fois raison et langage et contient la
notion de liaison
• le Logos est donc le liant de la nature; la réalité est un flux
incessant qui nous donne l’illusion de la réalité
52
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Xénophane de Colophon (520? – 480 av J.C.)
ou Xénophane d’Elée
53
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Xénophane de Colophon (520? – 480 av J.C.)
ou Xénophane d’Elée
• philosophe et poète grec fils de Dixios ou
d’Orthmène (son père n’est pas vraiment connu…
pas plus que sa date de naissance), il naît à
Colophon sur la côte ionienne
• une de ses principales occupations consiste à
composer des satires qu’il chante à la fin des
banquets pour se moquer de ses confrères.
• l’élément principal est la terre
• le soleil, les astres ne sont pas des dieux mais des
pierres situées dans le ciel
54
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Xénophane de Colophon (520? – 480 av J.C.)
ou Xénophane d’Elée
• la Terre plate est infinie et ne flotte ni sur l’eau comme le prétent
Thalès, ni dans le vide comme le veut Anaximandre, elle n‘a pas de
limites, ni sur les côtés, ni en dessous et s'étend dans toutes les
directions.
• les astres : Soleil, Comètes, Planètes sont des nuées incandescentes.
• le mouvement des astres est rectiligne, donc les astres que l’on voit ne
sont jamais les mêmes. Chaque soir, ils s'éteignent dans la mer ou le
désert et il y a, par le fait même, une infinité de Soleils différents.
• le monde est issu de la Terre et retournera un jour à la Terre. Pour
l’instant, il est fait d’un mélange de Terre et d’Eau avec des états
intermédiaires constitués de boue.
• pour prouver les imbrications d’un de ces éléments dans l’autre, il a
l’idée de faire référence aux fossiles de plantes, coquillages et poissons
trouvés près de Syracuse.
55
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Pythagore de Samos (532 – 497 av J.C.)
Pythagore,
détail de
l'École
d'Athènes de
Raphaël,
1509
56
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Pythagore de Samos (532 – 497 av J.C.)
57
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Pythagore de Samos (532 – 497 av J.C.)
• en 530 av J.C., Phytagore de Samos débarque à Crotone, dans le sud
de l’Italie
• alors que Thalès et Anaximandre sont des géomètres, Pythagore lui,
privilégie les nombres; s’oppose aux Milésiens
–
–
les Milésiens, eux, pensent trouver dans un élément, c-à-d dans une substance, dans une réalité
matérielle, l’origine de toutes choses (substantialisme)
Phytagore prétend que la réalité ultime du monde se trouve dans les nombres (structuralisme);
• fonde une école, presque une secte, où les travaux sont réservés aux
initiés
• théorème de Pythagore; harmonie dans les rapports des nombres
• la terre est sphérique, immobile au centre d’un univers sphérique; il
s’agit de la forme parfaite, c-à-d celle où toutes les directions se valent
• le soleil et la lune sont aussi des sphères
58
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Pythagore de Samos (532 – 497 av J.C.)
• Pythagore de Samos est souvent présenté comme le premier vrai
mathématicien de l’histoire
• bien que représentant un personnage clef de cette discipline, on ne
connaît pratiquement rien des travaux qu’il a effectivement réalisés
puisqu’il ne subsiste aucune trace de ses écrits. Il est d’autant plus
difficile de se faire une opinion que le personnage évoluait à la limite
entre le scientifique et le religieux, s’entourant de secret et cultivant le
mystère.
• certains de ses biographes en font même un personnage d’essence
divine. Ne prétendit-il pas lui même que son nom signifiait « annoncé
par la Pythie ». Si les historiens reconnaissent une assez bonne
concordance entre les moments essentiels de sa vie, ils ne parviennent
pas à se mettre d’accord sur les dates qui peuvent différer parfois de
plus de 20 ans… Et, à la limite, il arrive même qu’on en vienne à
considérer le personnage et sa vie comme une simple légende.
59
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Pythagore de Samos (532 – 497 av J.C.)
• en 530 av J.C., Phytagore de Samos débarque à Crotone,
dans le sud de l’Italie
• alors que Thalès et Anaximandre sont des géomètres,
Pythagore lui, privilégie les nombres; s’oppose aux
Milésiens
• fonde une école, presque une secte, où les travaux sont
réservés aux initiés
• théorème de Pythagore; harmonie dans les rapports des
nombres
• la terre est sphérique, immobile au centre d’un univers
sphérique; il s’agit de la forme parfaite, c-à-d celle où
toutes les directions se valent
• le soleil et la lune sont aussi des sphères
60
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Pythagore de Samos (532 – 497 av J.C.)
•
•
•
•
•
il s’agit d’un ensemble de croyances liées à Orphée (pouvoir initiatique de la musique,
descente aux enfers,..)
les Milésiens, eux, pensent trouver dans un élément, c-à-d dans une substance, dans une
réalité matérielle, l’origine de toutes choses (substantialisme)
Phytagore prétend que la réalité ultime du monde se trouve dans les nombres
(structuralisme); de manière générale, soit s’attacher à l’idée d’une substance
primordiale à partir des sensations des sens, soit essayer de trouver sous les choses
apparentes, une réalité plus intelligible que sensible et souvent confondue avec le
numérique; ex la musique et les rapports entre par exemple des cordes de la lyre qui est
tétracorde; la plus grande corde a deux fois la longueur de la plus petite, la deuxième,
une fois et demie la plus petite, la troisième vaut une fois et un tiers la plus petite; donc
la progresion de la plus petite à la plus grande est, si la petite vaut 1 : 1 – 4/3 – 3/2 – 2
ou inversément de la plus grande à la plus petite si la grande vaut 1 : 1 – 3/4 – 2/3 – ½
Pythagore a recherché d’où venait cette harmonie, cette beauté et il a constaté qu’il y
avait harmonie quand intervenaient entre les rapports des nombres entiers; dans le cas de
la lyre, les rapports sont construits avec les nombres 1-2-3-4 car si on prend par exemple
la plus petite ayant une longueur de 6 (unités), on a dans l’ordre croissant 6 – 8 - 9 – 12
– et pour les rapports complémentaires, on a 12/9 = 4/3, 12/8 = 3/2, 12/6 = 2, 9/6 = 3/2,
8/6 = 4/3. De plus 1+2+3+4=10. Pythagore rajoute donc à l’arithmétique et à la
géométrie, l’harmonie; Pythagore fonde en même temps l’acoustique, c-à-d l’étude des
sons et des instruments qui la produisent
c’est grâce aux « dissidents » qui quittent l’école que nous savons qu’on y mène des
travaux sur une formulation mathématique des sons produits par une corde tendue
61
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Parménide d’Elée (515 - 450 av. J.C.)
Illustration, détail de
L'école d'Athène de
Raphaël
62
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Parménide d’Elée (515 - 450 av. J.C.)
63
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Parménide d’Elée (515 - 450 av. J.C.)
• quitte l’école de Pythagore au début du Vè s av
J.C.
• tout ce qui existe a toujours existé
• l’être est le non-être n’est pas
• rien ne naît de rien
• il n’y a pas de réelle transformation
• les sens nous « trompent », ils ne saisissent que
l’apparence; la raison nous convainct que tout cela
ne peut exister
• 1er rationaliste
64
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Parménide d’Elée (515 - 450 avant J.C.)
• le soleil est une boulle de feu
• la lune est une boulle pierreuse qui ne brille
que du côté où le soleil l’éclaire
• la lumière vient du soleil et là où elle
n’arrive pas, sur la terre comme sur la lune,
il fait noir => l’obscurité n’est que l’absence
de lumière
65
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Parménide d’Elée (515 - 450 av. J.C.)
• né à Élée (colonie grecque de l'Italie du sud),
Parménide aurait eu comme Maîtres Anaximandre
et le philosophe pythagoricien Aminias
• la tradition le considéra également, à tort ou à
raison, comme un disciple de Xénophane de
Colophon
• on croit qu'il fit partie d'une secte ou d'une
communauté médicale, et qu'il rédigea les lois de
sa ville natale.
66
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Parménide d’Elée (515 - 450 av. J.C.)
• quitte l’école de Pythagore au début du Vè s av
J.C.
• tout ce qui existe a toujours existé
• l’être est le non-être n’est pas
• rien ne naît de rien
• il n’y a pas de réelle transformation
• les sens nous « trompent », ils ne saisissent que
l’apparence; la raison nous convainct que tout cela
ne peut exister
• 1er rationaliste
67
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Parménide d’Elée (515 - 450 av. J.C.)
• rien ne peut devenir autre chose que ce qu’il est
• ses sens lui font percevoir les choses autrement
que sa raison mais il préfère se confier à sa raison
car selon lui, les sens nous donnent une fausse
image du monde
• la raison est la source de toute connaissance du
monde
• adepte du monisme : la réalité est absolument une,
quelque soit sa multiplicité de facade
68
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Parménide d’Elée (515 - 450 avant J.C.)
• le soleil est une boulle de feu
• la lune est une boulle pierreuse qui ne brille
que du côté où le soleil l’éclaire
• la lumière vient du soleil et là où elle
n’arrive pas, sur la terre comme sur la lune,
il fait noir => l’obscurité n’est que l’absence
de lumière
69
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Parménide d’Elée (515 - 450 avant J.C.)
• véritable révolution car jusque là, l’obscurité était
matérielle, une sorte de brume sombre qui montait
du sol le soir
• avec Parménide, la lumière a une source, elle se
déplace et là où l’obstacle l’empêche d’arriver, il
fait noir; c’est donc une nouvelle image de la
lumière
• la physique fait un pas en avant, elle le doit à
l’astro-physique
• mais celle-ci sera bientôt interdite, sous peine de
mort par la loi athénienne
70
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héraclite
• les sens nous disent
que la nature est en
perpétuelle mutation
• tout se transforme
• nos sens sont fiables
Parménide
• la raison dit que rien
ne peut changer
• rien ne peut se
transformer
• nos sens sont
trompeurs
71
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Empédocle d’Agrigente (490 - 430 av J.C.)
Originally from
de.wikipedia
72
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Empédocle d’Agrigente (490 - 430 av J.C.)
73
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Empédocle d’Agrigente (490 - 430 av J.C.)
•
•
•
•
originaire de Sicile
résoud l’antagonisme Parménide-Héraclite
propose une synthèse des conceptioins des Milésiens
l’hypothèse de départ : « une seule substance est à
l’origine de tout » est fausse
• l’eau ne peut pas changer de nature (Parménide) mais
en même temps nous devons croire ce que nous
voyons (Héraclite)
• la nature dispose de 4 substances élémentaires
– la terre, l’air, le feu et l’eau
• mais pour quelles raisons ces éléments s’assemblentils et qu’est ce qui est à l’origine de leur séparation ?
74
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Empédocle d’Agrigente (490 - 430 av J.C.)
• Empédocle fut à la fois philosophe,
médecin, poète, physicien et démocrate
• il naît à Agrigente en 492 avant J.C. dans
une famille noble et aisée. Son père
s’appelait Méton et son grand père…
Empédocle lui aussi.
75
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Empédocle d’Agrigente (490 - 430 av J.C.)
•
•
•
•
originaire de Sicile
résoud l’antagonisme Parménide-Héraclite
propose une synthèse des conceptioins des Milésiens
l’hypothèse de départ : « une seule substance est à
l’origine de tout » est fausse
• l’eau ne peut pas changer de nature (Parménide) mais
en même temps nous devons croire ce que nous
voyons (Héraclite)
• la nature dispose de 4 substances élémentaires
– la terre, l’air, le feu et l’eau
• mais pour quelles raisons ces éléments s’assemblentils et qu’est ce qui est à l’origine de leur séparation ?
76
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Empédocle d’Agrigente (490 - 430 av J.C.)
• si l’hypothèse était vraie, le fossé entre ce que nous dit la raison et ce que
nous disent nos sens serait à jamais infranchissable
• l’eau ne peut pas changer de nature mais ce que nous voyons c’est une
nature en perpétuelle mutation => hypothèse de départ que la nature
procède d’un seul élément est fausse
• tout ce qui se meut dans la nature est dû au mélange et à la séparation de
ces 4 éléments, seules changent les proportions
• à la mort d’une fleur, celle-ci se transforme mais les 4 éléments qui la
composent se séparent à nouveau mais les 4 éléments de base restent
indemnes, inchangés
• selon Empédocle, les 4 éléments sont éternels, il s’assemblent en diverses
proportions pour former l’ensemble des êtres et des choses. Il explique
ainsi la diversité observée par une unité sous-jacente et accessible à la
raison et aux sens et résoud le problème de la diversité grâce aux
combinaisons des 4 éléments
• selon Empédocle, il y a 2 forces : l’amour qui unit les choses et la haine
qui les séparent; il fait la différence entre un élément et une force
77
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaxagore de Clazomènes (500 – 428 av J.C.)
78
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaxagore de Clazomènes (500 – 428 av J.C.)
79
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaxagore de Clazomènes (500 – 428 av J.C.)
• disciple d’Anaximène, Anaxagore, originaire d’Ionie, s’installe à
Athènes; il ne souscrit pas non plus à l’idée, comme Parménide, que
l’eau par ex. puisse se transformer en tout ce que nous voyons
• la nature est formée de minuscules morceaux invisibles à l’œil. Tout
peut se diviser en parties encore plus petites; dans chacune d’elles, il y
a une fraction du tout
• conçoit une sorte de force qui structure et donne forme aux êtres
humains, aux animaux, aux plantes : l’intellect ou l’intelligence
• si je prends une cellule de ma peu, celle-ci révèlera l’état et la nature
de ma peau mais aussi ceux de mes yeux, la couleur de mes cheveux,
etc…
• chaque cellule de mon corps détient les informations détaillées de la
composition des autres cellules de mon corps
80
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaxagore de Clazomènes (500 – 428 av J.C.)
• pour lui, les corps célestes sont formés de la même matière que la
terre; donc il n’est pas exclu que des hommes vivent sur d’autres
planètes
• Anaxagore enseigne la science, il semble ignorer les travaux des
Pythagoriciens et pour lui, la terre est encore plate, la lune est pierreuse
• il donne la première explication correcte des éclipses de soleil
• Anaxagore est condamné à mort et les Athéniens adoptent une loi
vouant au même sort tout qui donnera un enseignement sur les choses
du ciel
• Anaxagore est contraint de quitter la ville car on l’acce d’athéïsme, il a
osé prétendre que le soleil n’est pas un dieu mais une pierre chauffée à
blanc plus grande que le Péloponnèse
• ce qui est passible de mort, c’est l’étude de la nature des objets
célestes, c’est donc l’astro-physique
• (il est le premier grec à parler du problème de la quadrature du cercle)
81
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaxagore de Clazomènes (500 – 428 av J.C.)
• Fils d’Hégésibule et bien qu’issu d’une famille riche, il
parvint à bâtir sa richesse par ses propres moyens.
• il passa la première partie de sa vie en Ionie où il étudia les
nouvelles disciplines qui venaient de se mettre en place
dans les domaines de la Philosophie et des Sciences.
• bien que l'Ionie ait produit des « philosophes » comme
Pythagore, de tels domaines de réflexion n’étaient toujours
pas parvenus à toucher les penseurs athéniens
• il est possible d’affirmer qu’Anaxagore fut le premier à
introduire la Philosophie à Athènes quand il se rendit dans
cette ville en 480 av. J.C. Il eut ainsi parmi ses élèves
Périclès, Euripide, Métrodore, Archélaos et sans doute
Socrate… qui fut déçu par l’enseignement de son maître !
82
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaxagore de Clazomènes (500 – 428 av J.C.)
• alors que l’Ionie est perse, la Sicile, harcelée par les
Carthaginois et l’Italie aux mains des Romains, Athènes, qui a
sauvé la Grèce, voit arriver Anaxagore
• disciple d’Anaximène, Anaxagore, originaire d’Ionie, ne
souscrit pas non plus à l’idée, comme Parménide, que l’eau par
ex. puisse se transformer en tout ce que nous voyons
• la nature est formée de minuscules morceaux invisibles à l’œil.
Tout peut se diviser en parties encore plus petites; dans chacune
d’elles, il y a une fraction du tout
• conçoit une sorte de force qui structure et donne forme aux
êtres humains, aux animaux, aux plantes : l’intellect ou
l’intelligence
83
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaxagore de Clazomènes (500 – 428 av J.C.)
• si je prends une cellule de ma peu, celle-ci révèlera l’état et la
nature de ma peau mais aussi ceux de mes yeux, la couleur de
mes cheveux, etc…
• chaque cellule de mon corps détient les informations détaillées
de la composition des autres cellules de mon corps
• Anaxagore venait d’Asie Mineure, il s’installa à Athènes mais
il fut contraint de quitter la ville car on l’accusait d’athéïsme, il
avait osé prétendre que le soleil n’était pas un dieu mais une
pierre chauffée à blanc plus grande que le Péloponnèse
• pour lui, les corps célestes sont formés de la même matière que
la terre; donc il n’est pas exclu que des hommes vivent sur
d’autres planètes
84
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaxagore de Clazomènes (500 – 428 av J.C.)
• Anaxagore enseigne la science, il semble ignorer les
travaux des Pythagoriciens et pour lui, la terre est encore
plate, la lune est pierreuse
• il donne la première explication correcte des éclipses de
soleil
• l’enthousiasme de la jeunesse athénienne inquiète les
autorités : quoi, des pierres dans le ciel, domaine des dieux
?
• Anaxagore est condamné à mort et les Athéniens adoptent
une loi vouant au même sort tout qui donnera un
enseignement sur les choses du ciel
• ce qui est passible de mort, c’est l’étude de la nature des
objets célestes, c’est donc l’astro-physique
85
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaxagore de Clazomènes (500 – 428 av J.C.)
• il a été le premier grec à parler du problème de la
quadrature du cercle
• la quadrature du cercle est un problème classique de
mathématiques apparaissant en géométrie. Il fait partie des
trois grands problèmes de l'Antiquité, avec la trisection de
l'angle et la duplication du cube. Dans le plus ancien texte
mathématique retrouvé, le Papyrus Rhind (~1650 av. J.C.), le scribe Ahmès proposait déjà une solution approchée
du problème. Le premier scientifique grec à s'intéresser à
la question a été Anaxagore de Clazomènes.
86
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Anaxagore de Clazomènes (500 – 428 av J.C.)
•
•
Le problème est de construire un carré de même aire qu'un disque donné à l'aide d'une
règle et d'un compas (voir nombre constructible). Il remonte à l'invention de la
géométrie et a occupé de nombreux mathématiciens aux cours des siècles
Il remonte à l'invention de la géométrie et a occupé de nombreux mathématiciens aux
cours des siècles. C'est en 1837 que Pierre-Laurent Wantzel démontre un théorème qui
permet d'exhiber la forme des équations des problèmes impossibles à résoudre à la règle
et au compas. Mais il faudra attendre jusqu'en 1882 pour que le mathématicien allemand
Ferdinand von Lindemann démontre la transcendance de π pour appliquer le théorème
de Wantzel au problème de la quadrature du cercle et ainsi démontrer qu'elle était
impossible à réaliser
L'approximation mentionnée dans le Papyrus Rhind
87
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Leucippe (480 – 420 av J.C.)
(de Milet, d ’Elée ou d’Abdère)
88
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Leucippe (480 – 420 av J.C.)
(de Milet, d ’Elée ou d’Abdère)
89
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Leucippe d’Elée (480 – 420 av J.C.)
(ou de Milet ou d’Abdère)
• on ne sait que peu de choses sur ce personnage et souvent,
les éléments sont des plus contradictoires
• ainsi, il serait né à Milet, Elée, Abdère… ou même nulle
part puisque certains prétendent qu’il n’a jamais existé.
• agé d’une trentaine d’années, il quitta sa patrie (laquelle ?)
pour voyager à travers le monde. On le retrouva à Elée où
il passa plusieurs années à assimiler parfaitement les idée
de Zénon afin de… mieux les démolir !
• il fit halte à Abdère où il fonda une Ecole.
• malheureusement, il eut la malchance d’y avoir un élève
aussi brillant que Démocrite et la renommée de l’élève
effaça la gloire du Maître.
90
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Leucippe d’Elée (480 – 420 av J.C.)
(ou de Milet ou d’Abdère)
• rejette la religion
• fonde sa connaissance du monde sur l’observation et le
raisonnement
• pour certains, Leucippe était pythagoricien.
• fondateur de l'atomisme
– mais nous ne possédons aucune de ses œuvres à proprement parler : elles
sont comprises dans celles de Démocrite, et il est pratiquement impossible
de distinguer leurs idées respectives. L'existence même de Leucippe est
sujette à caution : Lucrèce la nie, mais Aristote et Théophraste le citent
explicitement comme étant à l'origine de la théorie atomiste.
• écarte tout mysticisme
– raisonnement de type : observation-raisonnement ex le morceau de bois
que l’on casse en deux indéfiniment; d’où l’idée que les morceux d’une
matière sont de la même nature que l’obet que l’on divise pour obtenir les
morceaux; mais on ne peut pas diviser à l’infini
91
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Démocrite d’Abdère (460-370 av J.C.)
92
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Démocrite d’Abdère (460-370 av J.C.)
93
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Démocrite d’Abdère (460-370 av J.C.)
• dernier grand philosophe de la nature, élève de Leucippe
• les changements dans la nature ne sont pas la conséquence
d’une réelle transformation
• tout doit être constitué de minuscules éléments de
construction, chacun pris séparément, éternel, solide,
indivisible et immuable : les atomes
• Démocrite ne fait appel à aucune force ou esprit pour
expliquer les phénomènes naturels; la seule chose à
l’œuvre sont les atomes et le vide
• Démocrite, matérialiste et mécaniciste
94
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Démocrite d’Abdère (460-370 av J.C.)
• Démocrite d’Abdère est surtout réputé pour sa théorie
« atomique », et pourtant, il est aussi un excellent
géomètre.
• on connaît toutefois quelques petites choses de sa vie
• fils d’Hégésistrate ou d’Athénocrite… ou encore de
Damasippe…, il aurait vu le jour à Abdère … ou Milet, à
une date variant entre 472 et 457 avant J.C. !
• il était le plus jeune de quatre enfants. Ses deux frères se
nommaient Hérodotos et Damasios, quant à sa sœur,
l’histoire en a perdu le nom.
95
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Démocrite d’Abdère (460-370 av J.C.)
• dernier grand philosophe de la nature, élève de Leucippe
• les changements dans la nature ne sont pas la conséquence
d’une réelle transformation
• tout doit être constitué de minuscules éléments de
construction, chacun pris séparément, éternel, solide,
indivisible et immuable : les atomes
• Démocrite ne fait appel à aucune force ou esprit pour
expliquer les phénomènes naturels; la seule chose à
l’œuvre sont les atomes et le vide
• Démocrite, matérialiste et mécaniciste
96
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
•
•
•
•
•
Démocrite d’Abdère (460-370 av J.C.)
ce qui est à la base de la constrcution du monde ne peut pas se subdiviser indéfiniment
sinon on ne pourrait pas s’en servir comme élément de construction du monde; on
obtiendrait si on pouvait les casser et les diviser une soupe et la nature finitait par perdre
tout consistence
ces éléments doivent être éternels car rien ne nait du néant; tous les atomes sont massifs
et solides sans être pour autant les mêmes; s’ils étaient identiques, on ne pourrait pas
expliquer la variété des formes, aussi différentes que l’olivier, la peau, les cheveux, la
violette
Démocrite pensait qu’il y avait une infinité d’atomes dans la nature; certains lisses et
ronds, d’autres rugueux et crichus et c’est justement parce qu’ils ont des formes
différentes qu’ils peuvent s’accrocher les uns aux autres
quand un corps meurt, les atomes se séparent, se dispersent et se recombinent avec
d’autres pour former de nouveaux corps; un peu comme des Legos, on sait aujourd’hui
que les atomes sont formés de protons, neutrons, électrons et donc qu’ils ne sont pas la
plus petite particule mais les physiciens aujourd’huis sont d’accord pour dire qu’il y a
une limite et la plus petit brique de base est le quarkz, la corde ?
Démocrite ne croit qu’à ce qui est matériel, c’est un matérialiste; il n’y a ayucune
intention dans les mouvements, tout se produit dans la nature de façon mécanique, mais
tout n’est pas accidentel, il y a une cause naturelle, une cause dans les choses ellesmêmes
97
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Démocrite d’Abdère (460-370 av J.C.)
•
•
•
pour Démocrite, quand nous percevons qque chose, c’est à cause du mouvement des
atomes dans le vide; quand je vois la lune, c’est que les atomes de la lune frappent mon
œil (photons !!!)
pour Démocrite, on peut aussi réduire l’âme à des atomes; ce sont des atomes ronds et
lisses, les atomes de l’âme; à la mort, ils sont libérés et peuvent reformer une nouvelle
âme; donc l’homme n’a pas une âme immortelle; tout s’écoule dans la nature comme le
pensait Héraclite, les formes vont et viennent, et derrière ces corps en mouvement, il
existe qques éléments éternels et immuables qui ne s’écoulent pas ; les atomes;
Démocrite a donc résolu le problème insoluble de la substance unique et du
changement; il est finalement assez logique que la nature soit fondée sur quelques
éléments qui eux ne changent jamais; l’atomisme est emprunt de substantialisme pcq il
admet que la réalité du monde est composée de corps minuscules formés d’une matière
première, origine de toutes choses et de srtucturalisme pcq les atomes se différencient
les uns des autres par leurs propiriétés mathématique (ex géométriques); les atomes de
l’eau sont spériques et petis, ceux de l’huile sont spériques et gros, ceux du fer et du bois
ont une forme spécifique, etc…
98
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
L’Astronomie
• les Grecs connaissent les travaux des
astronomes égyptiens et des mages de
Chaldée
• les Pythagoriciens ont enseigné qu’il faut
penser le monde en observant, en raisonnant
et en utilisant les nombres
• c’est avec les Grecs que l’astronomie
devient une science en se mathématisant
99
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Philolaos de Crotone
(470 – 398 av J.C.)
100
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Philolaos de Crotone
(470 – 398 av J.C.)
• au centre du monde se trouve un feu central, Zeus
• autour de ce feu sur des cercles concentriques, tournent la
terre et l’anti-terre, diamétralement opposés
• centrés sur le feu, également de plus en plus éloignés, la
lune, le soleil, Vénus, Mercure, Mars, Jupiter, Saturne et
les étoiles fixes
• au delà de la sphère portant les étoiles fixes, le feu éternel
• les corps formant le monde se déplacent sur des cercles,
forme parfaites, la plus harmonieuses (pythagoriciens)
• c’est le soleil qui éclaire la terre pendant la journée;
pendant la nuit la lumière ne l’atteint pas => obscurité
• la lune reflète la lumière du soleil
101
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Philolaos de Crotone
(470 – 398 av J.C.)
• les étoiles fixes se déplacent ensemble fixées à la sphère la
plus extérieure du monde
• les planètes ont un mouvement apparent par rapport aux
étoiles du fait de la rotation de la terre autour du feu central
et de la révolution des diverses planètes autour de celui-ci
• se développe donc un modèle mécanique de par un
ensemble cohérent de mouvements géométriques
• la lune, le soleil, les 5 planètes, la terre, le feu central et…
l’anti-terre => 10 corps célestes (1+2+3+4)
• la terre n’a pas vraiment une place privilégiée
102
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Philolaos de Crotone
(470 – 398 av J.C.)
• savant grec, élève de Pythagore, il aurait été le
seul rescapé de l’incendie de l’Ecole de Crotone.
• il fut le premier à affirmer que la Terre n’était pas
au centre de l’Univers mais qu’elle tournait,
comme tous les autres astres, autour d’un feu
central
• mais ses explications étaient plus mystiques que
rationnelles.
•
103
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Philolaos de Crotone
(470 – 398 av J.C.)
• essaye de décrire comment la terre et les astres sont
disposé pour constituer le monde
• ne cherche pas les principes comme les Milésiens mais une
description géométrique permettant d’expliquer de de
prévoir les mouvements
• les grecs connaissent les étoiles fixes et les étoiles
mouvantes, les planètes; ils en connaissaient 5 : Mercure,
Vénus, Mars, Jupiter, Saturne + soleil et lune
• les grecs définissent les positions des corps célestes à
l’aide d’angles et non de distances
104
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Philolaos de Crotone
(470 – 398 av J.C.)
Une cinquantaine d'année après
Thalès, Pythagore découvre les
propriétés des sons musicaux et
notamment l'harmonie des proportions.
Appliquant d'une manière spéculative
sa théorie au "kosmos", il montre qu'il
est, lui aussi régi par l'harmonie des
nombres.
Parménide, son élève, estime que la
terre ne pouvait avoir qu'une forme
parfaite, celle de la sphère.
Philolaos affine l'idée de ses
prédécesseurs : il fait tourner les astres.
Pour la première fois, la terre ne se trouve
plus au centre du monde. Il est occupé
par un feu central, qui nous est caché par
une "anti-terre". Le Soleil est un miroir qui
tourne en un an autour du feu central et
nous en réfléchit la lumière.
Le principe du mouvement des astres est
ainsi acquis et l'année "terrestre" s'explique
par rapport au soleil.
105
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eudoxe de Cnide (408 – 355 av J.C.)
106
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eudoxe de Cnide (408 – 355 av J.C.)
• part sur un modèle géocentrique
• les 7 planètes sont fixées sur des sphères concentriques de
rayon de + en + grand (lune ayant le rayon le + petit)
transparentes
• la sphère la + éloignée de la terre est celle sur laquelle sont
attachées les étoiles fixes; elle fait un tour complet en 24h
• les axes des sphères qui portent les planètes ne sont pas
colinéaires ce qui explique le mouvement moins régulier
de celles-ci par rapport à celui des étoiles fixes
• système ingénieux tentant d’expliquer les mouvements des
corps célestes mais aussi de les prévoir
• le phénomène des phases de la lune est expliqué
107
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eudoxe de Cnide (408 – 355 av J.C.)
• Eudoxe de Cnide était le fils d’Aischines
• on sait qu’il voyagea jusqu’à Tarente pour y
étudier avec Archytas qui était lui même un
pythagoricien convaincu
• le problème de la « duplication du cube »
passionnait Archytas et il est raisonnable de penser
que l’intérêt manifesté par Eudoxe pour cette
énigme fut provoqué par son illustre Maître.
108
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eudoxe de Cnide (408 – 355 av J.C.)
• il est principalement connu pour sa théorie dite des
"sphères homocentriques".
• l'ébauche de cette théorie est probablement une création de
Pythagore, que Platon a reprise ensuite dans son Timée.
• pour Eudoxe, les astres tournent tous autour de la Terre,
qui est immobile : le Soleil, la Lune et toutes les planètes
alors connues (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne).
• les mouvements de chaque astre sont commandés par un
groupe de sphères qui lui est propre. Le nombre de sphères
dépend de l'astre considéré (3 pour la Lune, autant pour le
Soleil, 4 pour chacune des planètes) ; mais le principe est
le même à chaque fois :
109
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eudoxe de Cnide (408 – 355 av J.C.)
• Chaque astre est enchâssé dans une sphère qui est centrée
sur la Terre et animée d'un mouvement circulaire autour
d'un de ses diamètres. Les deux extrémités de ce diamètre
sont elles-mêmes fixées à une seconde sphère, également
centrée sur la Terre et animée d'un mouvement circulaire
autour d'un de ses diamètres (différent bien sûr du
précédent). Cette seconde sphère elle-même, etc. Chaque
sphère tourne à vitesse constante autour de son axe, mais
les vitesses peuvent varier selon les sphères.
• Les étoiles bougent elles aussi selon Eudoxe, puisque pour
lui la Terre est immobile. Elles sont fichées dans une
sphère tournant d'Est en Ouest en 24 heures autour de l'axe
des pôles de la Terre.
110
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eudoxe de Cnide (408 – 355 av J.C.)
• part sur un modèle géocentrique
• les 7 planètes sont fixées sur des sphères concentriques de
rayon de + en + grand (lune ayant le rayon le + petit)
transparentes
• la sphère la + éloignée de la terre est celle sur laquelle sont
attachées les étoiles fixes; elle fait un tour complet en 24h
• les axes des sphères qui portent les planètes ne sont pas
colinéaires ce qui explique le mouvement moins régulier
de celles-ci par rapport à celui des étoiles fixes
• système ingénieux tentant d’expliquer les mouvements des
corps célestes mais aussi de les prévoir
• le phénomène des phases de la lune est expliqué
111
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eudoxe de Cnide (408 – 355 av J.C.)
Adobe Acrobat
Document
112
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Résumé
Milésiens
Pythagoriciens
Atomistes
Thalès : eau
Anaximandre : infini
Anaximène : air
Héraclite d’Ephèse: feu Logos
Xénophane de Collophon :
terre
Empédocle d’Agrigente : les
4 éléments
Phytagore : nombres
Leucippe : observation Philolaos de Crotone
raisonnement
: système
pyrocentrique
Démocrite : atomes
Parménide d’Elée :
raison
Anaxagore : force
Astronomes
Eudoxe de Cnide :
système
géocentrique
113
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Résumé
Modèle
d’univers
Forme de la
terre
Position de la
terre
Thalès
terre = galette
terre = bulle d’air dans
l’eau
Anaximandre
terre = cylindre
terre = immobile au
centre d’une spère
Pythagore
terre = sphère
terre = immobile au
centre d’une sphère
Parménide
soleil = boule de feu
lune = pierre
Anaxagore
terre = plate
lune = pierre
Philolaos
terre = sphère
terre n’est pas au centre
de l’Univers c’est le feu
Eudoxe
terre = sphère
terre = immobile au
centre de l’Univers
114
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Hippocrate de Cos (460 - 377 av J.C.)
115
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Hippocrate de Cos (460 - 377 av J.C.)
116
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Hippocrate de Cos (460 - 377 av J.C.)
• naît sur l’île de Cos
• fondateur de la médecine grecque
• tente d’expliquer la maladie et la santé de manière
naturelle; avant, la cause était jugée surnaturelle (ex
influence néfaste des étoiles)
• l’état de santé est naturel à l’homme
• quand on tombe malade, c’est parce que la nature sort de
ses rails à cause d’un déséquilibre corporel ou spirituel
• le meilleur moyen de lutter contre la maladie consiste à
vivre simplement et de manière mesurée; le chemin qui
mène à la santé passe par la modération, l’harmonie et une
âme saine dans un coprs sain
117
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Hippocrate de Cos (460 - 377 av J.C.)
• il est le plus grand médecin de l’antiquité,
considéré comme le père de la Médecine.
• probablement né sur Cos (ou Kos), une île de la
mer Egée consacrée à Esculape qui y avait un
temple
• il voyage beaucoup, à Athènes, en Thrace, en
Thessalie, en Scythie et même d’après certains en
Egypte et en Libye, avant de revenir s’installer
dans son île pour y pratiquer et enseigner son
« Art ».
118
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Hippocrate de Cos (460 - 377 av J.C.)
• naît sur l’île de Cos
• fondateur de la médecine grecque
• tente d’expliquer la maladie et la santé de manière
naturelle; avant, la cause était jugée surnaturelle (ex
influence néfaste des étoiles)
• l’état de santé est naturel à l’homme
• quand on tombe malade, c’est parce que la nature sort de
ses rails à cause d’un déséquilibre corporel ou spirituel
• le meilleur moyen de lutter contre la maladie consiste à
vivre simplement et de manière mesurée; le chemin qui
mène à la santé passe par la modération, l’harmonie et une
âme saine dans un coprs sain
119
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Socrate-Platon-Aristote
• à Athènes, où se concentre la vie culturelle, l’étude
de la nature est supplantée par celle de l’homme et
de sa place dans la société
• les pré-socratiques, les philosophes de la nature,
s’intéressaient à l’analyse physique du monde,
l’étude de la nature
• une vague de professeurs et philosophes
originaires des colonnies grecques déferle sur
Athènes : ils s’appellent les Sophistes
120
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Socrate-Platon-Aristote
• Sophiste : signifie une personne cultivée et compétente
• une condition sine qua non pour que la démocratie
s’installe est que le peuple soit cultivé et sufisamment
éclairé pour participer au processus démocratique
• comme les philosophes de la nature, les Sophistes
critiquent la mythologie mais ils rejettent aussi ce qui pour
eux est pur spéculation sans objet
• l’homme ne peut pas trouver de certitudes concernant les
énigmes de la nature et de l’univers (scepticisme) mais il
sait qu’il doit vivre avec les autres hommes
• c’est pourquoi ils s’intéressent à l’homme et à la société,
plutôt qu’à la nature
121
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Socrate
122
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Socrate (470 – 399 av J.C.)
• a 20 ans quand Anaxagore est condamné à mort
• sa vie est surtout connue grâce à Platon, son disciple
• tâche/méthode de Socrate est de faire accoucher les esprits
de pensées justes
• considéré comme le père de la philosophie occidentale et
l’un des inventeurs de la philosophie morale.
• oblige les gens à réfléchir et fait semblant qu’il ne sait pas;
ironie de Socrate
• décèle les faiblesses et les erreurs dans le raisonnement des
Athéniens et les tourne en dérision
• est poussé par une voix divine en son for intérieur
123
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Socrate (470 – 399 av J.C.)
• Socrate comparait sa philosophie à la maïeutique, l’art de faire
accoucher
• il posait des questions, discuttait, faisait comme s’il ne savait rien et
amenait son interlocuteur à se rendre compte lui même petit à petit des
failles dans son raisonnement
• pour Socrate, la vraie connaissance ne peut venir que de l’intérieur de
chacun
• quand un homme se met à raisonner, il puise en lui-même les réponses
• il est condamné à mort (boire la cigüe) pour notamment avoir refusé de
participer à la condamnation à mort de concitoyens et de divulguer le
nom d’opposants politiques
• il aurait pu quitter Athènes, mais il plaçait sa conscience et la vérité audessus de tout et plus haut que sa propre vie
124
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Socrate (470 – 399 av J.C.)
• Socrate, comme les Sophistes, s’intéresse à l’homme plus qu’à la
nature, mais se différencie des Sophistes en ce qu’il ne se considérait
pas comme un savant, mais comme un vrai philosophe
• un philosophe sait qu’il sait très peu
• celui qui sait ce qui est le bien fera aussi le bien, c’est pourquoi il est si
important de parfaire ses connaissances
• Socrate est un rationaliste car il met sa foi dans sa raison
• sa mort révolte ses disciples, notamment le plus célèbre Platon
• Socrate disait qu’il ne savait qu’une seule chose, c’est qu’il ne sait
rien; il est impossible d’être heureux si l’on agit contre ses convictions;
qui sait comment être heureux fera tout pour être heureux, qui sait ce
qui est juste fera ce qui est juste, car quel homme souhaite être
malheureux ?
125
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Platon (427-347 av J.C.)
The School of Athens
(detail) (1509). Fresco,
Stanza della Segnatura,
Palazzi Pontifici,
Vatican
126
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Platon (427-347 av J.C.)
• Philosophe, ami et disciple de Socrate, Aristoclès,
dit Platon (le large) fut d'abord poète, dramaturge
et politicien.
• Théodore de Cyrène lui enseigna les
mathématiques.
• Il créa près d'Athènes, dans les jardins
d'Akadêmos, "l'Académie" , une école de la
philosophie et des sciences, au fronton de laquelle
il fit inscrire :
• QUE NUL N’ENTRE ICI S’IL N’EST
GÉOMÈTRE
• Il fut aussi le précepteur d'Aristote.
127
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Platon (427-347 av J.C.)
• ce qui se met en place avec Socrate et Platon à
Athènes, c’est l’organisation du raisonnement
suivant des règles logiques qui vont désormais
gouverner la pensée du monde occidental
• après la mort de Socrate, Platon qui a 29 ans, va
passer quelques années chez les Pythagoriciens, en
Sicile
• Quand il rentre à Athènes, son ami Eudoxe réalise
un modèle d’univers avec 27 sphères
concentriques
128
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Platon (427-347 av J.C.)
• les Phytagoriciens envisagent en particulier, un système de
sphères concentriques qui séduit Plato
• quand Platon rentre à Athènes, son ami Eudoxe réalise au
moyen de 27 sphères, un modèle qui rend compte des
mouvements des astres, chaque sphère tournant d’un
mouvement uniforme autour d’un axe fixé sur la suivante;
• les astronomes vont se consacrer à améliorer ce modèle car
la perfection céleste leur interdit de s’intéresser à la nature
des astres, à la cause de leur déplacement, et exclut, même
en ce qui concerne la pure description des mouvements,
tout ce qui remettrait en question la coupure entre ciel et
terre en donnant à la terre un caractère céleste
129
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Platon (427-347 av J.C.)
•
•
•
•
les Phytagoriciens envisagent en particulier, un système de sphères
concentriques qui séduit Platon : esthétique et mathématique
quand Platon rentre à Athènes, son ami Eudoxe réalise au moyen de 27
sphères, un modèle rendant compte du mouvement des astres
Platon reste convaincu que le monde a été créé par un dieu et que la terre est
au centre du monde; le monde fut engendré par la proportion que dieu réalisa :
ce que le feu est à l’air, l’air l’étant à l’eau et ce que l’air est à l’eau, l’eau
l’étant à la terre
origine pythagoricienne : proportions mathématiques : bon, vrai, beau
130
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Platon (427-347 av J.C.)
Platon reste convaincu que
la terre est au centre du
monde. Pour expliquer le
mouvement apparent des
astres et planètes sur le
fond du ciel, il suppose
qu'elles sont incrustées
dans des sphères
concentriques, qui se
meuvent les unes par
rapport aux autres autour
de la terre. Cette dernière
reste fixe. Seule la sphère
extérieure des étoiles est
immobile. L'absence de
mouvement apparent
favorisait cette thèse.
Quelques 250 ans séparent
Thalès de Platon; et
131
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Platon (427-347 av J.C.)
• publie la plaidoirie de Socrate
• Platon crée sa propre école de philosophie (distinction entre physique
et philosophie n’est pas encore tout à établie) à l’extérieur d’Athènes,
l’Académie (époque où vivait Eudoxe)
• Ne s’occupe pas tellement de physique , l’essentiel est dans le dialogue
Timée
• s’intéresse aux rapports entre ce qui est éternel et immuable d’une part
et ce qui s’écoule d’autre part (comme les pré-socratiques donc)
• recherche ce qui est vrai, beau et bon et essaye d’appréhender une
réalité propre qui serait éternelle et immuable
• les Sophistes pensaient que les notions de bien et de mal étaient
relatives et pouvaient changer selon les époques; la question du bien et
du mal n’avait rien d’absolu; c’est cette conception que Socrate ne
pouvait accepter
132
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Platon (427-347 av J.C.)
• tout est tangible dans la nature et susceptible de se
transformer, soumis à l’épreuve du temps et destiné
à se dégrader et à disparaître, mais tout est fait
d’après un moule, intemporel, éternel et immuable
• ce qui est éternel et immuable n’est pas quelque
matière élémentaire comme les atomes des présocratiques mais des principes de caractère sprituel,
donc abstraits
• Platon en déduit qu’il doit y avoir un nombre limité
de “moules” qui sont par-dessus ou derrière tout ce
qui nous entoure : il les appelle les idées
• monde des sens et le monde des idées
133
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Platon (427-347 av J.C.)
•
•
•
•
•
on se rappelle Empédocle et Démocrite qui avaient montré que les phénomènes naturels
étaient soumis au changement mais qu’il y avait quelque chose d’essentiel qui jamais ne
changeait, les 4 éléments ou les atomes
derrière tous les hommes, les chevaux, les moutons, les fleurs, il y a l’idée de l’hoome, du
cheval, l’idée du moton, l’idée de la fleur; il y a odnc une autre réalité derrière le monde
des sens, le monde des idées; ce sont les modèles éternels et immuables à l’origine des
différents phénomènes présents dans la nature; rien de ce qui existe dans le monde des sens
ne dure; la raison s’applique à des objets de nature immuable et universelle, c’est pourquoi
elle est immuable et éternelle
Platon s’intéressait fort aux mathématiques (cfr sa visite aux Pythagoriciens) parce que les
rapports mathématiques ne changent jamais ce qui nous permet à nous hommes de
prétendre à une vraie connaissance dans ce domaine; nos perceptions nous permettent donc
d’avoir seulement de vagues interprétations alors que notre raison nous conduit à la vraie
connaissance
la somme des angles d’un triangle égalera toujours 180°. Platon adpote le système des 4
principes d’Empédocle mais il propose cette conception comme résultant d’un
raisonnement lui même reflet de la nécessité d’une proportion entre les principes => aspect
à la fois esthétique et mathématique : caractéristique de Platon
cepandant Platon associe chaque principe à une figure géométrique qui est un polyèdre
régulier, et donc la terre au cube (6 faces égales), le feu à la pyramide (4 faces égales),
l’air à l’octaèdre (8 faces égales) et l’eau à l’isocaèdre (20 faces égales) siat bien qu’il y a
un cinquième polyèdre, le dodécaèdre (12 faces égales) et donc Platon introduit un 5è
élément, l’éther
134
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Platon (427-347 av J.C.)
• l’homme
– le corps : domaine des sens
– l’âme : siège de la raison, qui n’est pas matérielle et qui
donc peut voir le monde des idées
– l’âme a existé avant de venir habiter le corps
– quand elle se réveille dans un corps humain, un vague
souvenir des idées ressurgit dans l’âme => d’où le désir
de retrouver la vraie demeure de l’âme, l’éros ou amour
– l’âme sur les ailes de l’amour rejoindra sa demeure dans
le monde des idées
– la plupart des hommes s’accrochent aux reflets des idées
qu’ils perçoivent dans le monde sensible
• Platon pense que tous les phénomènes naturels ne
sont que les ombres de forme ou d’idées éternelles
135
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Platon (427-347 av J.C.)
• la grande majorité des gens sont satisfaits de vivre parmi les ombres
• ils croient que ces ombres sont la seule chose qui existe et n’ont pas pas
conscience que ces ombres ne sont que des projections, ils en oublient le
caractère immortel de leur âme
• allégorie de la caverne : ceux qui sont restés dans la caverne ne croient
pas que les ombres ne sont que le pâle reflet vacillant de choses bien
réelles, ils maintiennent que la seule réalité est ce qu’ils voient et mettent
à mort celui qui est sorti de la caverne (Socrate)
• le contraste entre l’obscurité de la caverne et la nature à l’extérieur est le
même que celui qui existe entre le monde sensible et le monde des idées;
• l’allégorie de la caverne se touve dans le dialogue intitulé La République
où Platon y brosse le portrait d’un état utopique, république gouvernée
par les philosophes; comme la tête commande au corps, ce sont aux
philosphes de gouverner la société
136
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héraclide de Pont (388 – 312 av J.C.)
137
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héraclide de Pont (388 – 312 av J.C.)
• il est né à Héraclea Pontica
• son père, Euthyphron, un notable de la ville était un descendant direct
des fondateurs grecs de cette cité
• il étudia à Athènes dans la célèbre Académie fondée par Platon. Et
lorsque ce dernier se rendit en Sicile en 360 av. J.C., il en assuma
même la direction temporaire
• des documents permettent de savoir qu’il était plutôt très gros et
toujours très richement vêtu et que les Athéniens avaient tendance à se
moquer de lui
• il fut aussi élève d’Aristote et de Speusippe (le successeur de Platon à
la tête de l’Académie)
• à la mort de Speusippe en 339 av. J.C., il y eut une sérieuse querelle de
succession entre Xénocrate (choisi par le Maître), Ménédème et
Héraclide. Xénocrate l’emporta de quelques voix, dès lors, Héraclide
quitta Athènes et regagna Pont.
138
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héraclide de Pont (388 – 312 av J.C.)
• dissident de l’école de Platon
• propose deux idées repoussées par la science orthodoxe d’AThènes
– la terre tourne sur elle-même en un jour et non la sphère des fixes
• idée de relativité des mouvements
– Vénus et Mercure tournent autour du soleil
• au même moment, Aristote, qui devient élève de Platon quand celui-ci
a 61 ans, pendant 20 ans, propose un modèle à 55 sphères
• propose donc que ce soit la terre qui tourne autour d’un axe, la sphère
des fixes ne bougeant pas au lieu que ce soit la sphère des fixes qui
tourne et la terre qui soit immobile; cette idée est l’idée de relativité
desmouvements; mais que peut cet astronome esseulé par rapport à
l’académie et au lycée !!!
139
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
140
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
141
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
142
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
• médecin du roi de Macédoine, disciple de Platon,
ami et précepteur d'Alexandre le Grand qui lui
offrit d'ailleurs un éléphant, Aristote a joué un rôle
décisif dans les débuts de la science et de la
philosophie.
• vers l’année 350 av. J. C., il conçut une théorie sur
l'Univers satisfaisant le bon sens. Pour tout
observateur en général c'était le ciel évidemment
qui semblait en mouvement.
143
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
• originaire de Macédoine, fonde le Lycée à Athènes
– son époque est marquée par le renouveau de l'empire macédonien et le déclin de
l'influence de la démocratie athénienne. C'est à Aristote que le conquérant Philippe
II de Macédoine confiera l'éducation de son fils Alexandre le Grand, avalisant peutêtre ainsi l'idée de Platon selon laquelle puisque les philosophes ne peuvent devenir
rois, il convient que les rois deviennent philosophes (Lettre VII).
• s’intéresse surtout à la nature vivante
• premier grand biologiste
• alors que Platon n’utilisait que sa raison, Aristote utilise tous ses sens
=> place à l’observation => son apport à la physique et l’astronomie
est plus important
• Aristote est un des premiers scientifiques à mettre par écrit le résultat
de ses recherches
• résume ce que les philosophes de la nature avaient dit, met de l’ordre
dans les concepts et fonde la logique comme science
• tout est repris dans l’oeuvre d’Aristote et occupe une place bien définie
dans tout son édifice
144
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
• Aristote enseigne l’art de raisonner, de déduire, par des raisonnements
sans contradictions, les conséquences de postulats de départ appelés
principes
• dans la formation qu’il dispensait, venait ensuite les mathématiques,
ensuite la physique, les 8 livres de la physique (étude de la nature) dont
les 4 premiers sont consacrés aux principes et les 4 derniers aux
mouvements, pas uniquement mécaniques mais aussi chimiques par ex
comme la congélation de l’eau qui est un mouvement par altération
• Aristote élabore un langage scientifique propre à chacune des sciences;
c’est la nature et elle seule qui constitue le vrai monde
• Platon reste prisonnier selon Aristote d’une vision du monde mythique
où l’homme projette ses représentations et les substitue au monde réel
• Aristote publie un traité de physique en 8 livres
145
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
• publie un traité de physique en 8 livres, le plus haut
moment de la pensée grecque
• 1er problème abordé : celui du nombre des principes
– la matière, la forme, la privation
• 2è livre : théorie de la causalité : 4 causes
– finale, matérielle, efficiente, formelle
• 3è livre : l’étude du mouvement : rapport entre le moteur et
l’effet
• 4è livre : l’espace, le vide, le temps :
– le temps est le nombre du mouvement selon l’antérieur-postérieur
– le vide n’existe pas car sans corps naturel, il n’est pas de
mouvement et hors du ciel, il n’y a aucun corps
146
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
• 5è-> 8è livres : théorie du mouvement
(accroissement/diminution, génération/dégénération,
mouvement local/mouvement global)
– nécessairement, il y a un 1er moteur car tout est mû par qque chose
puisqu’il n’y a pas d’effet sans cause; le moteur 1er est pris comme
principe d’où part le mouvement et non comme cause finale
• admet la théorie des 4 éléments qui lui permet de
comprendre la diversité et les transformations de la
matière; il tirent compte des oppositions chaud-froid, sechumide :
–
–
–
–
le feu est chaud et sec
l’air est chaud et humide
l’eau est froide et hulide
la terre est froide et sèche
147
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
• pour Aristote, l’idée ou forme cheval n’existe pas en soi; la
forme du cheval est constituée par les qualités propres du
cheval, c-à-d ce que nous appelons l’espèce
• les formes sont présentes dans les choses comme la somme
de leurs qualités particulières
• Aristote : rien ne peut exister dans la conscience qui n’ait
d’abord été perçu par nos sens
• Platon : rien n’existe dans la nature qui n’ait d’abord existé
dans le monde des idées
• pour Aristote, notre raison est vide avant que nos sens ne
perçoivent quelque chose
148
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
• la réalité est constituée de différentes choses qui
prises séparément, sont elles-mêmes composées de
forme et de matière
– matière : ce dont les choses sont faites
– forme : somme de ses qualités spécifiques
• la matière porte en elle la possibilité d’atteindre
une certaine forme; la forme d’une chose nous
renseigne sur ce qu’elle peut être mais aussi sur
ses limites
• la force révèle ce que les choses sont en puissance
• quand la poule meurt, la forme cesse d’exister et
reste uniquement la matière;
149
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
• il y a plusieurs types de causes pour Aristote
– la vapeur d’eau contenue dans les nuages se refroidit et se
condense en gouttes de pluie qui tombent sur la terre en vertu de la
loi de la pesanteur
– cause finale : il pleut parce que les animaux et les plantes ont
besoin d’eau pour croître et grandir = dessein
– cause matérielle : la vapeur d’eau se trouve là quand la vapeur
d’eau se refroidit
– cause efficiente : la vapeur d’eau se refroidit
– cause formelle : la forme ou la nature de l’eau est de tomber
• chaque chose dans la nature a son utilité; Aristote voit
l’eau comme une finalité tandis que nous la voyons comme
une condition nécesaire;
150
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
• s’attache à démontrer que toutes les choses dans la
nature appartiennent à différents groupes euxmêmes subdivisés en sous groupes
• fonde la logique comme science
• indique plusieurs règles strictes pour que des
conclusions ou des preuves soient logiquement
valables
• d’un côté les choses inanimées, de l’autre, les
choses vivantes, eux-mêmes divisés en animaux et
en haut de l’échelle, l’homme
• l’homme qui pense de manière rationnelle et
détient là une parcelle de raison divine
151
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
• les planètes sont mobiles par rapport aux
étoiles fixes
• elles font toutes une révolution y compris le
soleil dans le cerlce du Zodiaque, ensemble
de 12 constellations; la ligne médiane étant
l’écliptique
152
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristote de Stagire (384 – 322 av J.C.)
• l’homme a à la fois
– Une âme de plante : âme végétative
– Une âme d’animal : âme sensitive
– Une âme de raison : âme intellective
• Aristote distingue 3 formes de bonheur
– vie de plaisir et de divertissement
– vie de citoyen
– vie de savant et de philosophe
153
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Straton de Lampsaque (340 – 268 av J.C)
Lampsaque (en
grec ancien
Λάμψακος /
Lámpsakos),
d'abord connue
comme Pityussa
(Πιτυοῦσσα /
Pityoũssa) est
une ancienne cité
grecque d'Asie
mineure, située
sur la rive sud de
l'Hellespont, en
Troade. Elle est
proche de
l'actuelle Lapseki.
154
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Straton de Lampsaque (340 – 268 av J.C)
• D'après Diogènes Laerce, il fut le précepteur à
Alexandrie du futur roi Ptolémée Philadelphe de la
dynastie des Ptolémée en Égypte. Pour le
remercier celui-ci offrit au philosophe 80 talents.
En Egypte Straton fit la connaissance vers 287 av
J.C. d' Aristarque de Samos , le célèbre astronome
et mathematicien, qui deviendra son élève. Vers
288 av JC, il regagna Athènes pour assumer la
direction de l'école peripapeticienne fondée par
Aristote , et située au Lycée près d'Athènes.
Charge qu'il assuma pendant 18 ans jusqu'a sa
mort autour de 269 av JC.
155
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Straton de Lampsaque (340 – 268 av J.C)
• successeur d’Aristote à la tête du Lycée à Athènes
• s’écarte cependant d’Aristote dans le sens de la
mesure et du quantitatif
– Il n’y a pas de lieux naturels, il refuse toute finalité aux
phénomènes naturels
• ses idées disparaitront des cours de physique qui
retrouvent alors leur pureté aristotélicienne
156
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
D’Athènes vers Alexandrie
• a la mort d’Aristote, le monde grec a bien changé
– Alexandre est mort et ses généraux se partagent son immense
empire s’étendant de la Méditérranée à l’Inde englobant l’Egypte
et Bavylone
• Ptolémée se réserve l’Egypte et installe sa capitale à
Alexandrie, construite par Alexandre, dont il fait le centre
scientifique des savants grecs, le musée et la bibliothèque
• c’est là qu’Euclide rédige les 13 volumes de ses Eléments
et que les Alexandrins vont mener des travaux de mesure
– nombreux ingénieurs vont construire les instruments permettant
ces mesures; la mécanique va naître comme branche de la physique
qui étudie les mouvements
157
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
D’Athènes vers Alexandrie
•
•
•
•
•
•
•
Musée = centre de recherches où les savants sont regroupés en 4 catégories :
astronomes, écrivains, mathématiciens et médecins
La Bibliothèque n’est au départ qu’une dépendance du musée mais prend vite
une grande importance (500.000 volumes au milieu du IIIè sicècle)
les origines du Musée sont aristotéliciennes mais ses chercheurs vont
s’illustrer dans des domaines où Aristote était le plus discret : mesures
astronomiques, mathématiques, géographie
à Athènes dans la ligne de Platon et Aristote, la physique n’a plus guère de
place; seuls sont à mentionner le fait que pour les Grecs, la géométrie dans
l’espace est sphérique;
l’un des 2 points où l’axe coupe la sphère des fixes que l’on peut voir la nuit
est un véritable repère qu’ils appellent l’étoile polaire
à Alexandrie par ex, on y mène des recherches sur les colorants, sur les
métaux, que l’on n’appelle pas encore la chimie, et l’on y construit toutes
sortes de mécaniques diverses pour les besoins de l’l’observation
Alexandrie est mieux dotée qu’Athènes en moyen financier pour assurer les
coûts de la recherche, le Musée dispose de beaucouip plus de resources que
l’Académie et le Lycée pour supporter la fabrication de tous les instruments
nécessaires à l’expérimentation et à l’observation
158
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Euclide (325 - 265 av J.C.)
Euclide (d'après une
peinture du XVIIIe
siècle)
159
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Euclide d’Alexandrie (325 - 265 av J.C.)
160
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Euclide (325 - 265 av J.C.)
• Euclide, considéré comme le plus éminent mathématicien de
l’antiquité est connu essentiellement par son volumineux traité appelé
« Les Eléments ».
• par contre on ne connaît pratiquement rien de sa vie, sinon qu’il
enseigna à Alexandrie.
• Archimède aurait bien fait référence à Euclide dans « La Sphère et le
Cylindre », mais le document original a disparu et même les dates
avancées pour sa naissance et sa mort ne sont pas sûres.
• d’après certaines sources, arabes, Euclide serait le fils de Naucratès et
il serait né à Tyr, mais les historiens pensent qu’il s’agit d’une simple
fiction.
161
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Euclide (325 - 265 av J.C.)
• auteur des Éléments, qui sont considérés comme
un des textes fondateurs des mathématiques
modernes.
• les postulats
– entre 2 points passe une droite
– tout segment de droite peut être prolongé indéfiniment dans les 2
directions
– étant donné un point et un intervalle, it est toujours possible de
construire un cercle dont le point est le centre et l’intervalle le
rayon
– tous les angles droits sont égaux entre eux
– par un point exrérieur à une droite, on ne peut faire passer qu’une
seule droite parallèle à la première
162
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristarque de Samos (310 – 230 av J.C.)
163
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristarque de Samos (310 – 230 av J.C.)
164
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristarque de Samos (310 – 230 av J.C.)
•
•
•
•
Aristarque de Samos, en grec ancien Ἀρίσταρχος (env. 310–23 av. J.-C. né à Samos,
en Grèce, est un astronome et un mathématicien.
On sait peu de choses sur la vie d'Aristarque de Samos, sinon qu'il fut probablement
l'élève de Strato de Lampsacos, au temps où celui-ci enseignait en Alexandrie.
De ses écrits ne nous sont parvenus que l'ouvrage Sur les dimensions et des distances du
Soleil et de la Lune. Il est fort probable qu'il ait écrit d'autres ouvrages disparus lors de
la destruction de la bibliothèque d'Alexandrie. Sa théorie sur l'héliocentrisme nous est
connue grâce aux commentaires d'Archimède :
« Vous n'êtes pas sans savoir que par l'Univers, la plupart des Astronomes signifient une
sphère ayant son centre au centre de la Terre (...). Toutefois, Aristarque de Samos a
publié certains écrits sur les hypothèses astronomiques. Les présuppositions qu'on
trouve dans ses écrits suggèrent un univers beaucoup plus grand que celui mentionné
plus haut. Il commence en fait avec l'hypothèse que les étoiles fixes et le Soleil sont
immobiles. Quant à la terre, elle se déplace autour du soleil sur la circonférence d'un
cercle ayant son centre dans le Soleil. »
(Archimède, Préface du traité le sablier)
165
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristarque de Samos (310 – 230 av J.C.)
• Aristarque de samos est beaucoup mieux connu
comme astronome que comme mathématicien,
bien qu’étant les deux à la fois.
• il fut un élève de Straton de Lampsaque alors à la
tête du Lycée d’Athènes créé par Aristote. Il y a
peu de chance que ce soit à Athènes qu’Aristarque
ait étudié avec Strato, mais bien plutôt à
Alexandrie où ce dernier eut l’occasion de se
rendre en 287 av . J.C. pour prendre la direction
du Musée/Bibliothèque. Peu de temps après,
Aristarque devint son élève.
166
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristarque de Samos (310 – 230 av J.C.)
• propose un système héliocentrique (la terre tourne
autour du soleil) mais que personne n’adoptera car
paraît contraire à l’évidence : le soleil tourne
autour de la terre qui est fixe
• effectue le premier des mesures des dimensions et
des distances des corps célestes
– mesure de la distance terre-lune et terre-soleil
• reprend l’idée d’Héraclide de faire tourner la terre
autour d’un axe passant par les pôles
• reprend les idées de Philolaos mais en enlevant le
feu central et l’anti-terre
167
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristarque de Samos (310 – 230 av J.C.)
•
•
Soleil est immobile au centre de l’univers; autour du soleil tourne sur une
trajectoire circulaire située dans le plan de l’écliptique, la planète Mercure;
plus loin tourne une 2è planète, Vénus, sur une orbite circulaire dans le même
plan; puis vient la terre, puis les autres planètes, Mars, Jupiter, Saturne
toujours sur des orbites circulaires dans l’écliptique; la terre tourne autour du
soleil en 365, 25 jours et autour de son axe en 24h; la lune tourne autour de la
terre sur une orbite circulaire; mars fait sa révolution autour du solei en 2 ans,
Jupiter en 12 ans, Saturne en 30 ans;
il mesure le diamètre de la lune en utilisant le mécanisme des éclipses de lune
c-à-d qd la lune est dans le prolongement de la ligne terre-soleil, de l’autre côté
de la terre de telle sorte que celle-ci fait de l’ombre et que la lune se trouve
entièrement dans cette zone et ce durant 4 heures; par ses mesures il en déduit
que le diamètre de la lune est ¼ de celui de la terre; il prouve aussi que la lune
est une pierre sphérique, qu’elle tourne, qu’elle est plus petite que la terre;
ensuite il mesure la distance de la terre à la lune et constate que cette distnace
est 120 fois lediamètre lunaire et donc 30 fois le diamètre terrestre; ensuite il
mesure que la distance terre-soleil est 20 fois plus grande que la distance terrelune (en réalité Aristarque s’est trompé dans la mesuire de ces angles et la
distance TS et 400 fois la distance TL
168
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Aristarque de Samos (310 – 230 av J.C.)
Pour la distance Terre-Soleil (T-S), il observe la lune lors d'un de ses
quartiers exacts. L'angle Terre-Lune-Soleil est alors droit. Terre, Lune et
Soleil dessinent un triangle rectangle TLS, rectangle en L. Il lui suffit de
mesurer l'angle Soleil, Terre, Lune. Il en déduit alors un encadrement du
rapport des distances Lune-Soleil et Terre-Soleil. Il trouve pour l'angle
Soleil, Terre, Lune un angle presque droit (90° - 3°). Il démontre alors que
la distance Terre-Soleil est environ 19 fois plus grande que la distance
Terre-Lune. Malheureusement, sa mesure est gravement fausse. Seul des
instruments précis qui n'apparaîtront que plus de mille ans plus tard
permettront d'évaluer cet angle à 90° - 0,15°. Ce qui place le Soleil 20 fois
plus loin.
169
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Ctésibios (? – 250 av J.C)
• était un ingénieur né au IIIe siècle av. J.-C. à
Alexandrie. Il est considéré comme le fondateur
de l'école des mécaniciens grecs d'Alexandrie dont
la tradition se poursuivra avec Philon de Byzance,
Héron d'Alexandrie et jusqu'à Vitruve.
• construit des mécaniques
• crée la pompe aspirante et foulante basée sur un
cylindre dans le quel se déplace un piston aspirant
et refoulant le liquide pompé
170
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Ctésibios d’Alexandrie (? – 250 av J.C)
• Entre le piston, l'hydraule, le clavier, la soupape,
le monte-charge, la clepsydre, l'horloge musicale,
le canon-à-eau et bien d'autres inventions,
Ctésibios était un authentique génie. Ses
inventions ont eu un retentissement majeur sur la
civilisation occidentale.
• Il a laissé un ouvrage aujourd'hui perdu : Les
Commentaires. On en connaît des bribes grâces à
Héron d'Alexandrie, qui en a repris des fragments
dans sa Pneumatique.
171
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Ctésibios d’Alexandrie (? – 250 av J.C)
• une panoplie d’ingénieurs vont développer et construire des
mécaniques car pour observer, il faut des instruments, pour
expérimenter il faut des instruments : compas, goniomètre, (quart de
cercle pourmesurer les angles), clepsydre (pour mesure le temps),
leviers, poulies, treuils, cabestans, béliers, catapultes, tours d’assaut,
…et la mécanique va commencer à voir le jour comme branche de la
physique qui étudie les mouvements
• dans toutes ces machines, le mouvement joue un rôle essentiel et les
ingénieurs d’Alexandrie vont construire des modèles astronomiques en
bois en cuivre, en bronze et des instruments d’observation, ex les
alidades munies de pinnules (petite planchette percé d’un trou, fixée à
une extrémité de l’alidade, celle distante de l’œil, et donc proche de
l’objet observé) qui leur permettront d’avancer dans leurs
connaissances du monde
172
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
Archimède
Domenico Fetti,
1620, Musée Alte
Meister, Dresde
(Allemagne)
173
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
174
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
•
•
•
•
le père d’Archimède était un astronome nommé Phidias, c’est Archimède lui-même qui
fournit cette seule et unique information au sujet de son géniteur.
un ami d’Archimède nommé Heracleides écrivit une biographie du célèbre savant, mais
malheureusement elle fut perdue, si bien que les documents biographiques que l’on
possède proviennent souvent de sources et références indirectes.
Archimède naquit à Syracuse en Sicile. Certains auteurs rapportent qu’il visita l’Egypte
dans sa jeunesse et que c’est au cours de ce déplacement qu’il inventa le dispositif ou
« vis » qui porte son nom. Il s’agit d’une sorte de pompe rudimentaire mais efficace
encore en usage en Egypte et dans de nombreux pays dans le monde. Il est plus que
probable que lors de son séjour à Alexandrie, il eut l’occasion d’étudier les
Mathématiques et la Géométrie avec les successeurs d’Euclide. Non seulement, il devait
parfaitement maîtriser les connaissances dispensées dans ce centre intellectuel, mais en
plus, on possède la preuve qu’il connaissait personnellement et parfaitement plusieurs
des mathématiciens qui y enseignaient puisqu’il correspondit fréquemment avec eux.
Par exemple, il considérait Conon de Samos, non seulement comme un habile
mathématicien, mais aussi comme un ami intime.
selon Plutarque, il apparaît comme certain qu’Archimède entretenait aussi des liens
d’amitié très étroits avec la famille du Roi de Syracuse : Hiéron II.
175
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
• Archimède est un savant grec qui vécut à Syracuse (Sicile)
de 287 av. J.-C. à 212 av. J.-C.. Il est connu pour ses
multiples travaux scientifiques, théoriques ou pratiques,
que ce soit en mathématique ou bien en physique. Parmi
ces derniers, son Traité des corps flottants jette les bases de
ce qui sera plus tard la science nommée hydrostatique.
C'est notamment dans cet ouvrage qu'il étudie avec rigueur
l'immersion d'un corps, solide ou fluide, dans un autre, de
densité inférieure, égale. Le Théorème qui portera plus tard
le nom du savant y est ainsi énoncé (ce théorème fut
ensuite démontré au XVIème siècle).
176
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
• en dehors d’Alexandrie, il y eut aussi d’autres ingénieurs,
comme à Syracuse en Sicile
• Archimède va connaître le même sort que Straton
– Gloire et longévité à ses inventions techniques et à ses travaux en
mathématiques mais oubli des ses apports à la physique
• il s’agit surtout de statique et d’hydrostatique (Traité des
corps flottants) => déjà non positionné sur le terrain des
mouvements aristotéliciens
• est en contradiction avec la physique d’Aristote comme
l’était déjà Straton
– a propos des leviers ou du fameux principe d’Archimède, qui lui
permet d’approcher la masse volumique
– son point de vue est résolument quantitatif et mathématisable et
prend en compte les expériences et les observations
177
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
• a imaginé une série impressionnante de machines
– vis d’Archimède
• a laissé de nombreux ouvrages de mathématiques
• fait l’étude de la balance et des leviers et des
centres de gravité
– loi du levier : Rb1 = Mb2 (b1 et b2 = bras du levier, R charge résistante en A, M
charge motrice en C, B point d’appui du levier, b1 = distance de R à B soit AB et
b2, distance de M à B, soit BC)
M
R
B
b1
b2
C
A
• écrit 2 livres : de l’équilibre des figures planes et
des corps flottants
– poussée d’Archimède : poussée verticale de sens opposé à l’apesanteur qu’un
liquide exerce sur tout corps plongé dans un liquide
– fonde la discipline de la physique qui traite de l’équilibre flottant, l’hydrostatique
178
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
vis d’Archimède ou vis sans fin
179
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
• La poussée d'Archimède est la force résultante
exercée sur un corps plongé en tout ou en partie
dans un fluide (liquide ou gaz) dans un champ de
gravité.
• Cette force résulte de la variation de la pression du
fluide avec la profondeur : la pression augmente
lorsque l'on descend (effet de la gravité sur le
fluide, voir l'article hydrostatiqu), donc la pression
sur la face du bas d'un objet immergé est
supérieure à la pression sur la face du haut, d'où
une force globalement verticale dirigée vers le
haut.
180
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
• Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de ce fluide
une force (poussée) verticale, vers le haut dont l'intensité est
égale au poids du volume de fluide déplacé (ce volume est donc
égal au volume immergé du corps).
• Ayant découvert cette loi en prenant son bain, il se serait
précipité nu dans les rues de la ville, en criant Eurêka!...Eurêka!
(j'ai trouvé!... j'ai trouvé!).
• La poussée d'Archimède varie en fonction du volume immergé
(Vi) du corps, de la masse volumique (r) du fluide,...
(masse volumique : kg/m3)
• La poussée d'Archimède ne varie pas avec la profondeur (h)
d'immersion lorsque le corps est totalement immergé, ce qui est
étonnant (la pression n'est donc pas un facteur significatif de la
poussée d'Archimède),...
181
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
• Dans son traité, La mesure du cercle, utilisant la
méthode dite des périmètres, Archimède approche
la circonférence du cercle par les périmètres de
polygones réguliers inscrits et exinscrits et donne
un bon encadrement de p en utilisant 96 côtés :
• 3,1410 < p < 3,1428
• Par cette méthode et un encadrement de 3,
Archimède établit :
• 3 + 10/71 < p < 3 + 1/7, d'où le fameux p = 22/7
182
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
• En fait, le « nombre d'Archimède », p , n'avait pas
encore le statut de nombre : Archimède entendait
là le rapport L/d du périmètre du cercle à son
diamètre :
• le périmètre du cercle (circonférence) est donc
donné par L = p x d ou encore L = 2 x p x r.
• Ainsi : si désigne l'aire du disque de rayon r, de
diamètre d, alors /r2 est comme L/d. C'est dire que
l'aire d'un disque de rayon r est p x r2.
183
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Archimède de Syracuse (287 – 212 av J.C.)
• la mécanique est la partie de la physique qui étudie les
mouvements
• la statique est celle qui étudie les conditions du repos des
corps
• l’hydrostatique, celle de l’équilibre du flottant
• on attribue aussi à Archimède, l’invention des mirois ardents
• les Grecs comprirent vite que la lumière se propage en ligne
droite, que la lumière du jour est due au soleil, que la nuit il
n’y a pas de ténèbres mais que tout simplement la lumière du
soleil ne nous parveitn pas et que la lumière cumulée des
étoiles et de la lune n’atteint pas une intensité suffisante pour
nous permettre une vision aussi nette que opendant le jour; ils
comprirent également les lois de la réflexion et avec ces 2
règles, ils purent construire des miroirs paraboliques
184
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eratosthène de Cyrène (276 – 192 av J.C)
185
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eratosthène de Cyrène (276 – 192 av J.C)
• Eratosthène est né à Cyrène en Libye
• parmi ses maîtres, on peut citer Lysanias de
Cyrène, Ariston de Chios qui fut un élève de
Zénon et aussi le philosophe et poète Callimaque
né comme lui à Cyrène et qui devint le second
directeur de la Bibliothèque d’Alexandrie
• Eratosthène passa quelques années à Athènes pour
y étudier.
• à la mort de Callimaque, vers 240, il devint le
troisième bibliothécaire en titre.
186
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eratosthène de Cyrène (276 – 192 av J.C)
187
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eratosthène de Cyrène (276 – 192 av J.C)
• Ératosthène fut nommé à la tête de la
bibliothèque d'Alexandrie vers -240 à la
demande de Ptolémée III, pharaon d'Égypte,
et fut précepteur de son fils.
• astronome passionné, on dit que, devenu
aveugle, il se laissa mourir de faim, ne
pouvant plus admirer les étoiles
188
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Eratosthène de Cyrène (276 – 192 av J.C)
• mesure la terre, c-à-d le rayon terrestre
• dresse une carte des pays connus de l’Espagne à
l’Inde où les latitudes sont correctes
• travaille sur les nombres premiers
• avec Archimède et Eratosthène, la physique n’est
plus un ensemble de propositions hypoithétiques
• les physiciens peuvent maintenant connaître les
dipmensions de l’univers, prévoir les éclipses et
les positions des planètes; leur savoir est devenu
une science
189
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Hipparque de Nicée (190 – 120 av J.C)
190
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Hipparque de Nicée (190 – 120 av J.C)
• on ne connaît rien de la vie d’Hipparque, sinon le
fait qu’il soit né à Nicée
• par contre, il existe des pièces de monnaie
nicéennes frappées sous cinq empereurs romains
différents entre 138 et 253 (après J.C.) et qui le
représentent assis et contemplant un globe. Preuve
qu’il fut un personnage très important. Et il est
regrettable que l’on ne dispose que d’aussi peu
d’informations sur la vie d’un homme aussi
illustre.
191
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Hipparque de Nicée (190 – 120 av J.C)
192
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Hipparque de Nicée (190 – 120 av J.C)
• divise le cercle en 306°, chaque angle d’1° en 60
minutes et chaque minute en 60 secondes (nombre
6 !)
• invente la trigonométrie : technique
mathématique, très utile pour les astronomes,
permettant de calculer certains éléments inconnus
d’une figure géométrique à partir d’éléments
connus (angles ou segments) de cette figure
193
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Hipparque de Nicée (190 – 120 av J.C)
•
•
•
•
A l’époque d’Hipparque, alors que PtoléméeVII Phlométor règne sur l’Egypte,
que Attales est roi de Pergame, que les armées romaines prennet Carthage (en
avril 146) et Corinthe (en septembre 146) et que la face du monde va changer,
l’hégémonie grecque étant relayée par l’hégémonie romaine, à cette époque où
Alexandrie et Athènes sont encore les centres culturels du monde, les
astronomes grecs sont parvenus à décrire l’univers, à mesurer les dimensions,
à prévoir la position des planètes et à compter les étoiles
mais il reste une incertitude fondamentale : quel est exactement la mécanique
de l’univers
les idées de Philolaos et d’Aristarque sont depuis longtemps abandonnées;
le système d’Eudoxe, lui, n’est pas entièrement satisfaisant ; en effet il
explique bien que les planètes tournent autour de la terre indépendamment du
système solaire mais mais il ne rend pas compte du phénomène qui fait que
Mercure, Vénus et Mars ont une luminosité un éclat qui varie fortemetn en
cours d’année => ces planètes ne sont pas toujours pendant leur révolution à la
même distance de la terre; les grecs inventèrent le système des excentriques;
194
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Synthèse
• système géocentrique
• avec la terre comme centre du monde
• 2 systèmes
– 1er système :
• le soleil tourne autour de la terre et Mars aussi; si la distance terreMars varie, il faut que la circonférence parcourue par Mars soit
centrée non sur la terre mais sur un point précis situé quelque part
entre la terre et le soleil; c’est le système des excentriques
– 2ème système :
• mais les planètes tournent autour d’un point qui lui tourne autour du
centre du monde
• le mouvement de chaque planète se décompose en 2 mouvements : le
déférent (mouvement d’un point qui parcourt le cercle) et l’épicycle
(mouvement de la planète qui parcourt un cerncle sur ce point)
195
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Les Romains
• ni en physique ni en astronomie, les Romais ne
furent spécialement actifs;
• ils entrèrent en réalité en contact avec les Grecs,
notamment lors du siège de Syracuse en 212; ils
comprirent la supériorité intellectuelle des Grcs,
l’admirèrent et s’efforcèrent d’en tirer parti pas
pour comprendre le monde mais pour le dominer
• le seul nom important pour notre histoire depuis
l’arrivée des Romains en grèce jusqu’à la chute de
l’Empire romain est celui de Claude Ptolémée,
Grec et qui apublié ses travaux en langue grecque
196
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Lucrèce
(98 – 55 av J.C)
197
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Lucrèce
(98 – 55 av J.C)
• Titus Lucretius Carus ou Lucrèce est un
poète et philosophe latin qui vécut au
premier siècle avant l'ère chrétienne. Les
dates exactes de sa naissance et de sa mort
ne nous sont pas connues, on les situe
généralement entre 98 et 54 av. J.-C. Les
circonstances de sa vie et ses principaux
événements restent également
198
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Lucrèce
(98 – 55 av J.C)
• De natura rerum
– long poème en 6 livres
• il constitue une traduction, au sens où on l'entendait à l'époque,
de la doctrine d'Epicure
– Lucrèce n'a pas la prétention de créer de nouveaux concepts, mais de
traduire Epicure, c'est à dire, selon l'acception ancienne du mot
traducere, de transmettre le système épicurien, alors vieux d'environ
deux siècles.
• fait référence à Thalès de Milet
• s’oppose à Aristote en admettant l’existence du vide; il reprend
les idées des atomistes (Leucippe, Démocrite) :
– le monde est formé de vide dans lequel se trouvent les atomes
dont les combinaisons produisent les différents corps que
l’homme connait par ses sens
– le mouvement des atomes dans l’espace produit le temps
199
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Autres idées…
• à Alexandrie et à Rome, apparraissent de
nombreux mouvements et courants de pensée
étrangers aux pensées et traditions grecques
– les descendants de Platon et d’Aristote continuent à
diffuser le rationalisme grec
• soit niant l’existence des dieux,
• soit admettant une divinité suprême abstraite comme le 1er
moteur d’Aristote
• soit en faisant appel à tous les dieux de l’Olympe mais comme
images poétiques (Lucrèce)
200
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Autres idées…mysthiques
•
•
•
•
les religions pharaoniques, de la Judée, de la Perse
influence des astres sur la vie des hommes
relation mystériesues entre le Ciel et la Terre
l’arrivée des pensées mystiques orientales (don’t le
christianisme) dans les centres intellectuels de la
Romania va non seulement ne rien apporter de
significatif en physique et en astronomie mais va
même contribuer à bloquer relativement la pensée
scientifique
201
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Autres idées…mysthiques
– 7 planètes donc 7 objets sur terre reliés aux
planètes, quant aux Les métaux : or-soleil,
argent-lune, vif argent-Mercure, étain-Vénus,
plomb-Saturne, cuivre-Jupiter, fer-Mars
• au début de l’Empire romain, il y a bien un
vingtaine de courants religieus ou mystiques
sur le marché des croyances
202
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héron d’Alexandrie (? - 65 ap J.C)
203
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héron d’Alexandrie (? - 65 ap J.C)
Edfou (Behdet, Apollinopolis
Magna) est le plus grand et
important temple de la Dynastie des
Ptolémées
204
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héron d’Alexandrie (? - 65 ap J.C)
•
•
•
•
grec
plus ingénieur que physicien
publie de nombreux ouvrages techniques
construit une machine, espèce de tourniquet
animé par un jet de vapeur d’eau
• première rencontre d’un physicien avec un
rapport possible entre chaleur et mouvement
205
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héron d’Alexandrie (? - 65 ap J.C)
• seule certitude, Héron vit à Alexandrie et travaille dans la
fameuse bibliothèque
• de celui qui aurait été le plus grand ingénieur de toute
l’Antiquité, on ignore pratiquement tout. Y compris, et
surtout, l’époque à laquelle il vécut. Selon les historiens,
les estimations varient entre le IIème siècle avant et le
IIIème siècle après Jésus-Christ !
• en une douzaine d’ouvrages, il rassemble TOUT ce que les
Grecs connaissent dans le domaine de la technologie et il
se permet d’y ajouter quelques inventions personnelles.
• soit au total un catalogue de près de 100 machines,
parfaitement décrites et illustrées de planches précises.
206
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héron d’Alexandrie (? - 65 ap J.C)
207
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héron d’Alexandrie (? - 65 ap J.C)
•
•
•
•
•
•
•
En mathématiques
On attribue à Héron d'Alexandrie plusieurs formules mathématiques dont une
de calcul de l'aire d'un triangle à partir de la longueur de ses côtés (la formule
de Héron), ainsi qu'une autre permettant d'approcher la racine carrée de
n'importe quel nombre de manière récursive. Il fut aussi dans Stereometrica
l'auteur de formules de mesures de longueur, de surface et de volume pour des
objets en trois dimensions. Les recherches mathématiques de Héron
d'Alexandrie visaient principalement l'aspect pratique de la mesure des objets.
Formule pour calculer l'aire d'un triangle :
Soit ABC un triangle quelconque ayant pour côtés a , b et c.
Soit p le demi-périmetre de ce triangle, c'est-à-dire p = (a + b + c) / 2.
Soit A l'aire du triangle.
A2 = p(p − a)(p − b)(p − c)
NB : L'aire est élevée au carré dans cette formule !
208
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héron d’Alexandrie (? - 65 ap J.C)
• En optique
• Héron l'Ancien étudie dans Catoptrica la lumière et ses réflexions.
Il énonce ainsi les principes de réflexion de la lumière (principes
guidés par la règle selon laquelle la nature choisit toujours le plus
court chemin). Il croyait à l'époque que la vision était possible
grâce à des rayons lumineux émis par les yeux et se propageant à
une vitesse infinie.
209
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Héron d’Alexandrie (? - 65 ap J.C)
•
•
En mécanique et en pneumatique
Héron d'Alexandrie a conçu de nombreuses machines hydrauliques. Il est
à l'origine de l'Éolipyle, machine pneumatique constituée d’une sphère
fixée sur un axe et équipée de deux tubes coudés sortant de manière
opposée ; en chauffant l’eau contenue dans la sphère métallique la vapeur
d’eau formée donnait en s’échappant un mouvement de rotation à la
sphère.
210
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Pline l’Ancien (23 – 79 ap J.C)
211
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Pline l’Ancien (23 – 79 ap J.C)
• il est né en 23 après J.-C. à Novum Comum
(Côme), et mort en 79 à Stabies, près de Pompéi,
lors de l'éruption du Vésuve
• il adopte son neveu Gaius Plinius Caecilius
Secundus qui prend le nom de Pline le Jeune en 79
après J.-C.
• écrit une monumentale histoire naturelle en latin
en 37 livres, très utile pour l’histoire des sciences
– ce document a longtemps été la référence en matière de
connaissances scientifiques et techniques. Pline a compilé le savoir
de son époque sur des sujets aussi variés que les sciences
naturelles, l'astronomie, l'anthropologie, la psychologie ou la
métallurgie.
212
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Claude Ptolémée (100 – 170 ap J.C)
213
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Claude Ptolémée (100 – 170 ap J.C)
• astronome très actif, il publie d’importants traités
notamment les harmoniques, ouvrage à la fois
mathématique et physique concernant les rapports
numériques et leur signification musicale, une
optique et deux livres d’astronomie
• son ouvrage le plus connu est l’amalgeste qui sera
LE livre d’astronomie pendant 15 siècles
– l’Almageste (en grec, Η μεγάλη Σύνταξις, Le grand traité).
• Ptolémé n’apporte rien de nouveau mais il élabore
une synthèse complètes de l’astronomie grecque
en reprenant le principe ds déférents et des
épicycles
214
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Claude Ptolémée (100 – 170 ap J.C)
• Ptolémée donne du monde une vaste description
mathématique où le mouvement de chaque planète est
décrit de manière très détaillée; il fixe quand il le faut pour
que la description soit la plus détaillée possible un 2è
épicycle sur le 1er, ce qui fait du cosmos une grande
machine mécanique, mais l’essentiel est de faire des
prévisions détaillées;
215
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Claude Ptolémée (100 – 170 ap J.C)
•
•
•
L'épicycle est un composant essentiel du système astronomique de Ptolémée
(IIe siècle) (système géocentrique qui sera utilisé jusqu'à Copernic (XVIe
siècle) au moins)
Pour expliquer les mouvements des planètes (ou astres errants), qui semblent
parfois rétrograder, les astronomes grecs introduisent au cours du -IIIe siècle
l'épicycle : il s'agit d'un cercle dont le centre décrit un cercle appelé déférent,
qui (dans la première ébauche du système en tout cas) est centré sur la Terre.
Ce système remplace progressivement celui des "sphères homocentriques"
d'Eudoxe de Cnide, qui avait la faveur d'Aristote (-IVe s.) mais qui supposait à
tort que les planètes étaient à une distance constante de la Terre.
L'introduction de l'équant par Ptolémée (IIe siècle ap. JC) permet d'améliorer
le modèle, notamment en rendant mieux compte des vitesses apparentes des
planètes.
216
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Claude Ptolémée (100 – 170 ap J.C)
217
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Résumé
• Physique, Cosmologie, : étude de tous les phénomènes du monde
accessibles aux sens : les philosophe de la nature : Milésiens (ThalèsAnaximandre, Anaximène), les Pythagoriciens (Pythagore), Héraclite,
Xénophane, Parménide, Empédocle, Anaxagore, les Atomistes
(Leucippe, Démocrite)
• Astronomie, Temps : Philolaos, Eudoxe, Aristarque, Ptolémée
• Philosophie morale : Socrate
• Philosophie et Science : Platon
• Causalité, Mouvement, Espace, Vide : Aristote, Héraclide
• Dynamique, Statique, Hydrostatique : Mécanique : Stésibios,
Archimède, Eratosthène, Héron
• Trigonométrie : Hipparque
• Géométrie : Euclide
• les métaux : les Romains
218
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Et après …?
• après, plus rien pendant 15 siècles; signalons le Concile de Nicée,
convoqué par l’empereur Constantin : la communauté chrétienne étant
devenue très impotante et puissante, on y parle bien plus de
métaphysique que de physique et on y fixe la date de la fête de Pâques
: le dimanche de Pâques sera dorénavant le 1er dimanche suivant la
première pleine lune du printemps; ce sera l’activité principe des
astronomes à partir de ce moment là de calculer ce dimanche basé sur
un repaire lunaire alors qu’était adopté depuis Jules César le calendrier
solaire;
• on peut juste encore mentioner Boèce (500) qui publie un exposé des
théories sur les rapports harmoniques et qui concerne l’accoustique
mais dont la plupart des grands textes grecs sont absents
219
Une brève histoire de la Physique
Février-Mars 2007 Alain Bruyère
Sources
• Wikipedia, Grands Scientifiques (Internet)
• Penser le Monde - Une histoire de la Physique
jusqu’en 1900 (Jean Baudet)
Vuibert
• Une histoire de la Physique sans les équations
(Jean-Pierre Maury)
Vuibert
• Une petite histoire de la Physique (Isabelle DesitRicard)
L’esprit des Sciences
220
Téléchargement