Physique classique

Physique classique

Copie personnelle de Isaac Newton de la première édition de son texte Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, la pierre angulaire de l'amorce de la physique classique.

Champs	Dinamica del corpo rigido (d)

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La physique classique désigne d'une manière générale l'ensemble des théories physiques antérieures à l'avènement de théories plus récentes, plus complètes, ou dotées d'un domaine d'application plus vaste. Lorsqu'une théorie physique qui a cours actuellement est considérée comme moderne, et si son introduction a représenté un changement de paradigme (en) majeur, les théories précédentes (ou les théories nouvelles basées sur le paradigme antérieur) seront souvent considérées comme relevant de la physique « classique ».

En cela, la définition d'une théorie classique dépend du contexte. Les concepts de la physique classique sont souvent mis en œuvre lorsque les théories modernes sont d'une complexité superflue dans une situation donnée. Le plus souvent, le terme de physique « classique » fait référence à l'ensemble des théories physiques développées jusqu'à la fin du XIX^e siècle tandis que l'on parle de physique moderne pour les théories postérieures à 1900.

Vue d'ensemble

La notion de théorie classique possède au moins deux sens distincts en physique. Dans le contexte de la mécanique quantique, il s'agit des théories physiques – telles que la mécanique classique et la relativité – qui ne font pas appel au concept de quantification[1] (introduit par Planck en 1900 sous le nom d'« hypothèse des quanta »). De même, la théorie classique des champs (en) désigne la relativité générale et l'électrodynamique classique, qui sont indépendantes de la mécanique quantique[2]. Dans le contexte de la relativité, restreinte et générale, les théories classiques sont celles qui obéissent au principe de relativité galiléenne[3].

Selon le point de vue adopté, les branches de la physique pouvant être qualifiées de « classiques » sont :

• la mécanique newtonienne (ou classique), théorie du mouvement des objets macroscopiques massiques :
  • lois du mouvement de Newton (I. Newton vers 1666) ;
  • développement ultérieur de la mécanique analytique avec les formalismes lagrangien (J.L. Lagrange, 1788) et hamiltonien (W.R. Hamilton, 1833) ;
• l'électrodynamique classique (ou électromagnétisme classique), théorie du champ électromagnétique :
  • équations de Maxwell (J.C. Maxwell, 1865 sur la base des travaux de M. Faraday) ;
  • puis force de Lorentz (H. Lorentz, 1895) exercée par un champ électromagnétique sur une particule chargée ;
  • application à la lumière considérée comme une onde électromagnétique dans le cadre de l'optique ondulatoire (ou optique physique) ;
• la thermodynamique classique, théorie des échanges d'énergie sous forme de chaleur et de travail :
  • premier et second principe de la thermodynamique, d'origine phénoménologique (R. Clausius, 1850, et N.L.S. Carnot, 1824) ;
  • puis théorie cinétique des gaz avec la statistique de Maxwell-Boltzmann (J.C. Maxwell, 1860, et L. Boltzmann, 1877) ;
  • rapidement développée en thermodynamique statistique (ou physique statistique, J.W. Gibbs, 1884) ;
• les théories classiques du chaos et des systèmes non linéaires ;
• voire, du point de vue quantique, la relativité restreinte (A. Einstein, 1905) et la relativité générale (A. Einstein, 1915).

Histoire de la physique classique

Représentation du système de Ptolémée

L'histoire de la physique classique coïncide avec l'histoire de la physique jusqu'au début du XX^e siècle, et se confond avec l'histoire de toutes les autres sciences. La naissance de la physique classique n'est pas datée, comme les premiers éléments de cette science apparaissent déjà dans l'Antiquité, même avant la naissance de la pensée philosophique grecque.

Concepts de la physique classique

Espace et temps absolus

Le système GPS utilise la théorie de la relativité pour calculer la distance exacte entre deux points. Son fonctionnement est donc une indication tangible du fait que l'espace et le temps sont différents de ce qu'il était supposé dans la physique classique.

Dans la physique classique, l'espace et le temps sont considérés comme fondamentaux : leur existence est une condition préalable à l'existence des lois physiques. L'espace et le temps sont donc examinés comme des entités absolues, perçues de la même manière par tous les observateurs. Au fil du temps, ces deux concepts ont peu à peu été relativisés, de façon à se fusionner dans la relativité en 1905.

Déterminisme

« Nous devons envisager l'état présent de l'univers comme l'effet de son état antérieur, et comme la cause de celui qui va suivre. Une intelligence qui, pour un instant donné, connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée et la situation respective des êtres qui la composent, si d'ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l'analyse, embrasserait dans la même formule les mouvements des plus grands corps de l'univers et ceux du plus léger atome : rien ne serait incertain pour elle, et l'avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux. L'esprit humain offre, dans la perfection qu'il a su donner à l'astronomie, une faible esquisse de cette intelligence. Ses découvertes en mécanique et en géométrie, jointes à celles de la pesanteur universelle, l'ont mis à portée de comprendre dans les mêmes expressions analytiques les états passés et futurs du système du monde. En appliquant la même méthode à quelques autres objets de ses connaissances, il est parvenu à ramener à des lois générales les phénomènes observés, et à prévoir ceux que les circonstances données doivent faire éclore[4]. »

Domaines de la physique classique

Notes et Références

Notes

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Classical physics » (voir la liste des auteurs).

Références

1. David Morin, Introduction to Classical Mechanics, New York, Cambridge University Press, 2008 (ISBN 9780521876223, lire en ligne )
2. Asim O. Barut, Electrodynamics and Classical Theory of Fields & Particles, New York, Dover Publications, 1980 (1^re éd. 1964) (ISBN 9780486640389), « Introduction to Classical Mechanics »
3. Albert Einstein (Robert W. Lawson), Relativity, New York, Barnes & Noble, 2004 (1^re éd. 1920) (ISBN 9780760759219)
4. Pierre Simon Laplace, « Essai philosophique sur les probabilités », 1825, Bachelier.

Bibliographie

• Emilio Segrè, Les physiciens classiques et leurs découvertes, Fayard, 1987, (ISBN 978-2213018362)

Voir aussi

• Limite classique
• Physique semi classique
• Physique quantique