Sur une pensée de Paul Langevin.

Bonjour,

Je crois qu'il serait très opportun de citer en vue de la commenter sur des exemples précis cette pensée de Paul Langevin, célèbre physicien français et un des tout premiers à avoir vraiment compris les théories d'Einstein :

"Les équations de la physique connaissent mieux la physique que le physicien lui-même".

Je crois qu'ainsi cela pourrait bien remettre certaines pendules à l'heure !

On pourrait prendre par exemple comme références :

Les équations de Maxwell,

L'équation fondamentale de la Relativité générale,

L'équation de Schrödinger,

et d'autres aussi.

Je précise aussi que je ne tiendrai aucun compte de commentaires étrangers à ce thème, donc qui se situeraient en dehors d'exemples illustrant cette pensée. Ceci afin d'éviter tout dérapage.

Cordialement.

Vous postez d'excellents sujets et malgré nos différences gigantesques c'est plaisir d'échanger sur nos monumentales différences de conception sans anicroche

Je doute qu'une équation connaisse la physique autant que je doute qu'une calculatrice connaisse les mathematiques

Si je comprends le sujet comme ce que contenaient les équations que ceux qui les ont decouvert n'ont pas su apprécier les conséquences je dirai que maxwell impliquait la relativité restreinte sans que cela ne soit vu et que la RG impliquait l'expansion sans qu'Einstein ne l'accepte

Neanmoins si j'en crois les équations la gravité aurait dû être une force instantanée à distance sans que cette croyance nous empêche de nous rendre sur la lune, la nature du temps serait expliquée par les équations et la question de savoir la composition d'un trou noir relèverait de la métaphysique

Malgré ses erreurs, malgré ses intuitions, malgré ses convictions irrationnelles parfois je préfère Einstein à Langevin dans "évolution des idées en physique"

"Les concepts physique sont de libres creations de l'esprit humain, même s'ils ont l'air d'être determinés uniquement par le monde extérieur.

Nos efforts pour appréhender la réalité ressemblent à ceux de quelqun qui cherche à comprendre le mecanisme d'une montre fermée.

Il voit le cadran et les aiguilles qui bougent, il entend même le tic tac mais il n'a aucun moyen d'ouvrir le boîtier.

S'il est ingénieux, il se forme l'image d'un mécanisme qui serait responsable de tout ce qu'il observe, mais il ne pourra jamais être certain que son image soit la seule capable d'expliquer ses observations.

Il ne pourra jamais comparer son modèle avec le mecanisme réel et ne peut même pas imaginer que cette comparaison ait un sens"

De mon point de vue, la nature de l'incompletude d'un modele mathematique, le principe d'incertitude, la nature du chaos dont la complexité infinie necessiterait des mesures inaccessibles rendent nos modèles tout aussi necessaires qu'insuffisants

Y exceller pour prétendre détenir du sens ou remplacer les équations par des êtres qui connaitraient la physique est confondre le moyen et l'ontologie

Une equation qui rendrait compte de ma chute ne considère qu'une partie du phénomène voire la deforme

Pour vous Algonquin que nous disent les equations sur la nature du temps ou sur la gravité ?

Bonjour,

Après tout, ayant lancé ce thème, il me revient le devoir de "m'y coller", bien entendu tout en le respectant.

Par exemple, et pendant que j'y pense, voyons comment Einstein a trouvé sa célèbre relation E = mc².

Eh bien, il est parti de la formule relativiste montrant l'accroissement de la masse m0 au repos en fonction de la vitesse v.

Cette formule est, pour mémoire : m = m0/√(1-v²/c²)

On peut l'écrire aussi, puisque 1/√n = n^-1/2, m = (m0/√(1-v²/c²))^-1/2

En développant cette expression en puissances au moyen du développement du binôme on obtient :

m = (m0/√(1-v²/c²))^-1/2 = m0(1+(1/2)v²/c² + (3/8)v⁴/c⁴ ...)

En multipliant les deux membres de cette relation par c² on a :

mc² = m0c²+ (1/2)m0v² + ...

Einstein a interprété le membre de gauche comme exprimant l'énergie totale d'un corps de masse m animé d'une vitesse v.

Si le corps est au repos, alors v = 0 et il reste : E = m0c², ce que l'on écrit : E = mc².

On voit donc que la formule m = m0/√(1-v²/c²) connaissait déjà la relation E = mc² !

Cordialement.

P.S. Cette démarche d'Einstein est rappelée par Richard Feynman dans son superbe cours de physique. Ce qui précède en est un résumé.

Un document qui va plaire sur ce sujet

Bonjour,

Voyons maintenant ce qu'a apporté de nouveau l'équation fondamentale de la Relativité générale.

Cette équation est :

R_ij -(1/2)g_ijR = (8πG/c4)T_ij

R_ij est le tenseur de courbure, g_ij est le tenseur métrique, R est la courbure locale et T_ij est le tenseur impulsion énergie.

N'oublions pas un point important : A cette époque, il était communément admis le fait que l'Univers est statique, éternel et donc sans Histoire.

Or, le mathématicien Russe Alexander Friedman a trouvé une solution exacte à cette équation tensorielle.

Cette solution a montré sans appel que l'Univers est en expansion, fait confirmé plus tard par Hubble.

En remontant par la pensée le temps, l'abbé Georges Lemaître en a déduit que l'Univers avait eu un commencement : le Big Bang.

Ainsi, cette équation fondamentale contenait, à l'insu d'Einstein : l'expansion de l'Univers et en germe, la théorie du Big bang.

Que, pour se rassurer Einstein, à tort, ait introduit sa fameuse "constante cosmologique" est une autre histoire.

Cordialement.

Je ne sais pas si cette équation d'Einstein contenait à son insu les germes de l'expansion puisque c'est justement pour cadrer à son idée d'univers statique qu'il a ajouté cet élément qu'il a qualifié en effet de plus grande erreur de sa vie

Une erreur parfaitement conscientisée

Par ailleurs, cet élément dont on ne peut connaître exactement la valeur a eu un nouveau regain d'intérêt afin de prendre en compte l'énergie noire

Et dans ce cas, faut il considérer que l'équation contenait sans cette constante la preuve de l'expansion si nous sommes amenés à devoir la réinjecter ?

L'erreur consisterait alors non pas a l'avoir intégré mais de l'avoir sous évaluée

Bref, une équation n'est jamais qu'une modélisation d'un raisonnement de physicien qui met en relation les variables de son modèle

En découlent parfois des enseignements qui depassent parfois l'intention initiale en effet

Sur ce point, on a encore toujours des réserves sur l'existence de cette constante et sur son paramétrage

Bonjour,

Pour terminer, voyons sommairement les équations de Maxwell et l'équation de Schrödinger.

Equations de Maxwell.

Outre le fait bien connu que les équations de Maxwell ont révélé l'existence des ondes électromagnétiques et l'invariance de la vitesse de la lumière dans le vide, point de départ des travaux d'Einstein, un fait moins connu concerne la conservation de la charge, totalement ignorée de Maxwell et des physiciens de l'époque.

On part de la 3ème équation de Maxwell :

rotB = µ0j + µ0ε0∂E/∂t

et de la première :

divE = ρ/ε0

En les combinant facilement on obtient :

divj + ∂ρ/∂t = 0

qui exprime la conservation de la charge.

En résumé, là encore, les équations de Maxwell connaissaient mieux la physique que Maxwell lui-même.

Equation de Schrödinger.

Cette équation s'écrit :

ih∂|Ψ>/∂t = H|Ψ>

où i est la racine carrée de moins 1, h est la constante de Planck réduite, |Ψ> le vecteur d'état dans l'espace de Hilbert de la fonction d'onde et H est l'opérateur hamiltonien.

Cette équation décrit de façon déterministe l'évolution du système considéré.

Mais un physicien, Max Born, a montré qu'en fait, "l'onde" Ψ n'est pas une onde physique au sens où on l'entend habituellement mais une onde de probabilité, c'est à dire que le carré du module du nombre complexe représenté par cette onde est la probabilité de présence d'un électron par exemple en un lieu donné.

C'est ainsi que s'est introduit, là encore à l'insu des physiciens, l'indéterminisme en mécanique quantique.

Je dois préciser que j'ai beaucoup simplifié tout cela mais un exposé trop technique eut été peut-être incompris.

Conclusion générale.

Il ressort nettement à partir de tout ce qui précède qu'effectivement, ainsi que l'a déclaré Paul Langevin, les équations de la physique connaissent mieux la physique que le physicien lui-même.

Mais on pourrait trouver encore de nombreux exemples, notamment en mécanique quantique mais vraiment trop difficiles à expliquer.

Il va de soi que je n'aurais pas décrit TOUT ce qui précède si je n'étais certain de l'aval des physiciens, seule chose qui compte à mes yeux.

Cordialement.

P.S.

Réflexion faite, je ne résiste pas au désir de signaler un exemple de plus de cette remarque de Langevin appliquée à la chromodynamique quantique dont le père fondateur est le physicien américain Gell Mann.

Après avoir imaginé l'existence de deux quarks, le "up" et le "down", Gell Mann s'est aperçu que la théorie des groupes de Lie exigeait l'existence de deux autre paires de quarks : Le "charm" et le "strange" puis le "top" et le "bottom".

Eh bien, ces deux nouvelles paires de quarks ont bel et bien été détectées TOUTES dans les accélérateurs de particules. Une fois de plus, une théorie 100% mathématique a été à l'origine d'une grande découverte en physique.

En particulier, c'est grâce à la découverte des quarks up et down qu'a pu être complètement expliquée la "désintégration bêta".

Que les mathematiques ou les modèles physique soient predictifs et anticipent l'existence d'objets ou de phénomènes physiques est une certitude

Que ces modèles soient liés entre eux et qu'a posteriori on pointe les liens entre les differents systemes qui étaient isolés les uns des autres n'est ni un scoop ni un tour de magie vu que 3 forces sur 4 ont d'ores et déjà réunifiées...

En revanche tirer le fil au travers des équations actuelles pour réunifier l'ensemble de ces forces dans une theorie fondamentale de gravité quantique relève davantage du travail et des connaissances des physiciens que des équations

Sur qu'après coup, ces liens que des genies auront mis en évidence se retrouveront... dans les équations

Et qu'il y aura toujours des techniciens pour s'émerveiller de cette belle lapalissade

Un exemple simple

Les équations de Newton sont justes pour la grande majorité des calculs et pourtant s'appuient sur un concept de gravité comme force instantanée à distance totalement faux

Les équations marchent mais nous renvoient à de mauvais concepts physique

Le rapprochement de la MQ et de la RG amenait à des calculs sans queue ni tête ou des infinis n'avaient aucun sens

Les équations nous mentent quant à la nature d'une realité ontologique plus fondamentales et ne fonctionnent qu'à certaines échelles

Les cordes où la gravité quantique à boucle reconstruisent l'éventuelle réalité physique sous jacente en developpant des mathematiques adaptées permettant la reconciliation

Si on imagine pas la nature soud jacente comme Einstein et l'espace-temps aucune math n'est judicieuse