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Les mystères de la physique

PRINCETON – Chaque année en février je commence mon premier cours d'introduction à l'électricité et au magnétisme à l'université de Princeton en disant à mes étudiants que le programme que nous allons couvrir constitue la base de la civilisation moderne. C'est presque l'affirmation d'une banalité : sans les découvertes des physiciens du 19° siècle et de leurs successeurs, que serait le monde d'aujourd'hui ? Pas d'électricité, pas de télé, pas de satellites, pas d'iPad…

Les physiciens peuvent être fiers de la manière dont leurs découvertes ont bénéficie à l'humanité. Mais savoir construire une ampoule électrique ou un téléphone ne signifie pas pour autant que l'on comprenne les principes de base de leur fonctionnement (Edison et Bell ne les comprenaient sûrement pas). Malheureusement, laissant de coté tous les tâtonnements, beaucoup de mes collègues (notamment ceux qui écrivent des manuels pour les étudiants) présentent les théories de la physique comme une immense cathédrale dépourvue de défaut, alors que notre discipline ressemble bien souvent à un bidonville construit à la hâte. 

Ainsi les équations que l'on apprend aux étudiants de première année suffisent à décrire avec une bonne précision le comportement d'un gyroscope ; les ingénieurs peuvent s'en servir pour construire les gyroscopes qui servent à guider les avions ou les missiles. Mais si vous posez une question d'apparence simple : "Dans quelle direction pointe le gyroscope ?", vous soulevez l'une des questions les plus profondes de la physique, une question qui a conduit Einstein à développer sa théorie de la relativité générale - et qui n'a toujours pas de réponse définitive. Je ne connais pas un seul manuel de premier cycle universitaire qui soulève cette question.

A un niveau plus évident et peut-être plus simple, on parle des forces de frottement dès le début des cours de première année. Nous déclarons, comme si c'était une évidence, que le frottement s'oppose au mouvement entre deux corps et nous invoquons des modèles microscopiques sophistiqués qui montrent comment la semelle des chaussures d'athlétisme adhère à la piste.