Bonjour ,
c'est ma première participation dans ce forum, j'aimerais vous poser une question:
Comment les physiciens trouvent les formulent mathématiques des loi physiques ?
y a t' il une démarche scientifique ou autre pour décrire les phénomènes physiques en équations mathématiques .
merci pour vos réponses.
un bon bouquin sur l'histoire des sciences t'éclairera.
il y a toujours eu des liens entre les matheux qui spéculent , et les scientifique qui expérimentent
ça commença avec les premiers astronomes ( qui ont bien faillit y perdre leur tête) puis les encyclopédistes du 18'iéme
Bonjour Kameleon,
Oui, il existe des méthodes. Evidemment, en pratique le sujet est vaste, complexe et chacun a ses petites recettes personnelles. Mais il y a quand même des règles.
La base générale c'est https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9thode_scientifique
Après, en très grossier (très très simplifié) il y a deux approches :
- On fait l'étude expérimentale d'un problème que l'on cherche à comprendre. On applique toutes sortes de conditions pour voir de quoi dépend le phénomène. Puis on analyse les données pour y chercher des corrélations qu'on met en équation. On cherche alors à établir un modèle explicatif, dans un cadre donné (par exemple, en physique du solide + mécanique quantique, pour essayer de comprendre la supraconductivité haute température)
- l'autre approche est théorique. On essaie de trouver des solutions à des lacunes. Un exemple historique est la naissance des équations de Maxwell pour l'électromagnétisme : il est parti des lois connues sur l'électricité et le magnétisme, de l'idée de Faraday des champs et après beaucoup de math.... Autre exemple historique : quand Einstein a pondu la relativité restreinte, il a vite constaté l'incompatibilité avec la gravitation. Et en cherchant comment marier les deux, il a trouvé la relativité générale.
En pratique, on a un peu des deux car on est à une époque où il y a un gigantesque background théorique qu'on ne peut ignorer et l'expérience reste seule juge de la validité des lois physiques.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Croisement avec Pixel.
comme disait un pote à Galilée : "Galileo, attenzione, si sente odore di zolfo"Envoyé par PIXEL
(apocryphe)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
il y a quant même des trucs assez bluffant!
Cardan invente le concept de calcul imaginaire vers 1550 , retravaillé par Fresnel en 1800,
ils ne pouvaient pas imaginer que ça deviendrait un pilier de l'électricité
Re : Comment les physiciens trouvent les formulent mathématiques des loi physiques
merci pour vos réponses ,
donc on pars toujours de l'observation ou l'expérimentation , pour relever des mesures, et après cela on recherche la formule mathématique qui explique les mesures .
est ce que c'était toujours le cas , par exemple comment on a compris que E est équivalent a la masse multiplié par le carré de la vitesse?
pourquoi une multiplication , pourquoi le carré.
est ce que c'était toujours la méthode adoptée ? relever plusieurs mesures, et chercher la courbe mathématique qui passe par tout ces points de mesure?
désolé pour mes questions un peux scolaires , je suis passionné par la physique mais je ne suis pas physicien .
...et de l'optique et de la mécanique classique et de la commande automatique de procédé et la mécanique quantique...
et j'en oublie...
Lagrange, Fourier et Laplace ont inventé des outils mathématiques dans les années 1800, pilier des formalismes actuels.
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
On cherche assez systématiquement les relations linéaires entre les grandeurs physiques.
Par exemple : on multiplie par 2 une grandeur et on regarde l'effet sur d'autres grandeur.
Si l'autre grandeur est multipliée par 2 aussi, il y a possibilité d'une relation linéaire Y=A.X. (on le confirme avec plusieurs points mesure sous différentes conditions)
Dans le cas énergie passe, et vitesse, on trouve que si on multiplie par 2 la masse, l’énergie est multipliée par deux : donc Energie=A.masse
Si on multiplie par 2 la vitesse, l'énergie est multipliée par 4, donc Energie=B.vitesse^2
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Ces gens cumulaient deux grandes qualités :
1) une culture mathématique et générale très vaste : ça s’apprend
2) du TALENT pour mettre en relation des concepts apparemment étranger...
et le talent ça ne s'apprend pas : on admire , c'est tout
et 3) une capacité de travail incommensurable ....
je cite PICASSO : "le talent c'est 1% d'inspiration 99% de transpiration"
Salut,
Là, c'est indirect.
Tout d'abord, la relativité restreinte a été construite sur base de considérations expérimentales. Ici, l'invariance de la vitesse de la lumière dans le vide, constaté tout du long du dix-neuvième siècle par de nombreuses expériences dont celles tournant autour de l'électromagnétisme.
Einstein est parti de là et à (re)construit les transformations de Lorentz et la relativité. Et c'est en adaptant les lois de la mécanique à la relativité il a découvert la formulecomme conséquence de la théorie.
Plus généralement, la relation
Le carré de c n'est pas une surprise car il faut que çà colle au niveau des dimensions : E en Joules et mc² en kilogramme*mètres²/seconde² = Joules
Par contre, le facteur à mettre en face n'est pas trivial (ici c'est bêtement 1). Dans le livre La Relativité Restreinte de Ougarov, l'auteur s'amuse à voir ce qui se passe si la formule était différente (de tête je ne sais plus s'il fait E=mc²+C ou E=Cmc², avec C une constante). Le résultat est que les autres grandeurs (forces, impulsions,...) ne se transforment plus correctement quand on passe d'un référentiel à un autre.
C'est donc un résultat ici purement théorique mais la théorie elle-même est basée sur les résultats expérimentaux.
Cela aurait pu se passer autrement. Comme StefJm le signale. Si l'analyse des défauts de masse en physique nucléaire étaient venu plus tôt, on en aurait déduit le E=mc² et peut-être qu'on aurait pu construire la relativité restreinte à partir de là (franchement, je n'ai pas essayé, il faut voir si c'est effectivement possible sans postuler l'invariance de la vitesse de la lumière en considérant ici 'c' comme une simple constante numérique).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Arg, problème LaTex. Je ne sais pas pourquoi. "il a découvert la formule" est suivi de E=mc².
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Décidément, on se croise aujourd'hui
Je suis bien d'accord. Et je rajouterais même "et le génie aussi"
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donc, une formule est généralisation d'une expérience ou un phénomène , qui est plus ou moins vraie ou juste, jusqu'à ce que une autre expérience viens la contredire, ou un autre génie viens trouver une autre formulation plus précise, ou plus générale.
on n'est jamais sur du degré d'exactitude de nos formulations alors ?!!!
évidemment, la recherche évolue tous les jours.....
toutefois , attention à ce sophisme " puisqu'on est pas sûrs de tout, on est sûrs de rien"
largement exploité par des illuminés, révisionistes et sectes de tout acabit.
Salut,
Précisons qu'on parle de domaine de validité. Toute théorie / équation / loi physique /.... a un domaine de validité. Domaine dans lequel la théorie donne des résultats corrects à une précision près donnée.
Cette limite peut avoir :
- une origine théorique. La théorie est construite pour expliquer A,B,C,D et pas E.
- une origine expérimentale : on constate que la théorie est bonne jusqu'à une certaine précision puis qu'il faut passer à une autre théorie (qu'on n'a pas nécessairement en main !!!!)
J'ai lu quelque part que les grandes révolutions scientifiques ont toujours été associées à une amélioration de la précision des mesures. C'est d'ailleurs vrai pour la révolution copernicienne. C'est l'amélioration des mesures (en particulier celles de TYcho Brahé) qui ont permi de voir que le modèle de Ptolémée s'écartait des observations même avec un gros paquet d'épicycles. Ceci dit, ce genre de citation reste un peu simpliste et est à nuancer. L'histoire des sciences, c'est aussi compliqué que les sciences elles-mêmes
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour, il y'a l'exemple de la théorie des cordes avec G.Veneziano en 1968 (je crois), simple remarque ou intuition ou je ne sais pas (analogie) avec la fonction bêta d'Euler...., mais avec insistance (il a passé ses vacances dans son grenier à tortiller les équations..., d'après un documentaire).
La théorie des cordes (ou bien d'autres exemples : boucles, géométries non commutatives, supersymétrie et super gravité, twisteurs, etc... etc..) est un très bon exemple du deuxième cas ("'l'autre approche est théorique.") que je donnais dans le message 3. Une tentative théorique de résoudre un problème connu (ici l'incompatibilité entre relativité générale et mécanique quantique d'une part et l'unification des interactions fondamentales d'autre part).
Bien entendu, ces approches théoriques ont dû par le passé être validée par l'expérience il en est de même ici. Avec peut-être deux différences :
- ces théories sont de plus en plus sophistiquées et il est parfois difficile d'en tirer des tests décisifs
- les domaines expérimentaux sont pour l'essentiel totalement inaccessibles à notre technologie (mais ça change, le domaine de la supersymétrie commence à être accessible avec le LHC même si les résultats actuels sont négatifs).
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l'univers de Ptolémée , avec ses épicycles était d'une complexité effroyable
alors que le principe de l’héliocentrisme (pour rester dans le systéme solaire) est bien plus simple.
ça nous rappelle le PRINCIPE D'OCCAM , qui peut se résumer par :
"si on a un choix de théories , la plus simple est probablement la vraie"
Bonjour, merci Deedee81 pour les infos.
Salut,
J'aurais présenté ça autrement :
- le modèle géocentrique et le modèle héliocentrique ne sont pas plus compliqué l'un que l'autre
- Ensuite on peut ajouter des épicycles, tant au modèle géocentrique qu'au modèle héliocentrique, en faisant des modèles hyper compliqués
- Enfin, la confrontation aux données montre qu'un modèle géocentrique valable à besoin de pleins d'épicycles et un modèle héliocentrique non (*) (**)
J'aime mieux cette façon de le dire car elle elle met en avant le coté expérimental et l'amélioration de la précision dont on parlait :
- précision grossière : géocentrique avec peu d'épicycles (Ptolémée)
- meilleure précision : héliocentrique sans épicycles (Copernic)
- encore meilleur : orbites elliptiques (Kepler)
- encore mieux : calcul des perturbations mutuelles (Newton), découverte de Neptune
- toujours mieux : avance du périhélie (Einstein)
(**) A l'époque de Copernic un autre scientifique... dont j'ai oublié le nom.... a pondu un modèle géocentrique avec le soleil tournant autour de la Terre et les planètes tournant autour du Soleil. En fait, c'est le même modèle que Copernic mais avec un changement de référentiel. Mais l'histoire l'a presque oublié. Pour décrire le mouvement des planètes, le système héliocentrique est tout de même plus facile.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour,
Sur l'électrodynamique classique (relativiste, non quantique), j'ai bien aimé ce document http://www.imnc.univ-paris7.fr/alain...TCC2004.17.pdf dont le sous-titre est "exercice d'heuristique fiction". Ça montre qu'on ne fait pas n'importe quoi au pif tout de même.
@+
Not only is it not right, it's not even wrong!
Salut,
Ah tiens, je ne connaissais pas ce document. Il est super sympa.
Et d'un physicien que j'apprécie. A voir aussi sa page principale : http://www.imnc.univ-paris7.fr/alain/
Une mine de documents, cours,...
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