Question sur la théorie scientifique en général .

[Chmiman]

Bonjour à tous ,

Ma question est étrange , je sais

Je vais commencé à vraiment manier les formules mathématiques , physiques ( Newton, bernouilli, venturi) . Jusqu'ici je ne me posais pas de question sur les formules que j'utilisais bêtement . Mais les formules purement théoriques comme les lois de Newton , la loi venturi , etc .. Les propriétés mathématiques théoriques , faut il chercher à comprendre le pourquoi du comment sur la conservation de l'énergie par exemple , sur les lois de Newton , ou juste savoir appliquer et utiliser intelligemment ces règles ?Car les lois de newtons , je les utilisent bien, mais quand une propriété est énoncée , je ne saurais pas dire pourquoi cette propriété marché . Tout comme je ne saurais pas dire pourquoi le théorème de pythagore fonctionne . Vous voyez ? Ces règles comme l'inertie , venturi .. Qu'on applique , besoin d'aller plus loin ou pas ?

Ça me tracasse vraiment , alors je remercie ceux qui m'aideront à me rassurer .

Cordialement
-----

[mach3]

Ca dépend de ce qu'on veut faire. Aller au fond des choses permet souvent d'avoir une meilleure compréhension, mais il faut avoir le courage d'aller dans le cambouis.

Par exemple les lois de Newton viennent de propriétés plus élémentaires, comme la symétrie par translation dans l'espace qui implique la conservation de la quantité de mouvement et la symétrie par translation dans l'espace qui implique la conservation de l'énergie : c'est le théorême de Noether (l'affaire est cependant assez complexe... il faut aborder la mécanique analytique il me semble).

Savoir d'où viennent les choses permet par exemple de mieux connaitre leur domaine de validité. Pour continuer l'exemple précédent, l'énergie de l'univers entier n'est pas une grandeur conservée car il n'y a pas de symétrie par translation dans le temps, à cause de l'expansion. La symétrie par translation dans le temps n'est que locale et donc il en est autant pour la conservation de l'énergie.

En allant au fond des choses cependant, on finit toujours sur des principes de base indémontrables, si ce n'est par l'expérience directe. Par exemple pourquoi le théorème de Pythagore marche pour les mesures que l'on fait dans la réalité (et pas seulement dans le monde imaginaire des maths)? parce que ce théorème se démontre depuis les axiomes qui fondent un espace euclidien (espace vectoriel+forme bilinéaire symétrique définie positive qu'on appelle produit scalaire) et que par principe, l'espace réel est considéré comme euclidien.
D'ailleurs, pour aller encore plus au fond des choses, on pourra remarquer qu'en réalité le théorème de Pythagore ne marche qu'en première approximation sur les mesures réelles : l'espace réel n'est Euclidien qu'en première approximation (sur des distances cosmiques ou à proximité de masses très importantes, l'approximation ne tient plus, pour la vie quotidienne, pas de soucis).

m@ch3

[Chmiman]

Merci de vos conseils, mais par exemple, l'effet venturi comme quoi un fluide a une vitesse plus grande dans un espace au diamétre réduit car il faut qu'il conserve son débit . C'est une loi qui dit qu'un fluide garde son débit , mais y a t'il une explkcation farfelue du pourquoi un fluide doit garder absolument son débit ? Et que dans ce cas aussi il faut juste appliquer ?

[f6bes]

Bjr à toi,
Une loi n'est pas édicté comme cela !
Il faut d'ABORD la valider sur le terrain, la confronter à "la vie de tout les jours".
A partir de CES CONSTATIONS on établi une loi... On fait pas l'inverse : on établi la loi on regarde ENSUITE si c'est bien ça !!

Ton fluide i l est , soit obligé de ralentir son débit et si le débit est IMPOSE, faut bien qu'il aille plus vite si la "route" est plus étroite ,
pour conserver le débit.
La loi ne dit pas que le fluide DOIT conserver son débit...la loi dit SI le débit est conservé....ALORS etc... C'est pas du tout pareil.

A+
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[mach3]

Merci de vos conseils, mais par exemple, l'effet venturi comme quoi un fluide a une vitesse plus grande dans un espace au diamétre réduit car il faut qu'il conserve son débit . C'est une loi qui dit qu'un fluide garde son débit , mais y a t'il une explkcation farfelue du pourquoi un fluide doit garder absolument son débit ? Et que dans ce cas aussi il faut juste appliquer ?

Je connais moins ce domaine, mais c'est pareil, on peut aller plus loin en considérant des principes plus basiques. Dans ce cas précis on peut rester dans le cadre mécanique des fluides ou aller encore un cran en dessous en considérant le phénomène sous l'angle de la physique statistique (on travail sur une population d'atome ou de molécule et leurs distributions de vitesses).
On peut déjà réfléchir à une chose : que se passerait-il si le débit ne se conservait pas, c'est à dire que la quantité de matière qui rentre dans un domaine de volume fixe quelconque est, par exemple, supérieure à la quantité qui sort. Pour qu'il en soit ainsi, il faut que soit de la matière s'accumule dans le domaine et/ou soit que de la matière disparaissent comme par enchantement une fois dans le domaine. La disparition de la matière est exclue par le principe de conservation de la matière. Si la matière s'accumule, ça veut dire que la densité augmente et donc que la pression augmente et qu'il se développe donc une force qui va s'opposer à l'accumulation.

m@ch3

[LPFR]

Bonjour.
Je rappelle que la science en général et la physique en particulier ne s’occupe pas du « pourquoi » des choses. Elle ne s’occupe uniquement du « comment ».
Le « pourquoi » est l’affaire des prêtres de toutes les religions, des philosophes, des économistes et de psychologues.

On peut dire que le moment se conserve à cause de la symétrie de l’espace, mais on tombera toujours sur le « pourquoi » suivant : pourquoi la symétrie ?
Et on finira par dire « C’est Zeus qui l’a voulu ainsi » ou « parce que c’est comme ça ».

Et, en physique, on remontera aux lois de base, qui sont passées de l’observation de la nature à l’état de postulats (comme la conservation de l’énergie).

Je vous conseille de lire :
http://forums.futura-sciences.com/ph...e-theorie.html
que, bien qu’écrit à l’intention des inventeurs de théories personnelles, donne une bonne idée de la démarche scientifique.
Au revoir.

[gatsu]

Salut,

Bonjour.
Je rappelle que la science en général et la physique en particulier ne s’occupe pas du « pourquoi » des choses. Elle ne s’occupe uniquement du « comment ».
Le « pourquoi » est l’affaire des prêtres de toutes les religions, des philosophes, des économistes et de psychologues.

Ca c'est la phrase rabâchée a qui veut bien l'entendre que la physique est philosophiquement "agnostique". Ca a le mérite pratique de faire botter en touche toute personne voulant réfléchir sur les fondements des theories scientifiques qui leur sont enseignées (ici l'utilisation du passif est importante car cet apprentissage est bel et bien majoritairement passif et ne laisse quasi aucune place au fameux doute cartésien glorifié d'un cote pour justifier le contenu scientifique dispensé dans les cours magistraux mais balayé d'un revers de main de l'autre parce qu'on a "pas le temps de se soucier de ces questions a la con"). Le problème avec cette simplification de la pratique scientifique c'est qu'elle ne colle pas du tout ni avec la pratique de la science dans le monde moderne, ni avec la manière dont la science a évolué au fil des siècles.

Par ailleurs, la distinction sémantique du pourquoi et du comment (j'aimerai bien savoir d'ou vient cette distinction historiquement) me semble ambiguë car un "comment" répond souvent a un "pourquoi" en pratique. Ainsi, la loi de gravitation universelle de Newton répond au pourquoi/comment les planètes bougent de la manière dont on les observe. La réponse de Newton couvre les deux aspects "pourquoi" et "comment" : "parce que tout corps pourvu d'une masse exerce une force attractive sur tout autre corps et qui et qui décroît avec le carré de la distance qui les sépare" qui répond principalement a un "pourquoi" et "les lois de la dynamiques de Newtons permettent de determiner comment de tels objets se meuvent dans l'espace et les uns par rapport aux autres" qui répond au "comment".

La loi de la gravitation universelle de Newton a été vivement critiquée par des contemporains tels que Descartes et Leibniz parce qu'elle contredisait le principe de localité qu'ils pensaient comme fondamental. Newton lui meme n'était pas entièrement satisfait et a grosso modo laissé la tache a d'autres de determiner le pourquoi/comment de sa loi en 1/r^2 . Il faudra attendre plus de 250 ans pour qu'Einstein propose une explication géométrique de cette loi et c'est le travail de pleins de chercheurs aujourd'hui de tenter d'expliquer "pourquoi" ou "comment" la gravitation semble si differente des autres interactions que l'on considère comme fondamentales.

« C’est Zeus qui l’a voulu ainsi » ou « parce que c’est comme ça ».

je ne sais pas si c'est sense être drôle mais dans la fameuse méthode scientifique est souvent invoqué le rasoir d'Ockham soit pour justifier a posteriori des theories ou postulats que l'on doit enseigner a des élèves, soit pour rejeter une théorie sur une base autre que la réfutabilité poperienne. De mon point de vue, invoquer le rasoir d'Ockham est du meme topo que l'argument invoquant Zeus : il suffit juste de changer Zeus par Ockham et dire que Zeus préfère les theories "simples".

Et, en physique, on remontera aux lois de base, qui sont passées de l’observation de la nature à l’état de postulats (comme la conservation de l’énergie).

postulat qui semble être violé a l'échelle cosmologique...mais c'est pas grave.

Je vous conseille de lire :
http://forums.futura-sciences.com/ph...e-theorie.html
que, bien qu’écrit à l’intention des inventeurs de théories personnelles, donne une bonne idée de la démarche scientifique.

Je n'ai rien contre deedee mais si quelqu'un veut comprendre ce qu'est une théorie scientifique, je lui conseillerai plutôt "Qu'est ce que la science" d'Alan Chalmers (facile d'accès) ou bien "La structure des revolutions scientifiques" de Khun (plus compliqué).

[Nicophil]

Bonjour,

(sur des distances cosmiques [...], l'approximation ne tient plus,

A l'échelle cosmologique, l'espace est euclidien (du moins dans la limite actuelle de nos "instruments" de mesure).

[mach3]

A l'échelle cosmologique, l'espace est euclidien (du moins dans la limite actuelle de nos "instruments" de mesure).

la platitude à grande échelle est cependant quelque peu... "inattendue".

m@ch3

[calculair]

Bonjour,

La physique c'est l'expérience et des maths pour assurer un lien logique entre l'expérience et les théories

Dans le cas du fluide dans un effet venturi , le débit massique du fluide doit rester le même tout au long du tuyau. Imagine que le débit diminue au point le plus étroit, alors la quantité de fluide en amont augmenterait jusqu'a l'explosion du tuyau.

Donc la conservation du débit tout au long du tuyau impose donc une augmentation de la vitesse du fluide....

Logique ...non ....!

Merci de vos conseils, mais par exemple, l'effet venturi comme quoi un fluide a une vitesse plus grande dans un espace au diamétre réduit car il faut qu'il conserve son débit . C'est une loi qui dit qu'un fluide garde son débit , mais y a t'il une explkcation farfelue du pourquoi un fluide doit garder absolument son débit ? Et que dans ce cas aussi il faut juste appliquer ?

[obi76]

Pour faire plus précis : la conservation du débit est basée sur le principe de la conservation de la masse. SI le débit n'est pas conservé, alors de la masse s'accumule. Jusqu'à atteindre un moment où dans cette zone où la masse s'accumule, aura autant de fluide qui entre que de fluide qui sort. (ce qu'il y a dedans, c'est ce qu'il y a, plus ce qui rentre moins ce qui sort).

Lorsque le débit n'est pas conservé, on est dans une phase transitoire, jusqu'au moment où on arrive à une phase permanente, où le débit est partout égal (si le cas permanent existe). C'est ce que l'on appelle une loi de conservation (de la masse en l'occurrence). C'est "juste" de la logique.

[gatsu]

Bonjour à tous ,

Ma question est étrange , je sais

Je vais commencé à vraiment manier les formules mathématiques , physiques ( Newton, bernouilli, venturi) . Jusqu'ici je ne me posais pas de question sur les formules que j'utilisais bêtement . Mais les formules purement théoriques comme les lois de Newton , la loi venturi , etc .. Les propriétés mathématiques théoriques , faut il chercher à comprendre le pourquoi du comment sur la conservation de l'énergie par exemple , sur les lois de Newton , ou juste savoir appliquer et utiliser intelligemment ces règles ?Car les lois de newtons , je les utilisent bien, mais quand une propriété est énoncée , je ne saurais pas dire pourquoi cette propriété marché . Tout comme je ne saurais pas dire pourquoi le théorème de pythagore fonctionne . Vous voyez ? Ces règles comme l'inertie , venturi .. Qu'on applique , besoin d'aller plus loin ou pas ?

Ça me tracasse vraiment , alors je remercie ceux qui m'aideront à me rassurer .

Cordialement

Plutot que de me perdre dans des débats inutiles avec d'autres, je tiens juste a souligner que les questions que tu te poses sont tout a fait légitimes tant pour un étudiant que pour un professionnel et on ne sait jamais quand une explication considérée comme "satisfaisante" a une époque donnée et pour une culture donnée va cesser de l'etre et conduire a des changements de paradigmes importants pour l'histoire de la physique et des sciences en general. La mécanique de Newton que tu mentionnes par exemple ne ressemble en rien aujourd'hui a sa version de depart tant dans sa formulation que dans les concepts que l'on considère comme "premiers". En ce qui concerne le principe d'inertie, initialement formulé par Descartes, Newton fit remarquer qu'il n'était pas possible d'avoir a la fois un relativisme physique et le principe d'inertie dans sa version traditionnelle. Il justifia alors la validité d'un principe d'inertie (le "pourquoi" le principe d'inertie) par l'existence d'un référentiel absolu (et d'une classe équivalente de référentiels dit galiléens ) de temps et d'espace dans lequel la notion de force revet un sens absolu. A nouveau, des tonnes de penseurs n'ont pas été satisfaits par cette explication et, en particulier, Einstein influencé par les travaux de Mach a fini par proposer une explication purement géométrique de la mécanique qui ne donne aucune préférence particulière aux référentiels galiléens pour formuler les lois de la physique via sa théorie de la relativité générale.

Le type de questions auquel tu fais reference s'interroge sur ce qu'on appelle les fondements (mathématiques, physiques ou philosophiques) de la physique et il est vrai (cf. le message de LPFR) qu'étrangement s'interroger sur les fondements d'une théorie a maintenant été relayé au second voire troisième plan dans la pratique et l'apprentissage de la science (sauf sur les sujets ou la théorie elle meme est soit inexistante soit balbutiante).

Pour donner un exemple sur la mécanique des fluides, des tonnes de questions peuvent être posées a differents niveaux. Le "pourquoi" les equations hydrodynamiques sont elles "vraies" peut être expliqué a partir de la mécanique de Newton appliquée aux milieux continus (en conjonction avec les lois de la thermodynamiques et des lois de conservations). Certains peuvent trouver cela insatisfaisant et se demander pourquoi/comment une large collection d'atomes qui bougent dans tous les sens donnerait lieu, de manière macroscopique, aux equations hydrodynamiques. Un tel programme, étudié de manière générale, est toujours d'actualité et est meme considéré par certains comme étant relié au 6eme problème de Hilbert énoncé au début du XXeme siècle. Ainsi, a chaque fois que de nouveaux paradigmes sont adoptés à une époque donnée pour une branche donnée, il est possible que cela change de manière radicale ce que l'on considère comme une réponse satisfaisante a un "pourquoi". Par exemple, tu trouveras que l'argument le plus fondamental pour expliquer quelque chose de nos jours sont les arguments de symétries (a la fois concrets mais aussi abstraits comme les symétries de jauge). Bien que présenté comme moderne, un tel point de vue était deja développé par Platon il y a plus de 2500 ans, puis a été régulièrement repris puis abandonné au fil des siècles, un exemple important étant Kepler qui chercha a expliquer les régularités du système solaire en se basant sur les solides platoniques.

Bref, en ce qui me concerne, je t'encourage à continuer de te poser des questions "étranges", cela ne peut amener qu'a une comprehension plus complete d'un problème qui est toujours complexe, pas l'inverse !!

[Philipchek]

Je me permet de m'immiscer, car je trouve ta question intéressante et les réponses ci-dessus bien compliquées (ce qui ne veut pas dire inexactes).

Jusqu'ici je ne me posais pas de question sur les formules que j'utilisais bêtement

Je crois que nous sommes nombreux à avoir commencé comme ça, parce qu'en tant qu'enfant on a l'habitude de ne pas "tout comprendre" et de s'en débrouiller.

Mais les formules purement théoriques comme les lois de Newton , la loi venturi , etc .. Les propriétés mathématiques théoriques , faut il chercher à comprendre le pourquoi du comment[...]

Il y a deux choses dans la question. Tu dis "Faut-il ?". Là la réponse est facile: c'est non, car il n'y a aucune loi, aucune règle supérieure qui impose à "chercher à comprendre". Le problème est lorsqu'il s'agira de travailler, quelle satisfaction peut-on avoir dans la vie à ne pas comprendre, au moins un peu, ce qu'on fait ? Moi je dirais donc il vaut mieux essayer de comprendre au moins un peu, pas parce qu'il "le faut", mais parce que sinon c'est bien ennuyeux de faire des choses sans comprendre. Mais c'est personnel.
La deuxième chose, c'est le terme "formules purement théoriques". Je pense que tu poses le problème de l'enseignement. Un professeur peut dire : voilà la formule, donner des exercices et penser que les élèves ont compris s'ils donnent les bons résultats. Un autre professeur peut raconter l'histoire d'une découverte, pourquoi des gens se sont intéressés à une question, leurs hésitations, les erreurs, et finalement les expériences qui ont permis de trouver une solution et donc une formule, qui conviendra tant qu'on en trouve pas une meilleure. Il est évident que dans le deuxième cas, les élèves comprennent "de quoi" il s'agit, et le pourquoi de la formule est alors évident.
A mon avis, plutôt que se demander s'il faut ou pas comprendre, peut-être mieux vaut se demander si on a envie ou pas de comprendre.

[gatsu]

Je me permet de m'immiscer, car je trouve ta question intéressante et les réponses ci-dessus bien compliquées (ce qui ne veut pas dire inexactes).

Je crois que nous sommes nombreux à avoir commencé comme ça, parce qu'en tant qu'enfant on a l'habitude de ne pas "tout comprendre" et de s'en débrouiller.

Il y a deux choses dans la question. Tu dis "Faut-il ?". Là la réponse est facile: c'est non, car il n'y a aucune loi, aucune règle supérieure qui impose à "chercher à comprendre". Le problème est lorsqu'il s'agira de travailler, quelle satisfaction peut-on avoir dans la vie à ne pas comprendre, au moins un peu, ce qu'on fait ? Moi je dirais donc il vaut mieux essayer de comprendre au moins un peu, pas parce qu'il "le faut", mais parce que sinon c'est bien ennuyeux de faire des choses sans comprendre. Mais c'est personnel.
La deuxième chose, c'est le terme "formules purement théoriques". Je pense que tu poses le problème de l'enseignement. Un professeur peut dire : voilà la formule, donner des exercices et penser que les élèves ont compris s'ils donnent les bons résultats. Un autre professeur peut raconter l'histoire d'une découverte, pourquoi des gens se sont intéressés à une question, leurs hésitations, les erreurs, et finalement les expériences qui ont permis de trouver une solution et donc une formule, qui conviendra tant qu'on en trouve pas une meilleure. Il est évident que dans le deuxième cas, les élèves comprennent "de quoi" il s'agit, et le pourquoi de la formule est alors évident.
A mon avis, plutôt que se demander s'il faut ou pas comprendre, peut-être mieux vaut se demander si on a envie ou pas de comprendre.

D'accord avec ton intervention. J'ajouterai que le "faut-il" bien que tout à fait non nécessaire pour pratiquer la physique peut aussi être une réaction à un autre "il faut" qui dit exactement l'inverse (et semble cataloguer certaines questions comme inutiles, stupides voire dangereuses): en d'autres termes "il faut arrêter de se poser certaines questions" ou, formulé de manière "moderne, "il faut se poser les bonnes questions"; point de vue oh combien majoritaire dans la pratique et l'enseignement de la physique actuellement.