Utilité de la démonstration en physique

[jujudu06]

Bonsoir, à quoi servent les démonstrations en physique ? Merci.
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[Gwinver]

Bonsoir.
Il est possible d'émettre une infinité d'hypothèses, mais sans démonstration ce ne sont que des hypothèses sans grande utilité puisque il n'est pas établi qu'elles sont vraies.
De plus, en physique, il faut aussi vérifier expérimentalement le bien fondé de la loi édictée.

[Médiat]

Ben, il faut demander aux physiciens, dans leur forum, mais il est facile de penser à :
1) Vérifier que les conséquences logiques des axiomes (principes, lois, ...) sont vérifiées expérimentalement.
2) Avoir de nouvelles idées, de nouvelles vérifications etc.
3) etc.

[jujudu06]

Merci pour vos réponses.

[A voir en vidéo sur Futura]

[albanxiii]

Ca n'est pas de la logique.
La question est floue.

Par exemple, on démontre le théorème de l'énergie cinétique à partir du principe fondamental de la dynamique. Cela permet d'exprimer une loi d'une autre façon, qui peut être plus facile à appliquer dans certains cas. En vérifiant expérimentalement le théorème de l'énergie cinétique, on vérifie en partie le principe fondamental de la dynamique. Et c'est plus facile à mettre en œuvre.

Il y a d'autres cas où on déduit certaines lois de lois plus générales. C'est le cas quand Maxwell a unifié l'électromagnétisme. Et en prime on a ainsi trouvé des solutions de ses équations qui montraient que la lumière est une onde électromagnétique, ce qui n'avait pas été compris avant.

Bref, on peut partir dans tous les sens avec une telle question. L'utilité de la démonstration est d'être su qu'on ne raconte pas n'importe quoi, on suit un chemin rigoureux pour déduire des résultats à partie d'autres résultats ou de lois.

[Deedee81]

Salut,

Faudrait déplacer en physique.

Sinon il faut s'entendre sur la signification du mot démontrer :
- Démonstration au sens mathématique (comme la démonstration d'un théorème)
- Démonstration au sens vérification d'un résultat expérimental ?

Jujudu06, qu'avais-tu en tête spécifiquement en employant le mot "démonstration"

[albanxiii]

Faudrait déplacer en physique.

Y'a qu'à demander Au départ c'était en Logique.

[Deedee81]

Merci Albanxii...

c'était en Logique

C'est logique.

Bon, petites précisions :

1) Si on parle de "démonstration" d'un résultat expérimental (prédit par la théorie), ce n'est pas une démonstration au sens strict mais une validation (et si la théorie est suffisamment validée elle est vue comme sûre.... jusqu'à preuve du contraire et dans son domaine de validité, ce domaine ayant des limites tant expérimentales que théoriques)

2) Prenons une théorie physique suffisamment mature (les théories ne prennent pratiquement jamais la forme belle et élégante qu'on connait dans nos livres de cours, il y a in long travail d'élaboration, amélioration et passage des spécialistes de la physique-mathématique qu'il ne faut pas confondre avec la physique-théorique). Elle est constituée d'une série de postulats dont on tire les conséquences jusqu'à arriver à des résultats vérifiables expérimentalement. C'est du pur développement/calcul. On pourrait le formuler conne une espèce de théorème mais c'est un peu exagéré de le voir comme ça et la théorie se contente d'utiliser des outils mathématiques existant (et utilise le résultat de théorèmes déjà démontrés par les mathématiciens). Et donc => pas de démonstration au sens mathématique

3) Il n'est pas rare d'avoir des développements mathématiques nouveau dans ou accompagnant l'élaboration d'une théorie. C'est même très fréquent. C'est juste parce que les outils mathématiques existant ne sont pas toujours complet. J'en donne un exemple ci-dessous (*). Mais bien entendu il ne s'agit pas de physique : c'est des mathématiques !!!!! Il s'agit d'élaborer un outil, avec ses propositions, lemmes, théorèmes, corollaires, .... et les démonstrations qui vont avec. PUIS on utilise cet outil.

Ceci explique donc qu'on aie parfois des démonstrations qui accompagnent la physique mais à strictement parler il n'y a pas de démonstration dans une théorie physique. J'espère que ça répond à la question.

(*) un exemple bien connu. Pour les théories quantiques, Feynman avait élaboré une méthode de quantification (équivalente à la méthode canonique mais très différente sur la forme) :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Int%C3%A9grale_de_chemin

A l'époque, les outils mathématiques nécessaires n'existaient pas. Mais Feynman était physicien avant tout. Donc il a développé, utilisé .... sans être sûr que tout soi correct.
Il n'est pas rare d'avoir en physique des phrases du genre : "Soit la fonction F qui convient bien" ou "on suppose qu'elle convient" etc.... (par exemple, en MQ il n'est pas rare qu'on utilise des fonctions dites de carré intégrable et parfois on ne vérifie même pas Ca peut conduire à des erreurs mais on a souvent de la chance et puis on prend la peine de vérifier au final, on voit juste d'abord si ça mène à quelque chose, sinon inutile de se casser la nénette).
Cet outil est très utile en théorie quantique des champs, et en particulier dans la quantification des champs de jauge non abélien ou la méthode canonique est vraiment galère !

C'est APRES que les développements mathématiques rigoureux ont été développés : réalisé par Feynman et d'autres. Développements, théorèmes, démonstration.... etc....
Et cela a permit de vérifier l'usage fait en physique et aussi de bien cerner les conditions de validité etc....
Mais tout ces développements et démonstrations, c'était des maths, pas de la physique !!!!

[XK150]

Salut ,

La physique n'a rien besoin de démontrer , ce n'est pas son rôle .

Je reprends WIKI :

" La physique est la science qui essaie de comprendre, de modéliser et d'expliquer les phénomènes naturels de l'Univers. Elle correspond à l'étude du monde qui nous entoure sous toutes ses formes, des lois de ses variations et de leur évolution. "

On peut parfaitement vivre et expliquer aujourd'hui " le monde " avec des modèles et des théories qui s'avèrerons non pas fausses , mais différentes ou incomplètes de ce que seront les modèles et les théories dans 50 ans , qui seront encore différentes de celles qui auront cours dans 100 ans ....

Ainsi va le monde pour aujourd'hui : les autos roulent , les avions volent , les réacteurs nucléaires fissionnent , et les machines à fusion fusionnent ..
Donc , nos théories et nos modèles fonctionnent : CQFD .

Nous sommes cohérents dans notre petit monde étriqué en attendant mieux ( ou pire ??? ) .

[Deedee81]

C'est tout juste. La, physique fait partie des science expérimentales (et la méthode scientifique est aussi appelée méthode expérimentale).

Mais ci dessus j'ai préféré précisé le rôle des démonstrations car la physique est intimement liée aux mathématiques.

Tiens anecdote, on a souvent entendu dire que l'usage des maths en physique est exceptionnel (la fameuse efficacité déraisonnable). J'avais lu (je ne me souviens plus de l'auteur) :
"En fait, il est faux de se demander pourquoi en physique il y a tant de maths, c'est l'inverse, c'est quand il y a des maths qu'on parle de physique. La chimie-physique, la géo-physique, etc... sont des parties de discipline ou la physique habituelle et surtout une forte mathématisation s'est introduite".
Amusant mais pas faux

[XK150]

Après , si l'on fait " des expériences de physique " , en simplifiant , je dirai que de dans l'enseignement de base ( lycée ou autres ) , elles servent à montrer ( et non à démontrer ) que le modèle enseigné colle bien à la réalité .

Et que plus tard , dans la recherche , elles servent à essayer de comprendre ce qui se passe , pour établir le modèle ( provisoire ) qui va bien ( pour l'instant )....

[Deedee81]

Après , si l'on fait " des expériences de physique " , en simplifiant , je dirai que de dans l'enseignement de base ( lycée ou autres ) , elles servent à montrer ( et non à démontrer ) que le modèle enseigné colle bien à la réalité
Et que plus tard , dans la recherche , elles servent à essayer de comprendre ce qui se passe , pour établir le modèle ( provisoire ) qui va bien ( pour l'instant )....

C'est vrai aussi à la fac d'ailleurs.

On passe son temps à faire ou refaire de nombreuses expériences pour monter/apprendre. Comme on dit : rien de tel que de mettre les mains dans le cambouis pour apprendre la physique (le forgeron tout ça )
Ou mon expression préférée : la physique c'est la paillasse.

Par contre, dès qu'on a le doctorat c'est plus du réchauffé, évidemment (EDIT ou des projets pour le compte d'entreprises privées). Là aussi à la fac j'ai vu plusieurs expériences de ce type (juste vu, moi j'ai pas fait de doctorat). Mais souvent ce n'était pas pour vérifier/valider mais pour collecter des données. C'est une grosse partie du boulot d'un physicien (ingénieur civil dans mon cas), ça et le travail bibliographique. La théorie et les validations, c'est pas le plus gros (parfois pas le plus facile toutefois et les parties simulations, ça dépend des projets, j'ai vu des cas de simulations assez monstrueuses)

[Sethy]

Ou mon expression préférée : la physique c'est la paillasse.

C'est vrai que c'est l'alpha et l'oméga, l'alpha (le début) c'est l'observation et l'oméga (la fin), c'est la vérification.

Mais là où mon point de vue à radicalement changé, et je repars ici de ton poste qui traite largement de la formation (fac, école d'ingé, doctorat, ...), c'est qu'au plus le temps passe, au plus j'accorde d'importance aux exercices (séances de travaux dirigés).

[Deedee81]

Mais là où mon point de vue à radicalement changé, et je repars ici de ton poste qui traite largement de la formation (fac, école d'ingé, doctorat, ...), c'est qu'au plus le temps passe, au plus j'accorde d'importance aux exercices (séances de travaux dirigés).

Là tu parles d'un point de vue pédagogique. Et oui, il faut prévoir des exercices (on avait même des heures de programmes prévues pour ça à la fac).