Les fondements de la cosmologie et de la physique contemporaines

De Nicolas Copernic le moine polonais à l’allemand Albert Einstein contraint d’émigrer aux Etats-Unis, relayés par l’italien dit Galilée, l’allemand Johannes Kepler et l’anglais Isaac Newton ils sont cinq européens passionnés d’astronomie. Les uns après les autres auront consacré une bonne partie de leur vie à révolutionner la connaissance de ce domaine. Leurs réflexions ajoutées à leurs contributions fondamentales en mécanique, en optique, en mathématiques, en physique théorique ont mis à mal l’idée d’un monde immuable hérité de Ptolémée quelque 2000 ans longtemps défendu par la doctrine de l’Eglise catholique. A ce sujet il semble que Galilée ait été victime d’un mauvais procès car il n’apparait rien d’hérétique dans son « Discours et Démonstrations Mathématiques concernant deux Sciences Nouvelles (1638) » qui l’ait forcé à se rétracter.
A Copernic revient le mérite en partant des éléments d’Euclide développés dans son Livre 1 « Des Révolutions des Orbes Célestes (1543) » d’annoncer le basculement du modèle supposé géocentrique du monde vers un système solaire donc héliocentrique gouvernant les orbites de la Terre et des autres planètes. Son successeur Kepler moine lui aussi a démontré par le calcul le mouvement elliptique et non plus circulaire des planètes autour du Soleil en partant des observations jalousement gardées par le danois Tycho Brahé jusqu’à sa mort. Dans son Livre V « L’Harmonie du Monde (1618) » plus qu’indigeste à la lecture, il s’efforce d’abord de trouver les bonnes proportions entre leurs distances respectives par comparaison avec les volumes des cinq polyèdres réguliers ensuite avec les échelles de l’harmonie et du solfège.
Ce qui s’est avéré peine perdue dans l’absolu a néanmoins inspiré Newton le solitaire à tendance paranoïaque pour décrire les lois de la gravitation universelle. Ses Livres I à III « Les Principes Mathématiques de la Philosophie Naturelle (1686) » sont autrement plus lisibles que les écrits de Kepler. Ils font connaître à travers des centaines de propositions et de théorèmes la grande élégance de ses démonstrations sur le mouvement des corps par la géométrie construite à la règle et au compas. Grâce à des observations astronomiques, de savantes déductions et de patients calculs seront énoncés les causes de la gravité sur les orbites des planètes et de leurs satellites au sein du système solaire, plus précisément celles de la Terre, de la Lune et de la grande comète de 1680. Simultanément les Principes exposent la puissance de sa pensée pour aborder les notions qui le conduiront au calcul infinitésimal.
Enfant réfractaire à l’autorité, passionné par la science, amateur de musique, Einstein semblait peu doué pour les études ayant acquis laborieusement un diplôme de l’Institut Fédéral Polytechnique de Zurich et échoué à obtenir un poste d’enseignant universitaire. Obligé par nécessité d’accepter un emploi alimentaire au bureau des brevets de Berne c’est de là qu’il mène ses expériences de pensée et les publie dans la revue allemande « Annalen der Physik » :
- 1905 : La relativité restreinte intègre dans un continuum les notions de l’espace et du temps admises depuis Newton. Elle énonce que les lois physiques sont indépendantes selon qu’elles se rapportent à deux systèmes de coordonnées en mouvement relatif de translation parallèle et uniforme l’un par rapport à l’autre.
- 1905 : L’établissement d’une symétrie entre électricité et magnétisme, dont l’absence était une faiblesse des équations électrodynamiques de Maxwell-Hertz.
- 1911 : L’effet de la gravité sur la lumière doit courber les rayons des étoiles fixes situées en arrière-plan lors d’une éclipse de soleil – observation confirmé par Eddington en 1919.
- 1916 : La Théorie de la relativité générale, extension de la relativité restreinte à toute forme de mouvement, est exposée en une cinquantaine de pages avec les outils mathématiques de sa démonstration détaillés à l’intention des physiciens.
On doit à Einstein au siècle dernier d’avoir magistralement relancé la physique théorique, transformé l’idée que l’on se faisait de l’Univers, ouvert une voie féconde aux toutes dernières applications numériques et spatiales. Qui aurait été prêt à s’aventurer dans le déchiffrage de ces textes donnant accès à l’esprit de leurs auteurs sans l’initiative de Stephen Hawking lui-même très grand théoricien, relayé par Marc Lachièze-Rey pour l’adaptation française ? Ces pionniers géants de la pensée ont ouvert d’immenses connaissances en dépassant celles de leurs anciens. Avec cette sorte d’archéologie du savoir scientifique les amateurs de jeux intellectuels peuvent même s’entraîner à mettre leurs pas dans les leurs en tentant de refaire leurs démonstrations.
Nb : Une prochaine édition aurait avantage à nettoyer le texte d’un trop grand nombre de coquilles.

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  Sur les épaules des géants - Les plus grands textes de physique et d'astronomie: Les plus grands textes de physique et d'astronomie

  de Hawking, Stephen Luminet, Jean-Pierre (Préfacier)
  Dunod
  ISBN : 9782100716692 ; 34,00 € ; 08/10/2014 ; 944 p. ; Broché

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