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1 La philosophie de la nature Matière en mouvement : Le paradigme des particules (ch. 2) Michael Esfeld Université de Lausanne

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1 1 La philosophie de la nature Matière en mouvement : Le paradigme des particules (ch. 2) Michael Esfeld Université de Lausanne

2 Les premiers présocratiques Thalès (env. 640 avant J.-C.) Anaximandre (env avant J.-C.) Anaximène (env avant J.-C.) philosophes de la nature : hypothèses audacieuses sur lensemble de lêtre des choses recherche de la matière primaire matière primaire comme substance répandue partout dans lespace quatre éléments : eau, feu, terre, air

3 Démocrite (env avant J.- C.) « Il y a des substances en nombre infini, insécables et impassibles, et, de plus, sans qualités et immuables, qui se meuvent dans le vide où elles sont disséminées. Mais lorsqu elles se rapprochent les unes des autres, ou qu elles entrent en collision, ou qu elles s entrelacent, il résulte de leur agrégation soit de l eau, soit du feu, soit une plante, soit un être humain. »

4 Isaac Newton ( ) LOptique (1704) « … il me paraît très probable que Dieu forma au commencement la matière de particules solides, pesantes, dures, impénétrables, mobiles … Pour que lordre des choses puisse être constant, laltération des corps ne doit donc consister quen séparations, nouvelles combinaisons, et mouvements de ces particules. »

5 Particules 1)Quest-ce que la matière ? = Quels sont les objets physiques ? matière = particules distribuées dans un espace à trois dimensions (arrière-fond) particule = objet matériel tellement petit quil est localisé en un point de lespace indivisible particule = point de lespace occupé au lieu dêtre vide impénétrable particules = matière primitive nombre déterminé de particules, défini par nombre de points de lespace qui sont occupés

6 Pourquoi particules ? Démocrite, Newton : atomisme : matière = distribution de particules dans lespace = fait primitif que certains points de lespace sont occupés tandis que dautres sont vides matière : atomes pluralité de substances seule variation initiale : point de lespace occupé ou vide plus de matière en certaines régions de lespace quen dautres : en certaines régions, plus de points sont occupés quen dautres Présocratiques : matière = une seule substance répandue partout dans lespace (« stuff, gunk ») variation initiale : plus de matière en certains points de lespace quen dautres mais : Quest-ce qui constitue le degré (la quantité) de matière en un point ?

7 Changement distribution de la matière dans lespace change dans le temps variation temporelle : comme le temps passe, changement dans quels points de lespace sont occupés et quels sont vides changement tel que trajectoire continue de particules mouvement chaque particule a une identité dans le temps qui la distingue de toutes les autres particules autre possibilité: événements ; mais plus simple de supposer que les objets fondamentaux continuent à exister comme le temps passe (= continuent à exister en changeant leur position) que de supposer quils sont constamment créés et annihilés

8 Matière : trois conceptions particules stuff, gunk événements

9 Changement 2)Quels sont les lois du développement temporel des objets ? = Quelles sont les propriétés des objets physiques telles que certaines lois décrivent leur développement temporel ? propriétés : ce qui détermine la manière dans laquelle les objets changent / se développent dans le temps

10 Changement / Lois I changement de position des particules propriété de vitesse (= premier dérivé temporel de la position dq / dt = v) vitesse initiale certain mouvement des particules vitesse initiale explique le mouvement des particules vitesse initiale conservée, si seule propriété à tenir compte mouvement inertiel première loi de Newton : « Tout corps persévère dans létat de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite dans lequel il se trouve, à moins que quelque force nagisse sur lui, et ne le contraigne à changer détat. »

11 Changement / Lois II changement non seulement dans les points que les particules occupent, mais aussi dans leur état de mouvement = changement de vitesse plus de propriétés nécessaires que la vitesse propriétés qui déterminent le développement temporel de la vitesse (accélération, deuxième dérivé temporel de la position) forces deuxième loi de Newton : « Les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice, et se font dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée. »

12 Propriétés II particules : masse en vertu de posséder une masse, les particules sattirent mutuellement (masse gravitationnelle) ainsi que résistent à laccélération (masse inertielle) pas dengagement ontologique envers des forces nécessaires ; forces unités de calcul mathématique de changement de vitesse des particules, mais nexistent pas dans la nature (pas danimisme) distribution des particules dans lespace en t = distribution de la masse dans lespace en t changement de vitesse (accélération) des particules en t déterminé loi de la gravitation

13 Lois : schème général schème général : dx/dt : explanandum, ce que la théorie cherche à expliquer D 1 … D n : explanans, ce qui fait le travail explicatif D 1 … D n : propriétés qui déterminent le développement temporel de x dispositions dx/dt : manifestation des propriétés / dispositions D 1 … D n : causes ; dx/dt : effet ( causalité sans différence temporelle entre cause et effet) universelle, déterministe

14 Newton : choix particulier vitesse initiale changement de position (premier ordre) masse forces changement de vitesse (second ordre) théorie de second ordre poursuivie dans toute la mécanique classique position initiale, vitesse initiale & masse forces choix plus simple : théorie de premier ordre : position initiale & propriété(s) qui détermine(nt) le changement de position

15 Le but 3)Comment les objets physiques et leurs propriétés expliquent-ils les phénomènes observables ? (a) objets macrophysiques composés de particules microphysiques ; (b) les différences entre les objets macrophysiques peuvent être retracées à la position (la configuration) et le changement de position (le mouvement) des particules microphysiques

16 Trois questions 1)Quest-ce que la matière ? = Quels sont les objets physiques ? 2)Quels sont les lois du développement temporel des objets ? = Quelles sont les propriétés des objets physiques telles que certaines lois décrivent leur développement temporel ? 3)Comment les objets physiques et leurs propriétés expliquent-ils les phénomènes observables ?

17 Philosophie naturelle ontologie de la nature & équations mathématiques qui permettent de calculer des phénomènes observables ensemble, pas de séparation entre les deux possibles contre positivisme : pas possible de déduire ontologie des particules & propriétés qui résultent en des forces des phénomènes observés contre métaphysique a priori : par possible de justifier ces stipulations par la réflexion seule justification par cohérence : théorie universelle de la nature qui permet de prédire et dexpliquer les phénomènes

18 Mouvement : ontologie distribution de la matière dans lespace change dans le temps variation temporelle : comme le temps passe, changement dans quels points de lespace sont occupés et quels sont vides changement tel que trajectoire continue des particules mouvement mouvement défini par rapport à lespace absolu

19 Mouvement : mesure mouvements mesurés relatifs référentiels dinertie, transformations de Galilée ( ) x = x – vt, y = y, z = z, t = t tous les référentiels équivalents

20 Espace & temps (absolus) la distance spatiale / temporelle entre nimporte quelle paire de particules / événements ne dépend pas dun référentiel la distance spatiale / temporelle entre nimporte quelle paire de particules / événements ne dépend pas des propriétés que possèdent ces particules (telles que leur masse)

21 Espace & temps absolus La matière (les particules) ne peut exister que dans lespace et le temps. Lespace / le temps peut exister sans matière. « I. Le temps absolu, vrai et mathématique, sans relation à rien dextérieur, coule uniformément et sappelle durée. … II. Lespace absolu, sans relation aux choses externes, demeure toujours similaire et immobile. »

22 Le statut ontologique de lespace et du temps absolus Démocrite : lespace comme non-être. Lêtre ne peut exister que dans lespace. Le non-être existe aussi bien que lêtre. Newton : lespace comme organe sensoriel infini et homogène de Dieu Clarke : lespace absolu comme propriété de Dieu

23 Gottfried Wilhelm Leibniz ( ) espace et temps homogènes aucune raison pour Dieu de créer la matière en certains points (ou régions) de lespace et du temps, plutôt quen dautres espace absolu, temps absolu pleins : différentes possibi-lités de placer la matière aucune raison pour Dieu de choisir une de ces possibilités

24 Largument contre Newton espace, temps absolus et distincts de la matière plusieurs arrangements possibles de la matière dans lespace et le temps Toutes les relations entre les parties de la matière (les particules) restent identiques. différence entre ces possibilités uniquement du point de vue de la théorie dun espace et dun temps absolus, distincts de la matière ; indiscernables empiriquement

25 Le relationnalisme de Leibniz espace, temps : relations entre des particules matérielles espace : ordre des coexistants temps : ordre des successions présuppose lexistence du système des relations spatiales et temporelles, la structure de ce système étant indépendante de la matière mouvement relatif

26 Le relationnalisme ambitieux 1)définir la matière sans utiliser ni la notion détendue spatiale et temporelle, ni celle de position Leibniz : points de forces qui ne possèdent pas détendue et pas de position en tant que telles. conception causale de la matière mais : forces = dispositions de changer la vitesse des objets matériels ! 2)reconstruire des relations spatiales et temporelles Leibniz : réduire toutes les relations, y compris les relations spatiales et temporelles, à des propriétés intrinsèques des points de force. pas compréhensible comment des points de force (des monades), ne possédant pas détendue ni de position, puissent engendrer à eux seuls des relations spatiales et temporelles entre eux pas compréhensible comment lextension spatiale et temporelle ne peuvent pas être fondamentales

27 Largument de Newton pour lespace absolu 1) Le seau et leau sont au repos, la surface de leau est plate. 2) Le seau est en rotation, leau est au repos, la surface de leau est plate. 3) Le seau et leau sont en rotation avec la même vitesse, la surface de leau est concave. La différence entre (1) et (3) ne peut pas être comprise en termes de mouvement relatif par rapport au voisinage immédiat. (3) montre le mouvement absolu (accélération absolue) de leau par rapport à lespace absolu.

28 Contre largument pour lespace absolu Ernst Mach ( ) : on peut toujours regarder tout mouve-ment comme relatif en élargissant le système total considéré ; e.g. mouvement de rotation comme relatif aux étoiles fixes mécanique possible sans engagement ontologique en faveur de lespace absolu, mais autre conception physique de mouvement que celle de Newton : pas de mouvement inertiel par rapport à lespace absolu, distinction entre vitesse constante et accélération sans référence à lespace absolu, source daccélération non-relationnelle en tout cas, relations spatiales entre les particules fondamentales (position fait primitif)

29 Pas dargument pour le temps absolu temps dans un univers sans mouvement ? particules en mécanique classique : position initiale & vitesse initiale, faits primitifs disposition de changement de position = disposition de mouvement fait primitif possible : temps comme mesure du changement (Aristote)


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