Atomisme et Antiquité L’invention antique d’une découverte moderne Loetitia PAPION Culture générale – AERO1 Atomisme et Antiquité L’invention antique d’une découverte moderne Céramique provenant d'une tombe athénienne, VIe s. av. J.-C., Berlin Museum Représentation schématique d’un atome lejournal.cnrs.fr Exposé de culture générale 20-21novembre 2017 1 1

Classification périodique des éléments Contextualisation l’atome : une Découverte moderne      XVIIIe siècle XIXe siècle XXe siècle Lavoisier Lois de conservation de la matière Décomposition de la matière en substances élémentaires Dalton Atomes et molécules sont définis Mendeleïev Classification périodique des éléments Rutherford Atome composite et instable, constitué d’un noyau autour duquel gravitent des électrons Atome Antiquité 2 2 Cf. GREISCH, Jean, article «Atomisme», Encyclopædia Universalis (en ligne)

Analyse du sujet et Problématisation L’atomisme existe-il dans l’Antiquité ou est-ce une théorie moderne ? Comment comprendre le fait que l’atomisme existe dans l’Antiquité alors que la réalité physique de l’atome n’a pas encore été découverte ? ET Atomisme Antiquité 3 3

fondation d’une théorie scientifique : Enjeux Scientifiques fondation d’une théorie scientifique : invention du concept d’atome ou découverte de la preuve matérielle de l’atome ? 4 4

Sommaire Un abîme entre l’atome des philosophes antiques et l’atome des scientifiques modernes L’atomisme antique : précurseur de la science moderne L’invention antique d’une découverte moderne 5 5

I. Un abîme entre l’atome des philosophes antiques et l’atome des scientifiques modernes 6 6

Lucrèce Epicure Démocrite Ve siècle av. J.-C IIIe siècle av. J.-C I. Un abîme entre l’atome des philosophes antiques et l’atome des scientifiques modernes Démocrite Ve siècle av. J.-C Epicure IIIe siècle av. J.-C Lucrèce Ier siècle av. J.-C Démocrite, Antoine Coypel, 1692, Huile sur toile, 69 x 57 cm, Musée du Louvre Lucrèce, Michael Burghers, XVIIe siècle Gravure extraite du livre De natura rerum. Portrait d'Épicure, Sculpture, copie romaine d’un buste hellénistique, British Museum 7

Collisions aléatoires   I. Un abîme entre l’atome des philosophes antiques et l’atome des scientifiques modernes A. Description des atomes imaginés par les philosophes atomistes de l’Antiquité 1. L’univers est constitué de vide et d’atomes UNIVERS = vide (infini) + atomes (en nombre infini et PLEINS) atomos, en grec : « qui ne peut être coupé » Collisions aléatoires agglutinations corps composés mondes 8 8

Incréés Immortels Les ATOMES sont : en nombre infini et en mouvement I. Un abîme entre l’atome des philosophes antiques et l’atome des scientifiques modernes A. Description 2. Caractéristiques des atomes antiques   Les ATOMES sont : Incréés en nombre infini et en mouvement Immortels 9 9

3 quarks reliés par des gluons I. Un abîme entre l’atome des philosophes antiques et l’atome des scientifiques modernes B. Différences avec la théorie moderne de l’atome 1. Différences structurelles a) L’atome est sécable et rempli de vide Fission nucléaire Atome sécable Atome = noyau + électrons + vide Atome = noyau (99.9%) + électrons Noyau = protons + neutrons Protons et neutrons = 3 quarks reliés par des gluons Représentation schématique de la composition d’un atome elementaire.in2p3.fr Documentaire : C’est pas sorcier, « Voyage au cœur de la matière » Deux extraits : 4.42 – 6.12 : L’atome est formé de neutrons, de protons et d’électrons et constitué de vide. 10.39 – 11.35 : Le noyau de l’atome est constitué de quarks, eux-mêmes constitués de gluons. 10 10

Une représentation naïve de la structure de la matière I. Un abîme entre l’atome des philosophes antiques et l’atome des scientifiques modernes B. Différences avec la théorie moderne de l’atome 1. Différences structurelles   b) Les atomes n’ont ni œillets, ni agrafes Une représentation naïve de la structure de la matière ATOMISME ANTIQUE ATOMISME MODERNE Les atomes se lient en fonction de leurs formes THEORIE DES ATOMES CROCHUS Les atomes se lient par échange d’électrons THEORIE DE L’INTERACTION ELECTROMAGNETIQUE 11 11

Science + philosophie + éthique de vie I. Un abîme entre l’atome des philosophes antiques et l’atome des scientifiques modernes B. Différences avec la théorie moderne de l’atome 2. Différences disciplinaires Une explication scientifique qui débouche sur Une philosophie matérialiste Ame = atomes Donc : âme mortelle Dieux = atomes Donc : dieux mortels Atomisme antique = Science + philosophie + éthique de vie Atomisme antique = Science + philosophie + éthique de vie Il n’y a rien après la mort. Donc rien à craindre ! 12

Les atomistes antiques : précurseurs Transition Atome antique atome moderne différences structurelles différences disciplinaires Cependant Intuition d’une matière composée de particules élémentaires Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne ? 13

Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne II. Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne 14

Schéma de la théorie des quatre éléments (Aristote) II. Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne A. Les prémices d’une physique corpusculaire Antiquité Deux théories pour expliquer la structure de la matière : Théorie atomiste (Démocrite, Epicure, Lucrèce) Théorie des quatre éléments (Empédocle, Platon, Aristote) Jusqu’au XVIIIe Matière = quatre éléments Schéma de la théorie des quatre éléments (Aristote) booksofdante.com A partir du XVIIIe Matière = particules élémentaires (= théorie atomiste) 15

II. Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne A II. Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne A. Les prémices d’une physique corpusculaire 1. Des ressemblances entre atome antique et atome moderne Réaction chimique ANTIQUITE Les atomes se lient en fonction de leurs formes SCIENCE MODERNE Les atomes se lient par échange d’électrons Solide Enchevêtrement d’atomes crochus Etat de la matière caractérisé par une absence de liberté entre les atomes Liquide Agglutination d’atomes ronds et rugueux Etat de la matière caractérisé par des particules faiblement liées Gazeux Collision entre atomes légers et petits (absence d’aspérités)  Etat de la matière caractérisé par des particules indépendantes entre elles 16

Rien ne retourne au néant. II. Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne A. Les prémices d’une physique corpusculaire 2. Lavoisier avant Lavoisier Objets composés périssables (mort = séparation des atomes) Rien ne retourne au néant. Rien ne naît du néant. Atomes impérissables « Ex nihilo nihil » (Epicure, IIIe siècle av. J.-C) « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » (Lavoisier, XVIIIe siècle) 17

portion infime de l'Univers. II. Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne B. Une infinité de mondes dans un univers infini 1. l’hypothèse extra-terrestre UNIVERS infini Existence de mondes autres que le nôtre Notre monde : Terre, soleil, lune, voûte céleste, planètes visibles = portion infime de l'Univers. « Il y a, dans d'autres régions de l'espace, d'autres terres que la nôtre, et des races d'hommes différents, et d'autres espèces sauvages » Lucrèce, De la Nature, Livre II, p.100 Une conception extravagante reprise au XVIe siècle par Giordano BRUNO 18

Naissance de notre monde par association d’atomes : II. Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne B. Une infinité de mondes dans un univers infini 2. Vie et mort des mondes Cf. VAN REETH, Adèle, SALEM, Jean, « Le clinamen, des atomes en liberté », Les Nouveaux chemins de la connaissance, France Culture Naissance de notre monde par association d’atomes : Rencontre fortuite d’un grand nombre d’atomes en mouvement Tourbillon (= Galaxie spirale ?) « Nébuleuse du Papillon », Constellation du Scorpion, Photographie prise par le télescope spatial Hubble, 2009. © NASA 19

II. Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne B II. Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne B. Une infinité de mondes dans un univers infini 2. Vie et mort des mondes Organisation : Les gros atomes vont vers le centre Formation d’une terre Les plus légers expulsés vers la périphérie s’enflamment Formation des astres et des étoiles « Les Piliers de la Création », colonnes de poussières interstellaires, Nébuleuse de l'Aigle, Photographie prise par le télescope spatial Hubble, 1995. © NASA

par dissociation de ces mêmes atomes : Mortalité II. Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne B. Une infinité de mondes dans un univers infini 2. Vie et mort des mondes Mort de notre monde par dissociation de ces mêmes atomes : Mortalité de la Terre, des planètes et du soleil « Nébuleuse de l'Œil de Chat », représentant la phase finale dans la vie d'une étoile de type solaire, Photographie prise par le télescope spatial Hubble, 1994. © NASA

Formation de la matière = résultat des chocs aléatoires des atomes II. Les atomistes antiques : précurseurs de la science moderne C. Une science anti-finaliste « Signalons un vice grave de raisonnement. [...] La clairvoyance des yeux n'a pas été créée [...] pour nous permettre de voir au loin ; ce n'est pas davantage pour nous permettre de marcher à grands pas que l'extrémité des jambes et des cuisses s'appuie et s'articule sur les pieds [...]. Interpréter les faits de cette façon, c'est faire un raisonnement qui renverse le rapport des choses, c'est mettre [...] la cause après l'effet. Aucun organe de notre corps, en effet, n'a été créé pour notre usage : mais c'est l'organe qui crée l'usage. » Lucrèce, De la Nature, Livre IV, p.173. Formation de la matière = résultat des chocs aléatoires des atomes Atomisme causes finales CF. Darwin 22

Atomisme antique précurseur de la science moderne Transition Atomisme antique précurseur de la science moderne Conception de la structure de la matière pertinente Modernité des hypothèses d’un univers infini, du vide et de la vie extra-terrestre. Approche antifinaliste exceptionnelle dans l’Antiquité qui annonce la démarche scientifique des modernes l’atomisme antique Surpasse-t-il l’atomisme moderne ? 23

L’Atomisme antique : l’invention antique d’une découverte moderne III. L’Atomisme antique : l’invention antique d’une découverte moderne 24

Validité intemporelle III. L’Atomisme antique : l’invention d’une découverte moderne A. L’antiquité invente un concept scientifique d’atome à jamais vrai ATOMISME ANTIQUE ATOMISME MODERNE Validité intemporelle = particule élémentaire indivisible composant la matière Succession d’invalidations  Atome, Neutron, proton, Quarks, gluons 25

Mécanique quantique Théorie de la relativité générale d’Einstein III. L’Atomisme antique : l’invention d’une découverte moderne B. L’antiquité parvient, avec l’atomisme, à une théorie du tout L’atomisme antique explique l’infiniment grand par l’infiniment petit Ce que ne parvient pas à faire la science moderne Stephen Hawking : « Théorie du Tout » : Explique toutes les forces à l’œuvre dans l’univers. Réconcilier Mécanique quantique Théorie de la relativité générale d’Einstein échelle atomique échelle des planètes… Photographie de S. Hawking dans les locaux de la NASA, 1974. © Site officiel de S. Hawking http://www.hawking.org.uk/ 26

Stephen Hawking et la « théorie du tout » : III. L’Atomisme antique : l’invention d’une découverte moderne B. L’antiquité parvient, avec l’atomisme, à une théorie du tout Stephen Hawking et la « théorie du tout »  : Film de James MARSH, Une merveilleuse Histoire du Temps (The Theory of Everything). Séquence « Le repas ou les patates et les petits pois » : 1h. 3 min. 57 1 h. 7 min. 24 Scène du premier repas partagé : explication des travaux de S. Hawking sur la « théorie du tout ». MARSH, James, Une merveilleuse Histoire du Temps (The Theory of Everything), Royaume-Uni, Universal Pictures, Working Title Films, 2014, DVD, 123 min. Affiche originale du film,© Universal Studios MARSH, James, Une merveilleuse histoire du temps, 2014, Photogrammes extraits de la séquence « Le repas ou les patates et les petits pois »,© Universal Studios 27

Atomisme antique Théorie expliquant la totalité du réel III. L’Atomisme antique : l’invention d’une découverte moderne B. L’antiquité parvient, avec l’atomisme, à une théorie du tout Atomisme antique Théorie expliquant la totalité du réel Du microscopique (atomes) au macroscopique (univers) Théorie du Tout de Stephen Hawking : ECHEC   28

Conclusion Atome antique atome moderne Différences structurelles + disciplinaires Atomisme antique précurseur de la science moderne Prémices physique corpusculaire + infini + vide + vie extraterrestre + antifinalisme Atomisme antique atomisme moderne Théorie du tout BILAN 29 29

l’atomisme existe dans l’antiquité Conclusion Réponse OUI l’atomisme existe dans l’antiquité 30 30

fondation d’une théorie scientifique Conclusion fondation d’une théorie scientifique invention du concept découverte de la preuve matérielle enjeux scientifiques 31 31

Bibliographie 1/ BIBLIOGRAPHIE Encyclopédie GREISCH, Jean, article «Atomisme», Encyclopædia Universalis (en ligne) http://www.universalis.fr/encyclopedie/atomisme/ Livres (essais) EPICURE, Lettre à Hérodote, in Lettres, maximes, sentences, sous la direction de Jean-François Balaudé, Paris, Livre de Poche, 1994. LUCRÈCE, De la Nature, Paris, Gallimard, collection Tel, 1990. Article de presse LEMONNIER, Marie, « Maître du plaisir. Il voulait libérer les hommes de la crainte des dieux et de la mort », Dossier « Epicure. L’art d’être heureux », Le Nouvel Observateur, n°2283, 7 août – 13 août 2008, p. 12-13. 32

Bibliographie 2/ WEBOGRAPHIE Emission de radio / podcast VAN REETH, Adèle (Animation/Production), SALEM, Jean (Invité), « Le clinamen, des atomes en liberté », « Lucrèce, le poète philosophe » (3/4), Les Nouveaux chemins de la connaissance, France Culture, 14 septembre 2016, 53 min., http://www.franceculture.fr/emissions/les-nouveaux-chemins-de-la- connaissance/lucrece-le-poete-philosophe-34-le-clinamen-des (page consultée le 31 octobre 2016). 33

Bibliographie 3/ FILMOGRAPHIE Film de fiction MARSH, James, Une merveilleuse Histoire du Temps (The Theory of Everything), Royaume-Uni, Universal Pictures, Working Title Films, 2014, DVD, 123 min. Documentaire HOSTALERY, Isabelle, « Voyage au cœur de la matière », C’est pas sorcier, émission du 4 novembre 2010, France 3, https://www.youtube.com/watch?v=hxMNJ6-8n5c 34

MERCI POUR VOTRE ATTENTION. 35