Rupture et Continuité Présenté par : Farran, Batoul Khairallah, Mazen Koleilat, Mohamed Omar Nasr, Ramsey

Sommaire 1. Introduction 2. Partie Philosophique 3. Partie Physique 4. Théorème de l’énergie cinétique 5. Mécanique Quantique 6. Exemple de la théorie quantique 7. Explication de l’exemple précédent 8. Conclusion

Introduction L'évolution de la physique a posé et pose toujours des problèmes. Pendant très longtemps, les physiciens ont cru que la science évoluait de façon linéaire, progressive, et cumulative. Le XXe siècle rompt avec cette conception continuiste, donnant naissance a une perspective discontinuiste. Cette perspective suppose en effet, que le développement de la physique se ferait par bonds qualitatifs. Néanmoins, cette controverse inextricable, qui oppose les tenants du continuisme aux partisans du discontinuisme n'est toujours pas tranchée. Nous avons voulu dans notre projet étudier précisément ce qu'il en est en prenant pour terrain de recherche le théorème de l'énergie cinétique et la théorie ondulatoire.

Philosophie Si on retrace l'histoire de la science moderne, on trouve à la fois rupture et continuité, donc refonte inter théorique. Les physiciens modernes, et à leur tête Newton, ont remis en cause pendant les XVIIe et XVIIIe siècles, la théorie du mouvement. Les observations de Newton dans le référentiel galiléen sont le résultat d’une multitude d’expériences purement scientifiques. Mais la généralisation de ses lois dans tous les référentiels montre que Newton tira des conclusions supplémentaires sur l’espace et le temps à partir d’acquis qu’il avait accumule dans son propre référentiel. Son raisonnement est donc inductif, et n’est pas base sur des faits scientifiques, mais sur des observations empiriques, et des explications anthropomorphiques. D’autre part, Einstein admit les lois de Newton dans le référentiel terrestre, d’où une continuité dans le raisonnement, mais réfuta complètement les lois de Newton dans les référentiels non galiléens. Einstein tenta de trouver de différentes lois dans ces référentiels, et dû changer son mode de raisonnement : les lois de Newton sont bases sur le fait qu’ils s’appliquent partout, et de la même manière, mais Einstein conclut que l’espace et le temps sont variables, et donc que le mouvement est relatif à l’observateur, et non pas obéissant à des lois fixes. Il y a rupture totale de ce point de vue entre Newton et Einstein. Le fait qu’il y a, à la fois, rupture et continuité entre ces deux Physiciens implique qu’il y a refonte.

Physique Afin de pouvoir procéder avec le développement de ce rapport, nous avons dû apprendre les principes fondamentaux de la théorie de Newton, et ceux de la théorie de d’Einstein. Principes fondamentaux de Newton : Le principe d’inertie : tout corps en mouvement, s’il est isolé, ou pseudo isolé, a tendance à persévérer dans son état. Le mouvement de tout solide est absolu : il est le même pour tout observateur, à toute date, et dans n’importe quel même référentiel dans l’espace. Le théorème de l’énergie cinétique : un solide de masse « m » anime d’un mouvement de translation à la vitesse « v », possède une énergie cinétique telle que : Ec = ½ mv2 , en admettant que « m » est une constante. Principes fondamentaux d’Einstein : Confirme le principe d’inertie Le mouvement de tout solide, caractérisé par sa vitesse et sa masse, dépend du lieu de l’observateur, et varie en fonction du temps. La masse « m » de tout solide en mouvement correspond à la formule : m = m0/√[1-(v2/c2)]. « m » étant la masse du solide correspondante à une certaine date au cours du mouvement, « m0 »  étant la masse du solide au repos, « v » étant la vitesse du corps à une certaine date au cours du mouvement, et « c » étant la célérité de la lumière dans le vide. Ainsi, il y a divergence de point de vue entre Newton et Einstein sur la notion du temps et de l’espace et de leur influence réciproque. Le premier cite que le temps et l’espace sont des constantes, tandis que le second cite le contraire, pour arriver enfin à la formule de la masse.

Relation entre la masse et l’atteinte de la vitesse de la lumière Afin d’expliquer la complexité de la conception de la masse chez Einstein, il faudrait exposer le théorème de l’énergie cinétique de Newton, et le comparer par opposition à cette conception complexe. Selon Newton, l’énergie cinétique est calculable par la formule Ec = ½ mv2 , la masse du corps étant constante. Ainsi, si un corps de 1kg devait atteindre la célérité de la lumière dans le vide, il aurait besoin d’une quantité d’énergie cinétique définit par Ec = ½ (1)(3.108) = 1.5.108J = 150MJ. Or, cette quantité énergie est à la portée humaine, mais on n’a toujours pas atteint la vitesse de la lumière dans le vide, ce qui fausse le théorème de Newton à l’échelle des grandes vitesses. Einstein, par contre, définit la masse par la formule m = m0/√[1-(v2/c2)], « m » étant la masse du solide correspondante à une certaine date au cours du mouvement, « m0 »  étant la masse du solide au repos, « v » étant la vitesse du corps à une certaine date au cours du mouvement, et « c » étant la célérité de la lumière dans le vide. Ainsi, quand la vitesse du corps tend vers la célérité de la lumière dans le vide, le rapport v2/c2 tend vers 1, et le dénominateur tend donc vers 0. Par suite, la masse du corps, tend vers l’infini, ce qui implique que le corps nécessiterait une énergie infinie afin d’atteindre la vitesse de la lumière dans le vide. La différence de raisonnement entre Newton et Einstein se lie à la considération ou la négligence du facteur espace-temps. Pour Newton, l’espace-temps est absolu, et donc la quantité, au lieu de la variabilité qualitative au cours du temps, devient le seul facteur. Il y a par suite rupture totale entre les deux raisonnements, dans l’espace, mais continuité dans le référentiel terrestre, et donc refonte.

“La théorie quantique est la théorie qui utilise le concept d'unités discrètes pour décrire les propriétés dynamiques des particules subatomiques et les interactions entre la matière et le rayonnement”.

µA Exemple : Rayon U.V Passage de l’électricité Courant électrique Electrons Amperemètre

Explication Quand un électron reçoit une certaine quantité d’énergie, il change de niveau fondamental. Etat excité Apport d’une plus grande énergie 0 ev Apport d’une certaine énergie -3,2 ev Electron Niveau fondamental -13,6 ev

Nous avons vu, à travers ce projet, que la transition qui s’est faite, à partir de la Physique moderne, pour arriver à la Physique contemporaine, s’est faite par une succession de ruptures, et non pas par accumulation du savoir. La notion de l’espace-temps et de leur interaction fut une idée exclusive à la Physique contemporaine, ainsi que la conception de la masse, de l’absorption et du rayonnement de l’énergie. Il a fallu, par exemple, une rupture complète au niveau du raisonnement afin d’arriver à l’unique idée que l’espace et le temps sont interdépendants. Un autre exemple serait la conception de la masse et la théorie quantique, dont le raisonnement déclencheur est la variabilité qualitative au lieu de l’accumulation quantitative. Nous arrivons, en fin de projet à voir que sans des ruptures radicales et fondamentales au niveau du raisonnement, la Science Physique aurait eu du mal à se trouver au stade d’aujourd’hui. Conclusion