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Partie I La Physique Classique : Comment les Images et les Choses Bougent-Elles

Partie I La Physique Classique : Comment les Images et les Choses Bougent-Elles ? Là où l’aventure de la randonnée et d’autres mouvements nous conduisent à introduire, pour leur description, les concepts de vitesse, de temps, de longueur, de masse et de charge, en plus de ceux d’action, de champ et de variété topologique, nous permettant ainsi de découvrir des limites à la vitesse, à l’entropie, à la force et à la charge, et de cette façon de comprendre – entre autres – pourquoi nous avons des jambes au lieu de roues, comment un espace vide peut se courber, vibrer et s’agiter, dans quelle mesure l’attirance est liée aux aimants et à l’ambre, et pourquoi nous pouvons voir les étoiles. C hapitre I LE MOUVEMENT GALILÉEN W ham ! L’éclair, frappant l’arbre situé à proximité, interrompt brutalement notre pai- sible marche forestière et nos cœurs se mettent soudainement à battre plus rapide- ment. À la cime de l’arbre, nous voyons le feu apparaître une nouvelle fois, puis s’éteindre. Le léger vent agitant les feuilles autour de nous ramène ce lieu à son apaisement initial. À côté, l’eau d’une petite rivière suit son chemin tortueux vers le bas de la vallée, réféchis- sant sur sa surface les silhouettes mouvantes des nuages. . pourquoi devons-nous être attentifs au mouvement ? “ Tout mouvement est une illusion. Zénon d’Élée*” FIGURE 1 Un exemple de mouvement observé dans la nature. Le mouvement est partout : amical et menaçant, terrible et magnifque. Il est fondamental pour notre existence hu- maine. Nous avons besoin du mouvement pour grandir, pour apprendre, pour penser et pour profter de la vie. Nous uti- lisons le mouvement pour marcher à travers une forêt, pour écouter ses bruitages et pour parler de tout cela. Comme tous les animaux, nous comptons sur le mouvement pour chercher de la nourriture et pour survivre aux dangers. Les plantes, au contraire, ne peuvent pas se déplacer (autant). Pour leur auto- défense, elles ont développé des poisons. De telles plantes sont par exemple la grande ortie, le tabac, la digitale, la belladone et le pavot ; les poisons sont la caféine, la nicotine, le curare et beaucoup d’autres. Les poisons tels que ceux-ci sont à la base de la plupart des remèdes. Par conséquent, la majorité des médi- caments existent principalement parce que les plantes n’ont pas de jambes. Comme tous les êtres vivants, nous avons besoin du mouvement pour nous reproduire, pour respirer et pour digé- rer les aliments. Comme pour tous les objets, le mouvement nous réchaufe. Le mouvement est l’observation la plus fondamentale que nous puissions faire sur la nature en général. Cette remarque fait apparaître l’idée que tout ce qui se produit dans le * Zénon d’Élée (v. av. J.-C.), un des principaux représentants de l’École éléatique de philosophie. Dvipsbugworka La Montagne Mouvement – L’Épopée de la Physique traduction française de Benoît Clénet disponible gratuitement sur www.motionmountain.net Copyright © Christoph Schiller Novembre 1997–Juillet 2007 Dvipsbugworka pourquoi devons-nous être attentifs au mouvement ? 3 PHYSIQUE tdm Montagne Mouvement océan social baie de l’émotion MÉDECINE MATHÉMATIQUES L’HUMANITÉ ASTRONOMIE SCIENCES DE LA MATIÈRE SCIENCES DE LA TERRE BIOLOGIE partie III : tm partie II : tq partie I : mc, rg & em CHIMIE FIGURE 2 L’Île de l’Expérience, avec la Montagne Mouvement et la piste à suivre (mc : mécanique classique, rg : relativité générale, em : électromagnétisme, tq : théorie quantique, tm : théorie M, tdm : théorie du mouvement). monde est un certain type de mouvement. Il n’y a aucune exception. Le mouvement est une partie si fondamentale de nos observations que l’origine même du mot se perd dans l’obscurité de l’histoire linguistique indo-européenne. La fascination pour le mouvement a toujours fait de lui un objet favori de curiosité. Durant le cinquième siècle av. J.-C. dans la Grèce ancienne, son étude lui avait donné un nom : la physique. Réf. 1 Le mouvement est également important pour l’existence humaine. Quisommes-nous? D’où venons-nous? Qu’allons-nous faire ? Que devrions-nous faire ? Qu’est-ce que nous réserve l’avenir ? D’où viennent les gens ? Où vont-ils ? Qu’est-ce que la mort ? D’où vient le monde? Comment la vie est-elle apparue ? Toutes ces questions sont en rapport avec le mouvement. L’étude du mouvement fournit des réponses qui sont à la fois profondes et surprenantes. Le mouvement est étrange. Bien qu’il soit omniprésent – dans les étoiles, dans les marées, dans nos paupières –, ni les penseurs antiques et ni les milliers d’autres qui se Réf. 3 sont succédé depuis siècles n’ont pu lever le voile sur le mystère central : Qu’est-ce que le mouvement ? Nous découvrirons que la réponse classique, « le mouvement est la vari- ation de la position dans le temps », est inappropriée. Ce n’est que récemment qu’une réponse a fnalement été trouvée. Ceci est l’histoire du cheminement de cette découverte. Le mouvement fait partie de l’expérience humaine. Si nous imaginons l’expérience hu- maine comme une île, alors le destin, représenté par les vagues de l’océan, nous a portés jusqu’à son rivage. Près du centre de l’île une montagne particulièrement haute émerge. Dvipsbugworka La Montagne Mouvement – L’Épopée de la Physique traduction française de Benoît Clénet disponible gratuitement sur www.motionmountain.net Copyright © Christoph Schiller Novembre 1997–Juillet 2007 Dvipsbugworka 4 I Le Mouvement Galiléen • 1. pourquoi devons-nous être attentifs au mouvement ? FIGURE 3 Illusions du mouvement : regardez la ﬁgure de gauche et déplacez légèrement la page, ou regardez le point blanc au centre de la ﬁgure de droite et bougez votre tête d’avant en arrière. Depuis son sommetnous pouvons survoler le paysage tout entier et avoir la sensation que toutes les expériences humaines ont un lien de parenté, en particulier les divers exemples de mouvement. Ceci est un guide vers le sommet de ce que j’ai nommé la Montagne Mou- vement. Son parcours est une des plus belles aventures de l’esprit humain. Clairement, la première question à poser est : Le Mouvement existe-t-il ? “ Das Rätsel gibt es nicht. Wenn sich eine Frage überhaupt stellen läßt, so kann sie beantwortet werden*. Ludwig Wittgenstein, Tractatus, .” Pour aiguiser l’esprit sur le problème de l’existence du mouvement, regardez la Figure  et suivez les instructions. Dans les deux cas les fgures semblent tourner. Nous pou- Réf. 2 vons ressentir les mêmes efets lorsque nous marchons sur les pavés italiens en forme de vagues ou lorsque nous jetons un œil sur les illusions de la page Web www.ritsumei. ac.jp/~akitaoka/. Comment pouvons-nous être sûrs que le mouvement réel est diférent de ceux-ci ou d’autres illusions similaires ?** Déﬁ1 n Plusieurs savants ont simplement avancé que le mouvement n’existe pas du tout. Leurs arguments ont profondément infuencé la recherche sur le mouvement. Par exemple, le Réf. 4 philosophe grec Parménide (né vers av. J.-C. à Élée, une petite ville près de Naples, dans le sud de l’Italie) a émis l’idée que, puisque rien ne peut provenir du vide, le change- ment ne peut pas exister. Il a mis l’accent sur la constance de la nature et a donc logique- ment afrmé que tout mouvement et donc tout changement est une illusion. Réf. 5 Héraclite (v. à v. av. J.-C.) a tenu le point de vue opposé. Il l’a exprimé dans sa célèbre expression πάντα ῥεῖ«panta rhei» ou «tout se meut sans cesse»***. Il imaginait le changement comme étant l’essence de la nature, contrairement à Parménide. Ces deux opinions également célèbres ont incité plusieurs savants à rechercher plus précisément si, * Le mystère n’existe pas. Si une question peut être posée, alors elle peut trouver une réponse. ** Les solutions des défs sont données soit à la page ??, soit plus loin dans le texte. Les défs sont classés en : niveau approfondi (r), difcile (d), niveau étudiant normal (n) ou facile (e). Les défs qui n’ont pas encore de solution sont marqués (ny). *** L’?? explique comment lire un texte grec. Dvipsbugworka La Montagne Mouvement – L’Épopée de la Physique traduction française de Benoît Clénet disponible gratuitement sur www.motionmountain.net Copyright © Christoph Schiller Novembre 1997–Juillet 2007 Dvipsbugworka pourquoi devons-nous être attentifs au mouvement ? 5 dans la nature, il y a des quantités conservées ou si la création est possible. Nous décou- vrirons la réponse plus tard ; en attendant, vous pouvez méditer sur l’alternative que vous préférez. Déﬁ2 n Le collaborateur de Parménide, Zénon d’Élée (né vers av. J.-C.), a débattu avec tant d’intensité contre le mouvement que certains ont toujours un doute à ce propos au- jourd’hui. Dans un de ses arguments il prétendit – dans un langage simple – qu’il est impossible de gifer quelqu’un, étant donné que la main doit premièrement parcourir la moitié du trajet vers le visage, puis parcourir la moitié de la distance qu’il reste, puis en- core une fois et ainsi de suite. Par conséquent, la main ne pourra jamais atteindre le visage. L’argument de Zénon se concentre sur le lien entre l’infni et son opposé, le fni, dans la description du mouvement. Dans la uploads/Geographie/ la-physique-classique-comment-les-images-et-les-choses-bougent-elles.pdf