Les mathématiques, efficace langage de la physique

TED KINSMAN/SCIENCE PHOTO LIBRARY/SUCRÉ SALÉ

La rencontre des deux sciences a lieu lorsque Galilée considère que tout, dans l'Univers, peut s'exprimer en langage mathématique. Un postulat d'une redoutable efficience puisqu'il permet de comprendre et d'anticiper des phénomènes inaccessibles aux sens.

Cet article est issu du magazine Les Indispensables de Sciences et Avenir n°212 daté janvier/ mars 2023.

La citation de Galilée à propos de l’Univers est célèbre : c’est un "livre immense perpétuellement ouvert devant nos yeux […] écrit en langue mathématique, et ses caractères sont des triangles, des cercles et d’autres figures géométriques sans l’intermédiaire desquelles il est humainement impossible d’en comprendre un seul mot".

Il nous semble aujourd’hui évident que physique et mathématiques sont étroitement liées. Pour étudier les phénomènes, physiciennes et physiciens puisent en effet de nombreux instruments dans leurs différentes branches, que ce soit la géométrie (pour décrire l’espace), l’analyse (pour résoudre des équations du mouvement des objets), ou encore l’algèbre (pour étudier les symétries). Pourtant, elles sont plus qu’une simple boîte à outils pour la physique. "Il y a un dialogue entre les deux disciplines", souligne Évelyne Barbin, historienne des sciences à l’Université de Nantes.

Cette relation dialectique n'a pas toujours été d'actualité. Avant le 17e siècle, dont Galilée est l'une des figures emblématiques - mais pas la seule -, la physique a peu à voir avec les mathématiques (à quelques exceptions près, comme celle d'Archimède). Pour Aristote, dont l'influence jusqu'à l'époque moderne est prépondérante, il ne doit exister aucun mélange de genre entre les différentes sciences, qui ont chacune ses propres prémisses. Celles de l'astronomie - qui régissent le Cosmos - ne sont pas celles de la physique, qui s'appliquent à la Terre. Celles de la géométrie ne sont même pas celles de l'arithmétique. En physique, Aristote se demande quelles sont les causes des phénomènes. Ce qui l'amène à affirmer que les corps tombent parce que leur "lieu naturel" se situe en bas, sans proposer de concept de vitesse.

Mais à partir de la Renaissance, les questions que se posent les savants évoluent, passant de "pourquoi un objet tombe-t-il ?" à "comment tombe-t-il ?[...]

Lire la suite sur sciencesetavenir.fr

A lire aussi