Du principe d’Archimède, datant d’environ 250 avant notre ère à la course à prouver la gravité quantique, la curiosité de notre monde physique a agité l’esprit humain comme aucune autre discipline ne l’a jamais fait.
Et pourtant, pour la plupart, les gens ont peur de la physique. Les étudiants ont peur de l’apprendre et les écoles signalent des difficultés persistantes attirer et retenir professeurs de physique (et de mathématiques) qualifiés.
Certes, la physique est une étude de grande envergure, allant de du subatomique à l’astronomique.
Le point clé à retenir est qu’étudier la physique, comme étudier quoi que ce soit, n’est pas une proposition globale.
Bien sûr, il faut apprendre les fondamentaux de la physique, des formules et des concepts, mais après cela, vous pouvez choisir où diriger votre passion!
Superprof vous aide à comprendre ces bases de la physique: les propriétés de la matière et les lois qui régissent leur comportement, ainsi que les forces qui agissent sur eux.
C’est également avec plaisir que nous vous présentons des physiciens d’hier et d’aujourd’hui qui ont tous radicalement changé la façon dont nous voyons notre environnement.
Naturellement, vous devriez également connaître certains des mots associés à la discipline …
Glossaire de physique
Il est temps de « confesser »: quand Sheldon Cooper bavarde sur toute la science, combien d’entre vous ont au figuré l’impression que vos yeux font des boucles dans leurs orbites?
La théorie du Big Bang a fait plus pour intégrer la physique que probablement toute autre série télévisée.
Ne vous semble-t-il pas cependant que les aspects scientifiques sont aléatoires et décousus, avec mots inexpliqués ballotté comme si les personnages discutaient du prochain film de super-héros plutôt que de la science profonde?
Peut-être que la réaction de Penny aux scientifiques exposant leur travail aurait pu être très intéressante si elle avait su de quoi ils parlaient. Si elle connaissait des mots comme:
Quantum: à lui seul, ce mot signifie ‘la plus petite unité possible’. Attaché à de nombreux concepts physiques, il décrit l’étude au plus petit niveau de particule. Quelques domaines d’études au niveau quantique inclure:
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Mécanique quantique, y compris la théorie quantique des champs, se préoccupe des plus petites échelles d’énergie.
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Enchevêtrement quantique présente le discours d’étude d’une particule affectant toutes les autres particules qui lui sont connectées.
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Optique quantique est l’étude comportementale de la lumière; plus précisément, les photons
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Tunnellisation quantique décrit le phénomène de déplacement de la matière sans passer par aucun espace intermédiaire
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Électrodynamique quantique: le mariage réussi de la théorie de la relativité spéciale et de la mécanique quantique
Toutes les théories quantiques n’ont pas de substance. Par exemple, gravité quantique, le postulat qui cherche à décrire les forces gravitationnelles en termes de mécanique quantique reste à prouver.
Bosons et fermions sont les deux classes de particules subatomiques, nommées d’après le physicien théoricien Satyendra Nath Bose et le physicien théorique et expérimental Enrico Fermi.
Une troisième classe appelée hadron est une particule composite constitué de deux quarks ou plus. Les hadrons comblent le fossé entre les fermions et les bosons.
Les quarks sont un autre type de particule élémentaire; les seuls capables de tout vivre quatre forces fondamentales.
Les forces fondamentales sont l’électromagnétisme, la gravité, la force forte et la force faible.
Il y a tellement de termes pour décrire le domaine physique; pourquoi ne pas creuser un peu plus et en découvrir plus?
Nous avons jeté pas mal de noms dans ces descriptions; parlons maintenant d’autres grands esprits qui ont fait progresser notre compréhension de notre monde!
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Physiciens célèbres
Beaucoup de gens disent que nous sommes une culture obsédée par les célébrités, mais si c’était vrai, tout le monde connaîtrait ces noms!
La physique a été établie en tant que discipline pendant la période de la Renaissance, même si de nombreuses études sur la nature de notre monde physique avaient eu lieu avant cette époque.
Même si Galilée fait des progrès substantiels dans les études de notre cosmos, même en démystifiant plusieurs théories de longue date, il est en fait William Gilbert à qui devrait-on attribuer le titre de Premier scientifique moderne.
William Gilbert a affirmé la nécessité d’expériences sûres et a démontré des arguments.
Jusque-là, les physiciens s’étaient soit livrés à théorie sans expérimentation ou dans un travail réel sans formuler aucune théorie qui permettrait de reproduire leur travail.
Merci à l’aveu de M. Gilbert d’éviter conjecture et opinion philosophique, d’autres scientifiques ont embrassé son éthique et la science de la physique a progressé à pas de géant.
Même aujourd’hui, les physiciens de tous types défendent sa philosophie de recherche, notamment:
Alan Guth, un physicien théoricien dont les travaux en théorie élémentaire des particules ont élargi nos connaissances sur le Big Bang. En fait, il a été le pionnier de la théorie de l’expansion cosmique.
Edward Witten, professeur de physique mathématique, mène des recherches sur la théorie des cordes et la gravité quantique, entre autres domaines de la physique mathématique.
Roger Penrose est le professeur du regretté grand Stephen Hawking. Ils n’ont jamais été un cas d’étudiant surpassant le maître; ils ont bénéficié d’une longue collaboration qui, à un moment donné, a abouti à leur attribution conjointe du prix Wolfe.
Même si le domaine de la physique compte plus de chercheurs masculins que féminins, les femmes en physique sont confrontées à la découverte et à l’avancement de la science.
Alors qu’il était encore étudiant diplômé, astrophysicien Jocelyn Bell Burnell a été le premier à observer et enregistrer les pulsars; une découverte qui a valu le prix Nobel de physique.
Fabiola Gianotti, physicienne des particules et première femme directrice générale du CERN, était la dirigeante du Projet ATLAS à travers lequel le boson de Higgs a été observé pour la première fois.
Astrophysicien Sandra Faber a concentré ses recherches sur l’évolution des galaxies. Elle a été la première à postuler que plus la galaxie est brillante, plus ses étoiles doivent voyager rapidement.
Il y a tellement de gens incroyables qui explorent notre univers, en théorie et par découverte! Pourquoi ne pas en savoir plus sur eux?
Concepts clés en physique
Quelle que soit la renommée du physicien ou l’ampleur de ses réalisations, chaque théorème physique et toutes les découvertes physiques sont basés sur les mêmes quelques concepts fondamentaux.
Contemplons un instant l’univers: grand et toujours en expansion, rempli d’énergie et de matière. En soi, l’univers pourrait être un concept écrasant; après tout, c’est tellement grand et presque inexploré!
Cependant, les mêmes forces qui gouvernent la physique de notre univers s’appliquent également aux particules élémentaires.
Ce sont la gravitation, la force électromagnétique, les forces nucléaires faibles et fortes.
Ces forces sont extérieur à la matière et agissez dessus, attirant ou repoussant; liaison ou création.
Il est important de ne pas confondre force et énergie. Tout a de l’énergie, que ce soit l’énergie potentielle, l’énergie cinétique; énergie élastique ou radiante.
Les vagues transportent de l’énergie!
Ondes sonores, micro-ondes; les ondes sismiques et les ondes gravitationnelles sont toutes phénomènes de transport d’énergie.
Ce qui est particulièrement intéressant à leur sujet, c’est qu’ils transportent de l’énergie mais peu importe.
Engagez un tuteur en mathématiques physiques pour vous aider à comprendre.
Ondes gravitationnelles sont particulièrement déroutants car ils sont causés par les processus les plus énergétiques de notre univers et se répercutent le long de l’espace-temps.
En dépit d’avoir été prédit par Albert Einstein en 1916, de telles ondes n’ont été détectées que récemment; en 2016, pour être exact!
Vraiment, les concepts clés de la physique ne sont pas difficiles à maîtriser et, une fois que vous l’avez fait, vous pourriez continuer à travailler en physique théorique, en physique expérimentale ou même la physique de la matière condensée – l’un des domaines les plus actifs de l’étude de la physique aujourd’hui!
Des faits physiques qui vous surprendront
Pensez-vous toujours que la physique est un sujet difficile? Rien de dit jusqu’à présent n’a atténué votre peur d’apprendre cette science physique?
Et si nous vous disions que Dr Who n’était pas tant de la science-fiction que des faits scientifiques? Au moins ça comprend aspects de la science moderne …
Notre modèle actuel de cosmologie comprend des univers parallèles infinis, tous existant heureusement côte à côte.
Parce qu’ils sont infinis, tout ce qui aurait pu arriver ou arrivera est déjà arrivé, dans un univers ou dans l’autre. Cela vous semble-t-il un peu familier?
Qu’en est-il de l’espace-temps et de déchirer un trou dans le tissu de la réalité?
Même le tournevis sonique du docteur est un postulat de physique valide: réglé sur la bonne fréquence, un tel dispositif pourrait bien être capable d’exciter des molécules pour qu’elles se comportent différemment.
La vérité est que, pour un grand divertissement, cette série fait beaucoup pour approuver les lois de la physique!
Maintenant, nous considérons le plasma. Il coule dans vos veines et remplit le cosmos; plasma permet même de regarder la télévision en haute définition!
Le plasma est l’un des quatre états fondamentaux de la matière; les trois autres étant liquide, solide et gazeux.
Le sens grec du mot, substance moulable, le rend uniquement applicable aux domaines de Physique médicale – un domaine relativement nouveau de recherche, d’ingénierie (fabrication de semi-conducteurs) et, bien sûr, son étude dans le domaine de l’astrophysique.
Heureusement, bien qu’ils portent le même nom, le plasma dans votre corps est très différent du plasma du soleil. S’ils étaient de la même composition, nous exploserions tous!
Pourtant, la physique des plasmas est un domaine d’étude des plus intrigants …
Il y a tellement d’aspects fascinants et étonnants dans notre monde physique et tant de domaines dans lesquels se déclarer; de physique moléculaire et physique appliquée à travers la physique computationnelle, jusqu’à la physique des hautes énergies … où dirigeriez-vous votre passion?
Vers les cieux, étudier le cosmos? Ou la physique des particules vous intéresse-t-elle? Avez-vous toujours rêvé de briser des atomes dans le Grand collisionneur de hadrons?
Tout ce que vous avez à faire est de ne pas avoir peur de votre formation en physique. Après cela, l’infini de l’espace est la limite … au sens propre!
Remarque: vous pouvez trouver un tuteur de physique en ligne sur Superprof.