Chapitre 1 : Physique

L'étude scientifique de la matière, y compris ses éléments fondamentaux, son mouvement et son comportement dans l'espace et le temps, ainsi que les phénomènes associés d'énergie et de force, est appelée physique. Le sujet scientifique de la physique est considéré comme l'un des plus fondamentaux. Un scientifique qui concentre ses recherches et ses études sur le sujet de la physique est appelé un physicien.

La physique est l'un des domaines d'étude qui existe depuis le plus longtemps. Au cours des deux derniers millénaires, la philosophie naturelle a englobé un certain nombre de sciences naturelles, notamment la physique, la chimie, la biologie et certaines parties des mathématiques. Cependant, au cours de la révolution scientifique, qui s'est produite au XVIIe siècle, ces sciences naturelles ont commencé à se développer en leurs propres entreprises d'étude distinctes. Les limites de la physique ne sont pas strictement définies, et le domaine de la physique croise une grande variété de domaines de recherche interdisciplinaires, tels que la chimie quantique et la biophysique. Fréquemment, de nouveaux concepts dans le domaine de la physique fournissent une explication des mécanismes sous-jacents qui sont étudiés par d'autres domaines scientifiques, et ils proposent également de nouveaux domaines de recherche dans ces domaines et dans d'autres domaines académiques, tels que les mathématiques et la philosophie.

Les nouvelles technologies sont souvent rendues possibles par les progrès de la physique. Par exemple, les progrès dans la compréhension de l'électromagnétisme, de la physique des solides et de la physique nucléaire ont conduit directement au développement de technologies qui ont transformé la société moderne. Ces technologies comprennent la télévision, les ordinateurs, les appareils électroménagers et les armes nucléaires. De plus, les progrès de la thermodynamique ont conduit au développement de l'industrialisation, et les progrès de la mécanique ont inspiré le développement du calcul.

L'origine du mot « physique » remonte au mot latin « physica », qui signifie « étude de la nature ». Ce terme est tiré du mot grec « phusik », qui signifie « science naturelle ». Le mot grec « phusik » est dérivé du mot grec « phúsis », qui signifie « origine, nature, propriété ».

C'est l'une des sciences naturelles qui existe depuis le plus longtemps. Les Sumériens, les anciens Égyptiens et la civilisation de la vallée de l'Indus étaient parmi les premières civilisations qui possédaient une connaissance prédictive et une conscience fondamentale des mouvements du Soleil, de la Lune et des étoiles. Ces civilisations remontent à avant 3000 avant notre ère. Il était courant d'adorer les étoiles et les planètes, car on croyait qu'elles représentaient des dieux. Ces premières observations ont jeté les bases de l'astronomie ultérieure, car il a été découvert que les étoiles se déplaçaient en grands cercles dans le ciel, ce qui ne pouvait pas expliquer les positions des planètes. Malgré le fait que les explications des positions enregistrées des étoiles n'étaient parfois pas scientifiques et manquaient de preuves, ces premières observations ont jeté les bases de l'astronomie contemporaine.

Les origines de l'astronomie occidentale remontent à la Mésopotamie, comme l'a déclaré Asger Aaboe. De plus, tous les efforts occidentaux dans les sciences exactes remontent à l'astronomie babylonienne tardive. Le poète grec Homère a écrit sur une variété d'objets célestes dans son Iliade et son Odyssée. Plus tard, les astronomes grecs ont fourni des noms qui sont encore utilisés aujourd'hui pour la majorité des constellations visibles depuis l'hémisphère nord. Les astronomes égyptiens ont laissé des monuments qui démontrent leur connaissance des constellations et des mouvements des corps célestes.

La philosophie naturelle remonte à la Grèce pendant la période archaïque (650 av. J.-C. à 480 av. J.-C.), lorsque des penseurs présocratiques tels que Thalès rejetaient les explications non naturalistes des événements naturels et affirmaient que chaque événement avait une cause naturelle. C'est à ce moment-là que la philosophie naturelle a été établie pour la première fois. Ils ont fourni des idées qui étaient étayées par la raison et l'observation, et beaucoup de leurs hypothèses ont été prouvées correctes par l'expérimentation. Par exemple, la théorie de l'atomisme s'est avérée exacte environ deux mille ans après avoir été proposée par Leucippe et son disciple Démocrite.

Le développement de la philosophie naturelle en Grèce s'est produit selon diverses voies de recherche au cours de la période classique, qui a duré du VIe au IVe siècle av. J.-C., et pendant la période hellénistique. Le philosophe grec Aristote, également connu sous le nom d'Aristotéles, a vécu de 384 à 322 avant notre ère. Il était un disciple de Platon.

Lorsqu'il écrivait au IVe siècle av. J.-C., il couvrait un large éventail de sujets, y compris un important traité de « physique ». L'influence de la physique aristotélicienne remonte à environ deux millénaires. Sa stratégie consistait en une combinaison d'observation restreinte et d'arguments déductifs logiques, mais elle ne reposait pas sur la vérification expérimentale des affirmations conclues. Le travail de base qu'Aristote a fait dans le domaine de la physique, malgré le fait qu'il était extrêmement imparfait, a servi de cadre à partir duquel les penseurs successifs ont encore élargi le domaine. À l'heure actuelle, sa méthode est complètement obsolète.

À travers la notion des quatre éléments, il a fourni une explication pour des concepts tels que le mouvement (et la gravité).

Le philosophe grec Aristote croyait que chacun des quatre éléments classiques - l'air, le feu, l'eau et la terre - avait un emplacement naturel spécifique. En raison du fait que chaque élément a une densité différente, il finira par retourner à l'endroit de l'atmosphère qui lui convient le mieux. En raison du fait que le feu est plus lourd que l'air, il serait placé au sommet de la hiérarchie, suivi de l'eau, puis la terre arriverait en dernier. Comme point d'intérêt supplémentaire, il a mentionné que lorsqu'une petite quantité d'un élément atteint la position naturelle d'un autre élément, l'élément le moins abondant ira immédiatement vers sa propre place naturelle. Par exemple, s'il y a un incendie au sol, les flammes s'élèveront dans les airs dans le but de retourner à leur emplacement naturel, c'est-à-dire là où elles devraient être. Ses lois du mouvement comprenaient ce qui suit : 1) les objets plus lourds tomberont plus vite, la vitesse étant proportionnelle au poids ; et 2) la vitesse de l'objet qui tombe dépend inversement de la densité de l'objet à travers lequel il tombe (par exemple, la densité de l'air). Il a également affirmé que lorsqu'il s'agit d'un mouvement violent, qui est défini comme le mouvement d'un objet lorsqu'une force lui est appliquée par un autre objet, la vitesse à laquelle cet objet se déplace ne sera aussi rapide ou forte que la mesure de la force qui lui est appliquée. Après avoir mené des recherches approfondies sur la question du mouvement et des facteurs qui y contribuent, il a proposé le concept philosophique d'un « moteur primaire » comme origine ultime de tout mouvement dans le monde (livre 8 de son ouvrage Physique).

Un déclin des activités intellectuelles en Europe occidentale s'est produit à la suite de la chute de l'Empire romain d'Occident au Ve siècle, qui a été causée à la fois par des envahisseurs extérieurs et une décadence intérieure. D'autre part, l'Empire romain d'Orient, plus communément appelé l'Empire byzantin, a été en mesure de résister aux assauts des envahisseurs et a continué à progresser dans une variété de sujets académiques, y compris la physique.

Le Palimpseste d'Archimède est une compilation des ouvres d'Archimède qui a été compilée par Isidore de Milet au VIe siècle. Cette compilation est considérée comme d'une grande importance culturelle.

Un érudit byzantin nommé Jean Philoponus, qui vivait en Europe vers le VIe siècle, a examiné l'enseignement de la physique d'Aristote et a souligné ses lacunes. Le principe de l'élan a été présenté pour la première fois par lui. Ce n'est qu'avec l'apparition de Philoponus que la physique d'Aristote a été examinée ; contrairement à Aristote, qui basait sa physique sur l'argumentation verbale, Philoponus s'appuyait sur l'observation. Philoponus a écrit ce qui suit à propos de la physique d'Aristote :

Cependant, c'est une affirmation totalement fausse, et notre point de vue peut être soutenu par des observations réelles d'une manière plus convaincante que par n'importe quel type d'argument verbal. Lorsque vous laissez tomber de la même hauteur deux poids beaucoup plus lourds que l'autre, vous remarquerez que le rapport des temps nécessaires au mouvement ne dépend pas du rapport des poids, mais que la différence de temps est très faible. En effet, le rapport des poids n'est pas le seul facteur qui détermine le temps nécessaire au mouvement. Par conséquent, si la différence de poids n'est pas significative, c'est-à-dire si l'un est, par exemple, deux fois plus élevé que l'autre, il n'y aura pas de différence, ou bien une différence indétectable, dans le temps, malgré le fait que la différence de poids n'est nullement insignifiante, un corps pesant deux fois plus que l'autre.

Au cours de la révolution scientifique, qui a eu lieu dix siècles plus tard,...