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Support CM L2 (Histoire Des Sciences)

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Support CM L2 (Histoire Des Sciences) HISTOIRE DES SCIENCES ET DES GRANDES DECOUVERTES SCIENTIFIQUES : « EXEMPLE DE LA PHYSIQUE » A- HISTOIRE DES SCIENCES I- INTRODUCTION 1- Généralités Histoire : le mot ’’histoire’’ vient du Grec ancien « historia » signifiant « enquête » ou « connaissance acquise par l’enquête ». C’est donc l’ensemble des évènements et faits passés relatifs à l’Humanité. Science : la ‘’science ‘’vient du Latin « scientia » qui signifie « connaissance » est ce que l’on sait pour l’avoir appris, ce que l’on tient pour vrai ; au sens large c’est l’ensemble des connaissances. Selon le dictionnaire, la Science est la connaissance relative à des phénomènes obéissant à des lois et vérifiées par des méthodes expérimentales. Cette définition définit les bases de ce qu'est la Science avec ses trois composantes: l'observation, l'expérimentation et les lois. L'observation Tout travail scientifique commence par des observations. L'observation la plus célèbre de l'Histoire de la Science est sans conteste celle de la chute d'une pomme faite par Newton, qui lui donna l'idée de sa théorie de la gravitation universelle. Même si cette histoire n'est peut-être qu'une légende, elle illustre admirablement la démarche scientifique : on observe un phénomène, parfois surprenant, mais bien souvent banal, et on se pose la question : pourquoi ? L'observation se doit d'être la plus objective et la plus précise possible. Elle ne doit pas se laisser influencer par une possible explication, qui risquerait de la biaiser. Elle doit de plus en plus souvent s'aider d'instruments, parfois indispensables pour effectuer cette observation. L'expérimentation L'expérimentation est une catégorie particulière d'observation, dans laquelle d'une part le phénomène à observer est généralement provoqué, et d'autre part les conditions d'observations ont été optimisées en fonction de ce que l'on veut observer, notamment pour éliminer les phénomènes parasites. L'expérimentation permet de s'affranchir des aléas de l'observation, certains phénomènes naturels pouvant être difficilement prévisibles, empêchant alors la mise en place des dispositifs d'observations au bon moment et au bon endroit. Les lois Lorsque les phénomènes observés font apparaître des relations invariables entre certaines grandeurs mesurées, on peut commencer à soupçonner l'existence d'une loi liant ces grandeurs entre elles. 2- Définitions L'histoire des sciences est l’étude de l'évolution de la connaissance scientifique. Son domaine spécifique est l’étude et l’explication de l’origine et la transformation des structures de la connaissance scientifique. L'histoire des sciences en tant que discipline, étudie le mouvement progressif de transformation de ces spéculations, et l'accumulation des connaissances qui l'accompagne. L'histoire des sciences n'est pas la chronique d'une série de découvertes scientifiques. C'est l'histoire de l'évolution d'une pensée, mais aussi d'institutions qui offrent à cette pensée les moyens de se déployer, et de traditions qui viennent l'enrichir L’historien de la Science doit rendre compréhensible la réalité de la recherche scientifique. Pourquoi ? Comment procède-t-il et quelles sont les difficultés rencontrées ? Pourquoi ? L'histoire des sciences présente un intérêt indéniable, que ce soit pour les Enseignants ou les élèves/Etudiants. - Montrer comment se construisent les connaissances scientifiques et indirectement rendre palpables les démarches d’investigations - Posséder une culture générale doit inclure une culture scientifique puisse que les sciences appartiennent au matrimoine culturel de l’Humanité - Les problèmes rencontrés par la société sont résolus par le développement techno-scientifique (facteurs de transformation de nos sociétés) - Eviter la désaffection pour les études scientifiques - Mettre l'accent sur l'histoire, c'est montrer aux "littéraires" que la science est aussi faite pour eux, et que tout le monde est capable de la comprendre. Comment fait-il ? C’est essentiellement par la littérature : - Littérature primaire : lecture des manuscrits, livres ou articles originaux, d’échanges épistolaires, de témoignages - Littérature secondaire : travaux d’Historiens des Sciences - Et aussi avec prudence : les sources tertiaires, comme les livres rédigés par les journalistes, etc… Les difficultés - La langue (dans toutes les langues) - Croiser les informations, ne pas forcément juger certaines idées - Interpréter les évènements dans leur contexte historique, sans employer de vocabulaire ou de notions anachroniques - Le contexte historique comporte des volets sociaux, politiques, religieux, artistiques, philosophiques II-LES PERIODES DE L’HISTOIRE DES SCIENCES PHYSIQUES 1- La Préhistoire ou Période Pré-Galiléenne des Physiques a- L’époque de la Grèce Antique L’avènement de la Grèce Antique provoque l’émergence et la prolifération des grands penseurs et savants : - Le 1er fut Platon (-428 ; -348), disciple du Philosophe Socrate. Il considère la matière comme un assemblage d’atomes - Le plus de cette époque fut Aristote (-384 ; -322), Physicien, Philosophe, Savant grec, il est le père fondateur de la Logique. Avec ses disciples, ils formulent un certain nombre de principes et de lois à partir des observations pratiques. Ce sont les Naturalistes. Ils distinguent deux mouvements : l’un en Puissance & l’autre en Acte. - Aristarque de Samos (-310 ; -230) : le soleil est au centre de l’Univers (héliocentrisme) - Archimède (-287 ; -212), Ingénieur, Mathématicien et Physicien grec (moins célèbre que Aristote) est l’un des plus grands génies scientifiques. Il connaît avant Leibniz et Newton, le calcul intégral et est l’auteur de la masse volumique, du barycentre des corps (des masses) et l’équilibre des corps. NB : Archimède, Euclide (3ème Siècle av. JC mathématicien) ; Eratosthène (Astronome qui calcule le 1er la circonférence de la terre) et Claude Ptolémée sont sortis de la grande Académie d’Alexandrie (Egypte du Nord). b- La grande coupure ou la période religieuse Les croyances, les peurs, les superstitions font parfois reculer les hommes sur le chemin de la Science. Après Archimède, l’évolution de la Physique va se poursuivre avec Euclide (3ème Siècle av J.C, Mathématicien), Eratosthène (-276 ; -194 : Astronome, Mathématicien grec), Hipparque (-190 ; -120) et Claude Ptolémée (90 ; 168 : Astronome, Physicien grec, soutenait la théorie du Géocentrisme). Cette période longue de près 1000 ans, est marquée par l’arrêt de ces travaux de recherche. La physique est abandonnée au profit des croyances religieuses après la conquête de l’Empire Romain par le Christianisme. Mais pour des besoins pratiques, on aura recours à un minimum de connaissances pour la construction des Cathédrales, des Chapelles, …. En ce moment, la recherche se développe en Orient avec l’avènement de l’Islam par Mahomet (570-632). Cela va engendrer certaines idées scientifiques en Optique, en Chimie et en Astronomie (Jabir Ibn Haayan : 776 et Al Kwarizmi : 850, créateur de l’Algèbre). 2- La Renaissance a- Les idées nouvelles Dans le souci de maintenir ses fidèles, l’Eglise est contrainte d’accepter les modes de pensée, ce qui va favoriser des reformes profondes et à une orientation des idées vers la Science : c’est la Renaissance (en Europe). Cette époque est marquée par les voyages et les découvertes (Christophe Colomb 1492, Vasco de Gama, Magellan 1430-1521, ….) et ce sera le début de la Physique Rationnelle et Expérimentale avec l’étude des phénomènes visibles et corrects. b- La Physique rationnelle Nicolas Copernic (1473-1543) : Astronome Polonais, abandonne la théorie géocentrique et reprend l’hypothèse de l’héliocentrisme. Il considère les orbites des planètes comme circulaires et affirme que la Terre tourne autour du Soleil, tout comme les autres planètes avec des trajectoires elliptiques Johannes Kepler (1571-1630) : Astronome Allemand, précisera la représentation du soleil comme centre de l’univers et avec son maitre Tycho Brahe, ont recensé plus de 700 étoiles Galilée (1564-1642) : Mathématicien, Physicien, Astronome Italien, il énonce la loi d’inertie (peu avt Newton), la notion d’accélération, le moment, les lois de pendule, de chute des corps et la statique des fluides. Il était grand observateur des astres grâce à ses lunettes astronomiques. Son œuvre sera complétée durant tout le 17ième Siècle par Descartes, Fermat, Pascal,.. En prison, il continua de travailler en cachette et rédigea un ouvrage sur la mécanique et la résistance des métaux. René Descartes (1596-1650) : Physicien, Philosophe Français, il publie en 1637 les lois de Réflexion et de Réfraction (lois déjà étudiées par Snell en 1621) Christian Huygens (1629-1695) : Astronome, Physicien et Mathématicien Hollandais, perfectionnera la lunette astronomique et découvrit en 1655, les anneaux de Saturne. En 1678, il élabora une théorie ondulatoire de la lumière qui permit d’interpréter les lois de Réflexion et de Réfraction Isaac Newton (1642-1727) : Mathématicien, Physicien et Astronome Anglais, il est le père de la mécanique classique. Il travailla sur le calcul infinitésimal, la nature discontinue de la lumière, la gravitation. Il définit clairement la quantité de mouvement, la force, la masse et calcula le rayon de la Terre. Il donne une forme logique à la Mécanique reposant sur 3 lois : 1 / Le principe de l’inertie 2 / Le principe fondamental de la dynamique 3 / Le principe de l’action et de la réaction 3- L’Epoque moderne a- La Physique classique Les travaux de Isaac Newton seront poursuivis par d’autres savants : - Auguste Fresnel (1788-
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