Du concept à l’instrument : Petite histoire de quelques bouleversements technologiques et de leur origine conceptuelle

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IUT de Vélizy, Département Réseaux et Télécoms 10-12 Avenue de l’Europe, 78 140 Vélizy

Résumé

Notre environnement quotidien est rempli d’objets et d’instruments que certains d’entre nous manipulent avec beaucoup de dextérité : leviers en tout genre, calculateurs, téléphones et téléviseurs, instruments indiquant notre position, télescopes, microscopes et machines qui visualisent l’intérieur de notre corps. Pourtant, peu de personnes, parfois même parmi les utilisateurs spécialistes de ces outils, connaissent réellement l’origine des concepts qui sous-tendent leur fonctionnement. En effet, la naissance des grands principes de la physique se déroulent très souvent, voire toujours, dans des circonstances totalement étrangères au contexte de leur application courante. Dans cette présentation, on examinera la trajectoire de quelques grands concepts physiques, de leur contexte d’origine jusqu’à leur utilisation dans un instrument connu de la plupart d’entre nous. On se limitera volontairement aux sciences physiques et à des instruments présentés comme « modernes », complexes dans leur fonctionnement, mais considérés comme indispensables en termes de services rendus.

Le premier exemple évoqué concerne l’électromagnétisme et l’essor des communications hertziennes au début du vingtième siècle. Les exemples suivants se rapportent à la description de la matière au niveau le plus fondamental. Elle concerne les échelles ultimes et nécessite un cadre théorique aux conséquences inédites : la mécanique quantique. Le comportement ondulatoire des particules massives, introduit pas Louis de Broglie, l’introduction du spin comme « qualité » intrinsèque des particules et l’existence de l’antimatière comme conséquence de l’équation de Dirac, conduiront à la possibilité de sonder et de visualiser la matière comme jamais on n’aura pu le faire sans ces concepts entièrement neufs. Enfin, on terminera avec les théories de la relativité restreinte et générale qui ont bouleversé notre façon de figurer l’espace et le temps, puis notre description de la gravitation.

Dans tous les cas, on insistera sur ce qu’il est absolument impossible de prévoir et d’anticiper : d’une part, la façon dont le concept théorique va « s’appliquer » et « s’incarner » dans tel ou tel objet et, d’autre part, l’ensemble des implications que les équations associées au concept vont nous offrir. On évoquera aussi les motivations des auteurs des concepts présentés ici, puis, on énoncera les quelques évidences qui paraissent s’imposer suite à notre présentation. Cet exposé s’inscrit dans le cadre particulier d’un projet tuteuré destiné à des étudiants en DUT Réseaux et Télécoms, évidemment moins ambitieux que le présent article. Le but visé est d’instruire les étudiants sur les aspects des sciences qu’ils ignorent trop souvent, très polarisés par la seule utilisation des instruments qu’ils doivent savoir manier sans avoir à les ouvrir. On donnera en conclusion une liste des thèmes pouvant parfaitement s’insérer dans un projet pour des étudiants de premier cycle en sciences et nous dirons en quoi un tel travail nous semble légitime et pertinent.