Cartographie de la physique

C’est un constat que peu de personnes peuvent réfuter : depuis le début du 20ième siècle, les scientifiques se spécialisent de plus en plus. Même les physiciens ont du mal à s’y retrouver dans toutes les disciplines d’aujourd’hui !

Le temps des scientifiques philosophes

Depuis l’antiquité grecque jusqu’au 18ième siècle, les scientifiques étaient philosophes, mathématiciens, physiciens, biologistes, astronomes, voire médecin. Certes, il y avait des petites préférences, mais ils touchaient un peu à tout et ils avaient une assez bonne vue d’ensemble de la science de leur époque, bien que les moyens de communications étaient très loin de ceux d’aujourd’hui. Prenons par exemple Descartes (1596-1650), il est étudié par de nombreux
étudiants:

  • Les étudiants en philosophie l’étudient en détail
  • Il est présent dans les cours de mathématiques en algèbre et en géométrie
  • En mécanique, il est mentionné pour la loi des chocs
  • Il est omniprésent dans les cours d’optique géométrique

 Le début des spécialisations

Durant le 18ième jusqu’au début du 20ième siècle, les scientifiques commencèrent à se spécialiser, par exemple en physique ou en mathématiques, mais les champs d’applications restaient relativement vastes et il y avait d’importantes passerelles entre les disciplines. Carl Friedrich Gauss (1777-1855), l’un des plus fameux mathématiciens de tous les temps, a par exemple apporté de nombreux résultats en astronomie et il est également à la base du magnétisme avec Weber.

 L’apogée du scientifique ultra spécialiste

La physique du début du 20ième siècle va voir deux grandes révolutions :

  • La naissance de la physique quantique avec la théorie des quanta de Planck (1900)
  •  La relativité restreinte (1905) et générale (1915) d’Einstein

 A partir de cet instant, les théories vont se complexifier, les artifices mathématiques vont être de plus en plus sophistiqués et l’accès à la connaissance d’un domaine va être de plus en plus ardu.

Non seulement les scientifiques du 20ième siècle vont se cantonner à la physique ou aux mathématiques pures mais ils vont se spécialiser encore et encore. Un chercheur au CNRS travaille en général sur un sujet précis relatif à un domaine faisant lui-même parti d’une discipline. Je prends comme exemple mon directeur de thèse qui est au CNRS : il travail dans les Sciences et Technologies de l’Information et de l’Ingénierie (ST2I), son domaine est l’automatique et son sujet d’étude porte sur les systèmes à retard. C’est évidemment très obscur pour une personne étrangère au domaine !

  Les avancées dans tous les domaines ont été telles, que la connaissance complète d’un domaine de la physique moderne demande plusieurs dizaines d’années de travail. Aujourd’hui, personne ne peut être à la pointe dans plusieurs domaines disjoints. Cependant, toutes les disciplines entretiennent des relations plus ou moins fortes. Je prends un exemple que je connais bien : la cryogénie (science qui a pour objectif l’étude des basses températures et de ses effets sur la matière), il faut faire de la thermodynamique, de la mécanique des fluides, voire de la physique quantique, d’où la difficulté d’établir une carte des domaines de la physique !

 Une carte de la physique moderne

Je me suis donc dit, comment élaborer une « carte de la physique » pour que monsieur tout le monde puisse y voir un peu plus clair? Il faut avant tout essayer de différencier les disciplines, les domaines, les théories et les spécialisations. Le  découpage est loin d’être trivial, une hiérarchie entre les différentes entités est impossible car tout se recoupe plus ou moins. Après plusieurs tentatives sur des feuilles A3 avec presque une centaine d’entités et des flèches dans tous les sens, j’ai compris que c’était impossible et que ma belle idée n’était pas réalisable : l’architecture de la physique est complexe !

Je me suis donc résolu à donner mon interprétation personnelle de l’organisation de la physique, faute de mieux.
Cette représentation est entièrement subjective, il manque sans doute des entités et j’ai sans doute mis des choses insignifiantes. J’ai décidé volontairement de ne pas détailler les sciences de l’ingénieur pour des raisons de clarté. C’est pour cette raison que l’informatique, l’automatique, la robotique, l’électronique, la micro électronique, etc. sont absents de cette carte.

 Voilà le résultat après quelques heures de réflexion : 

J’ai ensuite transposé ce schéma sur un planisphère terrestre (l’image du début de l’article). Je précise d’avance que l’attribution des domaines aux continents et aux pays n’a rien à voir avec l’endroit géographique en question, la répartition a été faite selon la « place » disponible dans les continents. Pour voir les images en meilleure qualité :

Voir le planisphère du début en haute définition (PDF-115ko)

– Voir le schéma ci-dessus en haute définition (PDF-80ko)

 Vous constaterez que le découpage peut être refait de nombreuses manières différentes. J’ai par exemple créé une section « optique » contenant « l’optique ondulatoire » et « l’optique quantique » alors que ces dernières pourraient être respectivement rattachées à « l’électromagnétisme » et à la « physique quantique », mais dans ce cas je ne savais plus où mettre « l’optique géométrique ». Eh oui, c’est un vrai casse-tête ! Ceci n’est qu’un exemple parmi d’autres. Vous constaterez également que la « physique des plasmas » est toute seule car je n’ai pas su où la classer. Concernant ma section « physique théorique », c’est principalement de la « physique quantique » mais ce découpage permet de séparer la physique expérimentale et la physique théorique pure, ce qui me paraît plus élégant…

 Vos réactions sont les bienvenues

J’attends vos commentaires au sujet de cette carte. Que voudriez-vous voir apparaître (ou disparaître), pensez-vous que certains liens sont justifiés ? Si je récolte suffisamment de propositions (constructives), j’essayerai, en me basant sur vos remarques, de faire une deuxième version de cette carte qui n’est encore qu’une ébauche…

La deuxième version se trouve ici : Cartographie de la physique V2

6 réponses à “Cartographie de la physique

  1. Joli travail, félicitations !
    L’inde n’est -elle pas plus versée dans la mécanique quantique ?

  2. bonjour!
    notre époque est bien une époque de spécialisation mais je trouve que pour se pécialiser dans un domaine de la physique il faut vraiment maitriser tant d’autres. tenez par exemple cette année je me spécialise à l’université en physique des plasmas pour bien dominer ce que je fais j’ai besoin de la mécanique quantique de la physique atomique de la thermodynamique(classique et statiqtique)… et j’en passe!
    la physique évolue de plus en plus et ses domaines s’élargissent mais au fond ils sont tous liés et pour maitriser l’un il faut au moins connaitre beaucoup d’autres.
    Merci pour l’article! bonne continuation.

  3. Et la biophysique ? (bon c’est pas évident de tout placer d’autant que les différentes physiques se parlent).
    Un jour, l’un de mes grands frères en physique m’a dit un truc qui fait réfléchir : si les physiciens sont spécialisés, il faut quand même reconnaître que les physiciens sont capables de comprendre relativement facilement ce que d’autres physiciens font car ils ont un « fond » commun. C’est vrai, sauf pour un domaine : les super cordes.

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