Les grandes idées de la physique moderne

Enseignants

Gérard Jean-Marc;

Langue
d'enseignement

Français

Thèmes abordés

En fonction des intérêts de l'auditoire, le cours introduit à certains domaines importants des idées de la physique, parmi la mécanique de Newton, l'électromagnétisme de Maxwell, les relativités restreinte et générale d'Einstein, la physique quantique, la physique de la matière condensée ou les théories des particules élémentaires. Pour terminer le cours présentera certaines des questions fondamentales de la physique moderne. Le cours n'entrera pas dans le détail technique du formalisme mathématique mais mettra davantage l'accent sur la discussion des concepts, leur signification première et leur évolution. Les contributions de ces sciences fondamentales à certaines technologies de pointe seront également mises en exergue.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :
1	Les sciences fondamentales de la nature, et tout particulièrement la physique, font tout autant partie de l'héritage culturel commun à l'humanité que les arts et les sciences humaines comprises dans un sens large. En effet, dans le contexte de son approche propre la physique s'interroge également sur la signification première de l'Univers et de notre place dans celui-ci. Dans l'esprit d'un cours de culture générale scientifique proposé aux étudiants en sciences humaines, cet enseignement discute, en ayant très peu recours au langage des mathématiques, la signification première et essentielle des concepts de base sous-tendant les " révolutions " de la physique ayant abouti à la physique moderne. Il les illustre par quelques applications technologiques de pointe mais courantes dans notre société. L'enseignement se clôture avec quelques unes des questions dont les réponses possibles feront la physique du XXIème siècle.

Contenu

Introduction aux grandes idées de la physique moderne, de la gravitation universelle de Newton (1686) à la découverte de la particule de Higgs (2012).
Selon Galilée, la philosophie est écrite dans cet immense livre qui continuellement reste ouvert devant nos yeux (ce livre étant l'Univers), mais on ne peut le comprendre si, d'abord, on ne s'exerce pas à en connaître la langue et les caractères dans lesquels il est écrit. Il est écrit dans un langage mathématique, et les caractères en sont les triangles, les cercles, et d'autres figures géométriques sans lesquelles il est impossible humainement d'en saisir le moindre mot; sans ces moyens, on risque de s'égarer dans un labyrinthe obscur...
Adoptant ce point de vue, le cours s'articule sur
- la constante de Newton G (gravitation)
- la vitesse de la lumière c (relativité restreinte)
- la constante de Planck h (mécanique quantique)
pour décrire et expliquer les grands concepts de la physique moderne en termes de cercles trigonométriques, pseudo-cercles et cercles imaginaires, respectivement.
Ces trois constantes universelles sont ensuite combinées pour survoler les développements récents en cosmologie (G + c), en physique des particules (c + h) et en théories unifiées (G + c + h).

Méthodes d'enseignement

En raison de la crise du COVID-19, les informations de cette rubrique sont particulièrement susceptibles d’être modifiées.

Ce cours sera intégralement présenté sur un tableau noir.
Des notes sont en construction mais des références telles que

• La nature de la physique (R. Feynman)
• Sept brèves leçons de physique (C. Rovelli)

seront données en fonctions des thèmes abordés.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

En raison de la crise du COVID-19, les informations de cette rubrique sont particulièrement susceptibles d’être modifiées.

L'étudiant remettra un travail personnel approfondi à présenter lors de l’examen oral.

Autres infos

Préalables : notions élémentaires de physique et de mathématiques du niveau de l'enseignement secondaire.

Faculté ou entité
en charge

PHYS