Les physiciens qui ont changé le monde

Les physiciens qui ont changé le monde

Ces célèbres scientifiques ont eu un impact exceptionnel sur le développement de la physique.

Pysique

Mots clés

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Extras similaires

Scènes

Physiciens

  • Archimède
  • Isaac Newton
  • Michael Faraday
  • James Clerk Maxwell
  • Nikola Tesla
  • Max Karl Ernst Ludwig Planck
  • Maria Skłodowska-Curie
  • Ernest Rutherford
  • Albert Einstein
  • Werner Karl Heisenberg

Archimède

Le polymathe grec Archimède était l’un des mathématiciens les plus brillants de l'Antiquité. Comme ses contemporains, il était intéressé par les mathématiques, la physique, l'astronomie et la philosophie.

Archimède a fait ses découvertes majeures dans le domaine de la géométrie. Il a prouvé que le quotient de la circonférence de n'importe quel cercle avec son diamètre est le même que le quotient de l'aire du cercle avec le carré de son rayon. Il a aussi conçu une méthode pour une approximation de ce quotient qui fut ensuite nommé Pi.

Il a aussi prouvé que le quotient entre la superficie d'une sphère et de son volume est le même que la superficie d'un cylindre droit par rapport à son volume. De plus, il a reconnu que le quotient du volume d'un cylindre par rapport à la sphère inscrite et un cône inscrit et de 3/2/1. Il considéra cela comme sa découverte la plus importante, il exigea que l'on place un cylindre et une sphère sculptée dans la pierre sur sa tombe.

Le concept de densité fut aussi introduit par Archimède. La légende veut qu'il découvrit le principe, qui fut nommé d'après lui (le Principe d'Archimède) en prenant un bain. Selon ce principe, si un corps est immergé dans un fluide, une force de flottabilité s'exerce sur lui, qui est égale au poids du fluide qui est déplacé par le corps.

Archimède était probablement le plus grand mathématicien et physicien de son époque. Il créa la statique, une branche de la mécanique qui s'occupe des propriétés des systes physiques et des forces agissant sur les corps au repos. Archimède fut le premier à décrire une machine simple appelée le levier. Il a introduit le concept de centre de masse et l'a défini pour plusieurs objets.

Il est crédité de la création de machines innovantes comme la pompe à vis (appelée aujourd'hui la vis d'Archimède) et de la poulie composée. Lors de la Seconde Guerre Punique, il a construit des machines de guerre défensives afin de défendre sa ville contre l'invasion romaine. Malheureusement, il est mort lors du siège de la ville.

Isaac Newton

Sir Isaac Newton était un physicien et un philosophe anglais. En formulant le calcul différentiel et intégral, Newton posa les base du calcul. Il étudia l'optique et la nature de la lumière, développa un type de télescope qui fut ensuite nommé après lui, formula la loi de la gravité et posa les bases de la mécanique.

Selon la première loi de Newton, un objet gardera son état en mouvement à moins qu'une force externe résultante n'agisse sur lui. Cela est contraire à la théorie erronée datant d'Aristote qui affirmait qu'une force est requise afin de mettre un objet en mouvement. En fait, ce n'est pas pour garder l'objet en mouvement uniforme qu'une force est requise, mais pour changer son état de mouvement. Un objet en chute libre va accélérer sous l'influence de la gravité. Cependant, un objet qui glisse va ralentir à cause de la friction.

La seconde loi de Newton affirme que l'accélération de l'objet est directement proportionnelle à la force nette qui agit sur lui; la force nette est égale à la masse multipliée par l'accélération. Cela signifie qu'il est plus difficile de changer l'état de mouvement des objets plus lourds : la masse est la mesure de l'inertie.

La troisième loi de Newton est la loi d'action-réaction. Selon cette loi, deux objets en interaction vont agir entre eux avec des forces égales et opposées.

La loi de Newton sur la gravitation universelle affirme que deux objets s'attirent. La force gravitationnelle est directement proportionnelle au produit des masses des objets. Newton assuma que la même force, la gravité, qui agit sur les objets terrestres, contrôle aussi le mouvement des planètes. Ainsi, il unifia la mécanique céleste et la mécanique terrestre.

L'unité SI de la force fut nommé après Newton. De nos jours, il est encore considéré comme un des physiciens et mathématiciens les plus influents ainsi que comme un des fondateurs de la science moderne.

Michael Faraday

Le physicien et chimiste britannique Michael Faraday était un des scientifiques les plus exceptionnels de l'histoire. Il était aussi considéré grand expérimentaliste dont le domaine de recherche principale était l'électricité. Il contribua énormément au développement de l'électromagnétisme et de l'électrochimie.

En 1831, il découvrit l'induction électromagnétique, c'est-à-dire la production de courant électrique dans un conducteur qui interagit avec un champ magnétique. Sa description du phénomène est actuellement connue sous le nom de loi d'induction de Faraday. L'induction électromagnétique est le principe de fonctionnement des dynamos, des générateurs et des transformateurs.

Il a reconnu que les charges électriques se trouvent seulement à l'extérieur du conducteur chargé électriquement et n'affectent pas l'intérieur du conducteur. Une grille de métal sert à créer un espace protecteur où le champ électrique ne pénètre pas (la cage de Faraday).

Plus tard, il s'engagea dans l'étude de l'induction entre la lumière et le champ magnétique. Il prouva que le champ magnétique fait tourner le plan de polarisation de la lumière (effet de Faraday).

Lors de son travail dans le domaine de la chimie, il découvrit le composé chimique benzène et inventa une des premières formes du bec Bunsen. En poursuivant ses recherches en électrochimie, il formula les deux lois fondamentales de l'électrolyse.

Entre autres, l'unité SI de la capacitance, la cage de Faraday et la cavité de Faraday, un bol de métal capable d'attraper des particules chargées dans le vide, furent nommées d'après Michael Faraday.

James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell a obtenu d'excellents résultats dans ses recherches sur l'électricité, le magnétisme, l'optique et les gaz. Il est crédité de la formulation de la théorie classique de la radiation électromagnétique. De plus, il prouva que l'électricité et le magnétisme sont les manifestations du même phénomène.

Maxwell a expliqué que le champ électrique et le champ magnétique voyagent dans l'espace en tant qu'ondes. En plus, il déclara que la lumière est aussi une radiation électromagnétique, c'est-à-dire qu'il y a un champ électromagnétique en arrière plan des phénomènes optiques.

La plus grande partie de ses recherches étaient consacrées au domaine de l'électricité. Il formula un groupe d'équations différentielles pour décrire les propriétés des champs électriques et des champs magnétiques ainsi que leur interaction avec la matière (équations de Maxwell).

Maxwell joua aussi un rôle important dans la création de la théorie cinétique des gaz. Cette théorie est basée sur l'argument de Daniel Bernoulli qui dit que les gaz comportent des petites particules en forme de boules et que les propriétés macroscopiques et thermodynamiques des gaz proviennent du mouvement de ces particules (les atomes et les molécules). Les recherches de Maxwell ont contribué de manière importante à cette théorie. Ses calculs statistiques furent généralisés par Ludwig Boltzmann, ils s'appellent donc la distribution "Maxwell-Boltzmann".

Maxwell a aussi effectué des recherches révolutionnaires en optique, surtout sur la vision en couleur. Il a découvert que les photographies en couleur peuvent être développées en utilisant des filtres bleu, vert et rouge.

Ses découvertes ont amené l'invention de la radio, du radar et de la télévision. Maxwell fut aussi l’un des premiers physiciens à contribuer à la théorie de la relativité et à la théorie de la mécanique quantique. Parmi les scientifiques du XIXe siècle, il est considéré comme celui qui eût la plus grande influence sur la physique du XXe siècle. Maxwell a été classé troisième dans un sondage effectué à la fin du millénaire, pour décider de quel fut le plus grand physicien de tous les temps.

L'unité CGS du flux magnétique et une chaîne de montagne de la planète Vénus furent aussi nommés d'après lui.

Nikola Tesla

Nikola Tesla était l’un des scientifiques les plus brillants et les plus prolifiques de tous les temps. L'inventeur serbo-américain travaillait au début en Europe, mais il passa ses meilleures années comme inventeur aux Etats-Unis. Tesla, qui s'occupait principalement d'électrotechnique, devint un des personnages les plus importants de la seconde révolution industrielle.

Vers 1891, Tesla inventa la bobine Tesla qui contient au moins deux bobines au noyau d'air. Elle produisait des hautes tensions à hautes fréquences. La nouveauté de cet appareil réside dans le fait qu'il se servait de la résonance électrique à l'aide de bobines à noyau d'air. Ce système diffère du transformateur, car les deux circuits, primaire et secondaire, sont en résonance avec la fréquence de fonctionnement. Plus tard, cette invention devint un composant essentiel de nombreux appareils.

Le moteur à courant alternatif (AC) est l'invention la plus célèbre et la plus importante de Tesla. Il construisit un prototype en 1883, alors qu'il travaillait en France. Il breveta son invention, un moteur fonctionnant grâce à un champ magnétique en rotation, aux Etats-Unis en 1888.

Nikola Tesla et son ancien employeur Thomas Edison s'engagèrent dans la dénommée Guerre des Courants. Tesla était un défenseur du courant alternatif alors qu'Edison était un fervent supporter du courant continu. Non seulement ses démonstrations mais aussi l'histoire ont prouvé que Tesla avait raison. Actuellement, de nombreux appareils fonctionnent grâce à son principe de moteur AC.

Il eût de nombreuses idées et fit de nombreuses inventions qui étaient très en avance sur leur temps et nombreuses d'entre elles sont encore présentes sous différentes formes dans les appareils actuels. Tesla considérait la turbine comme son invention la plus importante. Sa turbine sans pales comportait des disques parallèles et son fonctionnement était basé sur le flux centripète.

Les bobines Tesla, l'unité SI de la densité du flux magnétique et Tesla Motors, une entreprise de fabrication de voitures électriques, sont nommées d'après Nikola Tesla.

Max Karl Ernst Ludwig Planck

Le physicien allemand Max Planck est considéré comme un des pionniers de la mécanique quantique. Lui et Albert Einstein sont crédités de la création des bases théoriques de la physique moderne.

Planck appartenait à une famille d'intellectuels et démontra un intérêt pour la physique théorique dès son plus jeune âge. C'était l’un des premiers scientifiques à reconnaître l'importance de la publication d'Einstein sur la théorie de la relativité restreinte en 1905 et il joua un rôle crucial dans son extension.

Selon ses recherches sur les radiations du corps noir, il révisa toutes les trouvailles antérieures et les améliora pour créer une nouvelle loi de la radiation qui fut nommée d'après lui. La formule de la loi de Planck comporte les constantes Boltzmann et Planck. En 1900, il présenta la quantification de l'énergie. (Quantum est la quantité minimale d'une entité physique impliquée dans un processus). En 1918, il remporta le Prix Nobel de physique pour ses travaux sur la théorie quantique qui ont contribué au progrès de la physique.

Entre autres, un groupe d'unités de mesure (les unités Planck) et une organisation de recherche allemande (La société Max Planck) furent nommés d'après lui.

Maria Skłodowska-Curie

La femme la plus célèbre de l'histoire de la science naquit comme Maria Salomea Sklodowska à Varsovie en 1867. Elle commença ses études universitaires à la Sorbonne à Paris. Elle y rencontra aussi son mari.

Le couple fit d'abord des recherches sur le magnétisme, mais devint plus tard intéressé par la radioactivité, un phénomène découvert par Henri Becquerel peu avant.

Grâce à leur dur travail et au traitement de tonnes de minéraux, ils ont isolé deux éléments radioactifs jusqu'alors inconnus qu'ils ont nommé radium et polonium. Ils ont nommé le premier d'après le nom latin signifiant "rayon" et le dernier d'après le pays d'origine de Marie Curie, la Pologne.

En 1903, Marie Curie devint la première femme à recevoir un doctorat en France. La même année, Becquerel et les époux Curie ont reçu un Prix Nobel de physique commun pour la découverte de la radioactivité et l'étude de ses propriétés.

Suivant la mort tragique de son mari en 1906, Marie prit sa place, devenant ainsi la première femme professeur de la Sorbonne.

En 1911, elle reçut son second Prix Nobel, cette fois en chimie, devenant ainsi la première personne à recevoir deux prix Nobel.

Ernest Rutherford

Le néo-zélandais Ernest Rutherford était l’un des plus grands physiciens expérimentaux du XXe siècle. Ses domaines de recherche principaux étaient la radioactivité, la physique atomique et la physique nucléaire.

Il étudia les rayons X et fit une distinction entre les rayons X et les rayons radioactifs. Il découvrit les particules alpha et beta dans la décomposition radioactive de l'uranium. En 1900, Rutherford et Robert Bowie Owens ont découvert que le taux de décomposition radioactive diminue de manière exponentielle avec le temps. En 1902, lui et Frederick Soddy ont découvert que les éléments radioactifs se transmutent lors de la décomposition radioactive et que des chaînes de décompositions se forment. De plus, il introduisit le concept de demi-vie.

Rutherford a aussi étudié la diffusion des particules alpha sur les feuilles de métal. En 1911, il formula le modèle Rutherford de l'atome et la diffusion Rutherford selon ses observations. Dans le modèle qu'il a envisagé de l'atome (le modèle planétaire), les électrons étaient en orbite autour de ce qui est actuellement connu sous le nom de noyau, le centre de l'atome. Cette découverte signala le début de la physique nucléaire. En 1919, il bombarda de l'azote avec des particules alpha et devint le premier à observer la transmutation nucléaire artificielle. La même année, il observa également que le noyau d'hydrogène est présent dans tous les autres noyaux, découvrant ainsi le proton. Rutherford prédit également l'existence d'une autre particule, le neutron.

En tant que chimiste, il découvrit le gaz radon et différents isotopes radioactifs du radium, du polonium et du bismuth. En 1908, il reçut le Prix Nobel de chimie pour ses travaux sur la désintégration des éléments et la chimie des substances radioactives.

Albert Einstein

Albert Einstein (1879-1955) était l’un physicien et philosophe des sciences allemand. Il est considéré comme l’un des plus importants physiciens du XXe siècle. Il développa la théorie de la relativité restreinte, qui révolutionna notre compréhension du temps et de l'espace. Selon cette théorie, la vitesse de la lumière est constante pour tous les observateurs, soit 300 000 km/s, nonobstant l’etat de mouvement ou de repos de l’observateur relativement à la source de lumière. Selon la théorie de la relativité restreinte, la vitesse de la lumière est la limite de vitesse cosmique, que les corps en mouvement ne peuvent excéder. Si un corps se rapproche de la vitesse de la lumière, le temps ralentit, la masse du corps augmente et le corps devient plus petit. Si deux observateurs se déplacent de façon relative en mouvement uniforme, chacun est considéré au repos : le mouvement est relatif, donc, selon la vitesse constante de la lumière, on peut déduire que la distance, la masse et le temps sont également relatifs. Par exemple, si deux observateurs se déplacent de façon relative en mouvement uniforme, chacun va remarquer que la montre de l'autre ralentit. Ces effets relatifs deviennent significatifs seulement à des vitesses très élevées : à des vitesses rencontrées dans la vie de tous les jours, ils sont négligeables. Cependant, dans la technologique, leur application est souvent nécessaire. Une conséquence de la théorie de la relativité restreinte est la fameuse équation d'Einstein E=mc², selon laquelle la masse et l'énergie sont interconvertibles. Ce principe est utilisé dans les centrales nucléaires et les bombes atomiques.

La théorie générale de la relativité fournit une explication de la gravité. Selon celle-ci, à cause de leurs masses, les corps distordent l'espace-temps; cette distorsion détermine la trajectoire des corps qui se déplacent dans le champ gravitationnel.

A part l'élaboration des deux théories de la relativité, Einstein produisit également d'autres résultats scientifiques importants. Entre autres, en étudiant le mouvement Brownien, il prouva la structure atomique de la matière. De plus, en examinant l'effet photoélectrique, il démontra la nature particulaire de la lumière et l'existence de photons, ce qui lui a valu le prix Nobel.

Werner Karl Heisenberg

Les travaux du physicien théorique allemand Werner Heisenberg ont eu un énorme impact sur la physique au XXe siècle.

Son domaine de recherche principal incluait la théorie des champs, la physique nucléaire, la physique des particules et les rayons cosmiques. Il est cependant plus connu comme l’un des pionniers de la mécanique quantique.

En 1925 il publia son article révolutionnaire qui établissait la mécanique quantique. Dans celui-ci, il se servit de la mécanique de matrice au lieu de la mécanique newtonienne classique pour décrire les phénomènes quantiques. Deux ans plus tard, il introduisit le principe d'incertitude, qui déclarait que certaines paires de propriétés physiques d'une particule, connues sous le nom de variables complémentaires, ne peuvent pas être mesurées avec la même précision de manière simultanée, c'est-à-dire que plus la position de la particule est mesurée avec précision, moins l'on peut connaître sa vitesse avec précision.

Il formula aussi la théorie moderne du magnétisme et fit une contribution significative à l'électrodynamique quantique. En 1932, il proposa une théorie sur le modèle neutron-proton du noyau. La même année, il reçut le Prix Nobel de Physique pour la création de la mécanique quantique.

Heisenberg est resté en Allemagne même après la prise de pouvoir par les Nazis, et il travailla comme membre du projet nucléaire allemand lors de la seconde guerre mondiale.

Animation

  • Archimède
  • Isaac Newton
  • Michael Faraday
  • James Clerk Maxwell
  • Nikola Tesla
  • Max Karl Ernst Ludwig Planck
  • Maria Skłodowska-Curie
  • Ernest Rutherford
  • Albert Einstein
  • Werner Karl Heisenberg

Narration

Le polymathe grec Archimède, qui vivait dans la ville de Syracuse en Sicile, était l’un des mathématiciens les plus brillants de l'antiquité. Comme d'autres savants de l'époque, il était intéressé par les mathématiques, la physique, l'astronomie et la philosophie. C'était l’un des premiers physiciens mathématiques.

Sir Isaac Newton était un physicien et un philosophe anglais. En formulant le calcul différentiel et intégral, Newton posa les base du calcul. Il étudia l'optique et la nature de la lumière, développa un type de télescope qui fut ensuite nommé après lui, formula la loi de la gravité et posa les bases de la mécanique. Même aujourd'hui, il est considéré comme l’un des physiciens et mathématiciens les plus influents ainsi que l'un des fondateurs de la science moderne.

Le physicien et chimiste britannique Michael Faraday était l’un des scientifiques les plus exceptionnels de l'histoire. Il était aussi considéré grand expérimentaliste dont le domaine de recherche principale était l'électricité. Il contribua énormément au développement de l'électromagnétisme et de l'électrochimie.

James Clerk Maxwell a obtenu d'excellents résultats dans ses recherches sur l'électricité, le magnétisme, l'optique et les gaz. Il est crédité de la formulation de la théorie classique de la radiation électromagnétique.

L'inventeur serbo-américain Nikola Tesla travaillait au début en Europe, mais il passa ses meilleures années comme inventeur aux Etats-Unis. Tesla, qui s'occupait principalement d'électrotechnique, devint un des personnages les plus importants de la seconde révolution industrielle également. Il eût de nombreuses idées et inventions qui étaient très en avance sur leur temps et de nombreuses d'entre elles sont encore présents sous certaines formes dans les appareils actuels.

Le physicien allemand Max Planck est considéré comme un des pionniers de la mécanique quantique. Lui et Albert Einstein sont crédités de la création des bases théoriques de la physique moderne.

La physicienne française née polonaise Marie Curie est probablement une des femmes les plus célèbres de l'histoire de la science. Ce fut la première personne à recevoir deux Prix Nobel. Avec son mari Pierre Curie, ils firent de grandes découvertes dans le domaine de la radioactivité.

Le néo-zélandais Ernest Rutherford était l’un des plus grands physiciens expérimentaux du XXe siècle. Ses domaines de recherche principaux étaient la radioactivité, la physique atomique et la physique nucléaire.

Albert Einstein était un physicien et philosophe des sciences allemand. Il est considéré comme l’un des plus importants physiciens du XXe siècle. Il développa la théorie de la relativité restreinte, qui révolutionna notre compréhension du temps et de l'espace. Sa théorie de la relativité générale fournit une explication de la gravité.

Les travaux du physicien théorique allemand Werner Heisenberg ont eu un énorme impact sur la physique au XXe siècle.

Son domaine de recherche principal incluait la théorie des champs, la physique nucléaire, la physique des particules et les rayons cosmiques. Il est-cependant plus connu comme un des pionniers de la mécanique quantique.

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