Extrait
Les mathématiques, la physique et le langage
Je voudrais vous parler des liens entre mathématiques, physique et langage.
Tout lycéen le sait : la physique a son langage à elle. Ce langage, depuis que Galilée en a eu l'idée, ce sont les mathématiques. Les lois physiques s'écrivent sous forme d'équations, c'est comme ça et pas autrement.
Quand on lui demandait «Pour quoi faire des mathématiques ?», Laurent Schwartz, qui fut l'un des professeurs les plus prestigieux de l'École polytechnique, répondait : «Il faut faire des mathématiques, parce que les mathématiques, ça sert à faire de la physique. La physique, ça sert à faire des frigidaires. Les frigidaires, ça sert à y mettre des langoustes, et les langoustes, ça sert aux mathématiciens, qui les mangent et sont alors dans de bonnes dispositions pour faire des mathématiques, qui servent à la physique, qui sert à faire des frigidaires qui...» Même s'il semble bassement utilitaire, l'argument n'est pas sans valeur. Mais il y a mieux, il y a encore plus fort. Je passe sur la beauté intrinsèque des mathématiques, sur les joies intellectuelles qu'elles donnent, pour évoquer plutôt l'efficacité proprement stupéfiante des mathématiques en physique. D'abord, les mathématiques sont capables de condenser en une simple équation beaucoup de phénomènes physiques différents. On pourrait dire que Y algèbre abrège, ce qui fait presque une anagramme. Ensuite, les mathématiques en physique sont devenues une sorte de «treuil ontologique», au sens où elles ont permis de prédire l'existence de nouvelles sortes d'objets physiques, qui ont par la suite été détectés. Je pense au photon, à l'antimatière, aux neutrinos, aux quarks, et tout récemment à la découverte du boson de Higgs annoncée le 4 juillet dernier, quarante-huit ans après sa prédiction grâce à des arguments mathématiques, par les physiciens Robert Brout, François Englert et Peter Higgs, en 1964. Désormais, grâce à cette découverte, nous savons par quel mécanisme les particules élémentaires ont acquis leur masse, très tôt dans l'univers primordial.
Le 31 juillet dernier, le Premier ministre, Jean-Marc Ayrault, accompagné par Geneviève Fioraso, la ministre de la Recherche et de l'Enseignement supérieur, est venu visiter le CERN et son gigantesque accélérateur, le LHC, dans le but de mieux comprendre ce que font et surtout ce que cherchent les physiciens des particules. Nous lui avons expliqué que les expériences qui sont menées auprès du LHC permettent de prolonger, avec des outils ultramodernes, une quête fort ancienne, celle qui fut amorcée par les philosophes présocratiques : de quoi la matière est-elle faite et comment s'est-elle structurée ? Cette découverte est certes l'aboutissement d'une aventure passionnante, mais pourra-t-elle avoir des applications concrètes ? Voilà une question qui est souvent posée. Si nous étions malhonnêtes intellectuellement, nous pourrions faire croire que grâce à la détection du boson de Higgs, qui nous permet de savoir d'où vient la masse des particules élémentaires, quelque industriel génial pourra bientôt exploiter ce résultat et mettre au point, puis sur le marché, un appareil permettant de perdre de la masse, c'est-à-dire de maigrir, donc de résoudre ce problème de santé publique qui s'appelle l'obésité... Les magazines adoreraient cette science-fiction et la physique des particules pourrait enfin se prévaloir de répondre à un problème de société. Mais tout cela ne serait bien sûr qu'esbroufe, mensonge et poudre aux yeux.
Je voudrais vous parler des liens entre mathématiques, physique et langage.
Tout lycéen le sait : la physique a son langage à elle. Ce langage, depuis que Galilée en a eu l'idée, ce sont les mathématiques. Les lois physiques s'écrivent sous forme d'équations, c'est comme ça et pas autrement.
Quand on lui demandait «Pour quoi faire des mathématiques ?», Laurent Schwartz, qui fut l'un des professeurs les plus prestigieux de l'École polytechnique, répondait : «Il faut faire des mathématiques, parce que les mathématiques, ça sert à faire de la physique. La physique, ça sert à faire des frigidaires. Les frigidaires, ça sert à y mettre des langoustes, et les langoustes, ça sert aux mathématiciens, qui les mangent et sont alors dans de bonnes dispositions pour faire des mathématiques, qui servent à la physique, qui sert à faire des frigidaires qui...» Même s'il semble bassement utilitaire, l'argument n'est pas sans valeur. Mais il y a mieux, il y a encore plus fort. Je passe sur la beauté intrinsèque des mathématiques, sur les joies intellectuelles qu'elles donnent, pour évoquer plutôt l'efficacité proprement stupéfiante des mathématiques en physique. D'abord, les mathématiques sont capables de condenser en une simple équation beaucoup de phénomènes physiques différents. On pourrait dire que Y algèbre abrège, ce qui fait presque une anagramme. Ensuite, les mathématiques en physique sont devenues une sorte de «treuil ontologique», au sens où elles ont permis de prédire l'existence de nouvelles sortes d'objets physiques, qui ont par la suite été détectés. Je pense au photon, à l'antimatière, aux neutrinos, aux quarks, et tout récemment à la découverte du boson de Higgs annoncée le 4 juillet dernier, quarante-huit ans après sa prédiction grâce à des arguments mathématiques, par les physiciens Robert Brout, François Englert et Peter Higgs, en 1964. Désormais, grâce à cette découverte, nous savons par quel mécanisme les particules élémentaires ont acquis leur masse, très tôt dans l'univers primordial.
Le 31 juillet dernier, le Premier ministre, Jean-Marc Ayrault, accompagné par Geneviève Fioraso, la ministre de la Recherche et de l'Enseignement supérieur, est venu visiter le CERN et son gigantesque accélérateur, le LHC, dans le but de mieux comprendre ce que font et surtout ce que cherchent les physiciens des particules. Nous lui avons expliqué que les expériences qui sont menées auprès du LHC permettent de prolonger, avec des outils ultramodernes, une quête fort ancienne, celle qui fut amorcée par les philosophes présocratiques : de quoi la matière est-elle faite et comment s'est-elle structurée ? Cette découverte est certes l'aboutissement d'une aventure passionnante, mais pourra-t-elle avoir des applications concrètes ? Voilà une question qui est souvent posée. Si nous étions malhonnêtes intellectuellement, nous pourrions faire croire que grâce à la détection du boson de Higgs, qui nous permet de savoir d'où vient la masse des particules élémentaires, quelque industriel génial pourra bientôt exploiter ce résultat et mettre au point, puis sur le marché, un appareil permettant de perdre de la masse, c'est-à-dire de maigrir, donc de résoudre ce problème de santé publique qui s'appelle l'obésité... Les magazines adoreraient cette science-fiction et la physique des particules pourrait enfin se prévaloir de répondre à un problème de société. Mais tout cela ne serait bien sûr qu'esbroufe, mensonge et poudre aux yeux.
