INTERACTIONS FONDAMENTALES (Sciences et Techniques)

« flèche est considéré comme mettant en jeu une force, au même titre que la machine.

Puisque toutes les forcesagissent par contact, on se demande alors pourquoi la flèche et la pierre continuent à se mouvoir après que lamain du lanceur les a lâchées.

Ce simple problème de la physique aristotélicienne va entraîner, après bien destentatives d'aménagement, la faillite complète du système et la reconnaissance de la persistance du mouvementuniforme dès le XIVe s., de la relativité par Galilée en 1632, et, enfin, de l'action à distance par Isaac Newton, en 1687. Mais ce lent bouleversement tient compte de la redécouverte de traditions antiques, constituées par les traitésarchimédiens et par ceux de Héron d'Alexandrie sur les machines simples.

Il s'agit essentiellement d'unephysique de forces statiques mettant en jeu une logique des équilibres qui culminera au XVIe s.

avec l'hydrostatique de Simon Stevin.

Mais elle inclut également les déplacements des bras de la balance, des roueset des poulies, ce qui conduit à une étude du lien entre force et mouvement, laquelle fait croire à uneproportionnalité entre force et vitesse. La physique newtonienne n'est pas la seule solution proposée au XVIIe s.

en réponse aux problèmes posés par l'étude du mouvement.

Peu après la publication des œuvres de Galilée, René Descartes tente d'imposer unethéorie, qui sera ensuite appelée le « mécanisme », dans laquelle toute action s'effectue par des chocs departicules invisibles.

C'est le mécanisme qui fournit à cette époque la vision la plus simple et la plus rationnelledu monde, tandis que l'action à distance évoque les forces occultes de l'alchimie, avec pour seul soutien un peuplus objectif l'action des aimants.

L'explication par l'existence de particules invisibles prend sa source dansl'atomisme antique et persistera, en constante opposition à la trop mystérieuse action à distance. Christiaan Huygens énonce, vers 1656, les lois des chocs élastiques telles que nous les connaissonsaujourd'hui, lois fondamentales dans le modèle du mécanisme cartésien, auquel il adhère.

Il a dû, pour y parvenir,abandonner l'étude de la force de « percussion » entre deux corps en collision, car cette force, déjà étudiée parGalilée et Torricelli, échappe à toute mesure en raison de son caractère instantané.

Huygens a alors déduit leslois des chocs à partir de l'invariance galiléenne de tout phénomène, et donc de toute force.

Les lois de la forcecentrifuge, établies ensuite, complétèrent sa mécanique. Tandis que Descartes et Huygens étudient la gravitation par des chocs de très nombreuses particules invisiblesen mouvement tourbillonnaire incessant, Newton impose, à la suite de Johannes Kepler, une action à distancecomme explication causale universelle.

Il fait alors pour la première fois de la notion de force un vrai concept enl'intégrant dans un système mécanique complet.

La force « imprimée » au corps sera déterminée par lechangement du « mouvement », c'est-à-dire la quantité de mouvement.

La vitesse est connue grâce au cadrefourni par le temps et l'espace « absolus », et la force « inertielle » est la puissance que possède le corps derésister à tout changement de vitesse par rapport à cet espace absolu.

La force fondamentale pour la gravitationest « centripète », et non plus centrifuge comme chez Huygens. L'étude de l'électricité et du magnétisme, au XVIII e s., par Henry Cavendish et Charles Augustin de Coulomb s'effectue naturellement dans le cadre de la mécanique newtonienne puisqu'on y « voit » des actions à distance.Ces actions entre aimants ou entre charges statiques permettent de retrouver fort à propos les principalespropriétés de la force de gravitation newtonienne : proportionnalité aux masses et à l'inverse du carré de ladistance entre les deux masses et dirigée le long de l'axe qui les relie. Par ailleurs, Cavendish, l'un des savants les plus novateurs dans le domaine de l'électrostatique, a montré en1773 que les forces électrostatiques sont soumises aux lois de la gravitation : elles sont inversementproportionnelles au carré des distances entre les charges. Mais les actions entre courants électriques font apparaître des forces qui ne sont plus dirigées selon la ligne quirelie les deux éléments de courants considérés.

La description de ces forces électromagnétiques provoque ledéveloppement d'un formalisme vectoriel nouveau au cours de la seconde partie du XIXe siècle, et on considère dorénavant que chaque charge et chaque courant créent en permanence autour d'eux un champ de forcesvectoriel en chaque point de l'espace, tel que l'on puisse à partir de ce champ évaluer directement la force quis'exercerait sur une charge ou un courant placés en ce point.

Ce champ peut lui-même, sous certainesconditions, être déduit d'un « potentiel », c'est-à-dire d'une quantité scalaire, et non plus vectorielle, en chaquepoint de l'espace. Ces champs vectoriels et scalaires étaient supposés se produire instantanément dans l'espace jusqu'à ce queJames Clerk Maxwell établisse en 1873 qu'ils se propagent comme une onde à la vitesse de la lumière.

La forceélectromagnétique devient alors le résultat presque secondaire d'un formalisme totalement inédit.. »