La physique, la science qui cherche à déchiffrer les lois fondamentales qui régissent le comportement de l'univers, s'appuie sur un ensemble de principes immuables appelés « postulats ». Ces énoncés de base représentent les fondements sur lesquels reposent les théories physiques qui nous permettent de comprendre et de prédire les phénomènes naturels.
Dans cet article, nous examinerons en profondeur ce qui constitue un postulat en physique et à quel point ils sont cruciaux pour comprendre la physique, allant de la mécanique de Newton aux théories de la relativité d'Einstein.
Qu'est-ce qu'un postulat ?
Un postulat en physique, souvent appelé « axiome », est un énoncé ou un principe de base qui est considéré comme vrai sans qu'il soit nécessaire de prouver ou de démontrer davantage.
Ces postulats sont les bases sur lesquelles se construisent les théories et les lois qui décrivent le comportement de la matière et de l’énergie dans l’univers. Les postulats de la physique sont, par essence, les règles du jeu qu’il faut suivre pour comprendre et modéliser les phénomènes physiques.
Importance des postulats en physique
Les postulats sont essentiels en physique pour plusieurs raisons :
- Fondements de la science : Les postulats établissent les fondements sur lesquels sont construites toutes les théories et lois physiques. Ce sont les vérités initiales qui apportent cohérence et structure au domaine de la physique.
- Base de prédiction et d'explication : Ils constituent la base pour prédire le comportement des systèmes physiques et pour expliquer pourquoi certains phénomènes se produisent. Sans ces principes initiaux, il serait impossible de formuler des théories et de faire des prévisions précises.
- Cadre de recherche et de découverte – Ils fournissent le cadre dans lequel la recherche et les découvertes en physique sont réalisées. Les scientifiques travaillent dans le cadre des contraintes imposées par ces principes pour faire progresser notre compréhension du monde naturel.
- Cohérence et universalité : Les postulats garantissent que les règles physiques sont cohérentes et universellement applicables en tout lieu et à tout moment. Cela permet aux lois physiques d'être valables n'importe où dans l'univers.
Exemples d'axiomes en physique
Ensuite, nous présenterons quelques exemples de postulats en physique qui ont joué un rôle fondamental dans le développement des théories et des lois physiques :
Le principe d'inertie de Newton
Le principe d'inertie de Newton est l'un des postulats les plus célèbres de la physique. Il a été formulé par Sir Isaac Newton et stipule qu'un objet au repos a tendance à rester au repos et qu'un objet en mouvement a tendance à rester en mouvement à une vitesse constante en ligne droite, à moins d'être soumis à une force externe.
Ce postulat est essentiel en mécanique newtonienne et pose les bases de la compréhension du mouvement des objets.
Le principe de relativité restreinte d'Einstein
Albert Einstein a formulé sa théorie de la relativité restreinte, qui inclut le postulat de la constance de la vitesse de la lumière dans le vide. Cet axiome affirme que la vitesse de la lumière dans le vide est constante pour tous les observateurs, quelle que soit leur vitesse relative.
Ce principe a transformé notre compréhension de l’espace et du temps et a conduit au développement de la théorie de la relativité qui a été un élément clé dans le développement de la physique relativiste.
Principe d'économie d'énergie
Le principe de conservation de l’énergie est un postulat fondamental en physique selon lequel l’énergie ne peut être ni créée ni détruite, elle ne peut que passer d’une forme à une autre. Cet axiome est essentiel pour l’étude des interactions énergétiques dans l’univers et constitue la base de la thermodynamique et de la mécanique.
Le principe de relativité générale d'Einstein
Dans sa théorie de la relativité générale, Einstein a proposé comme postulat le principe d’équivalence. Ce principe veut que les lois de la physique soient les mêmes pour tous les observateurs, quelle que soit leur accélération.
Ce postulat a conduit au développement d’une nouvelle théorie de la gravité qui a remplacé la loi de la gravitation universelle de Newton.
L'évolution des postulats en physique
Les postulats de la physique ne sont pas immuables et ont souvent été sujets à révision à mesure que la science progresse. L’histoire de la physique regorge d’exemples d’axiomes précédemment acceptés qui ont été remis en question et modifiés au fur et à mesure des découvertes et des expériences plus avancées.
Un exemple frappant est le changement dans la compréhension de la mécanique à grande échelle. Suite à des observations dans le domaine de l'astronomie, les postulats de Newton sur la mécanique classique ont été remis en question par la théorie de la relativité d'Einstein. Cette nouvelle théorie a fondamentalement modifié notre compréhension de l’espace et du temps à des échelles extrêmement grandes et à des vitesses proches de la vitesse de la lumière.