Physique

Extrait de la préface :

La physique est l’étude de l’Univers matériel, de tout ce qui est. C’est un audacieux et merveilleux programme. Les mystères de Univers inspirent une irrésistible attirance et une crainte mêlée de respect. Et leur compréhension n’en est qu’à ses balbutiements. Mais aussi incomplète soit-elle trois mille ans après ses débuts, la physique demeure l’une des plus grandes créations du génie humain. J’ai eu le privilège et la joie infinie de passer une grande partie de ma vie à étudier la physique et c’est de mon admiration reconnaissante qu’est né ce livre. Si ce travail destiné à enseigner la physique de base parvient à transmettre le sentiment de la grandeur, de l’unité et de la vitalité de cette discipline, j’aurai atteint mon but.

A L’ÉTUDIANT

Ce livre se veut un cours d’introduction à la physique où le calcul n’est qu’un indispensable outil. Il couvre l’éventail usuel qui s’étend de la cinématique à la mécanique quantique. Partant du constat que les traités actuels sont trop mathématiques et de niveau trop élevé, je considère qu’il est temps de revenir aux bases. Prenant le contre-pied des ouvrages habituels, ce travail se contente de l’analyse (calcul différentiel et intégral) élémentaire et ne fait appel qu’aux notions strictement indispensables du calcul vectoriel. Il laisse de côté les sujets hermétiques ou trop pointus et s’efforce en priorité de faire sentir en profondeur les concepts fondamentaux de la physique moderne. Il couvre tous les grands sujets en se limitant à leurs aspects principaux. Cela permet au livre de progresser lentement mais sûrement, en consolidant les fondations au fur et à mesure.

Ce texte ne requiert de l’étudiant qui l’aborde que de modestes connaissances en algèbre, géométrie et trigonométrie. Il présume que le lecteur a de vagues souvenirs de mathématiques, mais même s’il se rappelle que 2x est la dérivée de x², il ne se souvient pas forcément de ce qu’est une dérivée. Les mathématiques ne sont développées qu’au fur et à mesure des besoins et elles sont détaillées dans l’Appendice placé à la fin de l’ouvrage. Il est fortement conseillé de commencer l’étude de ce livre par cet appendice.

AU PROFESSEUR

Un retour aux fondements

Au cours des dernières décennies, les cours de physique de première et deuxième années universitaires et les textes qui les véhiculent ont évolué de façon dramatique. Avant la Seconde Guerre Mondiale, un cours d’introduction à la physique se contentait de présenter les concepts et principes fondamentaux. Il y avait relativement peu d’équations, pas beaucoup de calculs et un nombre limité d’exercices d’application. On n’introduisait les grandeurs vectorielles – de façon qualitative – que pour expliquer l’addition des forces. Les mathématiques utilisées se limitaient essentiellement à l’algèbre et à un peu de trigonométrie. Ni calcul différentiel et intégral, ni calcul vectoriel. La guerre a donné à la physique une place éminente dans la société. Le conflit n’était pas encore achevé que l’analyse s’était déjà frayé un chemin dans les cours d’introduction, même si ce ne fut d’abord qu’à titre expérimental. Vers le milieu des années 50, on distinguait aux Etats-Unis deux sortes de cours : la «Physique pour les lycéens», avec l’algèbre et la trigonométrie comme outils mathématiques et «la Physique pour les étudiants», utilisant essentiellement le calcul différentiel et intégral. Des ouvrages très utilisés (comme University Physics de Sears et Zemansky, 2e édition, 1955) se servent à fond de l’analyse, mais font peu de cas du calcul vectoriel dont des éléments ne seront introduits dans les manuels d’initiation à la physique qu’au début des années 1960.

Souhaitant donner une vue d’ensemble de la discipline, cet ouvrage est un retour aux fondements de la physique.
L’auteur se concentre sur les concepts essentiels en limitant l’usage des mathématiques au strict nécessaire : les indispensables outils de calcul sont forgés au fur et à mesure des besoins et précisés dans un appendice.
S’appuyant sur les acquis du XXe siècle, l’auteur complète par une vision «microscopique» l’explication de nombreux phénomènes physiques qu’il aborde souvent sous l’angle historique.
Abondamment illustré, chaque chapitre s’achève par un résumé, une série de questions de réflexion et de questions à choix multiple suivies de nombreux exercices variés et concrets.
Cet ouvrage s’adresse aux étudiants du 1er cycle en sciences (DEUG, classes préparatoires aux écoles d’ingénieur).