physique théorique

Construire par les mathématiques

La physique théorique construit et explore les théories par les mathématiques, en amont ou en aval de l’expérience. Son travail consiste à poser des axiomes, écrire des équations et en tirer des prédictions. Les mathématiques ne remplacent pas nécessairement l’expérience : elles organisent les théories, rendent leurs conséquences explicites et permettent d’examiner les relations entre différents cadres physiques. Elle sert aussi à formuler clairement les hypothèses, à comparer leurs conséquences et à préciser ce que l’expérience pourra examiner directement.

Retrouver les cas limites

Une bonne théorie contient l’ancienne comme cas limite. La mécanique de Newton reste ainsi valable aux faibles vitesses. Ce principe permet de comprendre qu’une théorie nouvelle n’efface pas nécessairement les résultats antérieurs : elle peut les inclure dans certaines conditions. La physique théorique compare donc les domaines de validité des descriptions et cherche les équations qui permettent de passer d’un cadre à l’autre.

Repères historiques

• Principia de Newton en 1687, première grande synthèse mathématique de la physique
• Mécanique analytique de Lagrange en 1788, la physique sans figures, par les seules équations

La figure compare les énergies cinétiques classique et relativiste selon la vitesse.