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Thèse « Compréhension de la Physique »

Written By: Jean-Paul Cipria - Nov• 08•18
MNE Zonée - Aire et Volume Végétaux

MNE Zonée – Aire et Volume Végétaux – « Pourquoi la 3D est plate ? » [CIPRIA-RSO-2018]

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Created :2018-11-08 20:46:42. – Modified : 2018-11-16 13:21:03.

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Very Difficult ! PhD Level.

Very Difficult ! PhD Level


Done ... Un Café ?

Done … Un Café ?

Je vous présente aujourd’hui mon sujet de thèse de doctorat en physique. J’étudie depuis 8 ans (et plus) les aspects pratiques, expérimentaux, mais aussi conceptuels et théoriques de la « Compréhension de la Physique par les Ingénieurs et les Doctorants ».

Résumé Vidéo

Il s’agit d’une approche factuelle des modes d’aborder la physique quand nous l’étudions à très haut niveau. Pour simplifier voici une question de recherche à laquelle nous apportons des réponses suivant les contextes :

  • « A quel point les Compréhensions Améliorent, ou pas, les Apprentissages et les Compétences … de Quoi ? »

Ce site est, en fait, une thèse de plusieurs milliers de pages.

Existe-t’il une logique déductive en physique ?

Nous pouvons donner de très nombreux exemples où la présentation de la physique, par exemple en relativité restreinte [CIPRIA-RELATIVITE], peut être expliquée par des méthodes différentes de celles existantes actuellement sur la plupart des supports, ceux d’aujourd’hui comme les sites webs internet, comme dans les ouvrages spécialisés en physique.

Lagrangien relativiste - [PEREZ-2004] - Page 231.

Lagrangien relativiste – [PEREZ-2004] – Page 231.

Pouvons-nous comprendre les articles de haut niveau ?

Nous abordons de façon systématique, sur les sujets de physique choisis, comment ceux-ci sont présentés par les auteurs originaux. Nous pouvons observer que dans la plupart des cas une grande différence apparait entre les travaux originaux des physiciens auteurs, de leurs présentations dans des revues de haut niveau, de leur publication et des explications qu’en donnent les cours destinés au masters par exemple. Nous pouvons …

Dans le cas de la conception du premier Laser, nous pouvons lire le document de Maiman, prix Nobel de physique, qui date des années 1960 [MAIMAN-1960]. « Comment la deuxième raie est plus petite que la première ? » [CIPRIA-LASER] Aucune explication ne figure dans le document original qui tient sur quelques pages.

Article Maiman Maiman - Stimulated Optical Radiation in Rubis - 1960 - Premier Laser à Rubis.

Article Maiman Maiman – Stimulated Optical Radiation in Rubis – 1960 – Premier Laser à Rubis.

Où sont les explications des questions fondamentales ?

Où est l’erreur de Logique ?

« Deux photons partent en même temps au même endroit et il semble implicite que la fréquence est la même ? C’est alors l’intensité qui double ? » Ce qui est implicite pour un physicien de haut niveau ne l’est jamais pour les étudiants. Les explications de cours ne sont pas en mesure d’éclairer l’étudiant ou l’ingénieur. Cela va mieux, non seulement en le disant, mais aussi en l’expliquant. De plus pour que deux photons « partent » ensemble il faut que le premier soit déjà là. « Que se passe t-il durant la résonance ? » « Pourquoi tout l’espace est-il en phase ? » « Que deviennent les photons qui ne le sont pas ? » ET DONC Tout l’espace n’est pas en phase. Ce qui « casse » la déduction logique.

Pourquoi nous ne comprenons pas le déroulement mathématique ?

Les explications sont dans les équations de physique qui sont construites « ad-hoc » pour le contexte spécifié. Nous verrons que, justement, ce contexte est rarement explicite et que donc les postulats de base ne sont jamais si clairs que cela.

Comment donner une explication logique ?

Voici une explication possible qui serait complète avec l’expression mathématique des concepts abordés :

Nous « voyons » que devant le nombre d’états quantiques « pompés », ou non, nous ne prenons qu’une certaine partie de la probabilité. Celle qui nous intéresse pour peu que nous considérions quelle soit surabondante par rapport aux « pertes ». Ce qui finit par être oublié par nombre d’ingénieurs. La résonance est spatiale et ne sont sélectionnés que les photons « dans la bonne direction ». Les autres existants sont perdus. Le temps de conservation des sélectionnés est beaucoup plus élevé que celui des « perdus » et cette moyenne temporelle fini par augmenter la raie quantique sélectionnée. La raie qui est émise en sortie est diffusée par un miroir semi réfléchissant. Le mot « semi » est un contresens puisqu’il ne laisse passer qu’environ 1% de la puissance spatiale reçue. Ce qui explique l’augmentation significative de la raie quantique sélectionnée.

La physique est une « imbrication liée »

Un Tas de Concepts ?

Nous avons rassemblés un « tas » d’explications rationnelles en un article [CIPRIA-LASER]. La notion de « tas » fait référence à un ensemble de connaissances ou autrement dit de théories, de concepts, de méthodes mathématiques qui LIENT ces différentes « choses » sans que nous puissions facilement délier l’un sans perdre l’explication de l’autre.

Compliqué ou Imbriqué ?

Par exemple dans ce cas très simple F=mg où nous lions de façon indissociable une force, une masse et une accélération. La force étant un concept difficile à appréhender sauf à paraphraser la formule : « La force c’est quand on appuie et que l’objet accélère ? ». Ou d’une autre façon E=\int F.dx Si on intègre un élément de force suivant une mesure en distance on trouve une énergie qui est un concept bien difficile ! Ou bien encore F=\frac{dP}{dt} . La force est la dérivée locale de l’impulsion suivant le temps. nous nous trouvons, dans ce cas simple, en présence d’une masse ou nombre de particule ou une constante géométrique qui déforme l’espace physique ? La force est définie aussi par une double dérivée d’une position par rapport au temps mais aussi d’une dérivée par rapport à l’espace d’une énergie. Ce n’est pas compliqué. C’est … imbriqué.

Manque de Compréhension ou Faute d’Explications Rationnelles ?

Les mathématiques pour Physiciens

L’explication mathématique existe et pourtant nous ne comprenons pas. De deux choses l’une : l’étudiant n’est pas en mesure de dérouler la logique par ses propres capacités ou l’explication n’en est pas une dans le sens où un nombre impressionnant de manques, de lapsus, de non-dits, de tautologies ou d’inversion parsèment les cours ?

Au moins deux modes de pensées

Il existe, au moins, deux types de structures mentales que je pourrais classer en HP ou Haut Potentiels [CIPRIA-HP-2017] et la classe dite « normale au sens statistique » qui est prise en main par le système éducatif Français. Je ne tiens pas compte. dans un premier temps, des structures mentales issues des neurosciences expérimentales qui discernent des fonctionnements différents et donc, pour les scientifiques, des phénomènes physiques différents que nous pourrions différencier sur la courbe statistique précédente par des « bips » situés à des endroits différents.

Les Postulats

Mais le plus critique est la conclusion suivante :

  • La plupart du temps les axiomes n’en sont pas.

Ils dépendent du niveau intellectuel et du niveau pédagogique arbitraire dans lequel l’étudiant baigne. Par exemple en physique quantique nous pouvons scruter les deux tome de mécanique quantique de Cohen-Tanoudji sans trouver la moindre explication de l’évolution de la fonction d’onde. Celle-ci dépend d’un facteur exponentiel ou figure la constante de Boltzmann ainsi que le nombre d’état du système. M. Cohen Tanoudji « donne » la démonstration de cet « axiome » en bac+6 minimum. Le facteur d’évolution des fonction d’onde n’est donc pas un postulat pour les ingénieurs d’un niveau supérieur au master.

De même pour un aspect théorique …

Jean-Paul CIPRIA
Ingénieur sénior en télécommunication Radar
Professeur certifié en Sciences de l’Ingénieur

Références

Les Hauts-Potentiels

[CIPRIA-HP-2017] : Jean-Paul CIPRIA, « Le Contexte fait-il Partie de la Question ? » – Engineer’s Book – 2017

HP 01 – Le Contexte fait-il Partie de la Question ? Qu’est-ce qu’un HP ?

Une Représentation Temps-Fréquence

[CIPRIA-RSO-2018] : Jean-Paul CIPRIA, « Pourquoi la Terre est plate ? » – 2018

SAR 2 – Représentation Temps-Fréquence

La Vérification de la Relativité

[CIPRIA-RELATIVITE] : Jean-Paul CIPRIA. « Comment trouver le Lagrangien L d’une particule … ? »

Relativité Restreinte 3 – Lagrangien d’une Particule Relativiste

L’effet Laser

[CIPRIA-LASER] : Jean-Paul CIPRIA. « Comment sont sélectionnées les fréquences Laser ?

LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Physiciens de Référence

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