Physique

Les Techniques de l’Ingénieur sont devenues l’encyclopédie de base pour les ingénieurs et techniciens. Les divers traités sont conçus pour les aider dans la compréhension des problèmes qu’ils rencontrent dans leur vie professionnelle et surtout les guider dans la recherche de solutions plus pertinentes.

D’une façon générale, on trouve dans chaque traité spécialisé un exposé, souvent succinct, des lois physiques fondamentales de la discipline correspondante. Cette présentation permet d’acquérir une certaine connaissance de sujets peu familiers. Toutefois, cette information de base se trouve quelque peu dispersée dans les nombreux volumes de la collection qui ne sont pas toujours aisément accessibles aux personnes intéressées. D’où l’utilité d’un traité regroupant les généralités des sciences fondamentales, notamment les bases physiques communes à plusieurs domaines de l’ingénierie.

La science et la technologie se sont développées en parallèle au cours des siècles : l’une précédant l’autre, et réciproquement suivant les cas. Ainsi, le principe de la machine à vapeur fut découvert de manière empirique par D. Papin et les premières machines à vapeur ont été construites avant que ne soient connus les principes et lois de la thermodynamique. Au contraire, c’est la recherche fondamentale qui a conduit à la conception des équipements électromagnétiques qui sont aujourd’hui indispensables à l’industrie et à notre vie domestique. Partant de phénomènes naturels, l’électrisation par frottement et l’aimantation de certains minéraux, des hommes, tels que C. Coulomb, A. Volta, P. Laplace, A.M. Ampère, M. Faraday et beaucoup d’autres, ont établi, de manière expérimentale, les lois de l’électrostatique, de l’électrocinétique et du magnétisme. Puis, il y a peu plus d’un siècle, toutes ces lois étaient regroupées par J.C. Maxwell dans le cadre de la théorie de l’électromagnétisme qui a ouvert le champ à de nouvelles découvertes, celle des ondes radio par exemple, et, plus près de nous, aux lasers et à leurs nombreuses applications en recherche et en technologie.

Nous trouvons là le point de départ de la recherche au XXe siècle, qui se caractérise par le fait que la théorie a le plus souvent précédé l’expérience. Certes, quelques découvertes ont été et seront encore le fruit du hasard : la radioactivité découverte par Henri Becquerel, la lampe triode par Lee de Forest, les antibiotiques par Alexander Flemming. Il nous faut cependant souligner que ces hommes possédaient une vaste culture scientifique qui leur a permis d’interpréter correctement les phénomènes observés.

Les nouvelles découvertes sont de plus en plus le fruit d’un long cheminement intellectuel, guidé par les connaissances acquises et par une bonne dose de réflexion et d’intuition de la part des chercheurs. La carrière de Paul-Gilles de Gennes, prix Nobel de Physique en 1991, illustre bien cette approche. Ses premiers travaux dans le domaine de la supraconductivité l’ont amené à s’intéresser aux systèmes désordonnés. Il a alors mis en évidence l’existence des échelles grandes devant les distances interatomiques, telle la longueur de cohérence conduisant à un comportement universel des supraconducteurs. Il a ensuite utilisé cette approche pour étudier deux autres classes de matériaux : les polymères et les cristaux liquides. Associant toujours ses travaux théoriques aux résultats expérimentaux, il a su mettre en évidence des phénomènes fondamentaux dont la compréhension a permis d’améliorer les caractéristiques de ces matériaux. Il faut souligner que ses résultats, obtenus en collaboration avec de nombreux chercheurs, ont tout de suite eu des conséquences industrielles importantes et il est intéressant de remarquer que ce brillant physicien s’est aussi révélé être un formateur de grande classe à la tête de l’École Supérieure de Physique et Chimie de Paris.

En cette fin du XXe siècle, nous avons atteint un niveau de connaissances tel que nous savons que tous les phénomènes observés dans la nature ou créés par l’homme s’expliquent à partir des lois fondamentales de la physique, mis à part une partie très large des sciences de la vie. C’est pourquoi il nous a paru utile de regrouper dans les volumes de Sciences fondamentales un certain nombre d’exposés relatifs aux phénomènes physiques et aux lois qui les gouvernent. Notre but n’est pas de réaliser un nouveau traité de physique générale, mais de faciliter aux utilisateurs des Techniques de l’Ingénieur la compréhension des éléments de base qu’ils recherchent.

Grâce au travail de mon prédécesseur, le professeur Michel Fayard, nous disposons dans ces volumes de textes solides pour l’optique, les sciences de la matière et la thermodynamique. Nous veillerons à les réactualiser pour tenir compte des résultats obtenus au cours des dix dernières années, par exemple dans le domaine de l’optique cohérente et des lasers.

Pour d’autres disciplines présentées de manière très complète dans d’autres volumes, telles la thermique, la mécanique générale ou la mécanique des fluides, le génie électrique et l’électronique, nous nous limiterons à des mémentos regroupant les principales lois. Enfin, dans certains cas, nous avons extrait de textes publiés dans d’autres volumes les parties concernant les aspects fondamentaux. Il en est ainsi de l’acoustique qui mérite un traitement plus fondamental. Cependant, nos lecteurs doivent rester conscients que la collection des Techniques de l’Ingénieur possède des volumes complémentaires et donc très utiles en mathématiques ou en calcul scientifique, ainsi que dans l’usage de plus en plus généralisé des ordinateurs en physique.

Il s’agit là d’un programme dont la réalisation s’étalera sur plusieurs années. Nous souhaitons ainsi pouvoir présenter à nos lecteurs des volumes vivants qui leur permettent de comprendre les phénomènes physiques indispensables à leur culture générale. En effet, nous ne pouvons nous contenter d’une bonne connaissance de notre seule discipline pour trouver de nouvelles solutions. Pour avoir une bonne efficacité professionnelle, il est donc indispensable d’être un bon lecteur tant du traité des Techniques de l’lngénieur couvrant sa spécialité, que de celui des Sciences fondamentales.

Il s’agit là d’un programme dont la réalisation s’étalera sur plusieurs années. Nous souhaitons ainsi pouvoir présenter à nos lecteurs des volumes vivants qui leur permettent de comprendre les phénomènes physiques indispensables à leur culture générale. En effet, nous ne pouvons nous contenter d’une bonne connaissance de notre seule discipline pour trouver de nouvelles solutions. Pour avoir une bonne efficacité professionnelle, il est donc indispensable d’être un bon lecteur tant du traité des Techniques de l’lngénieur couvrant sa spécialité, que de celui des Sciences fondamentales.