Une vision non occidentale de l’introduction à la physique: La physique aujourd’hui: Vol 74, No 12

Pour la plupart des étudiants d’aujourd’hui, la mécanique classique est un tremplin vers des sujets plus avancés dans les applications modernes de physique ou d’ingénierie. Pour cette raison, le camp peut leur sembler peu attrayant. PC Deshmukh vise à le changer avec Fondamentaux de la mécanique classique, un manuel destiné aux étudiants de première année en physique et en génie. Passionné par le sujet, il vise à susciter l’intérêt pour le domaine en extrayant des moments pédagogiques des découvertes passionnantes qui ont façonné son histoire.

À cette fin, Deshmukh profite de chaque occasion pour relier les leçons importantes de la mécanique classique aux développements modernes de la physique. Par exemple, dans une section sur la symétrie et les lois de conservation dans le premier chapitre, Deshmukh cite la nécrologie d’Albert Einstein pour Emmy Noether et mentionne le travail extrêmement influent d’Eugene Wigner qui a fait de la théorie des groupes un élément indispensable de la physique des particules moderne. Les jeunes lecteurs ne peuvent s’empêcher d’être inspirés pour approfondir les fondements de la mécanique classique et construire une base solide pour leur carrière en physique.

De manière unique, les notes historiques ont une perspective résolument indienne. En tant que personne instruite au Canada, j’ai été intriguée d’apprendre, entre autres, que notre système de numérotation moderne a été développé en Inde; que Varāhamihira a étudié une version antérieure du triangle de Pascal en Inde au sixième siècle; et que l’école d’astronomie et de mathématiques du Kerala du XIVe au XVIe siècle a développé un modèle héliocentrique du système solaire bien avant la révolution copernicienne. Il est rafraîchissant et parfois un peu choquant de jeter un regard sur l’histoire des sciences d’un point de vue moins préjugé européen.

Comme il sied à un manuel de mécanique classique, Fondamentaux de la mécanique classique contient des chapitres sur le matériel standard tel que les oscillateurs, la gravité, le moment cinétique et les rotations et le chaos. Mais le livre comprend également des informations sur des domaines connexes, dont deux chapitres sur les mathématiques et un chapitre chacun sur la mécanique des fluides, l’électrodynamique, la relativité restreinte et la relativité générale.

L’un des chapitres sur les mathématiques est le chapitre 2, intitulé “Préliminaires mathématiques”. Il aurait été facile pour Deshmukh de mordre plus qu’il ne pouvait mâcher dans un tel chapitre, mais il a sagement choisi de limiter la portée aux systèmes de coordonnées et aux vecteurs. Ce dernier est d’abord enseigné du point de vue des tenseurs cartésiens avant que des tenseurs plus généraux ne soient introduits. La clarté de la section permet aux étudiants de comprendre plus facilement le contenu ultérieur du livre. Il fournit également une base solide pour la présentation du calcul tensoriel dans les manuels avancés de relativité générale tels que Un premier cours de relativité générale (2e éd., 2009) par Bernard F. Schutz o Relativité générale : une introduction pour les physiciens (2006) par MP Hobson, GP Efstathiou et AN Lasenby.

La relativité restreinte est présentée au chapitre 13 avec 4 vecteurs, ce qui facilite grandement l’introduction de la relativité générale au chapitre 14. Malheureusement, une section de ce dernier chapitre est potentiellement ambiguë : lors d’une discussion sur les intervalles d’espace-temps, Deshmukh présente aux lecteurs une expression mathématique décrivant un continuum espace-temps courbe à symétrie sphérique. Mais sa formulation pourrait laisser aux lecteurs l’impression que l’expression est valable pour toutes les géométries et pas seulement pour ce cas particulier. Cependant, la présentation par Deshmukh de la formulation lagrangienne de la gravité newtonienne offre aux étudiants une transition naturelle et douce vers la relativité générale.

En ce qui concerne les problèmes stylistiques, j’ai été un peu déçu de trouver des endroits avec un langage non standard ou daté comme “la vision de l’univers par l’homme”. Heureusement, ces cas sont rares.

Les physiciens ont publié des tonnes de manuels sur la mécanique classique. Deux ouvrages standards souvent récompensés dans les universités sont d’Herbert Goldstein Mécanique classique (3e éd., 2002) et par Tom WB Kibble et Frank H. Berkshire Mécanique classique (5e éd., 2004). Le livre de Goldstein est une merveilleuse ressource pour les étudiants avancés en physique, mais l’attribuer aux étudiants de première année les plongerait dans les profondeurs. Les arguments du manuel de Kibble et Berkshire sont extraordinairement élégants et rigoureux, même si j’ai remarqué une erreur dans l’un des exemples qui a fonctionné lorsque j’ai regardé le livre récemment. Les deux livres établis ont leurs points forts, et Fondamentaux de la mécanique classique se dresse fièrement aux côtés de ces classiques.

Dans son nouveau livre, Deshmukh propose une introduction rigoureuse mais accessible à la mécanique classique, adaptée aux étudiants de première ou de deuxième année en physique et en génie. Fondamentaux de la mécanique classique il utilise avec succès une perspective historique moins centrée sur l’Occident pour placer le domaine dans le contexte de sujets intéressants de la physique moderne.

  1. © 2021 Institut américain de physique.

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