Relativité et quanta, une mise en perspective

Le retour de la relativité et des quanta dans l'enseignement de physique du secondaire est une excellente nouvelle. Je pense qu'il faut profiter de cet enseignement pour faire apprécier aux élèves de terminale l'ampleur des progrès accomplis par la physique moderne grâce justement à l'irruption au début du 20ème siècle de la relativité et de la mécanique quantique. Il ne s'agira pas dans ces cours de reprendre point par point le contenu du programme, mais plutôt d'une mise en perspective historique et épistémologique des innovations conceptuelles décisives rendues nécessaires par la prise en compte des contraintes de la relativité et de la mécanique quantique (notion de champ relativiste, relation masse-énergie, espace-temps quadridimensionnel, inégalités de Heisenberg, vecteurs et opérateurs de l'espace de Hilbert, amplitudes de probabilité, notion de vide en théorie quantique). À l'aide de ces innovations on aura assisté en une période relativement courte :

• à la naissance de deux nouvelles disciplines scientifiques: la physique des constituants élémentaires de la matière et des interactions qualifiées de fondamentales dans lesquelles ils sont impliqués et la cosmologie qui traite de l'univers comme un objet scientifique et qui jusque-là relevait plutôt de la pure spéculation philosophique voire théologique.
• à l'épanouissement de ces deux disciplines dans ce que l'on appelle des modèles standards qui permettent de rendre compte de manière satisfaisante de l'ensemble des phénomènes observables dans la matière à petite échelle ou dans l'univers aux échelles cosmiques.
• à la convergence de ces deux disciplines, à leur coopération pour nous fournir, en liaison avec l'ensemble des autres sciences de la nature, un grand récit universaliste selon lequel tout dans l'univers (la matière, l'espace, le temps, ...) a une histoire. On insistera sur la portée anthropologique de ce grand récit, en cours d'écriture, de réécriture et de mises à jour.
• à la résolution patiente et minutieuse de tous les paradoxes issus de la mécanique quantique grâce aux progrès de la physique de très haute précision telle qu'on la pratique aux très basses températures
• au foisonnement des hautes technologies à l'origine de la révolution informationnelle qui fait muter nos sociétés.