L’ère de la science

L'énergie, moteur du monde, se manifeste partout : dans les phénomènes célestes (mécanique des planètes, rayonnement du Soleil) comme dans le corps humain (énergie musculaire), dans les organismes végétaux (photosynthèse) comme dans les produits de la technologie (trains, fusées, bombes), dans l'infiniment petit (particules de haute énergie) comme dans l'infiniment grand (explosion des supernovae). Omniprésente, l'énergie n'est pourtant concrètement nulle part, car son existence n'est décelable que par ses effets. Selon un des grands principes qui régissent l'Univers, elle se conserve intégralement tout en se transformant en une infinie variété de formes. Apprenons que le mot "énergie" en tant que terme scientifique n'est utilisé qu'en 1807 par Thomas Young ; on parlait auparavant des "forces vives". Le terme "énergie" recouvre dès lors un nombre croissant de significations.

Les champs d’application de l’énergie
Aujourd'hui, la physique peut se diviser en trois branches, traitant chacune d'un champ d'application de l'énergie.
•La physique macroscopique : elle recouvre la physique pratiquée à l'échelle "humaine", pour laquelle la masse et le rayonnement électromagnétique produisent leurs effets de façon indépendante. Elle comprend les énergies mécanique (cinétique et potentielle), électrique, électromagnétique, calorifique, etc.
•La physique relativiste : Einstein admet que toute variation d'énergie d'un système est liée à une variation de la masse de ce système, et que sa variation d'énergie est égale au produit de la variation de sa masse par le carré de la vitesse de la lumière. D'où la formule bien connue, E = mc2. Ce principe est vérifié expérimentalement au cours des réactions nucléaires. Dans la fission d’un noyau, par exemple, un noyau lourd se sépare en plusieurs noyaux légers éjectés à grande vitesse, c’est-à-dire avec une grande énergie cinétique. La somme des masses des particules éjectées est inférieure à la masse au repos du noyau. L’énergie totale du système est conservée dans la réaction, mais pas la masse au repos. Le champ d'application de cette physique comprend la physique des particules à haute énergie, les réactions nucléaires et la radioactivité.
•La physique quantique : elle concerne l'échelle microscopique intra-atomique et même intranucléaire. L’énergie apparaît comme une grandeur fondamentale qui caracté-rise l’état physique d’un système. La connaissance de ce système commence par la connaissance de ses niveaux d’énergie.

Les trois formes fondamentales de l'énergie
Les concepts physiques théoriques actuels offrent le grand avantage de réduire toutes les formes d'énergie à trois formes essentielles, directement reliées aux trois interactions fondamentales qui régissent ...