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L’atome, d’une théorie antique à la physique quantique

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L’atome, d’une théorie antique à la physique quantique

L’atome, d’une théorie antique à la physique quantique

Cet article est issu du magazine Sciences et Avenir – Les Indispensables n°206, daté juillet/ septembre 2021.

Pour le physicien contemporain, le moindre atome est un monde complexe, où l’on discerne un noyau peuplé de protons et neutrons, eux-mêmes constitués de quarks, encerclé par une escadrille d’électrons – pardon, de « nuages de probabilité de présence » d’électrons. Bref, tout le contraire de ce qu’implique l’étymologie du mot atome, du grec ατομος (átomos), qui signifie « insécable ». Car c’est cela que veut dire initialement ce vocable forgé par les Grecs anciens : qu’il s’agit de la plus petite particule concevable de matière. Le Vaisheshika Sutra, texte fondateur de l’école de philosophie indienne astika, rédigé sans doute autour du 5e siècle avant notre ère, en dit à peu près autant. Or, depuis l’Antiquité, les choses ont bien changé. Et de multiples fois. « L’atome a été réinventé à chaque époque », résume Bernadette Bensaude-Vincent, philosophe et historienne des sciences et des techniques. On attribue généralement au philosophe Démocrite d’Abdère (460-370 av. J. -C.) la paternité de l’atomisme grec, même si certains auteurs désignent son maître, Leucippe, comme son véritable initiateur. « L’œuvre de Démocrite est considérable mais il n’en reste presque rien, note l’historienne. On la connaît surtout par la critique qu’en fait Aristote (384-322 av. J.-C. ). Tandis que Démocrite rapporte toute la variété des corps matériels à une matière unique, homogène, constituée de petites unités indivisibles et diversement agencées : les atomes, Aristote défend une théorie issue de la doctrine d’Empédocle (490- 430 av. J.- C.), celle des quatre éléments : terre, air, eau, feu, dont le mélange produit la variété des corps observés. »

L’atome ne plaît donc pas à tout le monde… Pendant plus de vingt siècles, la vision aristotélicienne de la nature et de la matière dominera, et l’atomisme sera réduit au silence. Il ne réapparaîtra en Europe qu’à partir du 17e siècle. « En particulier, précise Bernadette Bensaude-Vincent, il est redécouvert par le mathématicien français Pierre Gassendi (1592-1655). Pour lui, toute la réalité matérielle est composée de vide et d’atomes. Par ailleurs, l’atome inspire les théories mécanistes, soutenues notamment par Descartes (1596-1650), qui reposent sur l’idée qu’il n’existe que la matière et le mouvement. Le philosophe français n’est pourtant pas atomiste. » Pour lui, en quelque sorte, l’espace est plein. « Une discussion enflammée entre Gassendi et Descartes à propos du vide est restée dans les annales. Quant à Newton, il est atomiste, même si c’est à sa manière. Il parle de particules, de corpuscules et de forces d’attraction s’exerçant entre eux. »

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