Site de vulgarisation scientifique d'Etienne Klein
"Il me plaît de penser que la physique est une sorte d’alpinisme intellectuel consistant à grimper jusqu’à des hauteurs himalayennes où le logos est rare et la vérité mutique."
0:57 Quelques données pour commencer 8:29 La conscience collective face à la transition énergétique 9:45 Définition de l’énergie et contraintes physiques ; polysémie du mot « énergie » 12:55 La loi de conservation de l’énergie, citation de Max Planck 16:20 La naissance du concept d’énergie au XIXe siècle 18:38 Ne pas confondre puissance et énergie ! 21:42 Le théorème d’Emmy Noether (1918), dont la conservation de l’énergie est un corollaire 25:08 Qu’est-ce que l’entropie d’un système ? 29:05 Il n’y a pas d’énergie renouvelable, à proprement parler 30:21 On ne peut que transformer ou transférer de l’énergie ; différents types d’énergie 35:01 Notion d’esclave énergétique ; énergie corporelle 41:09 Quelle quantité de matière faut-il avoir pour disposer d’un kilowattheure d’énergie ? 48:57 L’incompatibilité entre nos modes de vie et les ressources énergétiques à l’avenir
21:42 Le théorème d’Emmy Noether (1918), dont la conservation de l’énergie est un corollaire
Le théorème d'Emmy Noether
Au début du XXe siècle, un théorème crucial est venu encore renforcer la puissance conceptuelle de la loi de conservation de l’énergie. En 1918, la mathématicienne Emmy Noether établit qu’à toute invariance selon un groupe de symétrie est nécessairement associée une quantité conservée en toutes circonstances, c’est-à-dire une loi de conservation. Postulons par exemple que les lois de la physique sont invariantes par translation du temps, c’est-à-dire qu’elles ne changent pas si l’on modifie le choix de l’instant de référence, « l’origine » à partir de laquelle sont mesurées les durées. Cela consiste à dire que les lois régissant toute expérience de physique ne sauraient dépendre du moment particulier où l’expérience est réalisée : pour elles, tout instant doit en valoir un autre, de sorte qu’il n’existe aucun instant particulier qui puisse servir de référence absolue pour les autres. Lorsqu’on applique le théorème de Noether, on découvre que cette invariance par translation du temps a pour corollaire direct la conservation de l’énergie. Prenons un exemple : imaginons que la force de pesanteur varie de façon périodique dans le temps, qu’elle soit par exemple très faible chaque jour à midi et très forte à minuit. On pourrait alors monter quotidiennement une charge au sommet d’un immeuble à midi, puis la projeter dans le vide à minuit. L’énergie ainsi gagnée serait plus élevée que l’énergie dépensée. Il n’y aurait donc plus conservation de l’énergie.
La loi de conservation de l’énergie a donc une profondeur théorique qui dépasse largement sa formulation habituelle : elle exprime rien de moins que la pérennité des lois physiques, c’est-à-dire leur invariance au cours du temps.
Extrait de Quelques mots sur l'énergie d'Etienne Klein
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