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Sciences - Physique - université ouverte

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Cosmologie moderne :

Ce cours vise à donner une idée assez détaillée de la situation actuelle en cosmologie (étude des propriétés, de l’histoire et du contenu de l’Univers). Cette discipline, longtemps un peu marginale faute de données expérimentales contraignantes, a connu une véritable révolution dans les dernières décennies devenant une science de précision, accumulant les confirmations observationnelles de prédictions basées sur un modèle aujourd’hui très détaillé de l’Univers et de son contenu. L’image de l’Univers dont on dispose aujourd’hui est fondée d’une part sur des raisonnements théoriques faisant appel aux deux théories les plus fondamentales de la physique contemporaine (la relativité générale et la mécanique quantique) mais aussi sur de très nombreuses observations rendues toujours plus précises grâce aux progrès technologiques (caméras CCD, électronique rapide, processeurs puissants, ...). Paradoxalement, l’image, en apparence détaillée, que l’on a aujourd’hui de l’Univers est loin d’être satisfaisante conceptuellement :
  • On ne sait rien ou presque des premiers instants de l’Univers où les effets quantiques de la gravitation devraient se manifester.
  • La formation des structures repose sur un phénomène hypothétique, l’inflation, dont on attend toujours une confirmation directe.
  • Notre Univers ne semble constitué qu’à 4% de matière ordinaire, alors que le reste semble être composé de 26% de matière sombre qui, malgré une relativement bonne compréhension théorique, reste encore à découvrir et, pire encore, de 70% d’énergie sombre dont la nature est encore totalement incomprise.
Il y a manifestement encore beaucoup à comprendre en cosmologie.

Le cours proposé mêlera explications théoriques (y compris quelques calculs simples mais détaillés) et descriptions de résultats expérimentaux, d’instruments et techniques d’observations passées, présentes et futures. Les grands thèmes abordés seront les suivants: fondements de la cosmologie moderne, modèle de Friedman-Lemaître-Robertson-Walker, histoire thermique de l’Univers et grandes transitions, problématique des mesures de distances en cosmologie et tests cosmologiques, matière noire, énergie sombre, fond diffus cosmologique, formation des structures, Univers primordial et inflation. Une certaine familiarité avec des outils mathématiques de base comme les dérivées, les intégrales et les équations différentielles rendra les choses plus simples aux étudiants, même si les calculs seront faits de manière pédestre lorsqu’ils seront détaillés.

Cosmologie Moderne - Approfondissement et Travaux Pratiques :


Ce cours d’approfondissement comportera deux parties :
  • Des démonstrations plus détaillées de certains points délicats du premier cours qui ne sont pas abordées comme par exemple le modèle linéaire de formation des structures, le mécanisme d’inflation ou la dérivation rigoureuse de certaines équations importantes.
  • Dans un second temps, nous proposerons des travaux pratiques d’analyse de données sur ordinateur, sans prérequis particulier en programmation. Nous explorerons divers aspects de l’analyse de données en cosmologie aujourd’hui comme les techniques statistiques courantes, la contrainte des paramètres cosmologiques avec les supernovæ de type Ia, l’analyse de cartes du fond diffus cosmologique, … ».
Faire de la physique avec ou sans « Présence » XI :

J’avais commencé la présentation du cours 2016-2017 en évoquant un entre-deux remarquable, spécifique à 2016 ou bien qui pourrait se prolonger au-delà. Je dirais que non seulement il se prolonge mais il semblerait qu’il s’épaissit de mystères, de doutes, de résultats contradictoires.
  • Les résultats contradictoires qui actuellement s’accumulent sont pour le modèle standard de la cosmologie. Les mystères qui s’épaississent sont pour le modèle standard des particules élémentaires. Des deux piliers de connaissances du monde physique ne germent plus de connaissances nouvelles comme si les paradigmes de ces deux modèles avaient tout livré de leur quintessence.
  • La difficulté c’est qu’on est toujours dans l’impossibilité de cerner les domaines qui nous guideraient pour faire émerger des nouveaux paradigmes car notre grille de lecture, d’interprétation, est toujours la même, c’est-à-dire la Théorie Quantique des Champs qui impose des schémas de raisonnement, de représentation, qui ressemblent fort à des copier- coller de schémas précédents qui selon le jugement traditionnel auraient délivré des connaissances consistantes et complètes.
  • La croyance que les connaissances en physique sont des connaissances universelles, détachées des déterminations que véhiculerait l’être humain (physicien), a confiné cet espace d’enquête scientifique dans un espace qui est considéré comme auto consistant, autarcique. Persévérer dans l’ignorance et/ou le refus que d’autres domaines émergents de connaissances, ayant atteint des niveaux de maturité certains, pourraient conduire à un enrichissement de la compréhension du rapport de l’être humain à la Nature qui l’a façonné, affaiblit les ressorts d’une quête qui conduirait à une nouvelle physique. Parmi ces domaines de connaissances dans lesquels les physiciens devraient puiser des ressources enrichissantes, il y a la paléoanthropologie et l’imagerie cérébrale. Dans ce cadre enrichi, les conceptions fluctuantes, jamais satisfaisantes, de l’espace, du temps, de l’espace-temps, pourraient être valablement remises à plat. Avec cette perspective, des apories actuelles et persistantes de la physique pourraient être levées.
Durant l’année 2017-2018 ce sont ces sujets et nouveautés qui seront abordés.

Le cours s’adresse aux personnes qui ont une culture scientifique initiale. Les participants aux cours de physique des années précédentes sont bien préparés pour suivre ce cours ci avec le plus grand profit, notamment s’ils ont suivi : Faire de la physique avec ou sans ‘Présence’ I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI. Pour les personnes désirant s’inscrire à ce cours, sans avoir suivi les précédents, un entretien est conseillé avant inscription.
 

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