Histoire des sciences

Chronologie indicative en histoire des sciences – L’aventure des grands problèmes

Date		Points marquants, personnages
14(Ga) milliards d’années :		formation de l’univers (Big bang)
4,6 milliards d’années :		formation de la planète Terre
4 milliards d’années :		Apparition des 1ères cellules
1 Milliard d’années		Apparition de la vie multicellulaire
550 Millions d’années		Apparition des animaux
66 Millions d’années		Disparition des dinosaures
7 millions d’années		Apparition de la lignée humaine
200000 ans		Apparition de l’homme moderne
17000 ans		Grottes décorées de Lascaux, Pech Merle. Premiers dessins (points, astres) Premier marquage des saisons (passage du soleil en un lieu de l’entrée de la grotte)
5000 ans		L’homme se sédentarise. Apparition de l’agriculture et de l’élevage. Utilisatiion du Mouvement apparent des astres pour mesurer le temps (journée, lunaison, saison). Construction de sépultures imposantes, individuelles ou collectives (dolmens)  orientées en fonction du lever ou coucher des astres à certaines périodes.
3000 ans		Civilisation Mésopotamienne (Tigre et Euphrate). Apparition de l’écriture (tablettes cunéiformes) Invention de la roue. Premières observations astronomiques (planètes, carte du ciel – Zodiaque, constellations, orientation, mesure du temps) Apparition des échanges commerciaux. Premiers problèmes mathématiques (système de numération) pour les calculs de surface, périmètre , capacités …
500 ans à 300 ans		Pythagore (Théorie des Nombres, vus comme des émanations divines). Euclide (Les Eléments) fonde la géométrie telle que nous la connaissons aujourd’hui. Le cosmos est géocentré (Terre au centre de l’Univers, sphères des planètes et étoiles). Logique d’Aristote. Philosophie (Socrate, Platon)
100 ans		Machine d’Anticythère (machine à bas d’engrenages capable de calculer le mouvement des planètes, de prédire les éclipses et certaines dates sacrées). Mesure du rayon de la Terre par Erathostène. Système de Ptolémée (calcul des trajectoires des planètes depuis la terre par des compositions astucieuses de mouvements de rotations). Premiers éphémérides. Astrologie. Approximation du nombre π par Archimède qui incendie la flotte romaine avec des miroirs qui concentrent la lumière du soleil lors du siège de Syracuse.
100 ap JC		Apogée de l’Empire Romain : grands chantiers d’architecture (Vitruve) Bibliothèque d’Alexandrie. Cette Bibliothèque est le centre scientifique et philosophique du monde méditerranéen. Des milliers de textes de science et de philosophie y sont réunis. Centre d’étude et de recherche en mathématique, physique et philosophie.
400		Chute de l’Empire Romain Destruction de la bibliothèque d’Alexandrie. La dernière scientifique Hypathie est assassinée.
600 – 700		Fondation de la religion Musulmane et création de l’empire Arabe (reprend les anciennes limites du monde Romain). Les Arabes sont arrêtés par Charles Martel à Poitiers et se replient en Espagne. Bagdad devient le centre culturel et scientifique du monde occidental (traduction des auteurs grecs, astronomie (observatoires, calculs, instruments de navigation – Astrolabe), médecine, mathématiques, philosophie). Les Arabes créent l’Algèbre (de l’Arabe : réunion, reconstruction, rajout), méthode de représentation et de calcul d’équations de degré supérieur à 2 (intersection de coniques – courbes issues de l’intersection d’un plan avec un cône). Par la route de la Soie, ils importent le savoir Indien (astronomie, système de numération, mathématiques) et les connaissances chinoises (géométrie, calcul).
1200 – 1300		Echanges culturels entre le monde Arabe et le monde Chrétien en Espagne (Tolède) qui est progressivement reconquise par les chrétiens. Traduction du grec en langue Romane des grands ouvrages : les Eléménts d’Euclide, les travaux de Ptolémée, travaux de Galien (Médecine), Aristote et les travaux arabes (astronomie, algèbre) et ouvrages de philosophie, textes religieux. Ces livres sont méticuleusement reproduits et commentés par les Moines copistes dans les abbayes chrétiennes. La pensée d’Aristote devient l’axe de l’enseignement des universités européennes (Scholastique) Les Croisades en Palestine favorisent des échanges culturels entre Musulmans, Juifs et Chrétiens.: architecture, arts, textes religieux … Edification des grandes cathédrales gothiques dans le monde Chrétien  (carnets de Villars de Honnecourt)
1300 – 1400		La grande peste : 1/3 de la population européenne disparaît.
1400 – 1500		Prise de Constantinople par les Turcs. Le savoir byzantin émigre vers l’Italie (Textes religieux, ouvrages de science, pensée de Platon) Traduction en Italie des Dialogues de Platon et de textes religieux antiques par Marsile Ficin qui est un esprit universel et favorise le goût des Anciens à la cour des grands princes (Milan, Florence, Venise …) Léonard de Vinci développe son esprit universel dans le creuset de cette « renaissance » artistique, culturelle et scientifique Découverte de l’imprimerie (Gutemberg) et premières éditions de la bible. Suivront d’autres textes religieux, philosophiques et scientifiques. Ecriture de carnets d’obsrvation en mathématique, physique, anatomie, ingénierie) qui ne seront jamais publiés. Grands voyages : découverte de l’Amérique par Christophe Colomb, tour du monde par Magellan, contournement de l’Afrique par vasco de Gama. Prise de Grenade . L’Espagne est totalement redevenue chrétienne et les Musulmans en sont chassés.
1500 – 1600		Le point central est la position de l’homme dans le Cosmos. Travaux de Copernic : la Terre et les planètes tournent autour du Soleil. Giordano Bruno décrit l’Univers comme infini, peuplé d’une myriades de mondes. Remise en question des textes religieux : conflits entre scientifiques et Eglise Catholique. La Réforme : Luther et calvin prônent un culte chrétien épuré de la corruption de l’Église (naissance du Protestantisme).
1600 – 1700		La méthode scientifique est formulée par Francis Bacon en Angleterre (démarche expérimentale) et par René Descartes en France (méthode analytique). Création de la géométrie analytique par Descartes (lignes droites du plan, cercles sont représentés par des équations) Galilée en Italie reprend la thèse de Copernic et montre que la Terre tourne autour du Soleil. Képler calcule les grandes lois des mouvements des planètes, travaux qui servent de tremplin à Newton pous sa loi de la gravitation universelle. Résolution du problème à 2 corps (planète, Soleil). Les trajectoires des planètes, comètes, … autour du Soleil sont des coniques (parabole, hyperbole, ellipse, cercle). Naissance du calcul différentiel : calcul des trajectoires de mobiles données par la relation mathématique entre position, vitesse, accélération issue des bilans de forces sur ce mobile. Notation algébrique moderne (Viète) et résolution de l’équation du 3ème degré (Cardan). Avancée en théorie des nombres par Pierre de Fermat (Equations diophantiennes : recherche de nombres entiers satisfaisant des relations algébriques complexes). Débuts de la théorie des probabilités par Blaise Pascal (problème de la ruine d’un joueur lors de paris répétés).
1700 – 1800		Calcul infinitésimal (Euler) : calcul de longuers d’arcs de courbes, de surfaces, de volumes en les découpant en éléments infinitésimaux. La somme de ces éléments infinitésimaux à une échelle donnée donne une approximation de la grandeur (théorie de l’intégration, suites et séries, fonctions et nombres transcendants) Premiers travaux sur l’électricité (Benjamin Franklin). Premiers travaux sur les machines thermiques (Denis Papin, fardier de Cugnot) Travaux sur les écoulements de fluides (théorème de Bernouilli) Mise en forme de la chimie par Lavoisier en théorie cohérente. Grands voyages d’exploration pour mesurer les dimensions de la Terre (méridiens, parallèles). Création du système métrique (le mètre est une fraction d’une ligne méridienne). Géométrie descriptive : représentation de volumes en projection sur des plans judicieusement choisis. Création des grandes Ecoles d’ingénieurs en France.
1800 – 1900		C’est une période d’approfondissements dans tous les domaines des mathématiques et de structuration des mathématiques en un corpus cohérent (structures algébriques, théorie des équations différentielles, analyse, topologie, théorie des nombres). Grands progrès de l’électromagnétisme (production du moteur électrique, machines, moyens de communication). La thermodynamique qui étudie les mécanismes de transformation de l’énergie conduit à la découverte du moteur à explosion (Carnot). La vitesse de la lumière est constante dans le vide (3e8 m/s) et il n’existe alors pas de milieu de propagation (Expérience de Michelson et Morley). Les disciplines de la physique et de la chimie sont approfondies, théorisées et regroupées et étudiées en corpus cohérents. Positivisme : la Science devient la déesse du Progrès. Révolution industrielle, machinisme développent le monde ouvrier.
1900 – 1914		Henri Poincaré met en évidence des irrégularités dans le comportement de certains systèmes différentiels qu’il est dès lors impossible de prédire (Chaos dynamique) : résolution du problème des 3 corps soumis au champ de gravitation. Henri Poincaré, en travaillant sur les équations de l’électromagnétisme (Equations de Maxwell) découvre une transformation laissant invariante le vitesse de la lumière par changement de référentiel : transformation s de Lorentz qui sont la base de la relativité restreinte d’Einstein. Pierre et Marie Curie découvrent le radium et par suite le phénomène de radioactivité.
1905		Théorie de la relativité restreinte d’Einstein.
1919 – 1940		Théorie de la relativité générale d’Einstein et recherches de preuves en astronomie. Travaux sur la structure de l’Univers : mouvement des galaxies (constante de Hubble), répartition de la matière dans le cosmos. Travaux sur la structure de l’infiniment petit : structure de l’atome (Niels Bohr), physique quantique (Dirac …) Progrès de l’aviation et des transports terrestres et maritimes (automobile, chemin de fer, navigation). Grandes avancées dans l’industrie (Fordisme).
1945 – 1989		Conquête spatiale initiés par les ingénieurs allemands de la seconde guerre mondiale (missiles V2). Course à la suprématie technologique et militaire (Bombe atomique) entre la Russie et les Etats Unis (guerre froide) Travaux sur la théorie des systèmes (cybernétique, théorie des jeux – systèmes en compétitition …) par Norbert Wiener, John Nash, Turing …. Travaux sur les phénomènes caractérisés par leur grande irrégularité (turbulence des écoulements de fluides, économie, marchés financiers, …) et construction de nouveaux outils mathématiques pour les étudier (géométrie « fractale » par Benoit Mendelbrot, processus aléatoires, traitement de signal …)
1989 – Aujourd’hui		Progression exponentielle de l’informatique et des technologies associées (électronique, machines informatiques -miniaturisation , langages de programmation, intelligence artificielle – reproduire les processus « cognitifs » pour automatiser certaines tâches, réseaux Web, télécommunications, informatique quantique). La data science appliquée à de nombreuses disciplines (économie, finance, systèmes physiques ou sociaux) permet à partir de jeux de données suffisamment dimensionnés (parfois considérables) d’apprendre des lois de comportements et d’établir ainsi de manière quasi automatique des modèles de systèmes (estimation, prédiction). C’est le « Machine learning ». Cela a une conséquence dans les méthodes de travail au sein des entreprises (automatisation de processus, traitement de grandes quantités de données -Big Data, intelligence artificielle, data science). C’est l’« Usine 4.0 ». Développement des sciences dites « de la complexité » : modélisation de grands systèmes écologiques, climatiques, astronomiques, sociaux, voire historiques.

Films :

Histoires véridiques

Sur la conquête spatiale : « Apollo 13 »

Sur le travail à la NASA pendant la conquête spatiale « Les femmes de l’ombre »

Sur la vie de Turing , père de l’informatique : « Imitation game »

Sur la vie de Ramamujan (mathématicien Indien) : « L’Homme qui défiait l’infini »

Sur la vie de John Nash (théorie des jeux) : « Un homme d’exception »

Série « Cosmos » d’astronomie

Fictions pures

Histoire de collision d’un astéroide avec la terre : « Armageddon » avec Bruce Willis

Histoire de guerre sous marine sur fond de haute technologie : « Octobre Rouge » avec Sean Connery

Invasion d’extra terrestres : « Independance day »

Le mystère de l’Univers : « Contact »

Sur la science au Moyen Age « L’oracle »

Livres : ouvrages de vulgarisation

Ouvrage de constructions géométriques : « géométrie du Nombre d’Or » – Robert Vincent

Biographie de Léonard de Vinci (il y en a plusieurs au format poche) dont « Léonard de Vinci » de Sophie Chauveau

Transfert des connaissances au Moyen Age – « Les 7 cités du savoir » – Violet Moller

Connaissances astronomiques du passé – « Astronomies du passé » Yaël Nazé.

Sur la Bibliothèque d’Alexandrie et les savants de l’Antiquité « Le bâton d’Euclide » Jean Pierre Luminet

«Sur les grands du XVII e de Copernic à Newton : « Les bâtisseurs du ciel » Jean Pierre Luminet

Sur la poésie dont le thème est l’Univers : « Les poètes et l’Univers » Jean Pierre Luminet