Vérités de sciences

Bertrand Russell. « Le concept de « vérité », compris comme dépendant de faits qui dépassent largement le contrôle humain, a été l’une des voies par lesquelles la philosophie a, jusqu’ici, inculqué la dose nécessaire d’humilité. »

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Karl PopperL’évolution et l’arbre de la connaissance, in La connaissance objective, 1961. « Puisqu’il est question de vérité, je tiens à préciser que notre but est de découvrir des théories vraies, ou tout au moins des théories qui se rapprochent davantage de la vérité que celles que nous connaissons jusqu’à présent. Ce qui ne veut pas dire pour autant que nous puissions savoir avec certitude si une seule de nos théories explicatives est vraie. Il nous arrive de pouvoir critiquer une théorie explicative et d’établir qu’elle est fausse. Mais une bonne théorie explicative est toujours une anticipation audacieuse de choses à venir. On devrait pouvoir la tester et la critiquer, mais il sera toujours impossible de montrer qu’elle est vraie ; et, pourvu que l’on prenne « probable » dans l’une des nombreuses acceptions qui satisfont aux exigences du calcul des probabilités, il sera toujours impossible de montrer qu’elle est « probable » (c’est-à-dire plus probable que sa négation). »

Thomas Samuel Kuhn. La Structure des révolutions scientifique. 1962. « La découverte commence avec la conscience d’une anomalie, c’est-à-dire l’impression que la nature, d’une manière ou d’une autre, contredit les résultats attendus dans le cadre du paradigme qui gouverne la science normale. »

Bertrand RussellSceptical Essays. 1924. « Les méthodes qui permettent d’augmenter le degré de vérité dans nos croyances sont bien connues ; elles consistent à écouter toutes les parties, à essayer d’établir tous les faits pertinents, à contrôler nos propres préventions par la discussion avec des gens qui ont des préventions opposées et à cultiver la disposition à écarter toute hypothèse dont il a été démontré qu’elle était inadéquate. Ces méthodes sont pratiquées dans la science et ont construit le système de la connaissance scientifique. […] Dans la science, qui est la seule où on peut trouver une chose qui s’approche de la connaissance authentique, l’attitude des hommes est expérimentale et remplie de doute. »

Etienne Klein. Le goût du vrai. « La philosophie des lumières défendait l’idée que la souveraineté d’un peuple libre se heurte à une limite, celle de la vérité, sur laquelle elle ne saurait avoir de prise : les « vérités scientifiques », en particulier, ne relèvent pas d’un vote. La crise sanitaire a toutefois montré avec éclat que nous n’avons guère retenu la leçon, révélant l’ambivalence de notre rapport à la science et le peu de crédit que nous accordons à la rationalité qu’il lui revient d’établir. Lorsque, d’un côté, l’inculture prend le pouvoir, que, de l’autre, l’argument d’autorité écrase tout sur son passage, lorsque la crédibilité de la recherche ploie sous la force de l’évènement et de l’opinion, comment garder le goût du vrai – celui de découvrir d’apprendre, de comprendre ? Quand prendrons-nous enfin acte de nos connaissances, ne serait-ce que pour mieux vivre dans cette nature dont rien d’absolu ne nous sépare ? »

Max Horkheimer. « La sauvegarde de la vérité dépend moins de son affirmation réitérée que de la connaissance de ses limites ».

Bertrand RussellScience et religion. 1935. « Un credo religieux diffère d’une théorie scientifique en ce qu’il prétend exprimer la vérité éternelle et absolument certaine, tandis que la science garde un caractère provisoire : elle s’attend à ce que des modifications de ses théories actuelles deviennent tôt ou tard nécessaires, et se rend compte que sa méthode est logiquement incapable d’arriver à une démonstration complète et définitive. Mais, dans une science évoluée, les changements nécessaires ne servent généralement qu’à obtenir une exactitude légèrement plus grande ; les vieilles théories restent utilisables quand il s’agit d’approximations grossières, mais ne suffisent plus quand une observation plus minutieuse devient possible. En outre, les inventions techniques issues des vieilles théories continuent à témoigner que celles-ci possédaient un certain degré de vérité pratique, si l’on peut dire. La science nous incite donc à abandonner la recherche de la vérité absolue, et à y substituer ce qu’on peut appeler la vérité « technique », qui est le propre de toute théorie permettant de faire des inventions ou de prévoir l’avenir. »

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Quatre situations pour questionner les méthodes scientifiques et le statut des vérités de sciences.

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1. Couleur

La phrase « l’herbe est verte » dit-elle la vérité ? Ou l’art de questionner l’évidence.

[1-couleur.pdf]

[couleur.pptx]

[couleurs-filtres.exe]

[bachelard.pdf]

2. Gravitation

 « Il fallait être Newton pour remarquer que la lune tombe quand tout le monde voit qu’elle ne tombe pas. » P.Valery.

[1-newton.pdf]

[la-pomme.pdf]

[historique.pdf]

[newton.pptx]

[histoire.pptx]

[popper.pdf]

[koyre-kuhn.pdf]

[consensus.pdf]

[verites.pdf]

[gout-du-vrai.pdf]

3. Immobilité

« La Terre est immobile puisque lorsque je saute en l’air je retombe au même endroit… ». On montre que notre situation est compatible avec le mouvement de rotation de la Terre sur elle-même à condition d’inventer la relativité galiléenne et le principe d’inertie. Mais on ne prouve pas du même coup que la Terre est bien en mouvement…

 [1-immobilite-terre.pdf]

[sauteur.pdf]

[textes-historiques.pdf]

[levy-leblond.pdf]

[preuves-mouvement.pptx]

[koyre.pdf]

[kuhn.pdf]

[consensus.pdf]

[verites.pdf]

[bachelard.pdf]

[aristote.mov]

[galilee.mov]

[relativite.mp4]

4. Instancia crucis

L’instance de la croix de Francis Bacon, ou la place de l’expérience…

[1-experimenter.pdf]

[bacon-duhem.pdf]

[experimenter-corrige.pdf]

[theorie-experience.pdf]

 [illustrations.pdf]

[bachelard-exp.pdf]

Les textes

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Polymère 2D

Plus résistant que l’acier !

Adapté de : Irreversible synthesis of an ultrastrong two-dimensional polymeric material https://www.nature.com/articles/s41586-021-04296-3

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Encore un nouveau polymère ! Sa particularité : une synthèse directe en deux dimensions (au lieu des chaînes linéaires des polymères classiques). Ses propriétés : grandes performances mécaniques, faible densité, imperméabilité aux gaz et liquides…

Il s’agit ici d’une étude documentaire avec production d’une synthèse ordonnée.

Document de consigne

[1-polymere-2D.pdf]

Documents à exploiter

 [2DPA-1.pdf]

[molecules.pdf]

[synthese.pdf]

[proprietes-mecaniques.pdf]

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Laser

Principes du fonctionnement des lasers

http://rpn.univ-lorraine.fr/UNIT/physique-quantique-volet1/co/chap2_3.html

La découverte de l’émission stimulée par Einstein. A. Einstein, encore lui, découvre un phénomène tout à fait particulier en examinant l’absorption et l’émission de photon par un gaz de particules à l’équilibre. Son objectif dans cette approche formelle est d’appliquer la théorie des gaz à l’équilibre de Maxwell-Boltzmann d’une part, et les équations cinétiques d’absorption et d’émission d’autre part, afin d’en examiner la cohérence. […] Il est étonnant qu’Einstein ait découvert ce processus, alors que non seulement il ne travaillait pas directement sur l’établissement de la théorie quantique, mais en plus il était extrêmement critique sur son interprétation (mais pas sur sa validité expérimentale).

http://research.vuse.vanderbilt.edu/bmeoptics/bme285/mainframes/module2/module2sec3.htm

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Une étude documentaire permettant de s’approprier les principes de base du fonctionnement des lasers.

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Document de consigne

[1-fonctionnement.pdf]

Documents de travail

[emission-stimulee.pdf]

[helium-neon.pdf]

[rubis.pdf]

[cavite-optique.pdf]

Documents de synthèse

[laser.pdf]

[proprietes.pdf]

On trouvera également diverses vidéos et une animation

[emission-stimulee.mp4]

[laser.mp4]

[principe laser.mp4]

[cavite-resonante.mp4]

[laser.swf]

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Télécommunication (4) – Satellites

Méga-constellations

http://cis471.blogspot.com/2017/02/two-approaches-to-routers-in-space.html

OneWeb intends to cover the Earth with a constellation of more than 600 low-Earth-orbiting smallsats built by Airbus Defence and Space. Credit: Airbus video still

Amazon and SpaceX Think Satellite Constellations Are the Key to Faster Internet. But they’re already polluting the sky. […] One of the biggest problems with satellite constellations is the sheer number of objects that will end up in space. In fact, the number of man-made objects in orbit around Earth is expected to quintuple in the next decade. […] https://onezero.medium.com/satellite-constellations-are-the-future-of-the-internet-d48c22b87918

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La société SpaceX (Elon Musk) met en œuvre le projet Starlink, fournisseur d’accès à Internet par satellite. A terme il s’agit de placer en orbite terrestre basse (altitude 550 km) une méga-constellation de 42 000 satellites… Et ce n’est pas le seul projet : Oneweb (indo-britanique), Kuiper (Amazon), Hongyan (Chine) sont également dans la course…

Deux propositions d’étude : satellites et constellations.

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1. Satellites

Documents :

[1-satellites.pdf]

[satellites-en.pdf]

[lois.pdf]

2. Constellations

Documents :

[1-constellations.pdf]

[starlink.pdf]

[oneweb.pdf]

[constellations.pdf]

[historique.pdf]

[mega-constellations.pdf]

[debris.pdf]

[controverses.pdf]

On trouvera également des vidéos :

[Galileo.mp4]

[orbital-debris-flythrough-animation.mp4]

[RemoveDebris Mission-720p.mp4]

[Using ground relays with Starlink-720p.mp4]

Ainsi que des problèmes type bac… par exemple « In the sky » :

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Comète

La comète de Halley

Nucleus of comet Halley imaged by Giotto – 06 April 2000 – Copyright: ESA.

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Victor Hugo – La Légende des siècles – La Comète. 1759. (Extrait)

Ce Halley, certes, qu’aux gémonies

Rome eût traîné, qu’Athènes au cloaque eût poussé,

Était impie, à moins qu’il ne fût insensé !

Jamais homme ici-bas ne s’était vu proscrire

Par un si formidable et sombre éclat de rire ;

Tout l’accabla, les gens légers, les sérieux,

Et les grands gestes noirs des prêtres furieux.

Quoi ! Cet homme saurait ce que la Bible ignore !

La comète de Halley supposée, dans le tableau de Giotto, l’Adoration des Mages.

Cosmographie – Pierre Apian (observation de 1531)

https://www.retronews.fr/sciences/echo-de-presse/2018/04/27/1910-la-comete-de-halley-va-t-elle-provoquer-la-fin-du-monde

Au début du XXe siècle, tandis que la dernière apparition de la comète remonte à 1835, les Français attendent avec impatience le grand retour de l’« astre chevelu », le passage du noyau de la comète devant le soleil étant annoncé par les astronomes pour la nuit du 18 au 19 mai 1910. Cependant, ce retour de la comète est également une source d’inquiétude, et pour cause : elle est liée à l’émergence de prédictions fantaisistes. En effet, selon certains esprits pessimistes, ce passage de la comète de Halley serait à même  d’entraîner « la fin du monde ». Ainsi, en janvier 1910, un article du journal Le Parisien intitulé avec un certain sens du drame « La Date fatale » annonce, avec plusieurs mois d’avance, le jour prévu du passage de la comète et, peut-être aussi, de l’extinction de l’humanité : « Nous n’y sommes pas encore, mais elle arrive tout doucement. D’ailleurs, personne ne veut la prendre au sérieux, et c’est pourquoi tout le monde en parle. Il s’agit du 18 mai. Comme vous le savez, c’est ce jour-là que nous devons entrer dans la queue de la comète, dont on ne peut pas dire qu’on y sera mieux qu’au sein de sa famille. Le mal, au surplus, ne serait pas grand, si cette queue de comète, que certains assurent être une chevelure, n’était pas composée de gaz malsains, capables d’empoisonner en moins de temps qu’il n’en faut pour l’écrire notre atmosphère terrestre. […]

Une du Petit Parisien, Supplément littéraire illustré du 15 mai 1910 – source : RetroNews-BnF

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Trois études à propos de la comète de Halley

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1 – Comète – Nature et origine

 [1-comete.pdf]

Documents de travail :

[comete.pdf]

[composition.pdf]

[etoiles-filantes.pdf]

[comete.pptx]

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2 – Histoire – La prédiction de Halley ; comment fait-il ?

[1-histoire.pdf]

Documents de travail :

[histoire.pdf]

[synopsis.pdf]

[prediction.pdf]

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3 – Mécanique – Les lois de Kepler et Newton

[1-mouvement.pdf]

Documents de travail :

[lois.pdf]

[trajectoire.pdf]

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Pinatubo

Géo-ingénierie

Dave Harlow, United States Geological Survey  http://vulcan.wr.usgs.gov/Volcanoes/Philippines/Pinatubo/images.html

https://fr.wikipedia.org/wiki/Pinatubo

Le Pinatubo a émis lors de son éruption une importante quantité d’aérosols et de cendres volcaniques dans la stratosphère. Les volcans rejettent en particulier des mégatonnes de dioxyde de soufre. Celui-ci réagit avec l’eau pour former des aérosols d’acide sulfurique qui se sont répandus dans toute la stratosphère dans l’année qui a suivi l’éruption. Cet apport d’aérosols dans la stratosphère est le plus important depuis l’éruption du Krakatoa en 1883, avec un total estimé à 17 millions de tonnes de dioxyde de soufre. C’est la quantité la plus importante jamais enregistrée par les instruments modernes. L’acide sulfurique absorbe et réfléchit le rayonnement solaire, entraînant dans le cas du Pinatubo une diminution de la luminosité de l’ordre de 10 % à la surface terrestre. Il se produit alors un refroidissement à l’échelle mondiale : en 1992-1993, on estime la diminution de la température moyenne au sol entre 0,5 et 0,6 °C dans l’hémisphère nord et 0,4 °C sur tout le globe. Dans le même temps, les températures dans la stratosphère se sont accrues de plusieurs degrés Celsius en raison de l’absorption du rayonnement solaire par les aérosols.

Paul Crutzen   https://fr.wikipedia.org/wiki/Paul_Josef_Crutzen

En 2006, il plaide pour l’intensification de la recherche sur l’injection d’aérosols de sulfate dans la stratosphère pour augmenter son albédo. Il considère en effet cette méthode de géo-ingénierie comme prometteuse pour stopper rapidement le réchauffement climatique au cas où celui-ci deviendrait incontrôlable. Mais il souhaite qu’elle ne soit envisagée qu’en dernier recours, et non pour pallier les insuffisances des politiques de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) qu’il considère comme indispensables.

Imiter le Pinatubo : est-ce bien raisonnable ?

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Document de consigne

[1-pinatubo.pdf]

Documents disponibles

[pinatubo.pdf]

[geoingenierie.pdf]

[sulfur-injections.pdf]

[benefices-risques.pdf]

Vidéos

[pinatubo.mp4]

[Eruption.mp4]

[Mount Pinatubo.mp4]

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Ammoniac

Une agriculture de guerre ?

https://agriavis.com/produit-9076-ammonitrate-koch+fertilizer-nexen.html

En 1909 Fritz Haber parvient à mettre au point un procédé de synthèse de l’ammoniac. Carl Bosch et son équipe, de la société BASF, réalisent en 1913 la première mise en application industrielle : c’est le procédé Haber-Bosch. L’oxydation de l’ammoniac permet d’obtenir également l’acide nitrique (procédé Ostwald). On pourra alors  produire des fertilisants à base d’azote tels que le nitrate d’ammonium, obtenu par réaction de l’ammoniac avec l’acide nitrique… Et c’est aussi la voie royale pour la production de divers explosifs : trinitrotoluène ou nitroglycérine. D’ailleurs le nitrate d’ammonium est déjà un puissant explosif, comme le savent les voisins de l’usine AZF ou les habitants de Beyrouth.

L’agriculture (occidentale) est-elle une « agriculture de guerre », comme le propose Dominique Guillet dans le film de Coline Serreau « Solutions locales pour un désordre global »?

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Document de consigne

[1-ammoniac.pdf]

Vidéos

[haber.mp4]

 [agriculture-guerre.mp4]

Documents disponibles

[haber.pdf]

[synthese.pdf]

[ostwald.pdf]

[basf.pdf]

[nitrate-ammonium.pdf]

[engrais.pdf]

[alternatives.pdf]

[nitroglycerine.pdf]

[trinitrotoluene.pdf]

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Télécommunication (3) – Fibre

http://www.slate.fr/monde/84347/carte-cables-sous-marin-internet

https://www.submarinecablemap.com/

Des dizaines de milliers de kilomètres de fibre optique ont été déployés dans les mers et océans…

Mais comment ça marche ?

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Documents de travail :

[1-fibre.pdf]

[2-debit.pdf]

[3-amplification.pdf]

Documents d’aide :

[a-fibre.pdf]

[b-fontaine.pdf]

[c-cable.pdf]

[d-inventions.pdf]

[e-amplificateur.pdf]

[f-detections.pdf]

[g-debit.pdf]

[h-photodiode.pdf]

[i-modulations.pdf]

[j-laser.pdf]

Vidéos et animation :

[transatlantique.mp4]

[underwater.mp4]

[laser.mp4]

[laser.swf]

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Piles

Les piles historiques

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstl.1800.0018 – Sur l’électricité excitée par le simple contact entre deux substances conductrices différentes. Alexander Volta.

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Larousse pour tous

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Pile_Bunsen

La pile Bunsen (1841) est une pile électrique du nom de son inventeur, Robert Wilhelm Bunsen. Elle consistait en une anode de zinc dans de l’acide sulfurique dilué, et une cathode de carbone dans de l’acide nitrique concentré. Les deux liquides étaient séparés par un pot en céramique poreuse.

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Les travaux expérimentaux concernant les piles sont déjà très largement proposés. On trouvera ici une approche par l’exploitation documentaire concernant les piles « historiques ».

Voir également : Evolution (2) – Redox ainsi que Lithium-ion

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Documents de travail :

[volta.pdf]
[daniell.pdf]
[leclanche.pdf]


Ainsi que la vidéo du CNRS :

[volta.mp4]

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Prothèse

Ciment de prothèse : polyméthacrylate de méthyle – PMMA

https://eorthopod.com/hip-replacement

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MMAMéthacrylate de méthyle

CAS : 80-62-6

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Polym%C3%A9thacrylate_de_m%C3%A9thyle

Le poly(méthacrylate de méthyle) (souvent abrégé en PMMA, de l’anglais poly(methyl methacrylate)) est un polymère thermoplastique transparent obtenu par polymérisation en chaîne dont le monomère est le méthacrylate de méthyle (MMA). Ce polymère est plus connu sous son premier nom commercial de Plexiglas, marque déposée utilisée dans le langage courant […]

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https://prosep.ro/wp-content/uploads/2017/08/featured-PMMA-XT-placi-extrudate.jpg

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J. Chappuis et S. El Banna. Le rôle du ciment en orthopédie. (Extrait)

Le ciment osseux fut développé à partir de 1936 par la société Kulzer, après la publication par Otto Rohm d’une thèse sur la polymérisation des méthacrylates qui sont le matériau de base du ciment osseux. En 1943, le premier ciment osseux polymérisable à froid breveté est développé par la société Heraus. En 1958, Sir John Charnley fixe pour la première fois une prothèse fémorale avec du ciment « acrylique autodurcissable ». Mais, en réalité, les premières applications furent réalisées en dentisterie avec l’utilisation de « résine acrylique ».

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Le PMMA est utilisé notamment en dentisterie et en chirurgie orthopédique comme ciment de prothèse. La polymérisation est réalisée in-vivo à partir d’un mélange complexe. Il s’agit d’une polymérisation radicalaire où interviennent un amorceur (BPO) et un accélérateur (DMPT)…

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Document de travail

[1-polymerisation.pdf]

Documents d’aide

[ciments-osseux.pdf]

[composition.pdf]

[methyl-metacrylate.pdf]

[peroxyde-benzoyle.pdf]

[dimethyl-toluidine.pdf]

Documents complémentaires

[polymerisation-complements.pdf]

[proprietes-mecaniques.pdf]

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Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier prothese).

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