La science est un effort systématique qui construit et organise les connaissances sous la forme d’explications et de prédictions testables sur l’univers. Les théories scientifiques sont des explications complètes de certains aspects de la nature qui s’appuient sur un vaste ensemble de preuves. Il ne s’agit pas de simples spéculations, mais plutôt d’un aperçu approfondi du fonctionnement du monde, confirmé par des tests et des expérimentations rigoureux. Cette leçon explorera les théories scientifiques clés qui constituent l’épine dorsale de notre compréhension de l’univers.
La théorie de l'évolution par sélection naturelle, formulée pour la première fois par Charles Darwin, explique comment les espèces évoluent au fil du temps par mutation et sélection aléatoires. Il indique que les individus possédant des caractéristiques qui améliorent leur survie et leur reproduction sont plus susceptibles de transmettre ces caractéristiques à la génération suivante. Au fil du temps, cela peut entraîner des changements importants au sein des espèces, conduisant à la diversité de la vie que nous voyons aujourd’hui.
L’un des exemples classiques de sélection naturelle en action est le cas des papillons de nuit poivrés en Grande-Bretagne. Avant la révolution industrielle, la plupart des papillons de nuit poivrés étaient de couleur claire, ce qui les camouflait contre les arbres couverts de lichens, les protégeant ainsi des prédateurs. Pendant la révolution industrielle, la pollution a tué les lichens et assombri les arbres avec de la suie. Les papillons de couleur plus foncée avaient désormais un avantage en termes de survie et, au fil du temps, la population est passée des papillons clairs aux papillons foncés. Ce changement était le résultat direct de la sélection naturelle provoquée par les changements environnementaux.
La théorie du Big Bang est la principale explication de la naissance de l’univers. Cela suggère que l’univers était autrefois dans un état extrêmement chaud et dense qui s’est développé rapidement. Cette expansion s’est poursuivie pendant des milliards d’années pour former l’univers tel que nous le connaissons aujourd’hui. Un élément de preuve à l’appui de cette théorie est le rayonnement de fond cosmique micro-ondes, qui est la rémanence du Big Bang, détecté dans toutes les directions du ciel, suggérant que l’univers s’est étendu à partir d’un état très chaud et dense.
Sir Isaac Newton a formulé trois lois du mouvement qui décrivent la relation entre un corps et les forces qui agissent sur lui, ainsi que son mouvement en réponse à ces forces. Ces lois ont constitué la pierre angulaire du développement de la physique classique.
La théorie de la relativité d'Albert Einstein est divisée en deux parties : la relativité restreinte et la relativité générale. La relativité restreinte a introduit l'idée que les lois de la physique sont les mêmes pour tous les observateurs non-accélérés, et a montré que la vitesse de la lumière dans le vide est la même quelle que soit la vitesse à laquelle un observateur se déplace. La relativité générale, en revanche, généralise cela pour inclure la gravité comme une propriété de l'espace et du temps, ou espace-temps, plutôt que comme une force agissant à distance.
L'une des équations les plus célèbres de cette théorie est \( E = mc^2 \) , qui montre l'équivalence de la masse et de l'énergie. Cette équation signifie qu’une petite quantité de masse peut être convertie en une grande quantité d’énergie, ce qui explique la puissance des réactions nucléaires et des étoiles, y compris notre Soleil.
La mécanique quantique est une théorie fondamentale de la physique qui fournit une description des propriétés physiques de la nature à l'échelle des atomes et des particules subatomiques. L’un des principes clés de la mécanique quantique est le principe d’incertitude, qui stipule que nous ne pouvons pas connaître avec précision à la fois la position et l’impulsion d’une particule. Ce principe remet en question l'idée classique du déterminisme et introduit le concept de probabilités dans la compréhension fondamentale de la réalité physique.
Une expérience démontrant les effets quantiques est l'expérience à double fente, qui montre que la lumière et la matière peuvent présenter les caractéristiques des ondes et des particules définies classiquement, un phénomène connu sous le nom de dualité onde-particule. Lorsque des électrons sont projetés à travers une double fente sur un écran, ils créent un motif d'interférence typique des ondes, pas celui auquel on pourrait s'attendre s'il s'agissait de simples particules.
La théorie des germes sur la maladie postule que les micro-organismes appelés agents pathogènes ou « germes » peuvent provoquer des maladies. Cette théorie a été développée au milieu du XIXe siècle par des scientifiques dont Louis Pasteur et Robert Koch, qui ont découvert que les micro-organismes provoquent respectivement la fermentation et la maladie. La théorie des germes a conduit à des progrès significatifs dans les domaines de la santé publique, de l’hygiène et du traitement des maladies par la vaccination et les antibiotiques.
Les théories scientifiques fournissent un cadre pour comprendre le monde naturel. Ils sont basés sur des preuves empiriques et sont sujets à révision à mesure que de nouvelles preuves deviennent disponibles. Les théories abordées dans cette leçon constituent certains des concepts fondamentaux qui ont façonné la pensée scientifique moderne.
