Peut-on faire des sciences physiques sans mathématiques ?

 Qu'est-ce que la physique ?

Le nom "physique" au sens "Les sciences physiques" dérive du latin physica (« science de la Nature »), ou du grec ancien φυσική, phusikế (« science de la Nature »).

Les sciences physiques ont donc pour mission d'étudier les phénomènes naturels.

La physique peut alors se limiter à compiler des données à la manière des tables astronomiques des sumériens. Les mathématiques sont présentes mais réduites à la simple utilisation des nombres. Le physicien astronome peut faire des prévisions sur les phases de la Lune au cours du mois et de l'année.  Mais ici nul besoin de formules, le  langage naturel suffit amplement à faire de la physique.

Mais, c'est toutefois grâce aux penseurs grecs que la physique va subir une évolution pour ne pas dire une révolution.

De la nécessité des mathématiques.

En effet, les physiciens  grecs ne vont pas se limiter à rassembler des données, ils vont essayer de comprendre la nature de la Nature !

Leur questionnement va les mener à une étape supplémentaire : unifier et modéliser des phénomènes. Astres errants (planetes asteres) : objets identiques suivant un même schéma ? En effet, les astronomes grecs, Hipparque, Ptolémée ne se contentent pas de prévoir les phénomènes astronomiques, mais cherchent à en comprendre les raisons, à découvrir le modèle qui lie tous ces astres. La physique tente alors de proposer une modélisation de la Nature.

Modélisation géométrique pour les astronomes grecs : théorie des épicycles, modèle géocentrique.

Mais auraient-ils pu faire autrement que d'utiliser les mathématiques ?

Il faut d'abord comprendre que les mathématiques sont un langage comme un autre.

Je peux par exemple vous dire que la force gravitationnelle est proportionnelle au produit des masses à un coefficient près et inversement proportionnelle à la distance élevée au carré ou écrire :

F  = G . M_A . M_B / d²

Ce qui revient au même. Mais, on doit le reconnaître cette formulation est bien plus simple à lire, à échanger. En un mot : universelle.

L'écriture mathématique est, semble-t-il, bien adaptée à la physique. Mais n'est-ce que cela ?

Comment déterminer le trajet de la lumière, lors d'un changement de milieux, sachant qu'elle se déplace d'un point A vers un point B en suivant le chemin de plus courte durée, autrement que par la formule :

n₁ . sin(i) = n₂. sin(r)

(deuxième loi de Snell-Descartes de la réfraction)

Il ne s'agit pas là d'une simple facilité d'écriture, car cette loi ne peut s'exprimer que par l'utilisation des fonctions mathématiques « sinus ».

Les mathématiques ou le langage de la Nature

Ainsi, depuis Galilée, la physique au sens moderne du terme (découverte des lois de la Nature) nous montre non pas que les mathématiques sont adaptées à sa description, mais qu'elles sont sa langue maternelle. Le physicien n'a pas à chercher une traduction du texte qu'il découvre comme Champollion devant les hiéroglyphes. Mais à la manière d'un archéologue, il doit le mettre au jour et assembler les paragraphes dans le bon ordre.

On ne peut donc pas envisager de faire des sciences physiques sans utiliser le langage mathématique, tout simplement parce que la Nature parle "Mathématiques" !