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Physique de l’espresso

Une recette ancestrale

Dans les grandes lignes, depuis son invention en 1884, la préparation d’un espresso consiste à forcer de l’eau chaude à passer assez rapidement à travers du café moulu très fin. Plus précisément, la température de l’eau doit être d’environ 90°C, son volume de 25 mL et afin qu’elle ...

Des panneaux solaires bifaces

Les panneaux solaires : du silicium « dopé »

Dans un panneau solaire, l’énergie lumineuse est convertie en courant électrique, grâce à l’effet photoélectrique où un photon arrache un électron à un atome. Pour cela, il faut ...

Les électrons peuvent s’écouler comme l’eau

Lorsque l’eau s’écoule dans un tuyau, ce sont les interactions entre ses molécules qui la freinent. A l’inverse, lorsque des électrons s’écoulent dans un fil conducteur, c’est avant tout le fil lui-même qui les freine. Une équipe de chercheurs britanniques et israéliens, ...

Les cristaux temporels

Réseaux cristallins associés à l'eau. by Psi?edelisto, based on version by Dbuckingham42 - Own work, CC BY-SA 4.0,

Cristal et brisure de symétrie 

Un cristal est un état de la matière dans lequel les atomes sont ordonnés selon une périodicité spatiale ...

Du ribose dans les météorites

Le ribose, sucre vital

L’ADN - ou acide désoxyribonucléique - est formé en particulier d’un sucre, le désoxyribose, lui-même un dérivé du ribose (C5H10O5). Plus précisément, dans le désoxyribose (C5H10O4) un groupement hydroxyle (-OH) du ribose ...

Un nouveau comportement des électrons

Cooper pairs - Tem5psu CC BY-SA
Isolants, conducteurs et semi-conducteurs

Le comportement d’un solide cristallin relativement au courant électrique, peut être celui d’un isolant, d’un semi-conducteur, d’un métal ou d’un supraconducteur. Dans les isolants, ...

Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » des électrons, des photons...

Les fentes de Young
Rappelons la fameuse expérience des fentes de Young, réalisée au tout début du XIXe siècle. La lumière issue d’une source ponctuelle tombe sur un obstacle opaque percé de deux fentes parallèles très fines et très rapprochées. Sur un écran placé derrière on observe non pas deux bandes claires (une en face de chaque fente), mais une série alternée de bandes claires et sombres : des franges d’interférences. On explique ce phénomène en admettant que la lumière passée par l’une des fentes et celle passée par l’autre se recouvrent sur l’écran d’observation et se renforcent (zones claires) ou se contrarient (zones sombres). Si la différence de longueur des deux trajets depuis chacune des fentes jusqu’à un point sur l’écran est un multiple entier de longueur d’onde, les deux lumières se renforcent ; en revanche, si l’écart vaut une demi-longueur d’onde, elles se retranchent, il y a extinction : leur somme donne alors de l’obscurité. Tout cela s’explique sans mystère dans le cadre de la théorie ondulatoire de la physique classique. Mais la mécanique quantique prédit que si la lumière est envoyée sous forme de photons, un à un, les uns après les autres, leur accumulation devrait encore donner des franges sur l’écran d’observation : des bandes parallèles alternativement surpeuplées et sous-peuplées par les points d’impact des photons ! L’expérience confirme ce résultat très étrange.

Des intérférences avec des molécules 
Le même résultat est encore obtenu même si les particules sont des électrons, des atomes, de petites molécules, voire des fullerènes comme cela a été réalisé à la fin des années 1990… Cela signifie qu’à cette échelle, la matière ne se comporte pas comme un grain ordinaire, car l’expérience des fentes de Young réalisée avec des billes ou des grains de sable donne sans surprise juste deux séries de points d’impact, une en face de chaque fente. La question est donc de savoir à partir de quelle dimension le comportement classique laisse sa place à un comportement quantique, interférentiel. Très récemment, deux collaborations internationales ont chacune réalisé une expérience d’interférences avec de très grosses molécules, cependant en employant avec un autre dispositif que des fentes de Young. Le premier groupe (Chine, Autriche, Suisse, Allemagne) a réussi une prouesse puisque leur molécule est composée d’environ 2000 atomes (il s’agit d’une porphyrine), tandis que la seconde équipe (Autriche, Royaume-Uni, Etats-Unis) a expérimenté avec un antibiotique composé de quinze acides aminés, la gramicidine A1. Ces résultats extraordinaires constituent un pas de plus vers des expériences quantiques avec des organismes vivants !

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Emilie du Châtelet (1706-1749)
Le parcours inspirant de la première grande femme scientifique française

Longtemps ignorée, Emilie du Châtelet incarne désormais la femme des Lumières par excellence. Il aura fallu attendre le XXe siècle et un regain d'intérêt pour l'Histoire féminine pour que d'aucuns s'intéressent à la première femme authentiquement scientifique. Curieuse, ambitieuse, impertinente, Madame du Châtelet a fait figure de personnage anachronique au XVIIIe siècle, se permettant de corriger les travaux de Newton, d'affronter son amant Voltaire à un concours scientifique, ou encore de critiquer publiquement les théories communément admises.

Emilie ou l'Education

Emilie, née Gabrielle de Froulay Tessé, grandit dans un microcosme intellectuel étonnement inclusif vis-à-vis des femmes. Son père, agé de 58 ans à sa naissance, est particulièrement respectueux des choses de l'esprit, et tient à ce que sa fille bénéficie de la même éducation que ses frères : en plus de jouir d'un libre accès à la bibliothèque familiale, elle reçoit de la part de précepteurs des cours de latin, de grec, d’allemand, d'anglais, d'espagnol et d'italien. Fait rarissime à l'époque, il lui est même administré des leçons de mathématique et de physique, disciplines pour lesquelles elle se révèle douée. Très jeune, quand ses parents reçoivent le scientifique Fontenelle, la légende veut qu'elle lui demande des précisions quant à ses Entretiens sur la pluralité des mondes.

 

Derrière chaque grand homme se cache une femme

Après avoir accouché de trois enfants, Madame de Châtelet considère avoir rempli sa part du contrat matrimonial, et se sépare à l'amiable de son mari - celui-ci, très lucide de ses propres limites intellectuelles face à elle, n'opposera aucune objection. Emilie entreprend alors la formation scientifique dont elle a toujours rêvé, auprès des membres de l'Académie des Sciences, Maupertuis et Clairaut, dans son château de Cirey en Lorraine. Elle héberge Voltaire, en exil suite à la polémique créée par ses Lettres philosophiques ; ils vivront ensemble cinq ans. Voltaire se montrera très encourageant vis-à-vis des inclinations scientifiques de Madame, et ils formeront tous deux une équipe étonnante, se donnant pour objectif de diffuser les théories de Newton partout en Europe.

En 1737, Voltaire participe au concours sur la nature du feu et sa propagation organisé par l'Académie des Sciences. En se fondant sur la théorie aristotélicienne des quatre éléments, il cherche à déterminer le poids de cette substance matérielle que serait le feu, et multiplie les expériences. Emilie l'observe attentivement, mais n'est pas convaincue par ses hypothèses. Elle décide alors d'entrer dans la course, mais le concours n'est pas ouvert aux femmes. Emilie va au-devant de l'interdiction, grâce à l'anonymat des inscriptions. Ni elle, ni son compagnon ne remporteront le prix convoité, mais l'Académie, très impressionnée par ses travaux, décide d'imprimer le mémoire de Châtelet, chose inédite pour une femme.

Succès & postérité

Elle demande alors au mathématicien allemand Samuel Koenig de l'initier aux théories de Leibniz, qu'elle préfère à celles de Newton et dont elle rend compte dans ses Institutions de physique en 1740. Force de clarté et de pédagogie, l'ouvrage rencontre un important succès, au point que Koening s'accapare le mérite de son travail en se faisant passer pour l'auteur. Le même livre lui vaut une autre controverse : le secrétaire de l'Académie des sciences Dortous de Mairan conteste publiquement sa vision "extravagante" de la théorie des forces, à laquelle Emilie répondra : « Je ne suis pas secrétaire de l'Académie, mais j'ai raison, et cela vaut tous les titres ». D'aucuns considèrent cet épisode comme la première polémique intellectuelle confrontant un homme et une femme. Le livre bénéficiera d'une importante couverture médiatique, au point d'être traduit en allemand et en italien. En 1746, Châtelet, obtiendra même un poste à l'Université de Bologne, seule institution dédiée aux sciences et ouverte aux femmes à l'époque.

Cherchant à dépasser le débat Leibniz-Newton, elle se lance dans une traduction et commentaire du Philosophiae naturalis principia mathematica de Newton, publiée en 1687. Emilie ne se laisse impressionner en rien par le physicien, et soulève de nombreuses objections.

Vivant une grossesse particulièrement difficile à 43 ans, Émilie a le pressentiment qu'elle ne survivra pas. Aspirant à pérenniser son oeuvre, elle demande elle-même à ce que ses textes soient conservés au Département des Manuscrits, en mettant un point d'honneur à être présentée comme le seul auteur, craignant que ses ouvrages puissent à nouveau être attribués à un homme. Le 10 septembre 1749, à Lunéville, elle meurt en couche ; sa fille ne survit pas non plus. Voltaire qui l'aura assisté jusqu'au bout écrira « J’ai perdu un ami de vingt-cinq années, un grand homme qui n’avait le défaut que d’être femme, et que tout Paris regrette et honore. »

Pour en savoir plus

http://gallica.bnf.fr/essentiels/du-chatelet

Yannis Benzaïd
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