Un peu d'Histoire des sciences :

Au cours des siècles certains phénomènes naturels ont stimulé l'être humain favorisant questionnements et recherches, ainsi que des constructions diverses (utilisant du matériel et des techniques), par exemples :

- La régularité des jours et des saisons (en Egypte antique par exemple), des phénomènes astronomiques notamment des eclispses (Thalès en grèce antique aurait empêché une bataille par une prévision d'éclipse), 

- Des mouvements d'objets (météorites, projectiles, ...) ou de la mer et des étoiles (les observations des marins lors de leurs traversées),

- Des mouvements de la surface de l'eau (vaguelettes circulaires, Huyghens et la représentation des ondes lumineuses),

- Des matériaux (et leurs usages) : minéral (construction, art,...), animal ou végétal (outils, cordes, fils, vêtements, papyrus, papier...), métal (outils),... ainsi que des propriétés de ces matériaux : couleurs, transparence, effet miroir, transferts thermiques (chaleur et "froid"), combustions, transformations,...,

 Exemple : Le papier existait déjà en Chine sous la dynastie Han. En 1719, dans un mémoire présenté à l'académie, Réaumur pressentait, après avoir étudié de près les nids de guêpe, l’usage que l’on pouvait faire de la fibre de bois pour fabriquer du papier.

- De la lumière traversant différents milieux comme de l'obscurité, de la poussière (Newton et la décomposition de la lumière par un prisme),

-  La nature inspire l'humain par ses nombreuses formes et apparences.

Ces phénomènes naturels ont aussi stimulé la réflexion, l'utilisation de représentations et symboles (tracés et écritures, d'où l'importance de supports pour l'écriture). L'expérimentation et des représentations sont souvent utilisées, des livres sont écrits dès l'antiquité (les volumes d'Euclide) et conservent des connaissances. La compréhension qu'il existe un ordre et une organisation dans la nature, des LOIS expliquant ou décrivant de nombreux phénomènes (→Les LOIS physiques), et donc le développement des sciences, ont été ainsi favorisés depuis des siècles. 

En Europe par exemple, un tournant important pour les Sciences physiques et la chime s'opère à partir du XVII^e siècle :

- Au XVII^e siècle : observations astronomiques de Galilée (lentille et lunette), Académies de Sciences, Loi de la gravitation universelle de la matière (toutes les masses s'attirent : cette force, qui décroit quand augmente la distance d entre les deux masses qui s'attirent, est proportionnelle à 1/d² ) et Lois du mouvement de Newton (on détermine des trajectoires de corps matériels : projectile, comète, astre,...), 

- Au XVIII^e siècle : Lavoisier fonde la chimie moderne (au sujet de la matière et des transformations des éléments chimiques, suite à ses expériences avec pesées des masses, il conclut : "rien ne se perd, rien ne se créé, tout se transforme"), Jean Le Rond d'Alembert établit et résoud l'équation de propagation pour les cordes vibrantes (∂²y/ ∂x² - (1/c²).∂²y/∂t² = 0), Augustin Coulomb détermine la loi d'attraction de deux charges électriques, cette force électrostatique est proportionnelle à 1/d²), Léonard Euler calcule l'orbite de la planète Uranus, James Watts perfectionne la machine à vapeur, c'est la période de la première révolution industrielle, 

- Au XIX^e siécle : les chimistes ont beaucoup expérimenté durant ce siècle (modèles atomiques en boules), théorie ondulatoire de la lumière de Fresnel, théorie de l'électromagnétisme de Maxwell (la lumière est interprétée comme une onde→équation de propagation), on développe la thermodynamique et l'étude de l'énergie (thermique, mécanique,... Le premier principe est un principe de conservation de l'énergie, l'énergie se transforme mais ne "disparaît" pas et n'est pas créée à partir de rien), c'est aussi la période de la seconde révolution industrielle avec de nombreux développements techniques (machines à vapeur et électricité notamment),

Le développement des mathématiques (déjà avec Thalès, Pythagore et Euclide en Grèce antique) a contribué à l'élaboration de modèles et théories utilisées en sciences physiques (citons par exemple Léonard Euler au XVIII^e s, Bernhard Riemann, Henri Poincaré,...).

Les mathématiques sont un langage, la nature inspire par ses nombreuses formes géométriques (organisation, régularités). 

   e^iπ = - 1

i² = -1

Φ² = Φ+1 

Au début du XX^e siècle les transformations sont profondes : on apporte des preuves de l'existence de l'atome, Albert Einstein élabore la théorie de la relativité restreinte (qui bouleverse notre conception du temps, de l'espace, de la matière et de l'énergie→ E=mc² ) puis la relativité générale (théorie sur l'attraction gravitationnelle et la géométrie de l'espace-temps, cette théorie permet de se représenter des histoires possibles pour l'Univers et de lui donner un âge en s'appuyant sur des observations astronomiques). Einstein confirme l'aspect corpusculaire de la lumière (photon). L'Univers est mieux compris : le chanoine catholique Georges Lemaître en utilisant la relativité générale étudie l'expansion de l'Univers, Hubble découvre que l'univers s'étend au delà de notre voie lactée où existe d'autres galaxies et qu les galaxies s'éloignent les unes des autres.

 L'étude des particules de l'atome conduit à la physique quantique : Louis De Broglie montre l'aspect ondulatoire de certaines particules, en effet des phénomènes d'interférences et diffraction de particules matérielles existent, en 1926 Erwin Schrödinger donne son équation (HѰ = iℏ ∂Ѱ/∂t), la physique quantique bouleverse notre conception du monde microscopique, par exemple on abandonnera la notion de trajectoire pour des particules assez petites.

Ce n'est plus de l'histoire des sciences mais il faut souligner ici que les découvertes scientifiques et techniques n'ont pas toujours été utilisées pour la paix et l'amélioration des conditions de vie, le XIX^e siècle est un exemple de période emplie de conflits et violences, et il faut noter que la vie de nombreux scientifiques a été bouleversée par des conflits (par exemple certains scientifiques ont du fuir leur pays de naissance). 

XX^e siècle et XXI^e siècle : après ses débuts, la physique quantique va évoluer en une théorie fondamentale incluant la relativité restreinte et deviendra la physique quantique des champs. La physique quantique des champs décrit notamment les chocs ou interactions des particules fondamentales (notamment dans les grands accélérateurs→CERN), cette théorie est aussi utile pour comprendre l'histoire de l'univers (débuts de l'univers haute densité d'énergie).

Une difficulté, encore non résolue actuellement, même si des progrès importants ont été réalisés, est de concilier relativité générale et physique quantique, notamment pour étudier des domaines physiques très petits et très denses en énergie comme les trous noirs ou l'Univers à ses premiers instants (→ théorie des cordes, théorie des boucles, gravité entropique, ...). 

Références  : Etienne Klein, Jean-Pierre Luminet, Murray Gell-mann (Le Quark et du Jaguar), Trinh Xuan Thuan (la plénitude du vide), ...

Revues scientifiques : Sciences&Vie, Sciences et Avenir, La recherche, etc

Vidéos : voyage au pays de maths (ARTE), SciencesClic, etc

A visiter : Musée des Arts et métiers, Palais de la découverte et cité des sciences à Paris.