Effets de bords, induits par un formalisme (inadéquat).

[JacquesL]

Concernant les trois principaux scandales de l'enseignement des sciences dures que je connaisse personnellement, à chaque fois on remarque une bavure provenant du formalisme employé, qui était mal choisi, et induisait à des extrapolations injustifiables.
Injustifiables, mais toujours enseignées à ce jour.

Alors qu'au contraire, on constate qu'un formalisme bien fait, se révèle plus savant que ses inventeurs, induit des découvertes imprévues.

Les prérequis : liaisons chimiques, liaisons covalentes, liaisons ioniques, liaisons hydrogène, liaisons de Van der Waals. Liaisons pôlaires.

Dans une macromolécule de polyoléfine, telles les polyéthylènes et les polypropylènes, les liaisons entre les carbones, et entre les carbones et les hydrogènes, sont covalentes : mise en commun d'un doublet électronique, dont les spins sont opposés et les moments magnétiques sont antiparallèles.
- CH_2 - CH_2 - CH_2 - CH_2 - CH_2 - CH_2 - ...
Il n'y a plus d'autres liaisons fortes possibles entre chaînes, ou d'autres tronçons de la même chaîne. La pelote s'enroule pourtant au cours de la synthèse en solution : c'est thermodynamiquement plus stable enroulé, par les liaisons de Van der Waals, les plus faibles, juste dues à la déformabilité élastique de chaque nuage électronique. Cette micelle ainsi formée, restera toujours micelle au long de la vie du produit : chauffé, fondu, solidifié, étiré, filé, etc. C'est comme si tu voulais faire passer une marée de pelotes de laine à travers le musoir du port de Marseille : les pelotes vont rester pelotes, juste glisser les unes sur les autres, et se déformer légèrement. (C'est ça qui n'est pas enseigné. Cette défaillance de la rumeur-scientifique-transmise-de-bouche-à-oreille à se mettre à jour est un des gros scandales en sciences dures, que je connaisse personnellement).

Donc le PE glisse facilement, ne se lie et ne se colle à rien, sauf à température très proche de la décomposition, quand des liaisons covalentes peuvent s'ouvrir.

Du coup, il faut un poids moléculaire très élevé pour arriver à faire quelque chose en PE : au moins 400 ou 500 Ångströms de grand axe de micelle. Alors que 80 à 110 Ångströms de grand axe suffisent pour filer du polyamide : les chaînes sont tenues colatéralement entre elles par des liaisons hydrogène. On peut calculer la résistance en traction du polyamide à partir du poids moléculaire, donc des rayons de courbure et de contact des micelles entre elles.

Le chlorure de sodium (Na+ Cl-) ne tient que par des liaisons purement électrostatiques. Mais il existe un solvant redoutable pour cette roche : l'eau, liquide très pôlaire, qui sépare facilement les cations des anions.

La liaison Si - O dans un quartz est intermédiaire entre purement ionique et purement covalente, et on trouve la proportion évaluée dans les livres.

Dans l'aluminium, la liaison est métallique, assurée par un collectif d'électrons de valence, très libres dans le réseau de cations.
Dans le silicium, la liaison est considérée comme mixte, surtout covalente, mais un peu métallique quand même. De moins en moins covalente à mesure qu'on s'enfonce dans la table de Mendéleïev, dans la même colonne IV : germanium, étain, plomb...


Voilà le minimum de connaissances requis, côté chimie.




1. Les hauts polymères toujours dessinés déroulés dans tous les manuels de chimie macromoléculaire.

Ouvrez n'importe quel manuel de chimie macromoléculaire - le mien est le Champetier - et les deux premiers chapitres sont consacrés à un modèle, où les macromolécules sont présentées comme des spaguettis légèrement contordus, mais irrémédiablement déroulés. Puis tout le reste de l'ouvrage est consacré aux propriétés macroscopiques des hauts polymères, dont aucune ne peut être prédite à partir du modèle du premier ou des deux premiers chapitres, tant ce modèle est faux et inutilisable.

Pourquoi déroulés, alors que c'est contradictoire avec toutes les données thermodynamiques disponibles ?
Parce qu'on écrit un polymère à la machine à écrire : [tex]-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2[/tex]....
et que la machine à écrire écrit une ligne droite, déroulée par construction.
C'était la machine à écrire, qui fournissait subrepticement le formalisme, sans que ni les chercheurs ni les enseignants ne s'aperçoivent de rien.

Deux dissidents ont proposé autre chose, des micelles (et ils firent bien).

Joseph Davidovits avait constaté durant ses travaux de thèse que la thermodynamique des oligomères d'uréthane impliquait un premier repliement vers 10 ou 12 monomères, et ainsi de suite. Puis pendant une dizaine d'années, il a publié des articles où il dessinait les micelles sous forme de raquettes planes, semblables aux "pattes d'ours", raquettes sommaires autrefois utilisées par les chasseurs alpins. Planes, pourquoi planes ? Parce qu'il les dessinait sur papier, et que la feuille de papier lui dictait subrepticement la planéité, que rien de chimique ou thermodynamique ne justifie.

A l'opposé de la surgéométrisation des micelles macromoléculaires de Davidovits, Paul John Flory, Nobel 1976, a proposé une désorganisation, purement statistique, dont au moins les débuts violent la thermodynamique, en négligeant la précision thermodynamique du premier repliement, qui guide ensuite la suite de la polymérisation. Le modèle de la pelote statistique avait d'abord été utilisé pour les élastomères. Mais là encore, aucun lien avec le processus de synthèse, et les contraintes thermodynamiques qui pèsent dessus.
A ma connaissance, la synthèse entre ces deux modèles micellaires, qui corrigerait l'extrémisme de chacun, n'a encore jamais été faite.


2. Le scandale du "quand même un petit peu corpusculaire" qui grève l'enseignement de la quantique depuis 82 ans.
On va éviter les redites, voici les liens :
http://deonto-ethics.org/mediawiki/index.php?title=Microphysique_:_ondulatoire_ou_poltergeist_%3F
http://jacques.lavau.deonto-ethique.eu/Quantique_pour_les_nuls.html

Le premier formalisme coupable, est celui de la géométrie de l'espace R³ apprise en classe. Louis de Broglie n'a jamais été capable de remettre cela en cause, alors même que ses deux inventions, soit la fréquence intrinsèque f = mc²/h et le théorème de l'harmonie des phases, sonnaient le glas du "point géométrique", de la topologie fine de R ou de R³ et de la localité et de la séparabilité. Broglie n'a rien vu de ces conséquences, car il croyait toujours à cette géométrie ancestrale, aux coordonnées, aux positions, et aux corpuscules, sans jamais percevoir que ces notions sont irrémédiablement macroscopiques, inextensibles au monde quantique.


3. Le scandale du "produit vectoriel", "Il paraît que ça sert en physique"...
Liens :
http://jacques.lavau.deonto-ethique.eu/Mystification_.htm
http://jacques.lavau.deonto-ethique.eu/Syntaxe0.htm et la suite.

Le coupable est la confusion entre vecteur et liste de trois nombres, entre composantes et coordonnées.
Les conséquences dommageables sont incalculables, et cela fait 166 ans que ça dure en dimension 3, 203 ans que cela dure en dimension 2 (en comptant les dates à partir de la représentation géométrique des complexes par Argand, 1806).


Inversement, un formalisme bien fait est d'une fécondité inattendue.
L'exemple type est la reformalisation quadratique des équations de la Relativité restreinte de 1905, réécrites vers 1908 dans les concepts géométriques de Minkowski :  
E²  =  m²c⁴ + p²c² .
Ce formalisme autorise explicitement les masses négatives, et les fréquences négatives, à rebrousse-temps-macroscopique.
Lien :
http://jacques.lavau.deonto-ethique.eu/GEOMETRIE_infond.htm


Je vous invite à présenter et travailler les exemples que vous connaissez, pour enrichir le débat.

[JacquesL]

Exemple du plantage complet d'un des tous premiers physiciens du 20e siècle, par un formalisme trompeur :
http://users.physik.fu-berlin.de/~kleinert/files/dirac1931.pdf
Dirac y avait vraiment cru, à une symétrie entre champ magnétique et champ électrique.
Un bon paquet d'années après, il a reconnu son erreur et a corrigé : si les monopôles magnétiques sont rigoureusement impossibles (voir le théorème des hérissons : il est impossible de peigner intégralement une sphère), en revanche les extrémités d'un whisker ou solénoïde fort long sont possibles. Le ferromagnétisme fonctionne d'une manière fort proche, du reste.

Dix ans plus tôt, lors de la première conférence de Princeton, Albert Einstein avait publié les neuf coordonnées du tenseur antisymétrique, seule représentation correcte d'un champ magnétique.
Dix ans plus tôt, parfaitement en vain...