Sciences physiques

Les sciences physiques constituent un champ fondamental des connaissances naturelles dédié à l'étude systématique des systèmes non vivants, englobant la matière, l'énergie, l'espace, le temps et leurs interactions fondamentales. Elles se distinguent des sciences de la vie par leur objet d'investigation privilégié : les phénomènes régis par des lois universelles indépendantes des processus biologiques, bien que les frontières disciplinaires aient considérablement convergé au cours des dernières décennies. L'ambition première de ce domaine est de décrire, prédire et unifier les comportements observables dans l'univers inerte, depuis l'échelle subatomique jusqu'à la structure cosmologique, en s'appuyant sur une méthodologie rigoureuse combinant modélisation mathématique, expérimentation contrôlée et validation empirique.

Le périmètre des sciences physiques s'étend à travers un réseau interconnecté de principes conservatifs, de symétries fondamentales et de transitions d'état qui gouvernent la dynamique des systèmes complexes. Elles fournissent le cadre théorique et instrumental indispensable pour comprendre les transformations de la matière, les champs de force, les ondes, les processus thermodynamiques et les interactions électromagnétiques ou gravitationnelles. Cette discipline ne se limite pas à une description statique des objets naturels ; elle cherche à élucider les mécanismes sous-jacents qui régissent leur évolution temporelle, leur stabilité et leurs réponses aux perturbations externes, tout en quantifiant précisément les grandeurs mesurables dans le Système international d'unités.

La pertinence contemporaine des sciences physiques réside dans leur capacité à servir de socle épistémologique et technique pour l'innovation technologique, la compréhension environnementale et l'exploration spatiale. En articulant théorie fondamentale et ingénierie appliquée, elles permettent de concevoir des matériaux aux propriétés sur mesure, de modéliser les flux énergétiques, de décrypter les structures cristallines ou moléculaires et de développer des instruments de mesure d'une précision inégalée. Leur évolution historique reflète une succession de révolutions conceptuelles qui ont progressivement remplacé les descriptions qualitatives par des formalismes prédictifs, ouvrant la voie à une compréhension unifiée du réel où chaque phénomène apparent n'est que la manifestation macroscopique de lois microscopiques sous-jacentes.

Objet et périmètre d'étude

L'objet central des sciences physiques repose sur l'analyse quantitative des propriétés de la matière et de l'énergie, ainsi que sur la caractérisation des forces qui les gouvernent. La matière y est étudiée sous ses multiples états de condensation (solide, liquide, gazeux, plasma) et dans ses architectures hiérarchiques (atomes, molécules, réseaux cristallins, macrostructures). L'énergie est abordée comme une grandeur conservée susceptible de se transformer entre formes cinétique, potentielle, thermique, électromagnétique ou nucléaire, tout en respectant les principes d'irréversibilité et d'entropie. Le périmètre s'étend également à l'espace-temps lui-même, considéré non comme un simple cadre passif mais comme une entité dynamique courbée par la distribution de masse-énergie, et aux champs qui y diffusent sans support matériel direct.

La délimitation entre les sciences physiques et les autres domaines naturels repose sur le critère d'indépendance vis-à-vis des processus métaboliques ou reproductifs. Cependant, cette frontière est aujourd'hui poreuse : la biophysique et la chimie physique utilisent les outils des sciences physiques pour quantifier les propriétés mécaniques, dynamiques et thermodynamiques de systèmes complexes, y compris ceux présentant une organisation fonctionnelle avancée. Les méthodes de suivi de particules uniques ou d'extraction de propriétés biomécaniques illustrent cette convergence méthodologique [8]. De même, l'étude des transitions de phase dans les milieux mous ou structurés révèle que les principes physiques universels s'appliquent également à la sculpturation des tissus et à l'auto-assemblage moléculaire [12]. Le périmètre reste donc défini par la nature des lois invoquées (conservation, symétrie, dynamique hamiltonienne ou quantique) plutôt que par le statut biologique de l'objet observé.

Histoire et grandes étapes

L'édifice des sciences physiques s'est construit sur plusieurs siècles de rationalisation progressive du monde naturel. Les origines remontent à la philosophie naturelle antique, qui cherchait à identifier les éléments premiers et les principes de mouvement. La révolution scientifique des XVIe et XVIIe siècles a marqué un tournant décisif avec l'introduction de la méthode expérimentale quantitative et de la géométrisation du mouvement. L'œuvre de Newton a unifié la mécanique céleste et terrestre sous le principe de gravitation universelle, tandis que les travaux de Huygens, Galilée et Kepler ont posé les bases de la dynamique classique et de l'optique ondulatoire.

Le XIXe siècle a vu l'émergence de la thermodynamique et de l'électromagnétisme comme disciplines autonomes. Les lois de conservation de l'énergie, le principe d'entropie et les équations de Maxwell ont révélé l'unification des phénomènes électriques, magnétiques et lumineux. Cette période a également été marquée par la découverte de la structure atomique de la matière et par l'élaboration du tableau périodique, jetant les fondements de la chimie physique moderne. Au début du XXe siècle, deux révolutions conceptuelles ont bouleversé le paradigme classique : la relativité restreinte et générale, qui a redéfini la nature de l'espace-temps et de la gravitation, et la mécanique quantique, qui a introduit la dualité onde-particule, l'indétermination fondamentale et la quantification des états d'énergie.

La seconde moitié du XXe siècle et le début du XXIe ont été caractérisés par la synthèse des théories fondamentales (modèle standard des particules, cosmologie du Big Bang), le développement de méthodes computationnelles avancées et l'exploration de systèmes hors équilibre. Les approches computationnelles modernes permettent désormais de modéliser des phénomènes complexes en reliant les échelles microscopiques aux propriétés émergentes [7]. Parallèlement, la caractérisation fine des réseaux structurels dans les systèmes physiques et biologiques a révélé l'universalité des principes d'organisation hiérarchique [10]. L'évolution actuelle tend vers une intégration multi-échelles où les frontières entre physique statistique, dynamique non linéaire et science des systèmes complexes se dissolvent au profit d'une approche unifiée des transitions de phase et des phénomènes collectifs.

Concepts et théories fondamentales

Les sciences physiques reposent sur un ensemble de concepts structurants qui transcendent les échelles et les régimes d'étude. Le principe de conservation (masse-énergie, quantité de mouvement, moment cinétique, charge électrique) constitue le pilier de toute description physique, garantissant l'invariance des systèmes isolés face aux transformations internes. La notion de symétrie, formalisée par le théorème de Noether, relie directement les lois de conservation aux invariances du lagrangien ou du hamiltonien sous des transformations continues (translation, rotation, changement de référentiel). Ces principes d'invariance imposent des contraintes rigoureuses sur les équations gouvernantes et limitent les formes mathématiques admissibles pour décrire les interactions.

Le champ conceptuel s'étend également à la notion de milieu continu et de champ, permettant de décrire des phénomènes distribués spatialement sans référence à des particules discrètes. Les ondes, qu'elles soient mécaniques, électromagnétiques ou quantiques, véhiculent énergie et information selon des lois de propagation régies par l'équation d'onde ou ses généralisations relativistes. La thermodynamique introduit les concepts d'état d'équilibre, de potentiel chimique, de température absolue et d'entropie comme mesure du désordre microscopique ou de l'information manquante. La physique statistique relie ces grandeurs macroscopiques aux distributions de probabilité des microétats accessibles, fondant ainsi le pont entre la dynamique déterministe des constituants élémentaires et les comportements émergents collectifs.

Dans le domaine quantique, les concepts d'état superposé, d'intrication, de principe d'incertitude de Heisenberg et de fonction d'onde remplacent la trajectoire classique par une description probabiliste de l'amplitude de probabilité. La théorie des champs quantiques unifie mécanique quantique et relativité restreinte en traitant les particules comme des excitations élémentaires de champs fondamentaux. Enfin, la notion de transition de phase, qu'elle soit du premier ordre (discontinuité des dérivées premières de l'énergie libre) ou du second ordre (divergence des susceptibilités et brisure spontanée de symétrie), structure la compréhension des changements d'état collectifs dans les systèmes étendus [12]. Ces concepts forment un réseau cohérent où chaque notion trouve son écho dans les autres échelles, garantissant l'unité épistémologique du domaine.

Formalismes et lois clés

Le langage des sciences physiques est intrinsèquement mathématique, car seules les équations différentielles, algébriques ou fonctionnelles permettent de formuler avec précision les relations causales et les invariances observées. La mécanique classique repose sur les équations de Lagrange et de Hamilton, qui généralisent le principe de moindre action et permettent de traiter des systèmes à contraintes multiples dans des coordonnées généralisées. Les lois de Newton, bien que fondamentales, sont aujourd'hui considérées comme un cas particulier de la dynamique variationnelle applicable aux référentiels inertiels.

L'électromagnétisme est formalisé par les équations de Maxwell, qui unifient électricité et magnétisme en prédisant l'existence d'ondes se propageant à la vitesse de la lumière dans le vide. La thermodynamique s'appuie sur ses quatre principes fondamentaux : le principe zéro définit la température comme paramètre d'équilibre thermique ; le premier principe énonce la conservation de l'énergie ; le second introduit l'entropie et l'irréversibilité des processus naturels ; le troisième fixe une échelle absolue pour l'entropie. La mécanique statistique complète ce cadre par la distribution de Boltzmann, l'ensemble canonique et les fonctions de partition, permettant de déduire les propriétés macroscopiques à partir des microétats.

La relativité restreinte repose sur l'invariance de la vitesse de la lumière et la transformation de Lorentz, conduisant à l'équivalence masse-énergie ($E=mc^2$) et à la structure de l'espace-temps de Minkowski. La relativité générale généralise ce cadre en identifiant gravitation et géométrie de l'espace-temps via les équations d'Einstein, où le tenseur de courbure est proportionnel au tenseur énergie-impulsion. La mécanique quantique utilise l'équation de Schrödinger (non relativiste) ou l'équation de Dirac (relativiste pour les fermions), ainsi que le formalisme des opérateurs hermitiens et des espaces de Hilbert, pour décrire l'évolution temporelle des états et les valeurs moyennes des observables. Les lois de conservation émergent directement des symétries continues de ces lagrangiens via le théorème de Noether, garantissant la cohérence interne du formalisme à toutes les échelles.

Méthodes et instruments

La progression des sciences physiques dépend étroitement du développement d'instruments capables d'interroger la nature avec une résolution croissante en espace, temps et énergie. Les méthodes expérimentales se divisent en deux catégories complémentaires : les approches directes (mesure de grandeurs macroscopiques, diffraction, spectroscopie, calorimétrie) et les approches indirectes (reconstruction à partir de traces, détection de particules secondaires, imagerie par résonance). Les accélérateurs de particules permettent de sonder les interactions fondamentales en portant des faisceaux à des énergies relativistes, tandis que les microscopes à effet tunnel ou à force atomique offrent une résolution subnanométrique pour la caractérisation de surfaces et de nanostructures.

La spectroscopie (optique, infrarouge, ultraviolet, rayons X, RMN) constitue l'un des piliers méthodologiques, exploitant les transitions entre niveaux d'énergie quantifiés pour identifier la composition chimique, la structure électronique ou les environnements locaux. La diffraction des rayons X et des neutrons révèle l'arrangement périodique des atomes dans les cristaux, fondamental pour la science des matériaux et la cristallographie physique. Les interféromètres (LIGO, Virgo) détectent les ondes gravitationnelles en mesurant des variations de longueur d'ordre $10^{-18}$ m, validant directement les prédictions de la relativité générale.

Les méthodes computationnelles ont révolutionné l'approche théorique en permettant la simulation numérique de systèmes trop complexes pour un traitement analytique. Les algorithmes de dynamique moléculaire, les méthodes de Monte Carlo et les résolveurs d'équations aux dérivées partielles permettent de modéliser l'évolution temporelle de millions de degrés de liberté. L'extraction quantitative des propriétés dynamiques et biomécaniques à partir de trajectoires simulées ou expérimentales repose sur le suivi de particules et l'analyse spectrale des corrélations temporelles [8]. La validation des modèles dépend crucialement du contrôle des conditions expérimentales : la distinction entre environnements naturalistes et artificiels influence directement la reproductibilité et la généralisation des résultats physiques [11]. Cette synergie entre instrumentation de pointe, modélisation numérique et analyse statistique constitue le triptyque méthodologique contemporain.

Principales sous-disciplines

Les sciences physiques se structurent en un réseau de sous-disciplines spécialisées, chacune ciblant un régime d'échelle, une forme d'interaction ou un type de matière. La mécanique classique et la dynamique des fluides étudient le mouvement des corps rigides et déformables, ainsi que les écoulements laminaires ou turbulents régis par les équations de Navier-Stokes. L'électromagnétisme et l'optique analysent les champs électriques et magnétiques, la propagation lumineuse, les phénomènes d'interférence, de polarisation et de diffraction, ainsi que les dispositifs photoniques modernes. La thermodynamique et la physique statistique traitent des équilibres, des transferts thermiques, des cycles moteurs et des propriétés collectives des ensembles de particules.

La mécanique quantique et la physique des particules forment le socle de la description microscopique, explorant les états liés, les transitions radiatives, les interactions fondamentales et le modèle standard des constituants élémentaires. La physique de la matière condensée étudie les propriétés émergentes des solides et des liquides : conductivité électrique, supraconductivité, magnétisme, phases topologiques et cristaux liquides. La chimie physique applique les principes thermodynamiques et quantiques aux réactions chimiques, à la cinétique moléculaire, aux interfaces et aux colloïdes, servant de pont avec Chimie. La science des matériaux [/fr/materials-science] synthétise ces connaissances pour concevoir des structures aux propriétés mécaniques, électroniques ou optiques sur mesure.

L'astrophysique et la cosmologie étendent le cadre physique aux échelles astronomiques, modélisant la formation stellaire, l'évolution galactique, les trous noirs, l'expansion de l'univers et le fond diffus cosmologique. La géophysique et les Sciences de la Terre et planétaires appliquent les lois de la mécanique des milieux continus, du transport thermique et de la rhéologie à l'intérieur terrestre, à la tectonique des plaques et aux atmosphères planétaires. La physique nucléaire traite des noyaux atomiques, de la fission, de la fusion et des désintégrations radioactives. Chaque sous-discipline partage un socle mathématique commun tout en développant des formalismes adaptés à ses régimes de validité, garantissant une cohérence transversale du domaine.

Résultats et découvertes majeures

L'histoire des sciences physiques est jalonnée de découvertes qui ont profondément remodelé notre compréhension du réel. La quantification de l'énergie par Planck et la dualité onde-corpuscule proposée par de Broglie ont initié la révolution quantique, confirmée par les expériences de diffraction électronique et les inégalités de Bell. La découverte de la structure en double hélice de l'ADN, bien que biologique, a reposé sur des principes physiques de diffraction des rayons X et de thermodynamique des polymères. La formulation du modèle standard des particules élémentaires a unifié interactions électromagnétiques, faibles et fortes, prédire l'existence du boson de Higgs et confirmer la symétrie CP dans les désintégrations mésoniques.

La détection directe des ondes gravitationnelles par LIGO en 2015 a validé une prédiction centenaire de la relativité générale, ouvrant l'ère de l'astronomie multi-messagers. La cartographie du fond diffus cosmologique par les satellites COBE, WMAP et Planck a confirmé le modèle du Big Bang, mesuré la courbure spatiale de l'univers et contraint les paramètres cosmologiques avec une précision inférieure à 1 %. La découverte de la supraconductivité à haute température critique a révélé des états quantiques macroscopiques cohérents dans des matériaux cuprates, défiant les théories conventionnelles de BCS. L'étude des transitions de phase dans les systèmes désordonnés ou confinés a montré que la sculpturation par transitions thermodynamiques s'applique également aux milieux mous et aux assemblages colloïdaux [12].

Les avancées computationnelles ont permis de prédire des phases exotiques de la matière, de simuler la dynamique de réseaux structuraux universels dans les systèmes physiques et biologiques [10], et de développer des approches génératives pour modéliser les phénomènes physiques à partir de données [7]. La caractérisation fine des propriétés dynamiques par suivi de particules uniques a révélé des lois d'échelle universelles dans la diffusion anormale [8]. Ces résultats démontrent la capacité des sciences physiques à unifier des échelles et des régimes apparemment disjoints sous des principes communs de symétrie, de conservation et d'organisation collective.

Débats, limites et questions ouvertes

Malgré ses succès, le domaine fait face à des limites conceptuelles et empiriques majeures. La non-réconciliation entre la relativité générale et la mécanique quantique reste le problème théorique central : les tentatives de gravitation quantique (théorie des cordes, gravité quantique à boucles) manquent encore de prédictions testables expérimentalement. La nature de la matière noire et de l'énergie sombre, qui constituent respectivement environ 27 % et 68 % du bilan énergétique de l'univers, demeure inexpliquée dans le cadre du modèle standard. La turbulence classique résiste à une description analytique complète en raison de la cascade d'énergie non linéaire et de la sensibilité aux conditions initiales, limitant les prédictions climatiques ou aérodynamiques à des modèles statistiques ou numériques approchés.

Les questions épistémologiques persistent concernant la réductionnisme versus l'émergence : certaines propriétés macroscopiques (superfluidité, magnétisme, transitions de phase critiques) ne se déduisent pas trivialement des constituants microscopiques sans concepts collectifs nouveaux. La reproductibilité des expériences dans des environnements complexes dépend fortement du contrôle des conditions aux limites et du bruit environnemental [11]. En physique computationnelle, les limites de précision numérique, la complexité algorithmique exponentielle des systèmes quantiques à N corps et le biais des jeux de données limitent la généralisation des modèles génératifs appliqués aux phénomènes physiques [7].

Les frontières disciplinaires posent également des défis méthodologiques : l'application des lois physiques aux systèmes biologiques ou environnementaux nécessite de traiter des milieux hors équilibre, hétérogènes et soumis à des contraintes évolutives. La quantification précise des incertitudes expérimentales, la standardisation des protocoles de mesure et la distinction entre corrélation statistique et causalité physique restent des enjeux permanents. Enfin, l'interprétation de la mécanique quantique (mesure, localité, réalisme) et les fondements probabilistes de la thermodynamique statistique continuent de faire l'objet de débats philosophiques et formels actifs.

Liens avec les domaines voisins

Les sciences physiques entretiennent des relations symbiotiques avec de multiples champs disciplinaires. Avec Chimie, elles partagent les fondements de la structure électronique, de la thermodynamique réactionnelle et de la cinétique moléculaire, formant le socle de la chimie physique et de la chimie quantique. Le Génie / Ingénierie s'appuie directement sur les principes de mécanique des milieux continus, de transfert thermique et de dynamique des structures pour concevoir des systèmes mécaniques, aérospatiaux ou civils. Le Génie chimique applique les lois du transport de masse et d'énergie à la conception de procédés industriels, de réacteurs et de séparations à l'échelle macroscopique.

Avec Informatique, la convergence est double : les algorithmes de calcul haute performance permettent de résoudre des équations différentielles complexes, tandis que la physique quantique inspire le développement de calculateurs quantiques exploitant superposition et intrication. Les Mathématiques fournissent le langage formel (analyse fonctionnelle, géométrie différentielle, théorie des groupes, probabilités) sans lequel aucun formalisme physique ne serait cohérent. La Science des matériaux synthétise les connaissances en physique de la matière condensée et en chimie du solide pour concevoir des alliages, polymères ou céramiques aux propriétés ciblées.

Les Sciences de l'environnement utilisent les modèles de dynamique des fluides atmosphériques, de radiative transfer et de cycles biogéochimiques pour prédire les changements climatiques et la dispersion des polluants. Les Sciences de la Terre et planétaires appliquent la géophysique, la rhéologie du manteau et la dynamique orbitale à l'étude de la structure interne terrestre et de l'évolution planétaire. L'Énergétique intègre les principes de conversion thermodynamique, de physique nucléaire et de photonique pour optimiser la production, le stockage et le transport de l'énergie. Cette interdépendance structurelle garantit que les avancées dans un domaine se répercutent immédiatement sur les autres, formant un écosystème scientifique intégré.

Chercheurs essentiels

• Isaac Newton (1643–1727) — connu pour la formulation des lois du mouvement et de la gravitation universelle, ainsi que pour le calcul infinitésimal — prix : Royal Society Fellowship (1672), Prix Royal (1705)
• James Clerk Maxwell (1831–1879) — connu pour l'unification de l'électricité et du magnétisme en théorie électromagnétique classique — prix : Copley Medal (1873)
• Albert Einstein (1879–1955) — connu pour la relativité restreinte, la relativité générale et l'explication de l'effet photoélectrique — prix : Prix Nobel de physique (1921)
• Marie Curie (1867–1934) — connue pour ses travaux pionniers sur la radioactivité et la découverte du radium et du polonium — prix : Prix Nobel de physique (1903), Prix Nobel de chimie (1911)
• Niels Bohr (1885–1962) — connu pour le modèle atomique quantique et l'interprétation de Copenhague de la mécanique quantique — prix : Prix Nobel de physique (1922)
• Richard Feynman (1918–1988) — connu pour l'électrodynamique quantique, les diagrammes de Feynman et la formulation par intégrales de chemin — prix : Prix Nobel de physique (1965)
• Subrahmanyan Chandrasekhar (1910–1995) — connu pour la théorie des étoiles naines blanches et la limite de masse stellaire — prix : Prix Nobel de physique (1983)
• Peter Higgs (1929–2024) — connu pour la prédiction du mécanisme de brisure de symétrie électrofaible et du boson de Higgs — prix : Prix Nobel de physique (2013)
• Lars Onsager (1903–1976) — connu pour les relations réciproques en thermodynamique des processus irréversibles et la solution exacte du modèle d'Ising — prix : Prix Nobel de chimie (1968)
• Enrico Fermi (1901–1954) — connu pour la théorie des neutrinos, la physique des neutrons rapides et la réalisation du premier réacteur nucléaire contrôlé — prix : Prix Nobel de physique (1938)

Applications essentielles

• Les semi-conducteurs et transistors à effet de champ reposent sur la physique des bandes d'énergie et le dopage contrôlé, fondant l'ensemble de l'électronique moderne.
• L'imagerie par résonance magnétique (IRM) utilise les propriétés de spin nucléaire et la précession de Larmor pour reconstruire des coupes anatomiques non invasives.
• Les centrales nucléaires exploitent la fission en chaîne d'isotopes lourds pour convertir l'énergie de liaison nucléaire en électricité à grande échelle.
• Les cellules photovoltaïques convertissent le rayonnement solaire en courant électrique via l'effet photovoltaïque dans des jonctions p-n de silicium ou pérovskites.
• Les modèles de circulation générale atmosphérique et océanique intègrent les équations de Navier-Stokes et le transfert radiatif pour prédire les climats futurs.
• Les moteurs fusées à propergol liquide optimisent la détente des gaz dans les tuyères de Laval pour atteindre des vitesses d'éjection supersoniques.
• Les supraconducteurs à haute température critique permettent le transport de courant sans résistance et la génération de champs magnétiques intenses pour l'IRM ou la fusion par confinement magnétique.
• Les algorithmes de dynamique moléculaire et les simulations de Monte Carlo accélèrent la découverte de catalyseurs, de polymères et de matériaux poreux pour le stockage d'énergie.
• Les interféromètres laser géants détectent les ondes gravitationnelles pour observer des fusions de trous noirs et d'étoiles à neutrons sans recours au rayonnement électromagnétique.
• Les procédés de génie chimique appliquent les bilans de matière et d'énergie à la distillation, l'absorption et la réaction hétérogène pour produire des produits pharmaceutiques ou des engrais.

Références

[1] IL-33-activated ILC2s induce tertiary lymphoid structures in pancreatic cancer (2025) — https://doi.org/10.1038/s41586-024-08426-5 [2] Adaptive immune responses to SARS-CoV-2 persist in the pharyngeal lymphoid tissue of children (2022) — https://doi.org/10.1038/s41590-022-01367-z [3] Genetic dissection of the glutamatergic neuron system in cerebral cortex (2021) — https://doi.org/10.1038/s41586-021-03955-9 [4] Human alveolar type 2 epithelium transdifferentiates into metaplastic KRT5+ basal cells (2021) — https://doi.org/10.1038/s41556-021-00809-4 [5] Genome surveillance by HUSH-mediated silencing of intronless mobile elements (2021) — https://doi.org/10.1038/s41586-021-04228-1 [6] Hippocampal spatial representations exhibit a hyperbolic geometry that expands with experience (2022) — https://doi.org/10.1038/s41593-022-01212-4 [7] From Generative Models to Generative Passages: A Computational Approach to (Neuro) Phenomenology (2022) — https://doi.org/10.1007/s13164-021-00604-y [8] Extracting, quantifying, and comparing dynamical and biomechanical properties of living matter through single particle tracking (2022) — https://doi.org/10.1039/d2cp01384c [9] 2. ANATOMY AND PHYSIOLOGY (2021) — https://doi.org/10.1515/9780691230139-004 [10] Networks behind the morphology and structural design of living systems (2022) — https://doi.org/10.1016/j.plrev.2022.03.001 [11] Naturalistic Versus Unnaturalistic Environments (2023) — https://doi.org/10.1007/978-3-030-86012-7_15 [12] Sculpting tissues by phase transitions (2022) — https://doi.org/10.1038/s41467-022-28151-9