La physique quantique pour les nuls en 10 épisodes

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« Il n’y a plus rien à découvrir en physique aujourd’hui, tout ce qui reste est d’améliorer la précision des mesures. »
Citation du physicien Lord Kelvin en 1900.

La physique du 19e siècle, la fin de l’histoire ?

Cette citation de l’un des plus grands physiciens du 19e siècle résume bien l’état d’esprit qui régnait dans le monde scientifique de l’époque. Nul ne s’attendait alors à ce que deux des principales théories admises comme des vérités ultimes allaient être remplacées en moins d’un quart de siècle.
On distinguait alors trois grands piliers théoriques dont un seul d’entre eux a survécu aux révolutions conceptuelles du 20^ième siècle. Le premier pilier était basé sur la théorie de Newton avec la notion de matière possédant une masse et interagissant à distance à travers ce que l’on a appelé des forces. Le second introduisait le concept de champs ondulatoires immatériels dits électromagnétiques se propageant sans support apparent, la lumière visible étant une petite partie de cet ensemble. Enfin le troisième pilier qui de son coté a survécu est la thermodynamique traitant des échanges de chaleur et des conversions d’énergie.

A l’époque, les scientifiques pensaient la matière était de structure particulaire et la lumière ondulatoire comme l’indiquait la célèbre expérience des fentes de Young en 1801 qui montrait des franges d’interférence lors de l’addition de deux rayons lumineux.

Il restait cependant quelques questions en apparence simples à élucider à savoir le mystère du corps noir et l’effet photoélectrique. Et ô surprise, ces dernières, loin d’être mineures ont conduit à la remise en cause de tout l’édifice.

Dernières nouvelles de la Physique Quantique, introduction de la conscience dans l’équation

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Au siècle dernier, la physique théorique a effectué deux avancées majeures avec la Relativité Générale et la Théorie Quantique bien vérifiées par l’expérience. L’étape suivante consistait à élaborer un modèle parfois appelé « théorie du tout » englobant ces deux théories. Cependant, force est de constater que l’on piétine depuis plus de 70 ans avec des tentatives d’élaboration de modèles qui consomment beaucoup de moyens humains pour ne déboucher que sur des impasses.
La théorie quantique, en abrégé TQ,  a tout de même remis au premier plan la très ancienne question de la conscience qui s’est invitée dans le débat lors de l’interprétation des résultats expérimentaux de cette discipline. Cependant, pour des raisons idéologiques, cette question gène les scientifiques; elle est donc jusqu’à présent plus ou moins laissée de coté.

Il existe cependant une minorité de chercheurs, certes peu médiatisés, qui proposent des avancées sérieuses pour sortir d’une situation de blocage liée à la croyance arbitraire au tout matérialiste.
Le polytechnicien Vaé Zartarian est de ceux là, il se présente lui même comme :
« Saboteur d’idées reçues et créateur de futurs possibles » !

L’esprit de cet article fut inspiré par son ouvrage de 2014 intitulé :
« Physique quantique – L’esprit de la matière«  [1].

Histoire de l’Univers – Partie 5 : Grandeur et décadence du modèle standard de la cosmologie

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Nous avons vu dans le premier volet de cette série [1] que l’Univers qui nous entoure est dynamique et que celui-ci possède une histoire et donc une origine. Les observations astronomiques ont mis en évidence que ce dernier est actuellement dans une phase d’expansion isotrope généralisée.
A partir des années 1970, les physiciens sont arrivés à établir un scénario probable de son histoire appelé « Modèle standard de la cosmologie » renommé récemment modèle « ΛCDM » pour « Lambda Cold Dark Matter ». Ce modèle est basé sur les théories de la relativité générale, de la physique quantique [2] et de la physique des particules [3].

L’un des aspect les plus remarquables du modèle cosmologique est qu’il explicite les mécanismes de la création des éléments connus qui constituent l’ensemble des atomes de matière que l’on rencontre dans l’Univers.
L’Hélium et l’Hydrogène sont les premiers éléments fabriqués dès les trois premières minutes de la vie de l’Univers, des étoiles se sont ensuite constituées à partir de ces deux composants avant que ces dernières ne « fabriquent » les atomes lourds par fusion nucléaire.

Dans cet article, les différentes étapes de la vie de l’Univers seront décrites en précisant les limites particulièrement importantes du modèle ΛCDM sur certains points. En effet, à plusieurs reprises, des hypothèses lourdes on du être effectuées pour assurer le sauvetage du modèle à la suite de nouvelles observations.

Le vide quantique : un nouveau continent à explorer

Un magnifique cliché du vide
(pris sans flash pour ne pas perturber le sujet !)

Les termes de vide ou d’espace évoquent en chacun de nous un concept que l’on perçoit directement dans la vie de tous les jours. Le sujet n’est pas trivial car il s’agit de ce que l’on nomme une notion « cardinale », c’est à dire qu’elle est fondamentale mais difficilement définissable d’une manière autre qu’intuitive.
La question de la nature du vide fut donc d’abord philosophique avant de devenir scientifique.
Le vide est il une substance qui préexiste à la matière et au mouvement ou en découle t’il relationnellement ?

Histoire de l’Univers – Partie 2 : Introduction à la physique fondamentale (pour les nuls !)

La première partie de cette série d’articles [1] a introduit le concept d’histoire de l’univers qui a eu un début et qui aura probablement une fin, le début de l’histoire est décrit dans la célèbre théorie dite du Big Bang.

Pour comprendre cette histoire, il est nécessaire d’aborder le domaine de la physique fondamentale ou physique des particules qui a créé un lien entre la relativité d’Einstein et la théorie quantique.
L’état des connaissances actuelles dans ce domaine est regroupé dans un ensemble de théories constituant le « Modèle Standard ».

La lecture de cet article ne nécessite aucune connaissance particulière, il a pour but de jeter les bases nécessaires pour comprendre le modèle standard qui sera présenté plus en détail dans l’article suivant.

Galilée et le coup de force pythagoricien

Tout le monde a entendu parler de la révolution Copernicienne du 17e siècle qui vit la terre quitter son statut de centre de l’univers.
L’un des héros de cette histoire fut Galilée qui contribua à changer notre vision du monde mais il fut également à la source d’une grave erreur faite par la science dans le domaine des différents niveaux de modélisation ontologique.

Orbes, que la lumière soit !

Le terme « orbes » concerne le phénomène des ronds lumineux qui apparaissent fréquemment lors des photos au flash effectuées à l’aide d’un appareil à capteur numérique.

Ce phénomène fait l’objet d’assez nombreuses discussions sur le net mais ces dernières ne dépassent pas en général un stade spéculatif assez prosaïque.

J’ai à titre personnel effectué un assez grand nombre de clichés qui conduisent à penser que ce qui apparait sur ces derniers pourrait bien ne pas être expliqué systématiquement par l’hypothèse des poussières devant l’objectif situées hors profondeur de champs.
Dit autrement, certains clichés sembleraient montrer qu’un objet réel est situé à plusieurs mètres du point de prise de vue.

Le mur de la quantique

« Si un physicien prétend comprendre quelque chose aux phénomènes quantiques alors c’est un menteur ! »
Richard Feynman (Prix Nobel de physique 1965)

Lorsqu’il faisait passer les épreuves orales de physique aux élèves de l’école polytechnique, le grand mathématicien et physicien Français Henry Poincaré faisait régner la terreur !
Dès lors où un élève avait brillamment terminé sa démonstration purement mathématique, Poincaré lui demandait d’exprimer en termes simples et compréhensibles les concepts utilisés sur le sujet donné.
Et si l’élève se montrait incapable de synthétiser en langage de tous les jours, c’était le zéro assuré.

Ce brillant esprit qui soit dit en passant fut reconnu comme l’un des pères de la relativité restreinte avait compris à l’époque l’importance de la capacité des scientifiques à faire comprendre à tout un chacun les idées de base qui déterminent les visions conceptuelles de la science.