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Matière et Révolution http://www.matierevolution.org/ Contribution au débat sur la philosophie dialectique du mode de formation et de transformation de la matière, de la vie, de l'homme et de la société Ce site est complémentaire de http://www.matierevolution.fr/ fr SPIP - www.spip.net Matière et Révolution http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L144xH69/siteon0-31714.jpg http://www.matierevolution.org/ 69 144 Pourquoi parle-t-on d'espace-temps ? http://www.matierevolution.org/spip.php?article5648 http://www.matierevolution.org/spip.php?article5648 2017-08-15T11:30:00Z text/html fr Robert Paris Physique quantique Vide Virtuel Pourquoi parle-t-on d'espace-temps ? Tout d'abord, on pourrait croire que nous sommes simplement une matière qui évolue au sein de l'espace au cours du temps. Cela supposerait que le temps s'écoule, l'ancien temps disparaissant au fur et à mesure. Seulement, il s'avère que l'ancien temps continue d'exister au travers des actions du passé sur le présent. Une telle affirmation peut sembler un peu de la mystique mais cela n'en est pas. Si on examine les étoiles dans le ciel, plus elles sont éloignées plus (...) - <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?rubrique20" rel="directory">Atome : La rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique) - Atom : laws of physics or the feedback of matter/light/ void (from microphysics to astrophysics)</a> / <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot62" rel="tag">Physique quantique</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot85" rel="tag">Vide</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot222" rel="tag">Virtuel</a> <div class='rss_texte'><h3 class="spip">Pourquoi parle-t-on d'espace-temps ?</h3> <p>Tout d'abord, on pourrait croire que nous sommes simplement une matière qui évolue au sein de l'espace au cours du temps. Cela supposerait que le temps s'écoule, l'ancien temps disparaissant au fur et à mesure. Seulement, il s'avère que l'ancien temps continue d'exister au travers des actions du passé sur le présent. Une telle affirmation peut sembler un peu de la mystique mais cela n'en est pas. Si on examine les étoiles dans le ciel, plus elles sont éloignées plus elles nous transmettent des informations sur le passé lointain. Cela signifie que celui-ci n'est pas tout à fait éteint pour nous… La lumière des étoiles, pour nous parvenir, n'a pas seulement traversé l'espace : elle a aussi traversé les temps. En fait, elle a parcouru un espace-temps.</p> <p><i>« Il n'existe aucun espace ni aucun temps en dehors de ceux de l'univers. Le monde, en tant qu'espace-temps, ne peut donc être l'objet d'une cosmologie comme science, contrairement à ce que pensait Kant… Le temps appartient intimement au monde sans être un être réel, subsistant. Le monde est temps en ce sens qu'il ne saurait s'appréhender indépendamment de sa dimension évolutive : son être est devenir, un devenir orienté… »</i> écrit Bernard Piettre dans « Philosophie et science du temps ».</p> <p>Le deuxième point qu'il convient de remarquer, c'est que cet espace-temps n'est pas figé. Il est déformé par la présence des masses de matière. Plus on est près d'une grande masse de matière, plus l'espace-temps est déformé. Il est en fait courbé par la présence des masses. C'est d'ailleurs l'origine des fameux « trous noirs » qui ne sont pas à proprement parler des trous, ni tout à fait noirs ! Ce sont simplement des déformations de grande ampleur de l'espace-temps liées à une grande masse locale.</p> <p>Qu'est-ce que l'espace-temps ? C'est une structure qui apparaît dans le vide quantique (constitué de matière éphémère dite virtuelle) au passage de la matière durable (encore appelée matière réelle). Cela encore n'a rien d'évident ni d'intuitif : l'espace-temps, structuration du vide, n'existe qu'en présence des masses. <i>« S'il n'y a pas de matière, il n'y a pas de géométrie. »</i> écrit Edgard Gunzig dans un article intitulé « Du vide à l'univers » de l'ouvrage collectif « Le vide ».</p> <p>Les particules « réelles » sont des structures portées par des particules virtuelles qui reçoivent un boson de Higgs. Lorsque la particule virtuelle devient porteuse de masse, elle construit autour d'elle un champ d'espace-temps, elle structure l'espace-temps désordonné du niveau virtuel.</p> <p>Si la matière seule peut constituer l'espace-temps permettant aux particules virtuelles d'apparaître pour nous, la matière/lumière est produite par ces éléments virtuels. Le virtuel produit sans cesse du réel et le réel du virtuel suivant les mécanismes absorption/émission de photon et création/annihilation de matière dans le vide, qui sont les deux principaux mécanismes fondamentaux de la physique.</p> <p>Qu'est-ce qui différencie le vide de la matière/lumière ? C'est que l'espace-temps y est complètement désordonné par une agitation de type thermique. Cela produit des apparitions/disparitions de particules de masse et de lumière.</p> <p><i>« Ces électrons, ainsi que les autres particules fondamentales, n'existent pas dans l'espace et le temps. Ce sont l'espace et le temps qui existent en fonction d'eux. »</i> écrivent Banesh Hoffman et Michel Paty dans « L'étrange histoire des quanta ».</p> <p>Nous croyons, dans notre univers humain vécu et dans notre univers pensé, voir les objets se déplacer dans l'espace (ce qui suppose que l'espace serait une toile de fond qui préexiste et qui n'interagit pas avec la matière, que la matière ne crée pars l'espace ni l'espace ne crée la matière) et nous croyons, séparément de l'espace, voir le temps s'écouler, comme nous croyons que la matière se déplace dans un espace qui préexiste et n'interagit pas avec le mouvement de la matière ni avec son contenu. D'autre part, nous croyons percevoir une continuité dans cet espace-temps. Illusions sur toute la ligne ! Cela provient d'un univers limité de manière bien particulière : vitesses faibles, masses existant dans un intervalle étroit, échelles d'espace et de temps intervenant dans un intervalle assez étroit, méconnaissance des autres échelles dans notre conscience humaine spontanée des phénomènes, conceptions philosophiques spontanées erronées.</p> <p>En fait, l'illusion de possibilité de raisonner séparément sur l'espace et le temps n'existe qu'à notre échelle dite « macroscopique ». Au niveau quantique, une telle manière de raisonner n'est plus possible, pas plus qu'en astrophysique.</p> <p>La continuité de l'espace-temps n'est plus une image valable de l'univers. Le meilleur exposé du caractère novateur de cette nouvelle physique vient sans doute de son auteur. <i>« Les postulats primitivement considérés comme la base évidente de toute théorie sérieuse furent remis en question plus tard (...) : le postulat de l'invariabilité des atomes, celui de l'indépendance réciproque du temps et de l'espace et celui de la continuité de toutes les actions dynamiques. »</i> écrit le physicien Max Planck dans « Initiation à la physique ».</p> <p>A d'autres échelles, il se passe des phénomènes renversants pour notre entendement d'humains !</p> <p>L'astrophysicien Laurent Nottale expose, dans « La complexité, vertiges et promesses » :</p> <p><i>« La nature même de l'espace-temps est changée car elle contient en réalité ces changements d'échelle d'une manière intrinsèque et irréductible à l'espace-temps ordinaire qui est, lui, dans la vision physico-mathématique, un ensemble de points. (...) En réalité, cette vision dans laquelle on représente le monde sous forme de points prétend faire des mesures avec une précision infiniment grande – à chaque petit intervalle spatial correspond un petit intervalle de temps. Or, c'est la mécanique quantique qui nous dit qu'il faudrait une énergie infinie pour pouvoir faire une telle mesure. » On pourrait se dire que ceci n'est une limite que pour l'homme qui observe et mesure, mais cela est faux. Cette limite, notamment l'inégalité d'Heisenberg, est reliée au mécanisme fondamental de la matière et pas seulement à une mesure réalisée par l'homme (ou la machine produite par lui). Cela signifie qu'une précision très petite en espace nécessite un temps très grand et un temps très court nécessite une énergie très grande. Le point, défini avec une précision infinie, nécessite une énergie infinie ! La nature ne peut réaliser ses propres interactions, indépendantes de l'observateur, en dépensant sans cesse une telle énergie infinie. Elle opère nécessairement avec imprécision. C'est le mécanisme le plus économe en énergie. La convergence ne se produit qu'ensuite par émergence d'un ordre global issu du désordre des interactions variables, imprécises et imprédictibles. (…)Un point, cela n'existe pas ! D'ailleurs, cela se voit tout de suite. Si l'on dit qu'il y a un point sur une table, qu'entend-on par un point ? Quelque chose qui n'a aucune dimension. Il suffit de regarder avec une loupe pour découvrir une structure. On continue de grossir à la loupe puis on passe au microscope : à quel moment pourra-t-on voir enfin le point ? Jamais. Donc, physiquement, le point n'existe pas. (...) L'idée intéressante est que, chaque fois que l'on grossit, on voit quelque chose de nouveau. »</i></p> <p>C'est dans le vide quantique qu'existe l'espace-temps désordonné qui fonde l'ensemble de ces transformations. Il contient en effet des fluctuations d'énergie sur des temps très courts, des temps pendant lesquelles aucune mesure ne peut être faite par des instruments à notre échelle. On ne « voit » pas les fluctuations du vide mais elles sont cependant prouvées par les altérations des mesures et l'existence des phénomènes quantiques. Et ces fluctuations, comme tous les phénomènes ondulatoires, ont une apparition de type corpusculaire : des électrons, des positons, des photons, des quarks, des gluons, etc, corpuscules qui existent, eux aussi, sur des durées extrêmement brèves. La mise en évidence de l'existence des couples d'électrons et positons virtuels (appelée polarisation du vide) est réalisée par la présence de particules durables (dites particules « réelles », bien qu'elles n'aient pas plus de réalité que celles du virtuel, au contraire).</p> <p><i>« Le vide bouillonne d'activité. Il peut même exister sous plusieurs formes et manifester une structure. (...) Le vide bouillonne de particules à très faible échelle de temps. (...) Si le temps d'observation est de 10-21 s, (…) des paires électron-positon peuvent spontanément apparaître. Si le temps d'observation tombe à 10-24 s, (...) le vide peut bouillonner de pions. Sur un temps de 10-26 s, une particule Z (...) peut se manifester. Quand on atteint (...) 10-44 secondes (...) le tissu même de l'espace-temps se trouve soumis à ces fluctuations quantiques. »</i> écrit Maurice Jacob dans « Au cœur de la matière ».</p> <p>Comment est le vide quantique pour que la présence de particule de masse inerte modifie la disposition de l'espace-temps du vide ? Le vide est une agitation permanente de corpuscules quantiques, des particules et antiparticules couplées. Le mécanisme fondamental au sein du vide est le couplage d'une particule et d'une antiparticule pour donner un photon virtuel, qui, à bien des égards, se comporte comme un photon réel, le corpuscule de lumière en somme ou d'interaction électromagnétique si on veut le dire ainsi.</p> <p>Le vide est donc dominé par des changements des couplages entre particules et antiparticules. Ce qu'on appelle énergie du vide, c'est ce couplage. C'est le mode de ce couplage qui détermine le niveau d'énergie, que l'on appelle aussi énergie du boson d'interaction électromagnétique.</p> <p>Sans cesse, au sein du vide quantique, des photons virtuels se retransforment en couples particule-antiparticule, et inversement… Un ballet qui permet au vide d'émettre sans cesse de l'énergie mais de manière désordonnée. Le vide maintient d'abord et avant tout son désordre structurel et il combat toute formation d'énergie structurée durable…</p> <p><i>« En vérité, les notions d'espace et de temps tirées de notre expérience quotidienne ne sont valables que pour les phénomènes à grande échelle. »</i> écrivait ainsi De Broglie dans « La physique nouvelle et les quanta ».</p> <p>N. Campbell écrivait dans "Philosophical foundation of quantum theory" :</p> <p><i>« La notion de temps découle d'une conception statistique ne possédant de signification que pour de grands nombres d'atomes (...) L'intervalle de temps entre des événements atomiques a aussi peu de sens que de parler de la température d'une molécule isolée. »</i></p> <p>Paradoxalement, c'est l'idée d'une vitesse constante de la lumière dans le vide (dans tout repère galiléen) qui va le plus imposer cette notion d'espace-temps. On remarquera en effet que les déformations de l'espace et du temps sont liées entre elles par les relations de Lorentz et que cela reflète une réalité profonde du monde : un lien inséparable entre espace et temps, en même temps qu'une contradiction entre eux deux. Un lien dialectique en somme.</p> <p>La relativité d'Einstein, fondée sur cette constance de la vitesse de la lumière, a démontré que l'espace-temps est une propriété géométrique de l'espace-temps qui structure le vide et qui est fondée sur un champ.</p> <p> L'Espace et le Temps sont devenus inséparables. Deux événements simultanés dans un système de référence, ne le sont plus dans un autre système de référence. Le principe de relativité implique l'absence d'observateur privilégié. La description des phénomènes ne doit pas dépendre des différents observateurs. Chacun d'entre eux doit trouver la même loi physique. Chacun peut trouver les coordonnées référentielles des autres observateurs. L'espace n'est pas tridimensionnel et il n'y a pas de temps absolu, chaque individu a sa propre mesure du temps qui dépend du lieu et de la manière dont il se déplace. Chaque objet en mouvement a sa propre horloge. Si des observateurs observent un phénomène tout en se déplaçant à des vitesses différentes, ils vont décrire différemment dans le temps les séquences événementielles et ce qui pour l'un survient dans son futur, apparaît pour l'autre dans son passé. Pour des vitesses proches de celles de la lumière, les séquences temporelles sont différentes selon les observateurs. Non seulement, il n'y a pas de temps absolu, mais il n'y a pas non plus de séparation objective entre le passé et le futur. Le temps est déployé de telle sorte que passé et futur sont figurés à la fois. Ceci semble bien sûr impensable pour notre conscience ordinaire qui fait quotidiennement l'expérience d'une flèche du temps, l'inexorable écoulement d'un passé vers le présent puis le futur. De plus, le temps s'écoule plus lentement si la vitesse se rapproche de celle de la lumière (c'est la dilatation du temps). La vitesse augmente la durée de vie (dans des accélérateurs, une particule à durée de vie très courte voit sa durée de vie augmenter à de très grandes vitesses proches de celle de la lumière). Les horloges mobiles retardent par rapport aux horloges fixes. C'est une illustration de cette existence réelle de l'espace-temps.</p> <p><i>« Einstein a pu quelques années plus tard élaborer une nouvelle théorie de la gravitation universelle, la relativité générale, selon laquelle le champ gravitationnel est relié aux propriétés géométriques de l'espace-temps. »</i> explique Gilles Cohen-Tannoudji dans « Le réel, à l'horizon de la dialectique ».</p> <p><i>« Selon la théorie générale de la relativité d'Einstein, l'espace et le temps ne constituent plus un fond fixe et absolu. L'espace est aussi dynamique que la matière : il bouge et il change de forme. (…) Quelques siècles avant Einstein, Galilée avait découvert l'unification du repos avec le mouvement uniforme (en ligne droite à vitesse constante). A partir de 1907 environ, Einstein a commencé à s'interroger sur les autres types de mouvement, tel le mouvement accéléré. Dans le mouvement accéléré, la direction ou la vitesse varient. (…) C'est à ce moment qu'Einstein a fait l'avancée la plus extraordinaire. Il a réalisé que l'on ne pouvait pas distinguer les effets de l'accélération des effets de la gravité. (…) Dans une cabine d'ascenseur en chute libre, les passagers de la cabine ne sentiraient plus leur poids. (…) L'accélération de l'ascenseur en chute libre compense totalement l'effet de la gravité. (…) L'unification de l'accélération et de la gravitation a eu des conséquences importantes et, avant même que ses implications conceptuelles ne soient comprises, d'importantes implications expérimentales furent dégagées. Quelques prédictions en découlaient (…) par exemple que les horloges doivent ralentir dans un champ gravitationnel. (…) Ou encore que la lumière se courbe lorsqu'elle circule au travers d'un champ gravitationnel. (…) La théorie d'Einstein a des conséquences très importantes, puisque les rayons de lumière sont courbés par le champ gravitationnel qui, à son tour, réagit à la présence de la matière. La seule conclusion possible est que la présence de matière influence la géométrie de l'espace. (…) Si deux rayons de lumière sont initialement parallèles, ils peuvent se rencontrer, s'ils passent tous les deux près d'une étoile. Ils sont recourbés l'un vers l'autre. Par conséquent, la géométrie euclidienne (où les droites parallèles ne se rencontrent jamais) n'est pas adaptée au monde réel. De plus, la géométrie varie sans cesse, parce que la matière est sans arrêt en mouvement. La géométrie de l'espace n'est pas plate comme un plan infini. Elle est plutôt comme la surface de l'océan : incroyablement dynamique, avec de grandes vagues et de toutes petites rides. Ainsi, la géométrie de l'espace s'est révélée n'être qu'un autre champ. (…) Dans la relativité restreinte, l'espace et le temps forment, ensemble, une entité quadridimensionnelle qu'on appelle espace-temps. (…) L'unification einsteinienne du champ gravitationnel avec la géométrie de l'espace-temps était le signal de la transformation profonde de notre façon de concevoir la nature. Avant Einstein, l'espace et le temps avaient été pensés comme possédant des caractéristiques fixes, données une fois pour toutes : la géométrie de l'espace est, a été et sera toujours celle décrite par Euclide et le temps avance indépendamment de tout le reste. Les choses pouvaient se déplacer dans l'espace et évoluer dans le temps, mais l'espace et le temps eux-mêmes ne changeaient jamais. (…) La théorie générale de la relativité d'Einstein diffère complètement. Il n'y a plus de fond fixe. La géométrie de l'espace et du temps varie et évolue en permanence, ainsi que le reste de la nature. (…) Il n'y a plus un champ qui se déplace sur un fond géométrique fixe. Au contraire, nous avons une collection de champs, qui interagissent tous, les uns avec les autres, qui sont dynamiques, qui tous exercent une influence sur les autres, et la géométrie de l'espace-temps en fait partie. (…) La relativité générale a vite mené aux prédictions de phénomènes nouveaux, tels que l'expansion de l'univers, le Big Bang, les ondes gravitationnelles et les trous noirs, dont il existe, pour tous, de solides preuves expérimentales. (…) La leçon principale de la relativité générale était qu'il n'y avait pas de géométrie fixe du fond spatio-temporel. (…) Cela signifie que les lois de la nature doivent s'exprimer sous une forme qui ne présuppose pas que l'espace ait une géométrie fixe. C'est le cœur de la leçon einsteinienne. Cette forme se traduit en principe, celui d'indépendance par rapport au fond. Ce principe énonce que les lois de la nature peuvent être décrites dans leur totalité sans présupposer la géométrie de l'espace. (…) L'espace et le temps émergent de ces lois plutôt que de faire partie de la scène où se joue le spectacle. Un autre aspect de l'indépendance par rapport au fond est qu'il n'existe pas de temps privilégié. La relativité générale décrit l'histoire du monde au niveau fondamental en termes d'événements et de relations entre eux. Les relations les plus importantes concernent la causalité : un événement peut se trouver dans la chaîne causale qui mène à un autre événement. (…) Ce sont lesdits événements qui constituent l'espace. (…) Toute définition concrète de l'espace dépend du temps. Il existe autant de définitions de l'espace que de temporalités différentes. (…) La question fondamentale pour la théorie quantique de la gravitation est, par conséquent, celle-ci : peut-on étendre à la théorie quantique le principe selon lequel l'espace n'a pas de géométrie fixe ? C'est-à-dire peut-on faire une théorie quantique indépendante du fond, au moins en ce qui concerne la géométrie de l'espace ? »</i>écrit Lee Smolin dans « Rien ne va plus en physique ».</p> <p>Dans l'espace-temps, tout ce qui pour chacun de nous constitue le passé, le présent, l'avenir, est donné en bloc, et tout l'ensemble des évènements, pour nous successifs, dont est formée l'existence d'une particule de matière, est représenté par une ligne, la ligne d'univers de la particule. Cette nouvelle conception respecte le principe de causalité et n'entame pas le déterminisme des phénomènes.</p> <p>La physique quantique des champs a également démontré que cet espace-temps est quantifié. Il n'y a donc pas de continuité mais des grains, des quanta.</p> <p>L'astrophysicien Laurent Nottale expose, dans « La complexité, vertiges et promesses » : <i>« La nature même de l'espace-temps est changée car elle contient en réalité ces changements d'échelle d'une manière intrinsèque et irréductible à l'espace-temps ordinaire qui est, lui, dans la vision physico-mathématique, un ensemble de points. »</i></p> <p>L'un des résultats fondamentaux est que l'espace présente une structure discrète (par opposition au continuum espace-temps de la relativité générale) : les aires et les volumes d'espace sont quantifiés. La notion d'espace est en quelque sorte remplacée par la notion de grains primitifs, sortes d'« atomes » d'espace ou, plus exactement, de quanta du champ gravitationnel, reliés entre eux par des liens caractérisés par un spin (spin de lien) d'où le nom de réseau de spin (spin network). Ce champ (l'espace-temps) devrait ainsi présenter une structure granulaire sous la forme d'un nuage de grains d'espace-temps, dont la dynamique devra être probabiliste.</p> <p>Gilles Cohen-Tannoudji écrit :</p> <p><i>« La matière, c'est tout ce qui donne sa flèche au temps. La lumière, c'est ce qui tisse la trame de l'espace-temps. »</i></p> <p>I. Prigogine et I. Stengers écrivent dans "Entre le temps et l'éternité" : <i>« La matière se distingue de l'espace-temps en ce qu'elle est porteuse de l'entropie de l'univers. Son existence n'est plus une donnée, comme le présuppose le modèle standard, mais est le produit d'un processus irréversible de création. A la singularité initiale se substitue ainsi l'instabilité d'un Univers primordial vide, dont l'espace-temps se courberait en rayonnant la matière comme un atome excité rejoint son état fondamental en rayonnant de la lumière. »</i></p> <p>Concluons que cette histoire de l'espace-temps n'est pas achevée, nos connaissances restant encore insuffisantes, et qu'elle a encore bien des points à éclaircir, en espérant que les générations suivantes trouveront de nouvelles voies de compréhension…</p> <p><a href="https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1688" class='spip_out' rel='external'>Quel lien entre espace, temps, matière, lumière et vide quantique ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article45" class='spip_out' rel='external'>La construction de l'espace-temps par la matière/lumière</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article598" class='spip_out' rel='external'>Qu'est-ce que le temps ?</a></p></div> Encore sur le vide quantique http://www.matierevolution.org/spip.php?article2557 http://www.matierevolution.org/spip.php?article2557 2017-06-12T23:20:00Z text/html fr Robert Paris Vide Virtuel Encore sur le vide quantique L'absence de toute matière ou de toute particule dans une certaine région de l'espace ne signifie pas que rien ne s'y passe. Témoin, cet effet curieux que prédit en 1948 le chercheur hollandais Hendrik Casimir : deux miroirs parallèles et placés dans le vide s'attirent faiblement(1). Très faiblement : pour des miroirs de 1 cm2, espacés de 0,5 micromètre, la force d'attraction correspond au poids d'une masse de 0,2 milligramme. Il n'empêche que l'effet Casimir a été vérifié (...) - <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?rubrique20" rel="directory">Atome : La rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique) - Atom : laws of physics or the feedback of matter/light/ void (from microphysics to astrophysics)</a> / <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot85" rel="tag">Vide</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot222" rel="tag">Virtuel</a> <div class='rss_texte'><h3 class="spip"> Encore sur le vide quantique</h3> <p>L'absence de toute matière ou de toute particule dans une certaine région de l'espace ne signifie pas que rien ne s'y passe. Témoin, cet effet curieux que prédit en 1948 le chercheur hollandais Hendrik Casimir : deux miroirs parallèles et placés dans le vide s'attirent faiblement(1). Très faiblement : pour des miroirs de 1 cm2, espacés de 0,5 micromètre, la force d'attraction correspond au poids d'une masse de 0,2 milligramme. Il n'empêche que l'effet Casimir a été vérifié dès 1958 par un autre physicien hollandais, Marcus Sparnaay, qui a pu mettre en évidence à la fois l'existence de la force d'attraction et sa dépendance vis-à-vis de l'écart entre les plaques.</p> <p>D'où provient l'effet Casimir ? La réponse fait intervenir le mariage entre les lois de l'électromagnétisme et celles de la physique quantique. Quand on calcule, par les lois quantiques, l'énergie minimale du champ électromagnétique, on s'aperçoit qu'elle n'est pas nulle. Le résultat peut être interprété par l'existence de fluctuations spontanées du champ. En d'autres termes : bien qu'en moyenne la valeur du champ électromagnétique soit nulle dans cet état d'énergie minimale qu'est le « vide », elle fluctue continuellement et aléatoirement autour de zéro, en positif comme en négatif. Ces fluctuations baignent tout l'espace et donnent lieu à une certaine énergie appelée « énergie de point zéro ». Il se trouve que sa valeur est infinie, ce qui a bien sûr soulevé une difficulté ; mais les physiciens la surmontent en faisant remarquer que l'énergie de point zéro, même infinie, n'est pas observable : seules les différences d'énergie le sont.</p> <p>Dans le cas des deux miroirs envisagé par Casimir, ces objets modifient, par leur présence même, les fluctuations spontanées du champ électromagnétique. En effet, la valeur du champ électrique doit être nulle au niveau d'une surface parfaitement conductrice de l'électricité (ce qu'est un miroir parfait). Les fluctuations du champ qui règnent à l'intérieur de la cavité doivent ainsi obéir à certaines « conditions aux limites ». La situation est analogue à celle d'une corde attachée par ses deux extrémités à des points fixes : l'amplitude de ses vibrations doit être nulle aux points d'attache, ce qui restreint les modes de vibration possibles. De ce fait, les fluctuations, qui sévissent spontanément à toutes les longueurs d'onde (ou fréquences), sont amplifiées ou diminuées suivant que leur longueur d'onde s'accorde ou non avec la longueur de la cavité. Ces contraintes sur les fluctuations du champ à l'intérieur de la cavité formée par les deux miroirs ont pour résultat de modifier l'énergie du vide. La différence d'énergie, qui est calculable, est à l'origine de la force d'attraction présente dans l'effet Casimir.</p> <p>Le vide n'avait cependant pas fini de surprendre. Dans les années 1970, plusieurs chercheurs ont commencé à s'intéresser aux conséquences des fluctuations affectant le vide sur des objets en mouvement. Les calculs montrent que, pour un miroir unique se déplaçant à vitesse uniforme, le mouvement ne perturbe aucunement le vide. Un résultat tout à fait conforme à une idée bien établie en rapport avec la théorie de la relativité d'Einstein : le vide est un état invariant, il demeure inchangé que l'observateur soit immobile ou qu'il soit animé d'une vitesse constante.</p> <p>Les choses se sont singulièrement compliquées avec la prise en compte de mouvements accélérés. Par exemple, en 1968, le célèbre Andrej Sakharov suggère que la gravitation pourrait être un effet des fluctuations du vide(2). Dans la même veine, les Russes Yaakov Zel'dovich et Lev Pitaevskii montrent en 1971 que le vide est modifié par la présence d'une courbure de l'espace-temps (c'est-à-dire d'un champ de gravitation, selon la relativité générale)(3). L'astrophysicien britannique Stephen Hawking aboutit ensuite à la conclusion qu'un trou noir émet du rayonnement, en diffusant les fluctuations du vide(4).</p> <p>En recherchant un modèle pour décrire le rayonnement d'un trou noir, le physicien canadien William Unruh prédit en 1976 que les fluctuations du vide, vues par un observateur en mouvement uniformément accéléré, apparaissent comme des fluctuations thermiques(5). Autrement dit, pour un tel observateur, le vide équivaut à l'intérieur d'un four chauffé à une température absolue différente de 0. En revanche, à la même époque, l'Australien Paul Davies et l'Anglais Stephen Fulling calculent le rayonnement dû à un miroir en mouvement dans le vide et concluent qu'il n'y a pas de rayonnement si l'accélération est uniforme (constante en intensité et en direction)(6).</p> <p>Les résultats de Davies et Fulling ne semblent pas compatibles avec ceux d'Unruh ; cette contradiction suscite, aujourd'hui encore, des controverses parmi les physiciens. Quoi qu'il en soit, ce qui nous intéresse ici est le cas d'une accélération non constante du miroir, une situation réalisée par exemple par une vibration. Les prédictions sont au moins aussi surprenantes que celles qui avaient annoncé l'effet Casimir. Les calculs de Davies et Fulling montrent que des photons sont émis dans le vide. La question naturelle à ce stade est : d'où vient l'énergie rayonnée ? Il n'y a pas de mystère, et le principe de conservation de l'énergie n'est pas en cause. Puisque le vide ne peut pas fournir d'énergie, celle-ci doit provenir du mouvement mécanique. Le miroir, responsable du rayonnement, perd de l'énergie et se voit donc freiné. On peut ainsi dire que le vide s'oppose aux mouvements des objets à accélération non uniforme.</p> <p>Le rayonnement dû au mouvement du miroir est néanmoins très faible et il faudrait pouvoir provoquer des changements d'accélération incroyablement violents pour créer des photons en nombre détectable. L'observation de cette émission ne semble pas réaliste. Or le phénomène soulève des questions délicates et importantes concernant la notion de mouvement relatif et absolu. Il semble impliquer que le vide « s'aperçoit » d'un mouvement non-uniformément accéléré, tandis qu'un mouvement à accélération uniforme passe inaperçu. Le vide définit ainsi des référentiels préférés, privilégiant certains mouvements par rapport à d'autres. Cela apparaît contraire à l'enseignement de la relativité d'Einstein, pour laquelle « tout mouvement est relatif ».</p> <p>La détection de ce rayonnement induit par un mouvement non-uniformément accéléré est donc un objectif très intéressant, car elle renseignerait directement sur la relation entre le vide quantique et la théorie de la relativité générale. Comment rendre les chiffres expérimentaux plus réalistes ? On peut imaginer non pas un miroir unique, mais une cavité constituée de deux miroirs et oscillant dans le vide. L'intérêt provient des effets de résonance optique : si les ondes qui font des allers et retours entre les miroirs ont une longueur d'onde compatible avec la longueur de la cavité, elles peuvent être amplifiées, tandis que les autres longueurs d'onde seront atténuées.</p> <p>De nombreux calculs de l'énergie accumulée à l'intérieur d'une cavité en mouvement non-uniformément accéléré ont été effectués dans le passé, notamment par Davies et Fulling. Ces calculs ont porté sur des miroirs parfaitement réfléchissants. La cavité qu'ils forment est alors un système complètement fermé, duquel les photons du rayonnement ne peuvent s'échapper (on ne s'intéresse ici qu'aux photons se propageant d'un miroir à l'autre, c'est-à-dire à ceux qui interagissent effectivement avec la cavité). Or de tels miroirs idéaux n'existent pas dans la réalité. Par ailleurs, ils mènent à des difficultés conceptuelles dans la mesure où, en l'absence de toute perte, le nombre de photons accumulés dans la cavité deviendrait infiniment grand au cours du temps.</p> <p>Détecter le rayonnement induit par l'oscillation d'une cavité : une expérience difficile mais pas utopique</p> <p>Récemment, Marc-Thierry Jaekel, Serge Reynaud et moi-même avons effectué des calculs pour des miroirs réalistes, dont le pouvoir de transmission est petit mais non nul(7). Cela permet en particulier d'évaluer de manière quantitative l'influence de la « finesse »* de la cavité. Par rapport au cas d'un miroir unique oscillant dans le vide, le flux de photons produit par le mouvement des miroirs est amplifié par un facteur de l'ordre de la finesse de la cavité. Et il n'y a pas seulement amplification. Quand la fréquence de l'oscillation des miroirs est un multiple entier de la fréquence de résonance de la cavité, le gros du rayonnement est concentré à certaines fréquences lumineuses, qui sont également des multiples de la fréquence de résonance.</p> <p>Comment mettre en évidence le rayonnement induit par le mouvement de la cavité ? L'expérience serait diffi-cile mais pas impossible. On pourrait imaginer l'utilisation d'une cavité constituée de miroirs supraconducteurs, de façon à assurer un très haut pouvoir réfléchissant et une finesse de l'ordre de 109. Si l'on arrivait à faire vibrer cette cavité à la fréquence de 1 gigahertz avec une amplitude de 1 nanomètre Ñ des valeurs qui ne sont pas irréalistes Ñ, on obtiendrait un flux d'environ dix photons par seconde transmis à travers les miroirs. Un tel flux, bien que faible, est mesurable. On pourrait également envisager de faire passer, à travers la cavité, des atomes très excités (atomes dits de Rydberg). Ces atomes sont extrêmement sensibles aux champs électromagnétiques ; en mesurant leur état d'excitation à la sortie de la cavité, on pourrait déduire le nombre de photons qui se trouvent à l'intérieur.</p> <p>Des précautions seront indispensables. Ainsi, pour éviter toute perturbation due aux rayonnements engendrés par l'agitation thermique, les expériences devront être réalisées à une température très basse, de l'ordre de quelques dizaines de millikelvins. Les techniques nécessaires sont de nos jours bien maîtrisées. Ainsi, grâce à l'amplification par la résonance optique, la détection du rayonnement induit par le mouvement paraît pour la première fois possible. Reste à réaliser l'expérience...</p> <p>Pour mieux comprendre sa portée conceptuelle, remarquons que dans une configuration où les deux miroirs oscillent, les vibrations peuvent être en phase, de sorte que la longueur de la cavité reste constante. Or même dans ce cas, on prédit un rayonnement. Cela peut se comprendre : au cours du mouvement des deux miroirs, le champ continue à se propager dans la cavité. La longueur de la cavité vue par le champ change donc périodiquement même si sa longueur géométrique reste constante. Néanmoins, l'émission de photons dans cette situation paraît paradoxale : la cavité se déplace dans le vide, et ce mouvement n'a aucune autre référence que le vide lui-même. Comme avec un seul miroir, le vide semble établir une distinction entre les mouvements non-uniformément accélérés et les mouvements à vitesse ou accélération uniformes.</p> <p>Or selon la relativité générale d'Einstein, il n'existe aucun référentiel privilégié : les lois de la physique doivent être les mêmes quel que soit le mouvement de l'observateur. Les propriétés quantiques du vide ouvrent apparemment une brèche dans ce principe ; à travers elles, c'est la question fondamentale de la relation entre la physique quantique et la théorie de la relativité générale qui est posée(i).</p> <p>Astrid Lambrecht</p> <p> <a href="http://www.google.fr/search?hl=fr&q=vide+mati%C3%A8re+site%3Ahttp%3A%2F%2Fwww.matierevolution.fr+OR+site%3Ahttp%3A%2F%2Fwww.matierevolution.org&btnG=Recherche&meta=" class='spip_out' rel='external'>La suite</a></p></div> Qu'est-ce que la réalité ? http://www.matierevolution.org/spip.php?article5385 http://www.matierevolution.org/spip.php?article5385 2017-04-13T23:18:00Z text/html fr Robert Paris Atome Vide Virtuel Sciences Qu'est-ce que la réalité ? Il peut sembler qu'il n'y a rien de plus simple que de distinguer ce qui est réel de ce qui ne l'est pas, de ce qui n'est qu'une impression fausse. Il peut sembler qu'il suffit de nous fonder sur nos sens, en les confrontant avec ceux d'autres hommes, en effectuant des observations objectives. Il peut sembler que la réalité est ce que nous disent nos sens, ce que nous voyons, ce que nous touchons, ce que nous sentons, ce que nous entendons, ce que nous mesurons puisque nous (...) - <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?rubrique4" rel="directory">Chapter 02 : Is matter a suject of philosophy ? Matière à philosopher ?</a> / <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot64" rel="tag">Atome</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot85" rel="tag">Vide</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot222" rel="tag">Virtuel</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot245" rel="tag">Sciences</a> <div class='rss_texte'><h3 class="spip">Qu'est-ce que la réalité ?</h3> <p>Il peut sembler qu'il n'y a rien de plus simple que de distinguer ce qui est réel de ce qui ne l'est pas, de ce qui n'est qu'une impression fausse. Il peut sembler qu'il suffit de nous fonder sur nos sens, en les confrontant avec ceux d'autres hommes, en effectuant des observations objectives. Il peut sembler que la réalité est ce que nous disent nos sens, ce que nous voyons, ce que nous touchons, ce que nous sentons, ce que nous entendons, ce que nous mesurons puisque nous pouvons compléter nos sens par des appareils intermédiaires comme la lunette, le télescope, le microscope et autres moyens de développer des expériences et d'observer la réalité. Mais, en fait, cela ne suffit pas. Nous ne pouvons pas nous contenter de nos sens ni de nos appareils, ni nous contenter d'observer : nous sommes contraints de faire appel à nos capacités de former des théories, de construire des concepts abstraits comme les paramètres physiques, comme les lois, comme les objets physiques. On nous dit que la preuve de la réalité, c'est qu'elle fonctionne, que nos appareils fonctionnent et c'est en partie vrai mais cela ne garantit pas que nos raisonnements correspondent à la réalité. Certains auteurs vont jusqu'à affirmer que ce sont nos cerveaux qui construisent la réalité et qu'elle n'a rien de vraiment objectif ! Ce point de vue idéaliste montre bien que les faits ne suffisent pas à nous dire facilement ce qu'est la réalité ! D'autres philosophies affirment que l'on ne pourra jamais répondre à la question : qu'est-ce que la réalité ?</p> <p>Car l'homme ne dispose que de son cerveau pour connaître le monde et que les sens ne nous disent rien sans passer par notre cerveau. Et notre cerveau ne fait pas que de nous informer du monde extérieur, il l'interprète et nous donne souvent des réponses fausses. Il complète les informations incomplètes. Il construit des explications qui dépassent ses informations.</p> <p>Certains s'imaginent que la science aurait tranché depuis longtemps sur ce qu'est la réalité du monde, mais cette croyance naïve a été remise en question par le développement des sciences lui-même ! Ainsi, la physique a remis en question notre image de la matière, telle que nous l'imaginions à partir de notre expérience à notre échelle. Nous pensions la matière comme des agglomérats d'objets fixes, insécables, durables, pouvant se déplacer, s'attacher ou se détacher comme les pièces d'un puzzle moléculaire, permettant d'expliquer la formation des matériaux. Certes, l'atome ne s'est pas révélé insécable mais on aurait pu se contenter que l'électron, le proton et le neutron le soient. Cependant, proton et neutron ne le sont pas non plus. On pourrait alors se contenter que les quarks le soient. Mais cette fois l'image du puzzle est tout à fait bouleversée car les quarks ne sont pas séparables. Quant à l'électron, il n'apparaît même pas comme un objet fixe dans la physique quantique. La propriété d'électron se déplace certes mais elle saute d'un électron virtuel à un autre avec le boson de Higgs ! La science se garde bien, pour le moment, de trancher sur la réalité de l'électron et du quark. Même le neutrino n'est pas réellement bien connu et il saute d'une sorte de neutrino à une autre, montrant qu'il n'a rien de simple, d'élémentaire, de fixe.</p> <p>La notion d'objet matériel se déplaçant dans un vide impassible elle aussi a disparu avec l'idée de vide quantique car l'objet matériel en question échange sans cesse avec le vide, modifie celui-ci, et reçoit une réaction du vide en retour. La Relativité a montré que vide et matière sont accouplés et pas séparés et la matière ne se contente pas de se déplacer dans le vide, la déformation du vide se déplace avec elle comme le montre la relativité généralisée.</p> <p>Mais, direz-vous, les molécules, les atomes, les particules sont quand même bel et bien réels ! Oui, en un sens mais non en un autre. Oui, il y a bel et bien des phénomènes qui se comportent comme des molécules, des atomes, des particules et qui ne peuvent pas s'interpréter autrement. Les atomistes avaient raison, en un sens. Mais les énergétistes avaient aussi une part de raison. La matière est pleine… d'énergie comme le rappelle la formule E = mc². Et cette énergie est capitalisée (comme un capital financier déposé dans une banque) et n'apparaît que rarement et en toute petite partie. La matière ne dépense qu'une infime partie de son énergie interne. La matière est donc de l'énergie. La lumière également. Et le vide quantique aussi !</p> <p>On ne peut pas dire que la science ait complètement tranché sur la réalité de la matière car les phénomènes ne peuvent pas être attribués à des objets, au sens que nous donnions à ce terme, celui de notre expérience terrestre d'hommes. Les objets que nous connaissons, ou croyons connaitre, ont une apparence qui ne ressemble nullement aux propriétés des particules ou même des atomes.</p> <p>Des structures matérielles sont fondées sur le vide quantique, l'énergie est organisée avec des échelles hiérarchiques mais les objets fixes ne sont qu'une construction, qu'une apparence. Comme l'ordre pur n'est qu'une apparence car l'ordre est sans cesse fondé sur le désordre et ce dernier reste sans cesse indispensable. Pas de matière sans interaction et pas d'interaction sans lumière, sans particules d'interaction qui sont de l'énergie donc du désordre…</p> <p>L'ordre sans désordre est tout aussi inexistant que le désordre sans ordre, que la matière sans vide, que la matière sans lumière, que la lumière sans vide, que l'espace-temps sans vide, que l'énergie sans vide…</p> <p>Les anciens critères de la matérialité sont remis en cause. La matière que l'on touche, que l'on voit, que l'on sent, qui a une couleur, qui a une compacité, qui a une densité, qui a une dureté, qui a une imperméabilité, qui repousse le doigt, qui gratte, qui frotte, qui grince, qui raye, qui ne s'étire pas, qui ne casse pas, qui a une position bien déterminée, qui suit une trajectoire, qui a une vitesse instantanée, qui n'est pas qu'une probabilité de présence, a bien sûr une réalité à notre échelle, mais c'est seulement à une échelle bien particulière que ces phénomènes ont lieu. Ils ne sont pas la réalité fondamentale de la matière. Ils sont seulement une illusion construite sur la base du monde réel, quantique, dans lequel tout cela n'existe pas, dans lequel il n'y a pas de trajectoire continue, pas d'existence continue des objets, pas de position précise, pas de vitesse précise, pas de fixité, pas de compacité, pas de durabilité, etc.</p> <p>Les oppositions diamétrales qui définissaient la matière, comme opposée au vide, comme opposée à la lumière, comme opposée à l'énergie, sont mortes.</p> <p>On pourrait se dire que tout cela n'est pas bien grave puisque la physique contemporaine continue d'appeler « particule réelle » la particule durable ayant une masse et non la particule éphémère du vide quantique qui n'en a pas et qu'on appelle « particule virtuelle ». Seulement cette physique ne reconnait qu'une seule réalité : le nuage de particules virtuelles qui échangent un boson de Higgs et déplacent la propriété de « particule réelle » d'un point à un autre. La particule réelle n'est donc qu'une propriété qui saute et non un objet, toujours le même. Le phénomène « particule réelle » existe mais ce n'est pas un objet matériel fixe, donné, que l'on peut suivre continûment, qui a une trajectoire, qui se maintient en permanence, qui est bel et bien palpable au sens que nous donnons à la matière à notre échelle…</p> <p>La réalité matérielle n'est pas ce que l'on croyait, fondée sur la continuité d'existence et de mouvement, sur la stabilité, sur la fixité des propriétés, sur la cosntance des paramètres, sur l'indépendance du fond, sur la régularité, sur l'identité permanente avec elle-même, sur l'individualité, sur la position précise, sur la vitesse précise, se déplaçant dans un univers marqué par la flèche du temps, etc.</p> <p>Au contraire, la réalité de la matière, c'est celle du vide quantique, éphémère, sans cesse se recomposant avec l'antimatière, pour donner de la lumière, pour se changer en énergie, pour sauter de manière discontinu le temps et l'espace, sans cesse changeant d'état, et construisant sans cesse des réalités nouvelles, faisant émerger de nouvelles structures, de nouveaux états, de nouvelles lois…</p> <p>On le voit, l'homme, sa conscience, sa liberté, ses contradictions ont parfaitement leur place dans un tel univers matériel qui n'est en rien opposé diamétralement à ce qui caractérise la vie, la conscience et l'homme. L'un comme l'autre sont des composés dialectiques d'ordre et de désordre, de hasard et de nécessité, de stabilité et d'instabilité, de lois et de rupture des lois, de symétrie et de rupture de symétrie, de construction et de destruction, de liaison et de rupture des liaisons, d'action et d'inhibition, etc.</p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article3352" class='spip_out' rel='external'>Le monde matériel existe-t-il objectivement, en dehors de nos pensées ?</a></p> <p><a href="https://www.google.fr/search?hl=fr&q=r%C3%A9el+virtuel+site%3Ahttp%3A%2F%2Fwww.matierevolution.fr+OR+site%3Ahttp%3A%2F%2Fwww.matierevolution.org&btnG=Recherche&meta=&gws_rd=ssl" class='spip_out' rel='external'>Réel et virtuel</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?article4900" class=''>Le réel est-il voilé</a></p> <p><a href="https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3118" class='spip_out' rel='external'>Qu'est-ce que le « phénomène » en sciences et en philosophie ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article3443" class='spip_out' rel='external'>La science, ce sont seulement des faits ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article3835" class='spip_out' rel='external'>La physique quantique nous condamne-t-elle à ne pas décrire du tout la réalité sous-jacente aux lois de la physique ?</a></p></div> What is Quantum Vacuum ? http://www.matierevolution.org/spip.php?article5237 http://www.matierevolution.org/spip.php?article5237 2017-03-01T00:28:00Z text/html en Robert Paris English Physique quantique Quanta Vide Virtuel What is Quantum Vacuum ? An article of Albert Einstein, “On the Ether” (1924) : If we are here going to talk about the ether, we are not, of course, talking about the physical or material ether of the mechanical theory of undulations, which is subject to the laws of Newtonian mechanics, to the points of which are attributed a certain velocity. This theoretical edifice has, I am convinced, finally played out its role since the setting up of the special theory of relativity. It is rather more (...) - <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?rubrique20" rel="directory">Atome : La rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique) - Atom : laws of physics or the feedback of matter/light/ void (from microphysics to astrophysics)</a> / <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot1" rel="tag">English</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot62" rel="tag">Physique quantique</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot70" rel="tag">Quanta</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot85" rel="tag">Vide</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot222" rel="tag">Virtuel</a> <div class='rss_texte'><p><span class='spip_document_8529 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L179xH281/-3164-9b284.jpg' width='179' height='281' alt="" style='height:281px;width:179px;' /></span></p> <h3 class="spip">What is Quantum Vacuum ?</h3> <h3 class="spip">An article of Albert Einstein, “On the Ether” (1924) :</h3> <p>If we are here going to talk about the ether, we are not, of course, talking about the physical or material ether of the mechanical theory of undulations, which is subject to the laws of Newtonian mechanics, to the points of which are attributed a certain velocity. This theoretical edifice has, I am convinced, finally played out its role since the setting up of the special theory of relativity. It is rather more generally a question of those kinds of things that are considered as physically real, which play a role in the causal nexus of physics, apart from the ponderable matter that consists of electrical elementary particles. Therefore, instead of speaking of an ether, one could equally well speak of physical qualities of space. Now one could take the position that all physical objects fall under this category, because in the final analysis in a theory of fields the ponderable matter, or the elementary particles that constitute this matter, also have to be considered as “fields” of a particular kind, or as particular “states” of the space But one would have to agree that, at the present state of physics, such a point of view would be premature, because up to now all efforts directed to this aim in theoretical physics have led to failure. In the present situation we are de facto forced to make a distinction between matter and fields, while we hope that later generations will be able to overcome this dualistic concept, and replace it with a unitary one, such as the field theory of today has sought in vain.</p> <p>It is generally assumed that Newtonian physics does not recognize an ether, and that is the undulatory theory of light that first introduced this ubiquitous medium able to influence physical phenomena. But this is not the case. Newtonian mechanics has its “ether” in the suggested sense, which, however, is called “absolute space”. In order to understand this clearly, and at the same time to render the ether concept more precise, we have to go back a little further.</p> <p>We consider first of all branch of physics that manages without an ether, namely Euclidean geometry, which is conceived as the science of the possible ways of bringing bodies that are effectively rigid into contact with one another. (We will disregard the light rays which might other wise be involved in the origin of the concepts and laws of geometry.) The laws for the positioning of rigid bodies, exluding relative motion, temperature, and deforming influences, such as they are laid down in idealized form in Euclidean geometry, can make do with the concept of rigid body. Environmental influences of any kind, which are present independent of the bodies, which act upon the positioning, are unkown to Euclidean geometry. The same is true of non-Euclidean geometries of constant curvature, if these are conceived as (possible) laws of nature for the positioning of bodies. It would be another matter if one considered it necessary to assume a geometry with variable curvature. This would mean that the possible contiguous positions of effectively rigid bodies in various different cases would be determined by the environmental influences. In the sense considered here, in the case one would have to say that such a theory employs an ether hypothesis. This ether would be a physical reality, as good as matter. If the laws of positioning could not be influenced by physical factors, such as the clustering or state of motion of bodies in the environment and so on, and were given once and for all, such an ether would have to be described as absolute (i.e. independent of the influence of any other object).</p> <p>Just as the (physically interpreted) Euclidean geometry has no need of an ether, in the same way the kinematics or phoronomics of classical mechanics does not require one either. These laws have a clear sense in physics as long as one supposes that the influences assumed in special relativity regarding rulers and clocks do not exist.</p> <p>It is otherwise in the mechanics of Galileo and Newton. The law of motion, “mass x acceleration = force”, contains not only a statement regarding material systems, but something more – even when, as in Newton's fundamental law of astronomy, the force is expressed through distances, i.e. through magnitudes, the real definitions of which can be based upon measurements with rigid bodies. For the real definition of acceleration cannot be based entirely on observations with rigid bodies and clocks. Ii cannot be referred back to the measurable distances of the points that constitute the mechanical system. For its definition one needs in addition a system of coordinates, respectively a reference body, in a suitable state of motion. If the state of motion of the system of coordinates is chosen differently, then with respect to these the Newtonian equations of motion will not be valid. In these equations, the environment in which the bodies move appears somehow implicitly as a real factor in the law of motion, alongside the actual bodies themselves and their distances from one another, which ar definable in terms of measuring bodies. In Newton's science of motion, space has a physical reality, and this is in strict contrast to geometry and kinematics. We are going to call this physical reality, which enters into Newton's laws of motion alongside the observable ponderable bodies, the “ether of mechanics”. The fact that centrifugal effects arise in a (rotating) body, the material points of which do not change their distances from one another, shows that this ether is not to be supposed a phantasy of the Newtonian theory, but that there corresponds to the concept a certain reality in nature.</p> <p>We can see that, for Newton, space was a physical reality, in spite of the peculiarly indirect manner in which this reality enters our understanding. Ernst Mach, who was the first person after Newton to subject Newtonian mechanics to a deep and searching analysis, understood this quite clearly. He sought to escape the hypothesis of the “ether of mechanics” by explaining inertia in terms of the immediate interaction between the piece of matter under investigation and all other matter in the universe. This idea is logically possible, but, as a theory involving action-at-a-distance, it does not today merit serious consideration. We therefore have to consider the mechanical ether which Newton called “Absolute Space” as some kind of physical reality. The term “ether”, on the other hand, must not lead us to understand something similar to ponderable matter, as in the physics of the nineteenth century.</p> <p>If Newton called the space of physics “absolute”, he was thinking of yet another property of that which we call “ether”. Each physical object influences and in general is influenced in turn by others. The latter, however, is not true of the ether of Newtonian mechanics. The inertia-producing property of this ether, in accordance with classical mechanics, is precisely not to be influenced, either by the configuration of matter, or by anything else. For this reason, one may call it “absolute”.</p> <p> That something real has to be conceived as the cause for the preference of an inertial system over a non-inertial system is a fact that physicists have only come to understand in recent years. Historically, the ether hypothesis, in the present-day form, arose out the mechanical ether hypothesis of optics by way of sublimation. After long and fruitless efforts, one came to the conviction that light could not be explained as the motion of an elastic medium with inertia, that the electromagnetic fields of the Maxwellian theory cannot in general be explained in a mechanical way. Under this burden of failure, the electromagnetic fields were gradually considered as final, irreductible physical realities, which are not to be further explained as states of the ether. The only thing that remained to the ether of the mechanical theory was its definite state of motion. It represented, so to speak, an “absolute rest”. If all inertial systems are on a par in the Newtonian mechanics, therefore also in the Maxwell-Lorentz theory, the state of motion of the preferred frame of coordinates (at rest with respect to the ether) appeared to be fully determined. One tacitly assumed that this preferred system would, at the same time, be an inertial system, i.e. that the principle of inertia would hold in relation to the electromagnetic ether.</p> <p>There is a second way in which the rising tide of the Maxwell-Lorentz theory shifted further the fundamental concepts of physicists. Once the electromagnetic fields had been conceived of as fundamental, irreductible entities, it seemed they were entitled to rob ponderable inertial mass of its fundamental significance in mechanics. It was concluded from the Maxwell equations that an electrically charged body in motion would be surrounded by a magnetic field the energy of which would, to a first approximation, depend on the square of the velocity. What could be more obvious than to conceive of all kinetic energy as electromagnetic energy? In this wayone could hope to reduce mechanics to electromagnetism, having failed to refer electromagnetic processes back to mechanical ones. This appeared to be all the more promising as it became more and more likely that all ponderable matter was constituted of electrical elementary particles. At the same time, there were two difficulties which one could not master. First, the Maxwell-Lorentz equations could not explain how the electrical charge that constitutes an electrical elementary particle could exist in equilibrium in spite of the electromagnetic forces of repulsion. Second, the electromagnetic theory could not explain gravitation in a reasonably natural and satisfactory manner. In spite of all this, the consequences of the electromagnetic theory were so important that it was considered an utterly secure possession of physics – indeed, as one of its best founded acquisitions.</p> <p>In this way the Maxwell-Lorentz theory finally influenced our understanding of the theoretical foundations of physics to such an extent that it led to the founding of the special theory of relativity. It was realized that the electromagnetic equations do not in truth determine a particular state of motion, but that, in accordance with these equations – just as in classical mechanics – there is an infinite manifold of coordinate systems, moving uniformly with respect to each other, and all on a par, so long as one applies suitable transformation formulae for the space coordinates and the time. It is well known that this realization brought about a deep modification of kinematics and dynamics as a result. The ether of electrodynamics now no longer had any special or particular state of motion. It had the effect, like the ether of classical mechanics, of giving preference not to a particular state of motion, but only to a particular state of acceleration. Because it was no longer possible to speak of simultaneaous states in different places in the ether in any absolute sense, the ether became, so to speak, four-dimensional, because there was no objective arrangement of its space in accordance with time alone. Also, following the special theory of relativity, the ether was absolute, because its influence on inertia and light propagation was thought to be independent of physical influences of any kind. While in classical physics the geometry of bodies is presumed to be independent of the state of motion, in accordance with the special theory of relativity, the laws of Euclidian geometry for the positioning of these bodies at rest in relationship to one another are applicable only if these bodies are in a state of rest relative to an inertial system. For example, in accordance with the special theory of relativity, the Euclidian geometry does not apply to a system of bodies that are at rest relative to one another, but which in their totality rotate in relation to an inertial system. This can easily be concluded from the so-called Lorentz contraction. Therefore the geometry of bodies is influenced by the ether as well as the dynamics.</p> <p>The general theory of relativity removes a defect of classical dynamics; in the latter, inertia and weight appear as totally different manifestations, quite independent of one another, in spite of the fact that they are determined by the same body-constant, i.e. the mass. The theory of relativity overcomes this deficiency by determining the dynamical behavior of the electrically neutral mass-point by means of the law of the geodesic line, in which the inertia and weight effects can no longer be distinguished. Thereby it attributes to the ether varying from point to point, the metric and the dynamical properties of the points of matter, which in their turn are determined by physical factors, to wit the distribution of mass or energy respectively. The ether of the general theory of relativity therefore differs from that of classical mechanics or the special theory of relativity respectively, in so far as it is not “absolute”, but is determined in its locally variable properties by ponderable matter. This determination is complete if the universe is closed and spatially finite. The fact that the general theory of relativity has no preferred space-time coordinates which stand in a determinate relation to the metric is more a characteristic of the mathematical form of the theory than of its physical content.</p> <p>Even the application of the formal apparatus of the general theory of relativity was not able to reduce all mass-inertia to electromagnetic fiels ou fields in general. Furthermore, in my opinion, we have note as yet succeeded in going beyond a superficial integration of the electromagnetic forces into the general scheme of relativity. The metric tensor which determines both gravitational and inertial phenomena on the one hand and the tensor of the electromagnetic field on the other, still appear as fundamentally different expressions of the state of the ether; but their logical independence is probably more to be attributed to the imperfection of our theorical edifice than to a complex structure of reality itself.</p> <p>I admit that Weyl and Eddington have, by means of a generalization of Riemann geometry, found a mathematical system that allows both types of field to appear as though united under one single point of view. But the simplest field equations that are yielded by that theory do not appear to me to lead to any progress in the understanding of physics. Altogether it would today appear that we are much further away from an understanding of the fundamental laws of electromagnetism than it appeared at the beginning of the century. To support his opinion, I would here like briefly to point out the problem of light quanta, which problem concern, so to speak, the large-scale structure and the fine structure of the electromagnetic field.</p> <p>Ther earth and the sun have magnetic fields, the orientation and sense of which stand in approximate relationship to the axes of rotation of these heavenly bodies. In accordance with the Maxwell theory these fields could be produced by electrical currents which flow in the opposite direction to the rotational movement around the axes of the heavenly bodies. The sunspots too, which for good reasons are looked upon as vortices, possess analogous and very strong magnetic fields. But it is hard to imagine that, in all these cases, electrical conduction or convection currents of sufficient magnitude are really present. It rather looks as if cyclic movements of neutral masses are producing magnetic fields. The Maxwell theory, neither in its original form, nor as extended by the general theory of relativity, does not allow us to anticipate field generation of this kind. It would appear here that nature is pointing to a fundamental process which is not yet theorically understood.</p> <p>If we have just dealt with a case where the field theory in its present shape does not appear to be adequate, the facts and ideas that together make up the quantum theory threaten to blow up the edifice of field theory altogether. Indeed, the arguments are growing that the light quantum should be considered a physical reality, and that the electromagnetic field may not be looked upon as an ultimate reality by means of which other physical objects can be explained. The theory of Planck formula has already shown that the transmission of energy and impulse by means of radiation takes place in such a manner as if the latter consisted of atoms moving with the velocity of light c and with the energy h x fréquence nu, and with an impulse h x frequence nu divided by c; by means of experiments on the scattering of X-rays by matter. Compton now shows that scattering events occur in which light quanta collide with electrons and transmit part of their energy to the latter, whereby the light quanta change their energy and direction. So much is factually certain: the X-rays undergo such changes of frequency in their scattering as are required by the quantum hypothesis, as predicted by Debye and Compton.</p> <p>Furthermore, a paper has recently appeared by the Indian scientist Bose, regarding the derivation of the Planck formula, which is particularly important for our theoretical understanding for the following reason. Hitherto, all derivations of Planck's formula have somewhere made use of the hypothesis of the undulatory structure of radiation; for example, the factor 8 pi nu²/c3 of this formula, in the well-known derivation of Ehrenfest and Debye, was obtained by counting the number of eigenvibrations of the cavity that occur in the frequency range d (nu). This counting, which ws based on the concepts of the wave theory, is replaced by Bose by a gas-theorical calculation, which he applies to a light quantum situated in the cavity in the manner of a molecule. The question now arises whether it would not one day be possible to connect the diffraction and interference phenomena to quantum theory in such a way that the field-like concepts of the theory would represent only the expressions of the interactions between quanta, whereby no longer would an independent physical reality be ascribed to the field.</p> <p>The important fact that, according to the theory of Bohr, the frequency of the radiation is not determined by electrical masses that undergo periodical processes of the same frequency can only increase our doubts as to the independent reality of the undulatory field.</p> <p>But even if these possibilities should mature into genuine theories, we will not be able to do without the ether in theoretical physics, i.e. a continuum which is equipped with physical properties; for the general theory of relativity, whose basic points of view physicists surely will always maintain, excludes direct distant action. But every contiguous action theory presumes continuous fields, and therefore also the existence of an “ether”.</p> <h3 class="spip">Simon Saunders, Introduction of « The Philosophy of Vacuum » (1991) :</h3> <p><i>« According to Aristotle, « vacuum » is « the empty »; il is « space breft of body ». What then is “space” and “body”? At once we have two of the central themes of metaphysics : the concept of vacuum is parasitic on the concept of space and the concept of substance. Most important of all, it rests on the distinction between the two… The atomists were surely correct in their basic tenet: in some sense the world is atomistic. Surely, then, in some sense it is possible to distinguish matter from void. What appears undeniable, however, is that in the present state of theorical physics there are many levels to this notion of existence. Certain entities – particles – categorically exist. Others – virtual particles, energy, fluctuations – exist in some sense, perhaps in a relative sense (differences in energy, etc.). Others – negative-energy particles, Rindler quanta, wave-functions – perhaps do not exist. Equally, there are levels to the concept of space : there is the manifold; there is a topology and a differentiable structure; as we add an affine structure and a metric there is a geometry. If the vacuum is the least that exists, where in our catalogue of realities is the least and most simple object ? (…) Empty space, whatever it is, now controls the dynamics of material bodies. It has a dynamic role in the organization of matter, because when we consider electromagnetism, it seems that matter, and functional relationships between particles of matter, are not able to do the job on their own. Of course space, too, may be thought of as an organization principle applied to matter. The vacuum is to causation what space is to geometric relationships. (…) What of the concept of vacuum today ? Relativity and quantum theory respectively define what is to count as space that is “empty”… The vacuum of non-relativistic quantum field theory does not exhibit zero-point fluctuations, in the sense that, there, no linear combinations of the field (or its canonical conjugate) can be considered observables (on pain of violating mass superselection) ; the uncertainety relationships between the fields may be considered purely mathematical and of no physical significance… In relativistic theory the situation is so difficult that on sympathizes with the radical approach, by Basil Hiley and David Finfelstein in particular, to abandon the traditional starting-point of the continuous space-time manifold. Not only have these authors come to a similar conclusion as to what must be abandoned in the conventional theory, but they adopt similar strategies : there must exist an object prior to space – the “pre-space” in the langage of Hiley, “causal networks” according to Finkelstein – and in both cases this object is an algebraic structure. Further, the ideas of Grassman have an important influence… In fact, Hiley and Finkelstein start from diametrically opposed positions; Hiley is concerned with hidden variable theory, Finkelstein with the extension of quantum principles to the most elementary mathematical categories. However, in this enterprise it is Finkelstein who maintains the principle of locality at the fundamental level, for it is built into the concept of a “causal network”… What drives the Finkelstein programme is above of all the demand for locally “finite” theory. (…) It seems that the vacuum need not carry spatial and temporal relationships. Must it be defined in space-time terms at all, even a space-time devoid of metrical structure? Atiyah and Braam make of the vacuum something superficially more simple, because independent of the metric; but the physical structure of space-time is made more complex, because the topology is also subject to quantum law. But is it necessary that the vacuum be associated ar all with the space-time manifold? There is the temptation of a logical retreat, that the concept of “nothingness”, “the empty”, should describe that which is empty of space and time, along with all other physical objects. Indeed, this is just the possibility offered by a closed universe; “absolute nothingness” is what is not in the universe, it is what has no physical properties whatsoever. (…) The sources of the fields of forces may perhaps be topological structures, but to date no such theory can claim a shred of empirical success (written in 1991). Ian Aitchinson, in contrast begins from the phenomenogical theory, that is the standard model, and with the fundamental distinction between force and matter. In the article “The Vacuum and Unification”, we see the vacuum in all its splendor. The coherence and variety of phenomena and concepts presently exploited in the standard model are deeplay impressive. The vacuum that emerges is rich; by turns a ferromagnet, a dielectric, a superconductor, and a thermodynamic phase. Increasingly, this vacuum is reminiscent of ether. Indeed, Aitchinsons is happy to draw parallels between the ether of the nineteenth century and the grand unified vacuum. (…) The analysis of the zero-point fluctuation due to Sciama in the article “The Physical Significance of the Vacuum Field” also demonstrates a methodology. These fluctuations provide a powerful heuristic, and even if many of the phenomena described by Sciama can be interpreted in other ways, they are seldom more simply or intuitively described. Further, the zero-point fluctuations, unlike the non-zero vacuum expectation values of the Higgs and Goldstone fields considered by Aitchinson, seem to follow from basic principles of quantum theory. But as Sciama makes clear, the cosmological implications are all the more pressing ; if the fluctuations are a reality, then so too is their associated energy density. But this energy density is infinite. It does not seem possible to eliminate this difficulty by appeal to the conventional philosophy of renormalization, where the discarded infinities are considered a symptom of the incompleteness of the theory. I have emphasized a difficulty of Sciama's approach, let me also mention an important success. The existence of a non-zero particle distribution in the Minkowski vacuum, as described by an accelerating observer in an “appropriate” coordinate system, is a remarkable and disturbing feature of relativistic quantum theory. Must we conclude that the concept of particle is observer-dependent ? What of the energy associated whith such a particle distribution ? Unruh's idealized model of an accelerating particle detector shows further that such particles (the so-called Rindler quanta) should be experimentally detectable. (…)”</i></p> <h3 class="spip">“The Negative-Energy Sea”», Simon Saunders :</h3> <p><i>“In elementary quantum mechanics the vacuum is very simple; it is the quantum analogue of the Newtonian vacuum. In the vacuum not only are there no particles, but there is no theory. There is no Hilbert space, there is no time evolution, one cannot write dowen equations for this vacuum. The vacuum concept (as distinct from the concepts of space and time) can be described only informally. We have the same situation in classical particle mechanics. But in quantum field theory (also in continuum mechanics and classical field theory), the vacuum is modelled in the mathematics.) The idea of “vacuum” is relativized to the observable content of the theory, be it states of a medium, excitations of a field, or particle number. In quantum electrodynamics, despite the field aspect, the vacuum is defined not as the zero-valued fields (there is no state in which all the fields have eigenvalue zero), still less as a zero-valued wave function (which is not even a state), but rather in terms of the absence of any particles. The canonical vacuum is the state of emptiness. It might seem that this concept of vacuum is essentially unique, and almost as simple as in the elementary theory. Every particle observable has the value zero with probability one. Nevertheless, there are self-adjoint operators for which this is not the case, for example certain combinations of the quantum fields. From the point of view of these operators, the vacuum is not at all trivial. Properties of the vacuum picked out in this way may still be interpreted in particulate terms (almost entirely, in perturbation theory), and there is a direct connection with the picture of the quantum field as collection of harmonic oscillators (zero-point energy); but it seems to me that a more immediate problem is to understand why such operators arise in particle mechanics in the first place. In particular, one wants to understand how in the Dirac theory even well defined particle observables are required to have vacuum expectation values that are non-zero (and in fact infinite). There is a more general problem. As I have indicated, the Dirac vacuum brings in its wake the concepts of antimatter and pair creation and annihilation processes. These transform the quantum theory into an edifice of remarkable phenomenogical expressiveness and real mathematical complexity.”</i></p> <h3 class="spip">“The Physical Significance of the Vacuum State of a Quantum Field”, D.W. Sciama :</h3> <p><i>“ Even in its ground state, a quantum system possesses fluctuations and an associated zero-point energy, since otherwise the uncertainty principle would be violated. In particular, the vacuum state of a quantum field has these properties. For example, the electric and magnetic fields of the electromagnetic vacuum are fluctuating quantities. This leads to a kind of reintroduction of the ether, since some physical systems interacting with the vacuum can detect the existence of its fluctuations. However, this ether is Lorentz-invariant, so there is no contradiction with special relativity… Since then, zero-point effects have become commonplace in quantum physics, for example in spectroscopy, in chemical reactions, and in solid-state physics. Perhaps the most dramatic example is their role in maintaining helium in the liquid state under its own vapour pressure at absolute zero. The zero-point motion of the atoms keep them sufficiently far apart on average so that the attractive forces between them are tooweak to cause solidification… Usually the boundary conditions associated with a physical system limit the range of normal modes that contribute to the ground state of the system and so to the zero-point energy. A trivial example is a harmonic oscillator, with corresponds to a single normal mode of frequency ν and so to a zero point energy 1/2hν. In more complicated cases the range of normal modes may depend on the configuration of the system. This would lead to a dependence of the ground-state energy on the variables defining the configuration and so, by the principle of virtual work, to the presence of an associated set of forces. One important example of such a force is the homopolar binding between two hydrogen atoms when their electron spins are antiparallel (Hellman 1927). When the protons are close together, each electron can occupy the volume around either proton. The resulting increase in the uncertainty of the electron's position leads leads to a decrease in its zero-point energy. Thus, there is a binding energy associated with this diatomic configuration, and the resulting attractive force is responsible for the formation of the hydrogen molecule. By contrast, when the electron spins are parallel, the Pauli exclusion principle operates to limit the volume accessible to each electron. In this case the effective force is repulsive. More relevant to the present paper is the force that arises when some of the normal modes of a zero rest-mass field such as the electromagnetic field are excluded by boundary conditions on the conductors ensure that normal modes whose wavelength exceeds the spacing of the conductors are excluded. If now the conductors are moved slightly apart, new normal modes are permitted and the zero-point energy is increased. Work must be done to achieve this energy increase, and so there must be an attractive force between the plates. This force has been measured, and the zero-point calculation verified… The Casimir effect show that finite differences between configurations of infinite energy do have physical reality. Another example of this principle for zero-point effects is the Lamb shift… An electron, wether bound or free, is always subject to the stochastic forces produced by the zero-point fluctuations of the electromagnetic field, and as result executes a Brownian motion. The kinetic energy associated with this motion is infinite, because of the infinite energy in the high-frequency components of the zero-point fluctuations. This infinity in the kinetic energy can be removed by renormalizing the mass of the electron (Weisskopf 1949). As with the Casimir effect, physical significance can be given to this process in situations where one is dealing with different states of the system for which the difference in the total renormalized Brownian energy (kinetic plus potential) is finite. An example of this situation is the famous Lamb shift between the energies of s and p electrons in the hydrogen atom; according to Dirac theory, the energy levels should be degenerate. Welton (1948) pointed out that a large part of this shift can be attributed to the effects of the induced Brownian motion of the electron, which alters the mean Coulomb potential energy. This change in electron energy is itself different for an s and p electron, and so the Dirac degeneracy is split. This theoretical effect has been well verified by the observations. One can also regard the Lamb shift as the change in zero-point energy arising from the dielectric effect of introducing a dilute distribution of hydrogen atoms into the vacuum. The frequency of each mode is simply modified by a refractive index factor (Feynman, 1961).”</i></p> <h3 class="spip">“Theory of Vacuum”, David Finkelstein :</h3> <p><i>“Today the vacuum is recognized as a rich physical medium, subject to phase transitions, its symmetry broken by non-vanishing vacuum values for several important fields akin to the permanent magnetization of a ferromagnet, and supporting the emission, propagation, and absorption of particles. A general theory of the vacuum is thus a theory of everything, a universal theory… The most workable theories of the vacuum today are quantum field theories. In these the vacuum serves as the law of nature, as reviewed below. The structure of the vacuum is the central problem of physics today; the fusion of the theories of gravity and the quatum is a subproblem… The next bridgehead is a dynamical topology, in which even the local topological structure is not constant but variable… The chasm between h and c is the key problem of physics today. There may be no further need to unify quantum theory and gravity if gravity and inertia are already macroscopic quantum effects. This suggestion evolves from a growing list of parallels between the stories of relativity and quantum theory which I have used in teaching them in recent decades : - each of these two theories has its own new fundamental constant (h and c) and a correspondence principle recovering the old physics in the transition to a singular limit (h->0, c->∞), each is fundamentally epistemological, in that it sets a universal limitation upon the i/o processes that link us with our experimental systems (h limiting the derterminacy of these processes, c the signal speed). In each singular limit, basically non-commutative processes becom commutative (p and x determinations for h->0, boosts for c->∞). The novel non-commutativity is expressed by a pair paradox (the two slits, the two twins). Each constant links time t to another fundamental physical variable (energy E for h, space x for c), so that the new theory is conceptually more unified than the old in an unanticipated way (clocks then defining energies and distances respectively). Each theory extends the principle of relativity to a wider class of transformation and a richer class of experimenters (Dirac's quantum transformation theory, Einstein's special relativity). Each is expressible completely as the theory of a transfer relation for i/o experiments (the allowed transition of quantum theory, the causal relation of special relativity). The signals that one uses operationally to define the space-time points and causal relations of relativity are actually ensembles of quanta.It is not difficult to extend this parallel from h to c to Biltzmann's constant k, with quantum theory, space-time theory, and thermodynamics appearing as successively courser statistical descriptions of the same processes. This suggests that space-time vectors and ψ. We may call the respective inverse processes (going fron macroscopic theory to quantum) coherent and incoherent quantization, according as they start from experiences with or without quantum phase data.”</i></p> <h3 class="spip">Topology of the Vacuum”, Michael Atiyah :</h3> <p><i>“ Quantum theory requires us to modify our physical ideas in profound ways, and we must inevitably start by re-examining the classical vacuum. Quantum field theory attempts to deal with the classical force-fields in a quantum-mechanical way, and the “quantum vacuum” that emerges from this theory is a complex and mysterious structure which stretches mathematics to its utmost limits. Quantum fields fluctuate and convert themselves into particles in a bewildering manner, indicating in particular the fact that the conventional separation between force and matter cannot be maintained. A genuine quatum vacuum should therefore be devoid of both matter and fields of force. There should be no particles and no geometric distortion of space-time. This ultimate vacuum might appear so empty of features as to be mathematically trivial and misleading conclusion. This quantum vacuum does indeed have interesting geometrical features, but these relate not to the traditional geometry of Euclid, Riemann, etc., involving measurement, but to that modern branch of the subject known as topology, which is concerned with qualitative properties of space. Unlike measurement, which can be conducted on a small local scale, topolical features are visible only on a “global” scale. This relation between topology and the quantum vacuum has been recognized only quite recently, and its full implications are just now being explored. It is still too early to predict how this will alter our understanding of the universe, but it is clear that we have reached a deeper level in the dialogue between mathematics and physics… A fundamental experiment, first suggested by Bohm and Aharonov, consists in sending a beam of electrons round a solenoid carrying a magnetic flux (Aharonov, 1986). The experiment shows that the electrons exhibit interference patterns, depending on the strength of the magnetic flux. Thus, the electrons are physically affected by the magnetic field even though the field lies entirely inside the solenoid and the electrons travel in the exterior region. This Bohm-Aharonov effect therefore shows that, even in a force-free region, there are physical effects. These effects are quantum-mechanical, since they are physical effects. These effects are quantum-mechanical, since they correspond to phase shifts in the wave function of the electron, and they have a topological origin since the force-free region has a cylindrical hole in it. This exhibits clearly the basic relation between quantum theory and topology, particularly in relation to notions of the vacuum. Topology may be roughly defined as the study of “holes” and related phenomena. The size of a hole and its exact location is irrelevant in topology… Going beyond the single cylindral hole or flux tube of the Bohm-Aharonov experiment, we can consider a complicated knotted configuration of tubes. The study and classification of such knots is a typical and difficult problem in topology. The more elaborate the knot, the more intricate is the structure of the external vacuum… These developpements strongly suggest that topological aspects of 3-dimensional space, as manifested by knots, should play some fundamental role in quantum physics.”</i></p> <h3 class="spip">“The Vacuum and Unification”, I.J.R. Aitchison (1991) :</h3> <p><i>« It is common observationthat fundamental physics seems to have progressed, over the last hundred years or more, in the direction of ever greater unification. It is fait to describe this movement as progress, because it does appear that the drive towards unification has, in many diverse ways, acted as a powerful heuristic device in constructing phenomenologically successful theories. Less widely noted, perhaps, is the crucial role that the “vacuum” (as currently understood) has played, and still plays, in many aspects of the unification programme. This is what I want to examine, very briefly, in the present contribution. (…) Although the vacuum state is (normally) one in which the average value of all quantum fields is zero, the mean square values of the field are in general not zero: that is, there are fluctuations – and this is true even at absolute zero. These fluctuations are observable: those in the electromagnetic field account for most of the Lamb shift, in hydrogen, while those in charged-particle (matter) fields give rise to the phenomenon of “vacuum polarization” which accounts for a further contribution (small in hydrogen, but large in muonic helium) to the Lamb shift. In quantum electrodynamics, the effect of the vacuum is partially to sreen a test charge at distances of h/mc, where m is the mass of electron. In other words, at distances smaller than the size (4x10-13 m) the effective electric charge on a test body will appeare to increase. This is the usual effect of polarization in all normal dipolar media (including, in this respect, the vacuum of quantum electrodynamics (QED)). A major surprise was the discovery by Gross and Wilczek (1973) and Politzer (1973) that in non-Abelian gauge theories (such as those now believed to describe the strong and weak interactions of quarks and leptons) vacuum polarization produces a net “anti-screening” effect: the effective strong and weak “charges” decrease at small interparticle separation. It is conventional to discuss this phenomenon in terms of “fine-structure constants” α, α3, and αn, for the electromagnetic, strong, and weak interactions, respectively. (…) The field (or fields) that have a non-zero vacuum value are called generically Higgs fields, after P.W. Higgs, one of the originators of this mechanism (Higgs 1964) whereby normally massless quanta acquire mass. (…) There is actually nothing inherently unreasonable in the idea that the state of minimum energy (the vacuum) may be one in which some field quantity has non-zero average value. Plenty of condensed matter physics examples exist which display this feature – for example, the ferromagnet below its transition temperature, where there is a net alignment of the atomic spins. However, it remains a conjecture that something like this actually happens in the weak interaction case; at present, no dynamical basis for the Higgs mechanism exists, and it is purely phenomenological.”</i></p> <h3 class="spip">“Vacuum or Holomovement”, B.J. Hiley (1991) :</h3> <p><i>“ Quantizing the gravitational field presents some formidable problems. The deep link between gravity and space-time implies that, if quantization is to be successfully carried out, then radical changes in our understanding of space-time will be needed. In this paper I will explore some new ideas about space-time that can be motivated through a purely algebraic approach to quantum mechanics and which call into question the notion of absolute locality. In order to bring out these ideas, a brief review of the classical and quantum notions of the vacuum, particularly in their relation to our understanding of space-time structure, is first presented. (…) The history of the vacuum has had, in my view, a rather curious evolution. Throughout history, opinions as to its nature seem to swing from one extreme to the other. It has been considered at times to be “full” or substantive, while at other times it has been treated as “empty” or void. Even from the earliest days, there has been little agreement. For instance, Parmenides argued that “emptiness is nothingness, ans that which is nothing cannot be”. To him the vacuum had to be compact plenum which he regarded as being constituted as one continuous unchanging whole. And its logic alone that forced him to the conclusion that movement is mere illusion. But surely, movement is more than just illusion. Material substance is perceived as constantly changing, some changes being rapid, others being extremely slow. Is this not more naturally explained by the Democritian atoms moving from one region of space to another not already occupied by other atoms, i.e. into empty regions? Therefore, to conceive of movement of substantive entities, must we not surely have an empry vacuum? This notion of a void, of the empty vacuum, provided the backcloth for the development of Newtonian physics. Strenghthened by the differential calculus, particle mechanics grew from the primitive concepts supplied by Democritus and extended qualitatively by Lucrecius. Particle-in-motion would provide a mechanical explanation of all physical process. Even light, in Newton's view, was particulate in nature, with “corpuscules” moving through the vacuum, sometimes being reflected and sometimes being transmitted when they reached a transparent boundary. However, their predicted behaviour once they entered the medium was not supported by experiment, and it was wave theory that ultimately triumphed with its simpler explanations of interference and diffraction. The corpuscular theory was abandoned until the event of the quantum theory. But how could a wave be sustained in “empty space”? Surely, all our experience of wave phenomena was mechanical in origin and required a medium in which the vibrations could be sustained. The mechanical ethos had become so deeply ingrained that an explanation of electromagnetic fields in terms of vibrations in some kind of substantive ether was strongly advocated. Thus a plenum-like vacuum was reintroduced, and by the end of the nineteenth century it became fashionable to take this ether very seriously, and to seek an explanation of the ultimate source of all physical phenomena, including the atoms themselves, in terms of structures or invariant features of the plenum itself (such as vortices). It was the failure to detect any movement of the earth relative to this Maxwellian plenum that began to raise serious doubts about the existence of such a “substance”. Not only had experiments like those of Michelson and Morley failed to detect any such movement through the ether, but the very structure of the special theory of relativity made it appear that any attempt to look for such an ether was doomed to failure. The seemingly inevitable conclusion appeared to be that the vacuum is “really empty”, a notion that has dominated the more recent developments in physics. The reaction against the reintroduction of such an ether or plenum has been so strong that any theory that dared to call on such a notion was for a time deemed to be unacceptable and preposterous. In the 1960s and 1970s I often came across such a reaction when I tried to discuss de Broglie's use of a “sub-quantum medium” as a means of providing a possible explanation of the quantum formalism. The objection was not so much against the attempt to find a more physically intuitive explanation of quantum phenomenon, but rather against the introduction of the “sub-quantum medium”. The retort, “Surely Einstein has shown us that the vacuum is “empty” and the reintroduction of such an outmoded way of thought will not provide a satisfactory understanding of phenomena”, was not uncommon. Yet in relativistic quantum field teory the notion of “vacuum polarization” had already emerged and was being used quite freely, albeit in a very formal way. But it is necessary to evoke quantum field theory, Einstein (1924) himself did not react so strongly against the notion of an ether. What he questioned was the need to interpret Maxwell's equations “mechanically”, i.e. in terms of vibrations of a plenum-like substance. Was it necessary to regard the notion of field as an attribute of substance, or could it be regarded as something in its own right? Einstein (1969) argued that Maxwell's equations successfully accounted for a large number of phenomena and that was not necessary to interpret the field quantities in terms of any deeper structure. Nothing was to be gained by trying to interpret these fields in terms of an underlying substance, as demanded by the mechanical approacha; Newtonian mechanics was clearly limited, so why continue to use an outmoded conceptual form? Let the continuous field be regarded as an entity in its own right. Of course, it would now be possible to take the electromagnetic field as an ether and attempt to account for all the properties of field as an ether and attempt to account for all the properties of matter in terms of his field alone. Indeed, many efforts were made in this direction. However, there were processes that were clearly not electromagnetic in origin. Gravity was one of the more obvious examples, and it soon became evident that something more was needed. Einstein was the first to realize that the electromagnetic field contained a further limitation, namely, that Maxwell's equations are invariant only in special frames of reference, the inertial frames. (…) To Einstein (1924), terms like “the gravitational field”, “the structure of space-time”, and “the ether” were all synonymous. (…) Now returning to general relativity, it should be rembered that Einstein (1969) himself did not regard the theory as expressed through the field equations to be complete. (…) Einstein wanted to regard the particle itself as a concentration of field energy or, perhaps, even a singularity in the gravitational field so that gravity, particles, and, of course, electromagnetism could be described by one single field, the “unified field”.”</i></p> <h3 class="spip">“Theory of Vacuum”, David Finkelstein (1991) :</h3> <p><i>“Today the vacuum is recognized as a rich physical medium, subject to phase transitions, its symmetry broken by non-vanishing vacuum values for several important fields akin to the permanent magnetization of a ferromagnet, and supporting the emission, propagation, and absorption of particles. A general theory of the vacuum is thus a theory of everything, a universal theory. It would be appropriate to call the vacuum “ether” once again, as long as we remember its local Lorentz invariance. The most workable theories of the vacuum today are quantum field theories. In these the vacuum serves as the law of nature, as reviewed below. The structure of the vacuum is the central problem of physics today; the fusion of the theories of gravity and the quantum is a subproblem. Here I develop a quantum-space-time description of the vacuum. Einstein considered such a programme in the 1930s:</i></p> <p><i>“To be sure, it has been pointed out that the introduction of a space-time continuum may be considered as contrary to nature in view of the molecular structure of everything which happens on a small scale. It is maintained that perhaps the success of the Heisenberg method points to a purely algebraic method of description of nature, that is to the elimination of continuous functions from physics. Then, however, we must also give up, by principle, the space-time continuum. It is not unimaginable that human ingenuity will some day find methods which will make it possible to proceed along such a path. At the present time, however, such a program looks like an attempt to breathe in empty space.”</i> (Einstein, 1936)</p> <p> <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_state" class='spip_out' rel='external'>What is Vacuum state</a></p> <p><a href="http://translate.google.fr/translate?u=http://www.matierevolution.fr%2Fspip.php?article597&sl=fr&tl=en&hl=fr&ie=UTF-8" class='spip_out' rel='external'>What is Quantum vacuum</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?article334" class=''>Particle of matter or emergence of structure in the vacuum</a></p> <p><a href="https://www.physicsforums.com/threads/quantum-vacuum-what-is-it.343049/" class='spip_out' rel='external'>Quantum vacuum, what is it ?</a></p> <p><a href="http://translate.google.fr/translate?u=http://www.matierevolution.fr%2Fspip.php?breve95&sl=fr&tl=en&hl=fr&ie=UTF-8" class='spip_out' rel='external'>Interactions between matter and vacuum</a></p> <p><a href="http://translate.google.fr/translate?u=http://www.matierevolution.fr%2Fspip.php?article1324&sl=fr&tl=en&hl=fr&ie=UTF-8" class='spip_out' rel='external'>What is the structure of matter and vacuum</a></p> <p><a href="http://translate.google.fr/translate?u=http://www.matierevolution.fr%2Fspip.php?article39&sl=fr&tl=en&hl=fr&ie=UTF-8" class='spip_out' rel='external'>Vacuum is not emptiness</a></p> <p><a href="http://translate.google.fr/translate?u=http://www.matierevolution.fr%2Fspip.php?article43&sl=fr&tl=en&hl=fr&ie=UTF-8" class='spip_out' rel='external'>The destructive/constructive vacuum</a></p> <p><a href="https://www.google.com/search?tbm=bks&q=quantum+vacuum#tbm=bks&q=quantum+matter+and+vacuum" class='spip_out' rel='external'>Quantum matter and vacuum</a></p> <p><a href="https://books.google.fr/books?id=uPHJCgAAQBAJ&printsec=frontcover&dq=vacuum+quantum&hl=fr&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=vacuum%20quantum&f=false</p> <p>[Probing the Quantum Vacuum -> https://books.google.fr/books?id=lctrCQAAQBAJ&pg=PA1&dq=vacuum+quantum&hl=fr&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=vacuum%20quantum&f=false" class='spip_out' rel='external'>Quantum Vacuum and Quantum Electrodynamics</a></p> <p><a href="https://books.google.fr/books?id=rAEVOLae_FoC&printsec=frontcover&dq=vacuum+quantum&hl=fr&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=vacuum%20quantum&f=false" class='spip_out' rel='external'>A Philosophical Concept</a></p> <p><a href="https://books.google.fr/books?id=cyA619V9eKcC&printsec=frontcover&dq=vacuum+quantum&hl=fr&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=vacuum%20quantum&f=false" class='spip_out' rel='external'>Casimir Effect</a></p> <p><a href="https://books.google.fr/books?id=MmXthQe-lL4C&printsec=frontcover&dq=vacuum+quantum&hl=fr&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=vacuum%20quantum&f=false" class='spip_out' rel='external'>Conversion of the Zero-point Energy</a></p> <p><a href="https://books.google.fr/books?id=d0wS0EJHZ3MC&pg=PA178&dq=vacuum+quantum&hl=fr&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=vacuum%20quantum&f=false" class='spip_out' rel='external'>Conceptual Foundation of Quantu Field Theory</a></p> <p><a href="https://books.google.fr/books?id=Vh-3CgAAQBAJ&printsec=frontcover&dq=vacuum+quantum&hl=fr&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=vacuum%20quantum&f=false" class='spip_out' rel='external'>Light and Vacuum</a></p> <p><a href="https://books.google.fr/books?id=rbcQMK6a6ekC&printsec=frontcover&dq=vacuum+quantum&hl=fr&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=vacuum%20quantum&f=false" class='spip_out' rel='external'>The QCD Vacuum</a></p> <p><a href="https://books.google.fr/books?id=n7VKYQF47UIC&pg=PA76&dq=vacuum+quantum&hl=fr&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=vacuum%20quantum&f=false" class='spip_out' rel='external'>The Universe of Fluctuations</a> <a href="https://books.google.fr/books?id=rAEVOLae_FoC&printsec=frontcover&dq=philosophy+of+vacuum&hl=fr&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=philosophy%20of%20vacuum&f=false" class='spip_out' rel='external'>The Quantum Vacuum</a></p> <p><a href="https://www.google.com/search?tbm=bks&q=quantum+vacuum" class='spip_out' rel='external'>Other lectures</a></p> <h3 class="spip">Read also :</h3> <p><span class='spip_document_8528 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L324xH499/-3163-0ca47.jpg' width='324' height='499' alt="" style='height:499px;width:324px;' /></span><span class='spip_document_8527 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L338xH499/-3162-24cd1.jpg' width='338' height='499' alt="" style='height:499px;width:338px;' /></span><span class='spip_document_8526 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L317xH499/-3161-60bae.jpg' width='317' height='499' alt="" style='height:499px;width:317px;' /></span><span class='spip_document_8525 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L188xH268/-3160-1b0a2.jpg' width='188' height='268' alt="" style='height:268px;width:188px;' /></span><span class='spip_document_8524 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L166xH250/-3159-6f066.jpg' width='166' height='250' alt="" style='height:250px;width:166px;' /></span><span class='spip_document_8523 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L195xH321/-3158-9547c.jpg' width='195' height='321' alt="" style='height:321px;width:195px;' /></span></p></div> Qu'est-ce que le vide ? http://www.matierevolution.org/spip.php?article4504 http://www.matierevolution.org/spip.php?article4504 2014-12-15T02:06:00Z text/html fr Robert Paris Vide Virtuel Ce n'est pas la notion de matière qui a changé : c'est celle de vide. Le vide n'est plus le rien. Il est polarisé donc source des charges électriques. Il est quantique, chaotique et fractal. Il est source du temps et de l'espace. La matière n'est qu'une partie des niveaux d'organisation du vide quantique. Imaginez que l'espace est plein de toutes les sortes de particules et de leurs antiparticules mais pour des durées trop courtes pour être perceptibles à notre échelle (elles sont dites virtuelles)... (...) - <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?rubrique20" rel="directory">Atome : La rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique) - Atom : laws of physics or the feedback of matter/light/ void (from microphysics to astrophysics)</a> / <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot85" rel="tag">Vide</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot222" rel="tag">Virtuel</a> <div class='rss_texte'><h3 class="spip">Ce n'est pas la notion de matière qui a changé : c'est celle de vide. Le vide n'est plus le rien. Il est polarisé donc source des charges électriques. Il est quantique, chaotique et fractal. Il est source du temps et de l'espace. La matière n'est qu'une partie des niveaux d'organisation du vide quantique. </h3> <p><span class='spip_document_4718 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L237xH212/-46-87a07.jpg' width='237' height='212' alt="" style='height:212px;width:237px;' /></span></p> <p>Imaginez que l'espace est plein de toutes les sortes de particules et de leurs antiparticules mais pour des durées trop courtes pour être perceptibles à notre échelle (elles sont dites virtuelles)...</p> <p><span class='spip_document_8573 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L320xH240/-167-aa29b.gif' width='320' height='240' alt="" style='height:240px;width:320px;' /></span></p> <p><i>"Souvent on va plus loin et l'on regarde l'éther comme la seule matière primitive ou même comme la seule matière véritable. Les plus modérés considèrent la matière vulgaire comme de l'éther condensé, ce qui n'a rien de choquant ; mais d'autres en réduisent encore plus l'importance et n'y voient plus que le lieu géométrique des singularités de l'éther. par exemple, pour Lord Kelvin, ce que nous appelons matière n'est que le lieu des points où l'éther est animé de mouvements tourbillonnaires ; Pour Riemann, c'était le lieu des points où l'éther est constamment détruit ; pour d'autres auteurs plus récents, Wiechert ou Larmor, c'est le lieu des points où l'éther subit une sorte de torsion d'une nature toute particulière."</i></p> <p><strong>Henri Poncaré</strong> dans "La science et l'hypothèse"</p> <p><i>« Les particules n'accèdent à l'existence dans le monde ordinaire que grâce à un processus de création-annihilation dans ce plein qu'est le vide. (...) En 1927, Dirac, en cherchant l'équation qui serait capable de rendre compte du comportement de l'électron et satisferait tout à la fois à la théorie quantique et à la théorie de la relativité einsteinienne, (…) s'aperçut qu'il y avait une autre solution (que l'électron) de charge positive. (…) Chaque fois qu'on construit une théorie quantique relativiste pour décrire une particule, la théorie fait apparaître la nécessité de postuler une « antiparticule » symétrique, de charge opposée. Ces antiparticules forment ce qu'on appelle l'antimatière, dénuée de tout le mystère dont on entoure parfois son nom : ce n'est en fait rien qu'une autre forme de la matière, composée d'antiparticules ayant des charges opposées à celles des particules ordinaires. (…) Dirac, tirant les conclusions de la découverte du positron (antiparticule de l'électron), put proposer une description toute nouvelle du vide. Jusqu'alors, on s'était représenté le vide comme réellement vide, on aurait extrait toute forme de matière et de rayonnement, ne contenait strictement rien, et, en particulier, aucune énergie. C'est à Dirac que l'on doit d'avoir, en deux étapes, repeuplé le vide et fait en sorte que le vide ne soit plus vide. (...) Nous avons fait ressortir (..) ce caractère du vide en tant que conjonction des opposés. (..) Conjonction des opposés qui ne trouve son vrai sens que dans la mesure, néanmoins, où elle correspond au plus près à une dialectique des modes d'être. (..). C'est la négation du principe d'identité. (..) Proclus : ''Je définis au sujet du mode des négations qu'elles ne sont pas privatives de ce sur quoi elles portent, mais productives de ce qui est''(..) et tout au terme de la course , c'est la négation de la négation elle-même. (..) Si l'on accepte de suivre cette pensée dialectique dans sa rigueur tout interne, on s'aperçoit en même temps comment tombent les objections qu'on oppose à ce modèle. (..) Ce que nous voulions montrer, c'est qu'il existe une logique de la pensée du vide »</i></p> <p><strong>Victor Weisskopf</strong> dans « La révolution des quanta »</p> <p><i>« L'électron interagit avec les « paires virtuelles » de son propre champ électromagnétique. (…) Le vide quantique contient de telles paires virtuelles et cet effet a été observé sous le nom de « polarisation du vide ». L'électron se trouve interagir avec la charge d'un des éléments de la paire virtuelle, en sorte qu'un électron quantique n'est jamais « nu » mais « habillé » d'un essaim ou nuage de paires virtuelles qui polarisent son environnement immédiat et modifient, par voie de conséquence, ses niveaux d'énergie. (…) La procédure dite de renormalisation considère que la masse et la charge physique de l'électron sont celles de l'électron « habillé » et non celles de l'électron « nu ». ce dernier n'existe pas réellement, puisqu'il est toujours impensable sans son champ. »</i></p> <p><strong>Michel Paty</strong> dans « Nouveaux voyages au pays des quanta »</p> <p><a href="http://fr.wikipedia.org/wiki/Particule_virtuelle" class='spip_out' rel='external'>Particules virtuelles du vide</a></p> <p><a href="http://www.astrosurf.com/luxorion/quantique-particules2.htm" class='spip_out' rel='external'>Le virtuel</a></p> <p> <i>"Le niveau de description ultime susceptible de fonder la singularité du vide est la théorie quantique des champs, qui combine les concepts de la relativité restreinte et ceux de la physique quantique. (…) le vide y est le ciment permanent de l'univers, les particules en jaillissent et y replongent comme des poissons volants, non sans servir de monnaie d'échange entre les particules stables et durables qui donnent sa chair au monde, et qui proviennent d'ailleurs elles-mêmes de la pulvérisation du vide primordial. (…) Les particules virtuelles (du vide quantique) sont si fugitives qu'elles sont comme si elles n'étaient pas. Les particules « réelles » et « virtuelles » sont tout aussi existantes les unes que les autres, mais les dernières disparaissent avant même qu'on puisse les observer. (…) Les termes de « fluctuation du vide » et « particules virtuelles » sont équivalents dans la description, le premier appartenant au langage des champs, le second à celui des particules. (…) Les fluctuations électromagnétiques, et donc les photons virtuels qui en sont la contrepartie dans le langage des particules, furent mises en évidence dès 1940, par la mesure du décalage des raies spectrales de l'hydrogène (Lamb shift) dû à un très léger changement des niveaux d'énergie de l'atome correspondant, et par la découverte d'une minuscule attraction entre deux plaques conductrices (effet Casimir). (…) Le vide se peuple d'une invisible engeance. L'inventaire du moindre centimètre cube d'espace frappe de stupeur : les paires électron-positon (+ et -) côtoient toute une faune de quanta. Les paires électron-positon virtuelles, en dépit de leur faible durée de vie, s'orientent dans le champ électrique des charges électriques présentes et modifient leurs effets. Océan de particules virtuelles, on peut s'étonner de voir encore à travers le vide, tant il est poissonneux En lui s'ébattent tous les photons, bosons intermédiaires et gluons nécessaires à la transmission des forces qui charpentent, coordonnent et organisent le monde. Les particules furtives qui émergent du vide et s'y précipitent aussitôt relient entre elles les particules stables et durables de la matière, dites particules réelles (quarks et leptons). (…) Le vide, à la différence de la matière et du rayonnement, est insensible à la dilatation car sa pression est négative. Ceci provient de la relation : pression = opposé de la densité d'énergie qui lui confère son invariance relativiste. La pression négative engendre une répulsion gravitationnelle. De fait, si la gravitation freine l'expansion de l'univers, l'antigravitation ne peut que l'accélérer.</p> <p>Le vide est écarteur d'espace et créateur de matière</p> <p>(…) La création de matière (via la lumière) est le fruit de la transmutation du vide indifférencié en entités physiques distinctes. Il y a là une chaîne physique de la genèse : Vide -> Lumière -> Matière et Antimatière. Le vide est une composante de l'univers, distincte de la matière ordinaire et du rayonnement. Vide, rayonnement et matière diffèrent par leur équation d'état (relation entre densité et pression pour le fluide considéré), laquelle influe sur l'expansion de l'univers et est influencée par elle, par le biais des transitions de phase. (…) Sa rage savonneuse à s'étendre indéfiniment, l'univers la tiendrait du vide. Le vide a enflé sa bulle. (…) Il y a autant de vides que de champs. (…) Chaque restructuration profonde, ou brisure de symétrie, modifie l'état du vide. Inversement, chaque modification de l'état du vide induit une brisure de symétrie. L'évolution de l'univers procède ainsi par brisures de symétrie successives qui se soldent par des transitions de phase, lesquelles bouleversent l'apparence globale du cosmos. » </i></p> <p><strong>Michel Cassé</strong> dans « Dictionnaire de l'ignorance »</p> <p>Maurice Jacob dans « Au cœur de la matière » :</p> <p><i>« Le vide est animé par la création continuelle et la disparition rapide de paires électron-positron. Ce sont des paires virtuelles mais cela va compliquer notre processus d'absorption qui ne demande qu'un temps très bref durant lequel ces paires virtuelles ont bien le temps de se manifester. L'électron, de charge négative, va ainsi attirer les positrons de ces paires virtuelles en repoussant leurs électrons. « Approchant » de l'électron, le photon va ainsi le « voir » entouré d'un « nuage » de charge positive dû aux positrons virtuels attirés. Il aura l'impression que la charge de l'électron est plus faible que celle annoncée. C'est une version quantique de l'effet d'écran. (…) Revenons à notre électron absorbant un photon tout en s'entourant d'un nuage virtuel contenant plus de positrons que d'électrons. Si le transfert augmente, le photon peut « voir » avec plus détail. Il « attrapera » l'électron avec une partie plus faible de ce nuage positif qui l'entoure. Le photon aura l'impression que la charge de l'électron augmente avec le transfert qu'il apporte. (…) L'effet principal peut être conçu comme la transformation de photon en une paire électron-positron, qu'il réabsorbe avant l'interaction. (…) La diversité sort de la structure du vide. (…) Le vide du modèle standard a une structure. Il se comporte d'une façon analogue à un corps supraconducteur. (…) Si le temps d'observation est de dix puissance moins 21 secondes (…) des paires électron-positron peuvent spontanément apparaître. Si le temps d'observation tombe à dix puissance moins 24 secondes, (…) le vide peut bouillonner de pions. Sur un temps de dix puissance moins 26 secondes, une particule Z peut se manifester. (…) Quand on atteint un temps de dix puissance moins 44 secondes, la gravitation devient quantique. » </i></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?rubrique3" class='spip_out' rel='external'>La nature en révolution</a> <br /></p> <p><a href="http://www.astrosurf.com/luxorion/quantique-particules2.htm" class='spip_out' rel='external'>Particules virtuelles de matière et d'antimatière</a></p> <p><strong>LE VIDE</strong></p> <p> <span class='spip_document_1082 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L500xH375/mandelbrot-automatic-art-11b90.jpg' width='500' height='375' alt="" style='height:375px;width:500px;' /></span></p> <p><i>"L'éther est-il matériel ? De toute façon, s'il est il doit être matériel, il doit être intégré dans le concept de matière. Mais il n'a pas de pesanteur. »</i> <strong>Friedrich Engels</strong> dans « Dialectique de la nature »</p> <p><i>« Aujourd'hui le vide n'est pas le rien. Il serait même l'acteur central de l'histoire de la matière et de l'Univers, le partenaire privilégié de la physique. Vide et matière ne sont plus deux manifestations séparées de la nature mais deux aspects d'une même réalité. »</i> <strong>Edgard Gunzig et Isabelle Stengers</strong> dans « Le vide »</p> <p>L'astrophysicien <strong>Cassé</strong> écrit dans « Du vide et de la création » : « Au centre de la nuée du virtuel est encore un virtuel, d'ordre plus élevé. Et ces électrons et positons doublement virtuels s'entourent eux-mêmes de leur propre nuage de corpuscules virtuels, et cela ad infinitum. (…) L'image quantique qui en résulte est un électron (…) protégé par des rangs successifs de photons virtuels (…) L'électron n'est plus l'être simple qu'il était. (…) Il s'habille de vide fluctuant. De même, chaque proton est dépeint comme un microcosme concentrique où s'étagent les différents niveaux de virtualité. Au centre est la particule réelle, sa garde rapprochée est constituée par des particules et antiparticules les plus massives (énergétiques) et donc les plus éphémères, bosons W et Z, paires proton-antiproton et photons gamma. Le second cercle contient les couples positon-électron et les photons de 1 MeV environ. A la périphérie flottent les photons d'énergie déclinante. Chaque particule virtuelle, comme précédemment, s'entoure de son cosmos virtuel et chacune à son tour fait de même et cela indéfiniment. Le vide est constitué d'un nuage virtuel flottant de manière aléatoire. L'activité frénétique autour du moindre électron, du moindre proton, nous éloigne à jamais de l'image paisible que la plupart des philosophes attribuent au mot « vide ».</p> <p>Il n'y a pas si longtemps, un scientifique aurait défini le vide par l'absence de matière, et la matière comme des objets remplissant le vide d'un contenu solide. La masse pesante apparaissait comme la caractéristique de la matière et l'absence de masse la caractéristique de la lumière. Aujourd'hui, on observe qu'il existe de la « lumière » lourde (les bosons W et Z) et de la matière sans masse (les neutrinos par exemple). On pense que la matière est un état du vide et que le vide est plein de … matière virtuelle. Matière et vide s'opposent mais de façon dynamique et non dans une opposition logique. Ils se détruisent et se construisent mutuellement sans cesse selon un mode dynamique étonnant. La forme de la structure et sa base matérielle ont également une relation contradictoire au sens dialectique.</p> <p>En physique, le vide est un concept qui recèle des propriétés tout à fait surprenantes et néanmoins fondamentales. Ce n'est pas le néant (l'absence de tout). La physique moderne nous indique d'ailleurs qu'il est tout à fait pertinent de discuter de l'énergie du vide. Ce n'est pas non plus un éther, un milieu matériel au sens de la matière à notre échelle ni des particules comme l'électron, suivant les époques, mouvant ou fixe et indépendant de tout référentiel, imaginé, par exemple, comme support des ondes électromagnétiques. Il a été prouvé que ce dernier n'existe pas (par Michelson et Morley), on en a donc abandonné l'idée. On peut dans une première approche dire que le vide est un espace dans lequel les molécules sont fortement raréfiées. Ainsi, pour « faire le vide », on prend une enceinte étanche et on pompe l'air avec une pompe à vide ; on définit la qualité du vide par la pression d'air résiduelle, exprimée en pascal (Pa, unité du système international), ou plus souvent dans le milieu industriel en millibar (mbar) ou torr (mm de mercure). On ne peut atteindre ainsi qu'un vide partiel, quelle que soit la température. Un vide considéré comme très poussé, « ultravide », correspond à une pression de l'ordre de 10-8 Pa ; on y dénombre encore 2 millions de molécules par centimètre cube[1]. Par comparaison, la densité au sein des gaz interstellaire est de l'ordre de 1 atome par centimètre cube. Mais qui dit absence de matière ne dit pas absence d'événement. Ainsi, les ondes électromagnétiques traversent le vide, et c'est le milieu qui s'oppose le moins à leur avancement (la vitesse de la lumière dont on parle usuellement, limite à toute transmission d'information, est celle dans le vide) ; il y a dans le vide des variations du champ électrique et du champ magnétique, mais ces champs ne nécessitent aucun support matériel. Le vide total nécessite donc l'absence à la fois de matière mais aussi de rayonnement.</p> <p>Le vide absolu défini ci-dessus est donc un milieu statistiquement sans particules élémentaires. La physique quantique, qui définit le vide comme l'état d'énergie minimale de la théorie, montre qu'il reste néanmoins le siège de matérialisations spontanées et fugaces de particules et de leur antiparticules associées, on parle de particules virtuelles, qui s'annihilent presque immédiatement après leur création. Ces fluctuations quantiques sont une conséquence directe du principe d'incertitude qui affirme qu'il n'est jamais possible de connaître avec une certitude absolue la valeur précise de l'énergie. On appelle ce phénomène les fluctuations quantiques du vide.</p> <p>Einstein consacre l'annexe 5 de son livre Relativité - Théories spéciale et générale (Relativity - The Special and the General Theory, traduction de Robert Lawson, 1961) à la relativité et [au] problème de l'espace. Il y cite Descartes et Kant et donne raison au premier contre le second, en niant l'existence du vide, c'est-à-dire, précise-t-il, l'existence d'un espace vide de champ. Il note dans sa préface à la 9e édition du livre : « les objets physiques ne sont pas dans l'espace, mais ces objets ont une étendue spatiale. De la sorte, le concept d' « espace vide » perd son sens. »</p> <p>La pression du vide</p> <p>Une des propriétés les plus curieuses du vide quantique est mise en évidence par l'effet Casimir : lorsque le vide est réalisé entre deux plaques conductrices, et en l'absence de toute contrainte mécanique externe, une pression est exercée sur les plaques dont la valeur dépend de la géométrie particulière du système. Cet effet est expliqué dans le cadre de la théorie quantique des champs qui affirme que la notion de vide dépend de la géométrie. Ainsi le vide enfermé entre les deux plaques conductrices possède une densité d'énergie différente du vide extérieur à l'enceinte. Cette différence de densité d'énergie a pour conséquence directe l'apparition d'une force mécanique exercée sur l'interface séparant les deux milieux. Propriétés physiques du vide Perméabilité magnétique du vide μ0 ≡ 4π×10-7 kg•m/A²s² (ou H/m) Conductance du vide = 1/119,916 983 2•π S ≈ 2,654 418 729 438 07×10-3 A²s³/kg•m² ≡ 1/μ0c permittivité du vide ε0 = 1/35 950 207 149•π F/m ≈ 8,854 187 817 620 39×10-12 A²s⁴/kg•m³ ≡ 1/μ0c² Impédance caractéristique du vide Z0 = 119,916 983 2•π Ω ≈ 376,730 313 461 770 68 kg•m²/A²s³ ≡ μ0c</p> <p>Le vide est constitué de particules fugitives, éphémères qui, en interagissant, donnent naissance à l'univers matière-lumière.</p> <p>C'EST LE VIDE QUI PRODUIT L'ÉMERGENCE DE LA MATIÈRE</p> <p>Le physicien <strong>Léon Léderman</strong> : <i>« Si l'électron est un point, où se trouve la masse, où se trouve la charge ? Comment savons-nous que l'électron est un point ? Peut-on me rembourser ? »</i></p> <p><span class='spip_document_193 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L260xH285/quantiquezonepresencec-2794c.jpg' width='260' height='285' alt="" style='height:285px;width:260px;' /></span></p> <p>L'électron n'a pas une position fixe : sa charge tremble, sa masse saute d'un point à un autre, son nuage de polarisation interagit avec le voisinage.... Cela définit diverses "dimensions" de l'électron. S'il est capté, il est ponctuel. Sa masse est ponctuelle. Sa charge est ponctuelle. S'il interagit, il est considéré par l'autre objet comme une zone de dimension non nulle. les divers es dimensions ont entre elles un rapport égal à la constante de structure fine alpha. Voilà les résultats de la physique quantique sur la "particule élémentaire".</p> <p>Qu'est-ce que l'atome, l'élémentaire, l' « insécable » ? Un nuage de points à de nombreuses échelles ! Ces points sont les particules électrisées, dites virtuelles, qui composent le vide. La propriété de masse de l'électron saute d'une particule virtuelle du nuage à une autre.</p> <p>La lumière est constituée par deux (ou un nombre pair) particules virtuelles d'électricité opposées.</p> <p>Le vide, avec ses divers niveaux hiérarchiques, est donc le constituant de base de l'univers matière/lumière.</p> <p>Le caractère probabiliste de l'électron provient du fait qu'il n'est pas un seul objet mais un ensemble de niveaux emboîtés fondés sur l'agitation du vide.</p> <p>La propriété de dualité de la particule élémentaire (se comportant à la fois comme un corpuscule et comme une onde) a été l'une des interrogations les plus difficiles de la physique quantique. L'onde et le corpuscule sont deux descriptions très opposées de la réalité et pourtant la matière comme la lumière se sont révélés être à la fois corpusculaires et ondulatoires. A la fois ne signifie pas que l'on peut effectuer en même temps une expérience qui donne les deux résultats. Par contre, dès que l'on effectue une expérience donnant un résultat du type onde, on obtient une onde. Et, à chaque fois que l'on effectue une expérience du type corpuscule, on obtient un corpuscule. De là a découlé une interprétation selon laquelle c'était l'observation par l'homme qui décidait de la nature du réel… En fait, la dualité provient du caractère fractal de la particule. Celle-ci existe à plusieurs échelles. Si l'on mesure à une échelle, on obtient un résultat à cette échelle. On perd, du coup, le résultat trouvé à une autre échelle. Si l'expérience effectue une mesure sur le nuage de polarisation, on obtient un résultat ondulatoire. Si on interagit avec le point matériel, on obtient un résultat corpusculaire qui prouve que l'électron est bien ponctuel et est bien un seul être. Mais cet être existe simultanément aux différents niveaux. Par contre, dès que le corpuscule est capté, dans un temps extrêmement court, le nuage disparaît. En effet, au niveau où se situent les particules virtuelles, la limite de vitesse de la lumière n'a plus cours. C'est la « réduction du paquet d'ondes » qui a tellement compliqué la vie des physiciens quantiques. On peut interpréter ainsi l'ensemble des propriétés, souvent apparemment étranges, de la particule dite élémentaire, l'électron. Les physiciens avaient, depuis longtemps, remarqué qu'il y avait un problème pour en comprendre la nature. Comme le relève Abraham Pais dans « Subtle is the lord », probablement la meilleure biographie d'Einstein, « Tout ce qui reste de ceci (des travaux de Abraham, Lorentz, Poincaré, Einstein,… sur l'auto-énergie de électron), c'est que nous ne comprenons toujours pas ce problème. » Certains physiciens théorisent même l'impossibilité de se le représenter Margenau (1961) : « Les électrons ne sont ni des particules, ni des ondes (…) Un électron est une abstraction, qui ne peut plus être décrite par une image intuitive correspondant à notre espérance de tous les jours mais déterminé au travers de formules mathématiques. » Mais, comme Einstein le disait à Wheeler : « Si je ne peux pas l'imaginer, je ne peux pas le comprendre. » Et Einstein affirmait : « Vous savez, il serait suffisant de réellement comprendre l'électron. » En 1991, la conférence internationale sur l'électron de Antigonish écrivait encore : « Nous sommes réunis ici pour discuter de nos connaissances actuelles sur l'électron. (…) Il est étrange de constater quelle masse énorme de technologie est fondée sur l'électron sans que nous soyons capable de comprendre cette particule. » Ce pessimisme des physiciens devant les contradictions de l'électron a un fondement réel : il est impossible de donner une seule image cohérente de son fonctionnement si on considère que l'électron est un seul objet à une seule échelle.</p> <p>Ces remarques provenaient en effet de nombreuses difficultés théoriques pour interpréter les phénomènes observés. L'interprétation qui en est donnée ici est celle du caractère fractal de l'électron. Elle explique notamment les sauts quantiques de la particule et de l'atome. Il y a un saut à chaque interaction entre niveaux de réalité de la particule. Le saut d'échelle explique le saut du phénomène. Par exemple, l'électron ne suit pas une trajectoire, mais saute d'une position à une autre. Cette discontinuité provient du fait que l'électron ne se déplace pas dans un espace continu, mais interagit avec les particules virtuelles du vide. Le « simple » déplacement est déjà le produit de ce caractère fractal. Il en va de même sur les interaction entre particules de matière, entre matière et lumière, et, plus généralement, entre matière et vide. Quant au caractère probabiliste de la particule, si étrange que son découvreur Einstein n'arrivait à l'accepter, il n'existerait pas si on était capable d'étudier simultanément la réalité à toutes les échelles. On a beaucoup disserté sur l' « incertitude » inhérente à la physique quantique, limite prétendue des capacités de l'homme de connaître le monde ou même, disent certains, preuve que le réalisme matérialiste devrait être abandonné. En fait, c'est bien le caractère fractal du réel qui cause cette indétermination quand on mesure à une échelle. Ce que les physiciens ont remarqué, c'est qu'en mesurant ou raisonnant à une échelle, on ne doit pas chercher à dépasser une certaine précision. Sinon on n'améliore pas notre image, on la détériore mais ils se demandaient pourquoi. On a dit bien souvent que c'était contraire à notre expérience quotidienne et au bon sens. Je ne le crois pas. Quand on lit un texte, on se rapproche un peu pour lire correctement, mais si on se rapproche trop, on voit moins bien. Il y a une échelle favorable pour lire et on ne peut pas lire à la fois à toutes les échelles. De même, on ne peut pas avoir une carte à l'échelle qui permette à la fois d'indiquer plusieurs villes éloignées et les rues de ces villes. Il faut choisir. Est-ce que cela signifie que la carte choisit ce que sera la réalité ? Non, cela signifie seulement que la réalité existe à plusieurs échelles suffisamment différentes pour ne pas pouvoir être examinées simultanément. Le nuage de polarisation qui entoure l'électron est constitué d'éléments d'un monde inférieur qui est le monde des particules virtuelles caractérisées par deux propriétés liées entre elles : pas de masse et pas d'espace-temps tel que nous le connaissons à notre échelle macroscopique ni tel qu'il existe (localement) dans l'environnement d'une masse. Ces particules sont électrisées positivement ou négativement et s'ordonnent dynamiquement autour de l'électron par couches positives et négatives alternativement, écrantant ainsi le champ de la charge électrique à proximité de l'électron. Cela explique qu'aucune charge électrique ne peut s'approcher au point de toucher l'électron. Il y a toujours des couches de particules virtuelles entre deux particules « réelles ». Rappelons une fois de plus que les particules dites virtuelles sont tout aussi réelles que celles dites réelles mais sont situées à un autre niveau de réalité. Elles ne sont pas les seules puisqu'existent à un niveau encore inférieur le « virtuel de virtuel ». Ainsi deux particules virtuelles sont elles-mêmes entourées, à un niveau hiérarchique inférieur, de particules électrisées. Ces mondes ne sont pas seulement emboités. Les niveaux sont interactifs. Et même plus puisque chaque niveau émerge du niveau inférieur. Les particules « réelles » sont des structures portées par des particules virtuelles qui reçoivent un boson de Higgs. Lorsque la particule virtuelle devient porteuse de masse, elle construit autour d'elle un champ d'espace-temps, elle structure l'espace-temps désordonné du niveau virtuel. Le nuage de polarisation tourne du fait du magnétisme par l'action du mouvement de l'électron. C'est ce que l'on appelle le spin de l'électron. Mais les couches positives et négatives ne tournent pas de la même manière car l'électron est chargé négativement. Cela explique qu'il faille de tour pour revenir à la situation de départ, ce que l'on appelle un spin ½. La charge de l'électron est ponctuelle. Sa masse est ponctuelle. Pourtant, les expériences montrent également qu'elles ne sont jamais exactement au même endroit, d'où des propriétés de rotations internes de la structure électron. Cette différence provient du fait que le saut de l'électron ne produit pas la même réaction aux diverses échelles d'espace-temps. La masse bouge plus lentement que les bosons. Elle met plus de temps pour se déplacer. Elle va donc moins loin. Cela produit plusieurs mouvements différents. Le nuage de positions de la charge est beaucoup plus ample que celui de la masse : le rapport appelé « constante de structure fine » est le rapport d'échelle des différents mondes hiérarchiques emboîtés est donc aussi le rapport entre les temps ou les distances. C'est donc aussi le rapport entre les différents « rayons de l'électron ». Alors que la masse tremblote autour de sa position (propriété appelée « zitterbezegung »), la charge s'étend sur toute une zone.</p> <p>L'une des bizarreries de la physique de l'électron est quantique : c'est la superposition d'états. Deux particules qui interagissent mettent en commun leurs états. Cela n'aurait aucun sens si on gardait l'image de la particule, objet indépendant. La « superposition d'états » ne peut être interprétée comme une onde physique, ce qui fait que les premiers physiciens quantiques ont parlé seulement d' « onde de probabilité de présence ». Mais quelle est la réalité physique du phénomène menant à cette probabilité de présence. Comment l'électron « sait-il » qu'il doit prendre telle ou telle position au sein de son nuage de probabilité de présence. La physique quantique a longtemps répondu qu'il n'existait pas de réponse et certains s'aventuraient même à dire qu'il n'y en aurait jamais. C'était logique pour la physique quantique : au sein de son formalisme la question ne pouvait pas être posée. Cependant, l'étude du vide a changé les données du problème. Elle nous a appris l'existence de tout un milieu du vide, milieu agité et plein d'énergie : les quanta positifs et négatifs qui apparaissent et disparaissent dans un temps très court. Les « particules virtuelles » ont d'abord servi de base de calcul avant que leur réalité soit reconnue. On admet aujourd'hui l'existence de plusieurs niveaux du vide. Il y a ainsi un virtuel de virtuel. Les particules n'interagissent pas à distance mais au travers du vide. Cependant, le vide quantique est un milieu aux propriétés très différentes de celles que nous connaissons au niveau de la matière que nous connaissons. Tout d'abord, il y a autant d'antiparticules que de particules. Ensuite, l'espace et le temps s'agitent en tout sens, sautent sans cesse, empêchant toute notion de trajectoire, de force. Les particules virtuelles n'ont pas de masse. L'énergie, le moment sont des notions qui ont cours mais elles sont utilisées différemment. Il n'y a pas conservation de l'énergie à tout instant. Dans la matière à notre échelle, de l'énergie ne peut pas brutalement apparaître là où elle n'existait pas. Au sein du vide quantique, l'énergie se conserve seulement globalement. Toute énergie qui apparaît au sein du vide doit disparaître dans un temps court, d'autant plus court que cette énergie est importante. C'est ce qui met en place la notion de quanta : le produit d'un temps et d'une énergie. Il y a un lien entre le vide et la matière/lumière. Le vide n'est pas seulement le media des interactions matière-matière ou matière-lumière, il est le fondement de la matière et de la lumière. C'est le vide qui produit sans cesse les phénomènes « matière » et « lumière ». Le vide n'est pas seulement l'espace sur lequel photons et particules se déplacent. Ce déplacement n'est rien d'autre qu'une interaction avec le vide. Plus encore, le vide est le constituant de la matière et de la lumière. Il en résulte une compréhension nouvelle de la matière et de la lumière. Les particules et les photons ont en commun … le vide qui les compose ! Les particules n'interagissent pas par des collisions mécaniques mais par des interaction entre les éléments à un échelon inférieur : celui du vide. Du coup, des particules peuvent échanger leurs composants virtuels : interagir. Ils peuvent ainsi constituer des superpositions d'états, des états corrélés.</p> <p><strong>Henri Poincaré</strong> écrit dans « Leçons sur le rayonnement thermique » : <i>« L'hypothèse des quanta d'action consiste à supposer que ces domaines, tous égaux entre eux ne sont plus infiniment petits, mais finis et égaux à h, h étant une constante. »</i></p> <p>Théorème de <strong>Joseph Liouville</strong>, rapporté par <strong>Jean-Paul Auffray</strong> dans « L'atome » : <i>« La densité de points dans le voisinage d'un point donné dans l'extension de phase est constante dans le temps. »</i></p> <p>Enoncé de <strong>Poincaré</strong>, dans « l'hypothèse des quanta » :</p> <p><i>« L'énergie est égale au produit de la fréquence par l'élément d'action. (...) Le quantum d'action est une constante universelle, un véritable atome. (...) Un système physique n'est susceptible que d'un nombre fini d'états distincts ; et il saute d'un de ces états à l'autre sans passer par une série continue d'états intermédiaires. (...) l'ensemble des points représentatifs de l'état du système est une région (...) dans laquelle les points sont si serrés qu'ils nous donnent l'illusion de la continuité. (...) ces points représentatifs isolés ne doivent pas être distribués dans l'espace de façon quelconque (...) mais de telle sorte que le volume d'une portion quelconque de matière demeure constant. (...) L'état de la matière pondérable pourrait varier d'une manière discontinue, avec un nombre fini d'états possibles seulement. (...) L'univers sauterait donc brusquement d'un état à l'autre ; mais dans l'intervalle, il demeurerait immobile, les divers instants pendant lesquels il resterait dans le même état ne pourraient plus être discernés l'un de l'autre : nous arriverions ainsi à la variation discontinue du temps, à l'atome de temps. (...) Si plusieurs points représentatifs constituent un domaine élémentaire insécable dans l'extension en phase, alors les états du système que ces points représentent constituent nécessairement, eux aussi, un seul et même état. »</i></p> <p><strong>Jean-Paul Auffray</strong> dans « L'atome » : <i>« Richard Feynman demandait à son fils : « Lorsqu'un atome fait une transition d'un état à un autre, il émet un photon. D'où vient le photon ? » (…) Dans la terminologie de Feynman, le quantum est un photon virtuel. »</i></p> <p><a href="http://www.spectro.jussieu.fr/Vacuum/Relativite/" class='spip_out' rel='external'>Relativité des mouvements dans le vide</a></p> <p><a href="http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/la-lumiere-deviee-par-le-vide_8757/" class='spip_out' rel='external'>Un effet du vide</a></p> <p>Qu'est-ce qui différencie la matière et le vide ?</p> <p>Ce qui caractérise la matière, c'est son existence durable. Ce qui caractérise le vide, c'est l'existence brève de ses quantons qui sont dits virtuels mais, rappelons-le, qui sont bel et bien réels. Ils sont seulement éphémères car ils s'accouplent très rapidement même si c'est en un temps aléatoire. Quand ils s'accouplent ils forment un photon. Qu'est-ce qui rend la particule de matière un peu plus « durable » ? C'est une particule virtuelle qui a reçu un boson de Higgs. Quelle hypothèse peut permettre de comprendre ce qui rend une telle particule un peu plus durable, c'est-à-dire qui retarde son accouplement avec un quanton virtuel du vide voisin ? Le fait que la matière constitue une espèce de trou au sein du vide quantique et retarde ainsi les accouplements possibles. D'où pourrait provenir ce « trou », cet isolement de la particule de matière, dite « particule réelle », par rapport aux particules du vide qui sont ses voisines, dites particules virtuelles ? La particule qui aurait reçu un boson de Higgs émettrait une onde de matière, dite onde de Broglie, qui repousserait les quantons virtuels voisins. Ce faisant, il y aurait modification du temps désordonné du vide. Le temps du vide est marqué par la durée moyenne d'accouplement des quantons virtuels. Ce temps serait modifié par la présence de la particule de masse (particule ayant reçu un boson de Higgs) du fait de l'écartement des particules virtuelles voisines. Le temps local tel que nous le connaissons (et non pas tel qu'il existe dans le vide quantique) serait dû à un retardement des interactions avec les quantons virtuels de l'environnement vide. Si une particule se trouve elle-même non dans un environnement vide mais dans un environnement de particules, une moyenne d'interactions avec les quantons virtuels va s'établir, menant à un temps moyen ou temps local. Le déplacement moyen d'une particule durant ce temps va également définir un espace. La matière durable (dite réelle) va ainsi définir un espace et un temps.</p> <p><strong>Atome : rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique)</strong></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article36" class='spip_out' rel='external'>* 01- Les contradictions des quanta</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article37" class='spip_out' rel='external'>* 02- La matière, émergence de structure au sein du vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article38" class='spip_out' rel='external'>* 03- Matière et lumière dans le vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article39" class='spip_out' rel='external'>* 04- Le vide, … pas si vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article43" class='spip_out' rel='external'>* 05- Le vide destructeur/constructeur de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article44" class='spip_out' rel='external'>* 06- La matière/lumière/vide : dialectique du positif et du négatif</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article45" class='spip_out' rel='external'>* 07- La construction de l'espace-temps par la matière/lumière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article46" class='spip_out' rel='external'>* 08- Lumière et matière, des lois issues du vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article126" class='spip_out' rel='external'>* 09- Matière noire, énergie noire : le chaînon manquant ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article441" class='spip_out' rel='external'>* 10- Les bulles de vide et la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article447" class='spip_out' rel='external'>* 11- Où en est l'unification quantique/relativité</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article628" class='spip_out' rel='external'>* 12- La symétrie brisée</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606" class='spip_out' rel='external'>* 13- Qu'est-ce que la rupture spontanée de symétrie ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article658" class='spip_out' rel='external'>* 14- De l'astrophysique à la microphysique, ou la rétroaction d'échelle</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article913" class='spip_out' rel='external'>* 15- Qu'est-ce que la gravitation ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1146" class='spip_out' rel='external'>* 16- Big Bang ou pas Big Bang ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article630" class='spip_out' rel='external'>* 17- Qu'est-ce que la relativité d'Einstein ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article710" class='spip_out' rel='external'>* 18- Qu'est-ce que l'atome ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1077" class='spip_out' rel='external'>* 19- Qu'est-ce que l'antimatière ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article597" class='spip_out' rel='external'>* 20- Qu'est-ce que le vide ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article923" class='spip_out' rel='external'>* 21- Qu'est-ce que le spin d'une particule ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1023" class='spip_out' rel='external'>* 22- Qu'est-ce que l'irréversibilité ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.org/[* 24- Qu'est-ce que la physique quantique ? -> http://www.matierevolution.fr/spip.php?article568" class=''>* 23- Qu'est-ce que la dualité onde-corpuscule</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article16" class='spip_out' rel='external'>* 26- Le quanta ou la mort programmée du continu en physique</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article972" class='spip_out' rel='external'>* 25- Lumière quantique</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article882" class='spip_out' rel='external'>* 26- La discontinuité de la lumière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article934" class='spip_out' rel='external'>* 27- Qu'est-ce que la vitesse de la lumière c et est-elle indépassable ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.org/[* 29- Révolutionnaire, la matière ? -> http://www.matierevolution.fr/spip.php?article531" class=''>* 28- Les discontinuités révolutionnaires de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article599" class='spip_out' rel='external'>* 30- Qu'est-ce qu'un système dynamique ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article565" class='spip_out' rel='external'>* 31- Qu'est-ce qu'une transition de phase ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article685" class='spip_out' rel='external'>* 32- Quelques notions de physique moderne</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article598" class='spip_out' rel='external'>* 33- Qu'est-ce que le temps ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1169" class='spip_out' rel='external'>* 34- Henri Poincaré et le temps</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1196" class='spip_out' rel='external'>* 35- La physique de l'état granulaire</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article886" class='spip_out' rel='external'>* 36- Aujourd'hui, qu'est-ce que la matière ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606" class='spip_out' rel='external'>* 37- Qu'est-ce que la rupture de symétrie (ou brisure spontanée de symétrie) ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article26" class='spip_out' rel='external'>* 38- Des structures émergentes au lieu d'objets fixes</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1324" class='spip_out' rel='external'>* 39- Conclusions provisoires sur la structure de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article540" class='spip_out' rel='external'>* 40- L'idée du non-linéaire</a></p> <p><i>« Il y a de nombreux états du vide qui seraient difficilement interprétables en concevant l'espace comme « vide ». Un champ quantique a toujours une énergie de base résiduelle non nulle (…) activité résiduelle qui se maintient en l'absence d'excitations du vide sous formes de quanta, activité qui se manifeste dans les expériences. Si nous considérons le champ électromagnétique, par exemple, alors les fluctuations de celui-ci peuvent être interprétées comme des créations et annihilations spontanées de photons virtuels, ou de couples virtuels de particule/antiparticule (polarisation du vide). Quand le champ électromagnétique est en interaction, disons avec un électron (ou avec toute particule ou champ), la polarisation du vide peut produire des changements observables, comme ceux de la structure hyperfine de l'hydrogène (dédoublement des raies appelé effet Lamb shift). Dans la physique des particules, la notion d'état du vide joue un rôle croissant. Il y a plusieurs états du vide, avec notamment les notions de « faux vide », d'effet tunnel d'un état du vide à un autre (Coleman, 1977), d'états particuliers du vide (Emch, 1972), etc. (…) Mon opinion est que ces états du vide qui sont des niveaux de base se fondent sur une sorte de structure de niveau inférieur qui joue un rôle dans la structure inertielle de l'espace-temps (…) Ce qui apparaît du vide pour un observateur peut apparaître comme de la matière pour un observateur accéléré. »</i></p> <p><strong>B. J. Hiley</strong> dans « La philosophie du vide » (ouvrage collectif dirigé par Saunders et Brown)</p> <p><i>« Aujourd'hui, le vide est reconnu comme un milieu physique riche, sujet de transitions de phase, et dont la symétrie brisée par les fluctuations du vide qui ne s'éteignent pas sont à la base des propriétés de magnétisme qui sous-tendent l'émission, la propagation et l'absorption des particules. »</i></p> <p><strong>David Finkelstein</strong> dans « La philosophie du vide » (ouvrage collectif dirigé par Saunders et Brown)</p> <p><i>« Les particules ne sont pas des objets identifiables. (...) Elles pourraient être considérées comme des événements de nature explosive (...) On ne peut pas arriver – ni dans le cas de la lumière ni dans celui des rayons cathodiques - à comprendre ces phénomènes au moyen du concept de corpuscule isolé, individuel doué d'une existence permanente. (...) La meilleure connaissance possible d'un ensemble n'inclut pas nécessairement la meilleure connaissance possible de chacune de ses parties. (...) Selon la vieille conception leur individualité (des particules et des atomes) était basée sur l'identité des matériaux dont elles sont faites. (...) Dans la nouvelle conception, ce qui est permanent dans ces particules élémentaire sous ces petits agrégats, c'est leur forme ou leur organisation. »</i></p> <p><strong>Erwin Schrödinger</strong> dans « Physique quantique et représentation du monde »</p> <p><i>« On ne compte pas les électrons ou les photons comme on compte les objets que nous rencontrons autour de nous. »]</p> <p><strong>Georges Lochak, Simon Diner et Daniel Farge</strong> dans « L'objet quantique »</p> <p><i>« L'espace vide, quel qu'il soit, contrôle la dynamique des corps matériels, car, quand on considère l'électromagnétisme, il semble que la matière, et les relations fonctionnelles entre particules de matière, ne sont pas capables d'accomplir seuls le travail. Bien sûr, l'espace lui-même pourrait être conçu comme un principe d'organisation appliqué à la matière. (...) Le vide, tel qu'il apparaît ainsi, est riche : suivant les cas, un bipole ferromagnétique, un milieu diélectrique, un supraconducteur, et une phase thermodynamique. »</i></p> <p><strong>S. Saunders</strong> dans « The philosophy of vacuum »</p> <p><i>« Nos théories physiques nous apprennent qu'il y a quelque chose d'étrange et de contre-intuitif dans la nature de la matière. Nous ne pouvons pas tirer un trait net de séparation entre ce que nous appelons matière ou substance et ce que nous appelons espace vide – le vide étant supposé l'espace entièrement dépourvu de matière de toute sorte. »</i></p> <p><strong>R.Penrose</strong> dans « The philosophy of vaccum »</p> <p><i>“Un électron, qu'il soit libre ou lié, est toujours le sujet de forces stochastiques produites par les fluctuations du vide dans le champ électromagnétique, et il en résulte qu'il exécute un mouvement brownien. (…) le fameux Lambshift entre les énergies des électrons s et p de l'atome d'hydrogène. Welton (1948) montra que le shift provenait d'effets induits par le mouvement brownien. (…) Si un atome est dans un état excité, on peut s'attendre à ce qu'il subisse une transition vers un état fondamental, en émettant en même temps un ou plusieurs quanta de radiation. (…) L'atome qui est à son état fondamental y est maintenu en émettant et recevant continuellement des radiations d'énergie de la part des fluctuations du champ électromagnétique du vide (…) De ce point de vue, l'atome d'hydrogène a un état stable de base qui fait que l'électron ne tombe pas sur le proton seulement parce qu'il pompe de l'énergie du champ électromagnétique du vide. (…) Nous devrions considérer le Lamb Shift et la chute spontanée de l'atome vers son état de base comme une manifestation des fluctuations du vide. »</i></p> <p><strong>D. W. Sciama</strong> dans « The philosophy of vaccum »</p> <p><i>« Si un électron entre et sort d'une boite (une zone par exemple) (...), on ne peut pas dire que c'est le même électron qui entre et qui sort. (...) La masse est longtemps apparue comme une propriété fondamentale. N'est-il pas surprenant de la voir maintenant apparaître comme une propriété purement dynamique, liée aux propriétés du vide et à la façon dont elles affectent les particules qui s'y trouvent ? (...) Cette nouvelle conception de la masse est une révolution importante. Ce qui apparaissait comme une propriété intrinsèque et immuable se voit relégué au rang d'effet dynamique dépendant des interactions et, avant tout, de la structure du vide. »</i></p> <p><strong>Maurice Jacob</strong> dans « Au cœur de la matière »</p> <h3 class="spip">Petite chronologie des conceptions du vide en relation avec la matière et la lumière (terme englobant tout l'électromagnétisme)</h3> <p><strong>1ère étape : Parménide, Zénon, Démocrite, Aristote</strong></p> <p>Pour Parménide, « si le vide est le rien, il ne peut exister » donc, si le vide existe, il doit être plein. Le mouvement d'un objet identique à lui-même au sein d'un vide inchangé est dès lors impossible. Zénon argumente sur ces questions, en abordant le problème de la divisibilité à l'infini, de la discontinuité, du temps, de l'espace et de la matière. Il montre que le mouvement n'est pas possible si on admet cette divisibilité du temps, de l'espace ou de la matière à l'infini. Démocrite invente l'idée de l'atome. Celle-ci suppose non seulement l'indivisibilité de particules fondamentales mais aussi leur séparation par le vide. Pour Aristote, partisan d'une nature équivalent à l'ordre, à l'opposé des philosophes précédents qui défendent une philosophie du changement, le vide est le lieu où la matière peut passer ou ne pas passer : c'est le contenant et la matière est le contenu. Aristote : « La nature a horreur du vide. » L'horreur du vide est à l'oeuvre encore quand un vase fermé rempli d'eau se brise quand il gèle : en effet, l'eau se contracte à cause du gel. L'existence du vide est farouchement niée par Aristote, dont le système grandiose fut accueilli avec enthousiasme aussi bien par les savants arabes que par les universitaires d'Occident aux XIIème et XIIIème siècles. La force de séduction de la pensée d'Aristote réside dans sa merveilleuse cohérence : il articule sa conception d'un univers plein, sphérique, fini et immobile sur sa théorie du mouvement des corps et sur sa théorie des causes elle-même. Que l'on tente de modifier l'un des éléments du système, et l'absurdité éclate de toutes parts. Ainsi, admettez le vide, et le monde pourra s'étendre à l'infini ; il ne sera plus sphérique, ni immobile ; il n'y aura plus de haut ni de bas ; vous abolirez la différence entre repos et mouvement, celui-ci pourra être infiniment rapide, et vous devrez même admettre le mouvement sans cause.</p> <p><strong>2ème étape : Descartes, Hegel</strong></p> <p>Descartes affirme que le vide est impossible. Il affirme ainsi que deux corps ne peuvent être séparés par une distance sans qu'il n'y ait rien entre eux. En somme, s'il n'y a rien entre les deux, ils devraient être en contact. La seule manière qu'existe une distance entre des objets pour Descartes est qu'il y ait d'autres objets dans l'espace et que ces objets définissent une extension. Allant jusqu'au bout de son idée qu'il ne peut pas y avoir d'espace sans matière, il en conclue que matière et espace vide sont de même nature et que, entre eux, seuls changent les propriétés géométriques de cet espace. L'espace est divisé en régions, certaines de matière et d'autres de vide avec possibilité de déplacement des unes par rapport aux autres. L'espace de matière est identique, pour Descartes, à l'espace de vide. Hegel distingue l'actualité de la matière de sa réalité. Pour Hegel, pas d'énergie sans une forme ou une autre de matière : la matière et le vide ne s'opposent pas diamétralement mais s'interpénètrent et tous deux ne sont pas seulement réels par leur actualité mais aussi par leurs potentialités. Il y a unité de la matière et du vide, de la matière et du mouvement, de l'attraction et de la répulsion, du positif et du négatif. Hegel critique la représentation purement abstraite de la matière, notamment celle des mathématiques. Pour lui, la matière ne se ramène jamais au nombre. Hegel affirme que le mouvement est contradictoire, ce qui ne veut pas dire qu'il n'existe pas. Si un objet entre en mouvement à l'instant t, cela signifie qu'à cet instant il est à la fois là et ailleurs, à vitesse v et à vitesse nulle, donc contradictoire, possédant à la fois des propriétés opposées. Pour Hegel, pas d'espace sans matière, pas de temps sans disparition/destruction/négation, pas de mouvement sans contradiction, pas de matière sans mouvement et sans changement, pas de repos sans mouvement. Le mouvement et le changement sont sans fin. Le repos n'est qu'apparence, équilibre des contraires.</p> <p><strong>3ème étape : Maxwell, Newton</strong></p> <p>Au contraire de Descartes, pour Newton, le vide n'est pas un milieu physique. Le vide n'est rien : les forces s'y propagent instantanément et à distance. Pour Newton, la matière se déplace dans un espace vide et la lumière est de type particulaire comme la matière. Le vide serait, selon lui, un espace fixe indéformable porteur d'une métrique et d'un temps absolus. Tous les phénomènes semblent devoir se ramener à des mouvements mécaniques. Newton : <i>« Les projectiles n'éprouvent ici-bas d'autre résistance que celle de l'air, et dans le vide de M. Boyle la résistance cesse, en sorte qu'une plume et de l'or y tombent avec une égale vitesse. Il en est de même des espaces célestes au-dessus de l'atmosphère de la terre, lesquels sont vides d'air. »</i> Maxwell montre que lumière, électricité, magnétisme et radiation sont de même type : propagation dans le vide d'une onde qui transforme de manière ondulatoire les propriétés de l'espace vide, avec des phénomènes associés comme l'interférence des ondes. Le vide n'est donc pas un rien. Il s'y propage des ondulations....</p> <p><strong>4ème étape : Lorentz, Poincaré, Planck, Einstein, De Broglie</strong></p> <p>L'éther fixe (milieu qui emplirait le vide et dont les transformations et le mouvement porteraient la lumière) est remis en question (expérience de Michelson et Morley) et c'est la vitesse de la lumière dans le vide qui devient un absolu. La relativité introduite par Lorentz, Poincaré et Einstein nous apprend que la présence de matière transforme l'espace-temps du vide. En particulier, le temps s'écoule plus vite près des masses. Et, dans un mouvement accéléré, les longueurs changent. Longueurs et temps sont donc relatifs à l'observateur. Cependant, Lorentz montre qu'il existe une quantité qui relie espace et temps et se conserve : la « distance » en termes d'espace-temps entre deux événements. Il n'y a même pas de caractère absolu de la propriété de simultanéité des événements. Après que la relativité (restreinte) ait remis en question l'existence d'un vide plein, d'un éther, la relativité (générale) reconstruit un vide (l'espace-temps einsteinien) qui est porteur de transformations géométriques construisant la gravitation. Les particules y apparaissent comme des singularités du vide. Même si Einstein est surtout connu pour avoir détruit l'idée d'éther, un milieu physique du vide, notamment à cause de la vitesse constante de la lumière dans le vide qui ferait qu'un mouvement mécanique de ce milieu serait imperceptible, il a également pensé possible de concevoir le vide comme un milieu réel :</p> <p><i>« L'éther pourrait être une réalité physique aussi bonne que la matière. »</i></p> <p><strong>Einstein</strong> dans « Sur l'éther » (1924)</p> <p>Albert Einstein explique dans « L'évolution des idées en physique » : <i>« Il fallait une imagination scientifique hardie pour réaliser pleinement que ce n'est pas le comportement des corps qui compte, mais le comportement de quelque chose qui se trouve entre eux (..) qui est essentiel pour comprendre et ordonner les événements. »</i></p> <p>La dualité onde/particule, mise en évidence par Planck, Einstein et De Broglie, montre que particule de matière, radiation électromagnétique et espace sont de même nature : des quanta d'action. Toute particule a un espace (onde) associé et toute onde (modification de l'espace) correspond à un corpuscule.</p> <p><strong>5ème étape : Bohr, Heisenberg, Pauli</strong></p> <p>La mécanique quantique, première version (sauts quantiques, quanta de matière et de lumière, onde de probabilité de présence, perte d'individualité des particules, principe d'incertitude), montre que la matière ne peut être perçue comme des objets se déplaçant dans un vide indifférent. Des systèmes séparés de grandes distances peuvent interagir. Jean-Marc Lévy-Leblond résume ainsi les changements considérables de la nouvelle physique dans « La quantique à grande échelle », article de l'ouvrage collectif « Le monde quantique » : <i>« Stabilité de la matière - « La théorie quantique eut parmi ses premiers objectifs de comprendre la stabilité des édifices atomiques. En effet, un « électron classique » (non-quantique) pourrait orbiter à une distance arbitraire d'un « noyau classique ». Rayonnant de l'énergie électromagnétique, il pourrait se rapprocher indéfiniment du noyau, perdant dans cette chute une quantité d'énergie … infinie ! La théorie quantique, en corrélant l'extension spatiale d'un électron à son énergie cinétique (inégalités d'Heisenberg), interdit une telle catastrophe et assure l'existence d'atomes stables, dont l'énergie ne peut descendre en dessous d'un certain plancher absolu (niveau fondamental). Mais Pauli fit remarquer, dès les années 1925, que cette stabilité individuelle des atomes, si elle est nécessaire, ne suffit en rien à assurer la stabilité de la matière. (…) Si le principe de Pauli n'intervenait pas pour tenir les électrons à distance mutuelle, la matière serait incomparablement plus concentrée, d'autant plus que la quantité en serait plus grande. (…) Ajoutons enfin que le rôle du principe de Pauli ne se borne pas à assurer l'existence de la matière, mais conditionne toutes ses propriétés électroniques détaillées, en particulier la conductivité ou la semi-conductivité des matériaux qu'utilise la technologie électronique. »</i> Le principe d'incertitude entraîne qu'il n'y a pas de niveau inférieur d'énergie qui soit fixe. On découvre les fluctuations du niveau zéro d'énergie. Le vide fourmille en permanence d'une activité éruptive. La physique quantique a des conséquences inattendues en ce qui concerne le vide comme l'expose <strong>Franco Selleri</strong> dans « Le grand débat de la théorie quantique » : <i>« Les neutrons sont des particules instables et finissent par se désintégrer en proton + électron + antineutrino au bout d'un temps correspondant à leur vie moyenne. Celle-ci est d'environ mille secondes (...) des neutrinos peuvent vivre beaucoup moins (disons cent secondes) ou beaucoup plus (disons trois mille secondes) que leur vie moyenne de trois mille secondes. Le problème se pose très naturellement de comprendre les causes qui déterminent les différentes vies individuelles dans les différents systèmes instables. (…) (ces variations peuvent s'expliquer) par des fluctuations du vide dans de petites régions entourant la particule ». On ne dispose par contre d'aucune description de l'objet neutron ou de l'objet particule qui explique ces vies de durées diverses et cette durée moyenne. Mais nous verrons que la physique quantique va plus loin et remet carrément en question que la particule soit un objet individuel : « En théorie quantique, tous les concepts classiques, une fois appliqués à l'atome, sont aussi bien ou aussi mal définis que « la « température de l'atome. (...) Le concept d'existence de l'électron dans l'espace et le temps conduit à un paradoxe. » D'où la nécessité de définir la particule comme une structure émergente issue des interactions du vide et non comme une chose préexistante et fixe.</i> <i>« Dans cette théorie, par conséquent, il n'y a pas de particule qui garde toujours son identité (...) Le mouvement est ainsi analysé en une série de re-créations et de destructions, dont le résultat total est le changement continu de la particule dans l'espace. »</i> expose <strong>David Bohm</strong> dans « Observation et Interprétation ».</p> <p><strong>6ème étape : Dirac, Feynman, Higgs, Diner</strong></p> <p>Découverte de l'antimatière qui se comporte comme si le temps marchait à rebours. L'énergie du vide peut se transformer en matière et inversement : apparitions et disparitions de couples particules et antiparticules. Particules élémentaires durables et éphémères – le stable n'est pas plus fondamental. Le vide est un milieu diélectrique, supraconducteur, polarisable, dynamique et porteur d'énergie, de bruit, d'une topologie de l'espace, d'une mesure de la chiralité (spin) Le vide est instable et plein d'énergie de brève durée - manifestations du vide quantique, fluctuations – le vide n'est pas rien – Il contient des photons et des particules qui sont éphémères et sont appelés virtuels. Les particules subissent des transitions très rapides en permanence, transitions par lesquelles elles s'échangent avec les particules du vide et les photons du vide. Recomposition permanente entre matière et vide – l'apparente stabilité est fondée sur une interaction dynamique et ultra-agitée entre structures transitoires de la matière, de la lumière et du vide. Nouveauté fondamentale de la théorie quantique des champs : dans un état donné du champ, même parfaitement déterminé, le nombre de particules n'est pas toujours défini. C'est (entre autres) ce qui interdit d'employer systématiquement une description purement corpusculaire de la matière. Cela interdit aussi de considérer que le vide ne contient pas de particules. Il contient des particules virtuelles qui peuvent être actualisées par un apport d'énergie. Ces particules (et antiparticules) virtuelles se lient pour former des photons. Particules et antiparticules du vide sont virtuelles au sens où ils ont une durée de vie trop brève pour être mesurables par des expériences matière/lumière à notre échelle, par nos instruments en somme. Le vide est polarisé. Les fluctuations du niveau zéro d'énergie peuvent être interprétées comme des apparitions et disparitions de photons virtuels ou de couples particule/antiparticule virtuels. La présence de l'électron trouble l'activité du vide, et cette distorsion agit en retour sur l'électron lui-même. Tout ceci complique énormément la description quantique qui doit prendre en compte tous ces phénomènes. Or, la diversité infinie de ces interactions fantômes implique des quantités infinies d'énergie. L'exemple le plus simple est celui de deux particules, deux électrons par exemple, échangeant un photon. Entre son émission et sa réception, ce dernier interagit en chemin avec d'autres particules avant d'atteindre l'autre électron. Cela peut se traduire par la transformation du photon en une paire électron - positron (virtuels) ; les membres de cette nouvelle paire peuvent échanger à leur tour un autre photon virtuel ; puis s'annihiler en engendrant un nouveau photon, qui est cette fois absorbé par l'électron récepteur. Ce n'est qu'en 1949 que Julian Schwinger, Richard Feynman, Sin-Itiro Tomonaga et Freeman Dyson parviennent à résoudre ce problème des quantités infinies des diagrammes en boucle : ils le contournent en inventant une méthode de calcul ingénieuse appelée renormalisation. Elle introduit enfin les concepts quantiques de façon cohérente dans la théorie de Maxwell. Cette nouvelle théorie est appelée électrodynamique quantique. L'électrodynamique quantique est valable jusqu'à une certaine distance minimale qu'on choisit plus ou moins arbitrairement : l'addition des diagrammes de Feynman en boucle sur tous les points de l'espace-temps s'arrête alors à cette distance. On peut toujours descendre de niveau mais on ne peut jamais descendre dans l'infiniment petit, sous peine d'en tirer des infinis grands qui ne sont pas observés dans les expériences. La renormalisation n'est pas seulement une astuce de calcul : elle rapporte une propriété fondamentale : cette notion de distance minimale indispensable pour que les calculs ne rendent pas des résultats infinis entraîne une conséquence fondamentale : la discontinuité de l'univers. D'autre part, la discontinuité fait un autre pas en avant : la notion de trajectoire d'objets se déplaçant en continu est abandonnée : dans les diagrammes de Feynman, un électron peut être émis à un point donné de l'espace-temps et absorbé à un autre.</p> <p><strong>7ème étape : Wilson, Gell-mann, Cohen-Tannoudji, Hiley, Gunzig, Finkelstein</strong></p> <p>Brisure de symétrie et renormalisation donnent une nouvelle image de la formation de matière à partir du vide. Lorsque deux particules (par exemple, deux électrons) interagissent, elles peuvent le faire « simplement », en échangeant un seul photon. Mais ce photon peut lui-même se matérialiser puis de dématérialiser en chemin. Sur le schéma du bas, par exemple, il crée une paire électron-positron qui recrée ensuite le photon. Si l'on tient compte de cette aventure, la description de l'interaction des deux électrons de départ n'est plus la même. Cela n'est en fait que la « première correction ». En effet, il peut arriver au photon des histoires beaucoup plus compliquée qui représentent des corrections d'ordre 2,3,4… La physique quantique exige de tenir compte de l'infinité de ces corrections pour le moindre calcul. Cette difficulté considérable a conduit à incorporer à la physique quantique l'idée de renormalisation. Les échanges toujours plus emmêlés entre différents types de particules virtuelles tissent une sorte de réseau ; des particules fantômes entrent et sortent, apparaissent et disparaissent dans un enchevêtrement vibrant d'énergie. La séparation entre matière, lumière et vide est dépassée. La matière peut se transformer en énergie du vide et inversement. La séparation réel/virtuel est relative à l'observateur accéléré. Production d'un espace et d'un temps par le virtuel et le virtuel de virtuel. Pas d'indépendance des particules par rapport à l'espace-temps du vide – la matière est une propriété (et non un objet) qui naît du vide et s'y déplace d'une particule virtuelle à une autre (Higgs). <strong>Michel Spiro</strong> explique ce mécanisme dans son article pour « Les dossiers de La Recherche » de juillet 2006 : <i>« La masse des particules ne serait pas une propriété intrinsèque des particules elles-mêmes : elle serait liée à la manière dont celles-ci interagissent avec la structure quantique du vide. »</i> Le vide est un véritable milieu dynamique. Le vide a, implicitement, toutes les propriétés qu'une particule peut avoir : spin, polarisation dans le cas de la lumière, énergie, etc. Il a lui-même différents niveaux de structure. De nombreux effets s'avèrent interprétables par les fluctuations du vide polarisable : – effet Debye de dispersion des rayons X par les solides – effet Casimir – effet proton-proton ou effet Hillman – effet Ahoronov-Böhm – effet Unruh – effet Compton – principe de Pauli – stabilité de l'atome (l'électron ne tombe pas sur le noyau) – décalage des raies Lambshift par réfraction du vide – Radiation de type « corps noir » (thermodynamique du vide) Nottale explique dans « La complexité, vertiges et promesses » que les diverses échelles de la matière/vide coexistent et interagissent : <i>« Un objet, comme l'électron, vu classiquement comme un simple point, devient compliqué vers les petites échelles : il émet des photons, les réabsorbe, ces photons deviennent eux-mêmes des paires électrons-positons, etc… »</i></p> <p><a href="http://homepages.ulb.ac.be/~pmarage/vide_court.html" class='spip_out' rel='external'>L'histoire du vide au travers de l'expérimentation</a></p> <p><strong>Finalement, qu'est-ce que le vide et qu'est-ce que la matière, que sont leurs interactions ?</strong></p> <p>Rappelons d'abord que bien des hypothèses simples sur ce thème ont dû être abandonnées car elles ne correspondaient pas aux résultats des expériences.</p> <p>La principale et la plus simple de ces hypothèses sans issue a été celle d'une matière constituée d'objets, formés d'une somme de particules élémentaires, se déplaçant dans un vide ne contenant aucune sorte de particules.</p> <p>La matière n'est pas une simple somme de particules. L'élémentarité ne peut se concevoir en termes d'objets. Le vide contient des particules (dites « virtuelles ») se comportant différemment que les particules (dites « réelles ») ayant une masse au repos. Le vide ne se contente pas de s'opposer à la matière. Il contient aussi des particules. Même la particule dite élémentaire n'est pas une seule particule mais tout un nuage issu du vide et qui se déplace en même temps que la particule. C'est ce qui explique que la particule soit à la fois ponctuelle et se manifeste dans un espace de dimension non nulle. Cela explique également que des interférences aient lieu entre la particule et elle-même : ce sont des interférences entre les particules virtuelles du nuage.</p> <p>Au sein de ce nuage, la particule qui possède une masse au repos n'est pas toujours la même. Au contraire, la propriété de masse saute sans cesse d'une particule (virtuelle) du nuage à une autre. La matière est une propriété émergente et non un objet fixe. Elle ne contente pas de s'opposer à la lumière et au vide. Elle est fondée sur les mêmes éléments qu'eux : des particules et antiparticules virtuelles.</p> <p>Le vide est sans cesse le siège de transitions ultra-rapides qui permettent de dissocier les particules virtuelles associées par paires : particules et antiparticules virtuelles. Dans le vide, il y a autant d'antiparticules que de particules. Elles se séparent et se couplent sans cesse, constituant ainsi les oscillateurs de base du virtuel.</p> <p>Les photons (appelés « lumière » ou radiation électromagnétique) sont constitués par le couplage d'une particule et d'une antiparticule virtuels qui, en échangeant sans cesse des interactions, sont couplés.</p> <p>La masse de la particule « réelle » n'est rien d'autre que la rupture de symétrie de cet équilibre dynamique du vide. Séparation durable entre particule et antiparticule, elle privilégie pour un nombre infime de particules (par rapport au grand nombre de particules virtuelles) la propriété matière plutôt qu'antimatière.</p> <p>La matière se couple avec les particules et antiparticules virtuelles du vide, en émettant des photons. La matière ne fait pas qu'émettre et recevoir des photons : après échange, la particule n'est plus la même et le photon n'est plus le même. La matière est électrisée comme le sont les particules et antiparticules virtuelles. En recevant ou en émettant un photon, la particule se couple avec l'un des éléments du couple particule/antiparticule du photon, celui qui est d'électricité opposée.</p> <p>Les particules « réelles » ne relationnent pas par contact mais via des photons. Les particules virtuelles ne relationnent pas par contact mais via des photons virtuels qui sont constitués du couplage d'une particule et d'une antiparticule, qui sont appelés « virtuel de virtuel ».</p> <p>La notion de « virtuel » fait appel à des seuils appelés inégalités d'Heisenberg. Quand on est en dessous de ces seuils, on est dans le virtuel. Ce qui est inférieur à un quanta h est du virtuel, c'est-à-dire un phénomène du vide quantique. Par exemple, le spin moitié de h (un demi quanta) de la particule électrisée, comme l'électron, est une manifestation du vide.</p> <p>Le spin est une manifestation de l'interaction entre la particule réelle et son nuage virtuel : la rotation due au magnétisme des particules et antiparticules du nuage due à l'interaction entre particules électrisées. Ce n'est pas une simple rotation sur elle-même de la particule réelle. Les particules virtuelles comme les particules réelles tourbillonnent dans le vide du fait des interactions magnétiques entre particules chargées électriquement et les dipôles du vide.</p> <p>Le vide loin de la matière ne se comporte pas comme l'espace autour de la matière en termes de temps et d'espace. Dans le vide ont lieu des sauts de temps et d'espace. La discontinuité fondamentale se manifeste également pour l'espace-temps. Et la flèche du temps n'existe pas. Le temps du vide existe mais il est désordonné : il fait des petits sauts, aussi bien vers le passé que vers le futur. Il n'est ordonné que par la présence d'une grande quantité de matière qui interagissent et constituent un temps régional cohérent.</p> <p>Le temps ordonné est donc un effet collectif de la matière. C'est un phénomène émergent. Le temps est modifié par la présence de matière. La relation quantique qui expose qu'une transformation « réelle » ne peut se produire que par un échange d'une nombre entier de quanta – quantité qui est une action c'est-à-dire une énergie fois un temps (E fois t égale un quanta ou un nombre entier de quanta) signifie que gagner de l'énergie consiste à perdre du temps.</p> <p>Les « horloges » et les « règles » du vide, mesures du temps et de l'espace, sont les photons « réels » et les photons « virtuels ». L'éloignement puis le rapprochement du couple particule/antiparticule du photon en est la mesure. L'interaction entre particules via les photons met les particules (virtuelles comme réelles) à la même aune d'espace-temps.</p> <p>C'est de ce monde du vide que proviennent les phénomènes fondamentaux des interactions de la matière et du vide, telle qu'elle est décrite par les schémas de Feynman qui expliquent les apparitions et disparitions de couples particules/antiparticules dans le vide.</p> <p><a href="http://www.google.fr/search?hl=fr&q=vide+site%3Ahttp%3A%2F%2Fwww.matierevolution.fr+OR+site%3Ahttp%3A%2F%2Fwww.matierevolution.org&btnG=Recherche&meta=" class='spip_out' rel='external'><strong>Pour lire encore sur le vide</strong></a></p> <hr class="spip" /> <p><strong>Atome : rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique)</strong></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article36" class='spip_out' rel='external'>* 01- Les contradictions des quanta</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article37" class='spip_out' rel='external'>* 02- La matière, émergence de structure au sein du vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article38" class='spip_out' rel='external'>* 03- Matière et lumière dans le vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article39" class='spip_out' rel='external'>* 04- Le vide, … pas si vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article43" class='spip_out' rel='external'>* 05- Le vide destructeur/constructeur de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article44" class='spip_out' rel='external'>* 06- La matière/lumière/vide : dialectique du positif et du négatif</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article45" class='spip_out' rel='external'>* 07- La construction de l'espace-temps par la matière/lumière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article46" class='spip_out' rel='external'>* 08- Lumière et matière, des lois issues du vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article126" class='spip_out' rel='external'>* 09- Matière noire, énergie noire : le chaînon manquant ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article441" class='spip_out' rel='external'>* 10- Les bulles de vide et la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article447" class='spip_out' rel='external'>* 11- Où en est l'unification quantique/relativité</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article628" class='spip_out' rel='external'>* 12- La symétrie brisée</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606" class='spip_out' rel='external'>* 13- Qu'est-ce que la rupture spontanée de symétrie ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article658" class='spip_out' rel='external'>* 14- De l'astrophysique à la microphysique, ou la rétroaction d'échelle</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article913" class='spip_out' rel='external'>* 15- Qu'est-ce que la gravitation ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1146" class='spip_out' rel='external'>* 16- Big Bang ou pas Big Bang ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article630" class='spip_out' rel='external'>* 17- Qu'est-ce que la relativité d'Einstein ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article710" class='spip_out' rel='external'>* 18- Qu'est-ce que l'atome ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1077" class='spip_out' rel='external'>* 19- Qu'est-ce que l'antimatière ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article597" class='spip_out' rel='external'>* 20- Qu'est-ce que le vide ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article923" class='spip_out' rel='external'>* 21- Qu'est-ce que le spin d'une particule ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1023" class='spip_out' rel='external'>* 22- Qu'est-ce que l'irréversibilité ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article882" class='spip_out' rel='external'>* 23- Qu'est-ce que la dualité onde-corpuscule</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article568" class='spip_out' rel='external'>* 24- Qu'est-ce que la physique quantique ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article16" class='spip_out' rel='external'>* 26- Le quanta ou la mort programmée du continu en physique</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article972" class='spip_out' rel='external'>* 25- Lumière quantique</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article938" class='spip_out' rel='external'>* 26- La discontinuité de la lumière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article934" class='spip_out' rel='external'>* 27- Qu'est-ce que la vitesse de la lumière c et est-elle indépassable ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article531" class='spip_out' rel='external'>* 28- Les discontinuités révolutionnaires de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article9" class='spip_out' rel='external'>* 29- Révolutionnaire, la matière ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article599" class='spip_out' rel='external'>* 30- Qu'est-ce qu'un système dynamique ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article565" class='spip_out' rel='external'>* 31- Qu'est-ce qu'une transition de phase ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article685" class='spip_out' rel='external'>* 32- Quelques notions de physique moderne</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article598" class='spip_out' rel='external'>* 33- Qu'est-ce que le temps ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1169" class='spip_out' rel='external'>* 34- Henri Poincaré et le temps</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1196" class='spip_out' rel='external'>* 35- La physique de l'état granulaire</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article886" class='spip_out' rel='external'>* 36- Aujourd'hui, qu'est-ce que la matière ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606" class='spip_out' rel='external'>* 37- Qu'est-ce que la rupture de symétrie (ou brisure spontanée de symétrie) ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article26" class='spip_out' rel='external'>* 38- Des structures émergentes au lieu d'objets fixes</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1324" class='spip_out' rel='external'>* 39- Structure de la matière et du vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article540" class='spip_out' rel='external'>* 40- L'idée du non-linéaire</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1444" class='spip_out' rel='external'>*41- Univers fractal</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1450" class='spip_out' rel='external'>*42- Qu'est-ce qu'un photon ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1443" class='spip_out' rel='external'>*43- Physique quantique et philosophie</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1468" class='spip_out' rel='external'>*44- Qu'est-ce que la masse d'une particule de matière ?</a></p></div> La matière, émergence de structure au sein du vide http://www.matierevolution.org/spip.php?article4204 http://www.matierevolution.org/spip.php?article4204 2014-04-29T02:46:00Z text/html fr Robert Paris Atome Emergence Vide Virtuel Sciences "Si nous nous tournons du côté de la théorie des particules dites élémentaires, nous y trouverons quelque chose d'encore plus frappant : c'est le phénomène de création et d'annihilation (...) le mouvement se trouve transformé en objet. Nous prenons deux protons. ils ont chacun un certain mouvement, une certaine vitesse, donc une certaine énergie. Nous les faisons se rencontrer, puis ils se séparent de nouveau. Nous avons toujours les deux protons, mais le mouvement de ces deux protons a été en partie (...) - <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?rubrique20" rel="directory">Atome : La rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique) - Atom : laws of physics or the feedback of matter/light/ void (from microphysics to astrophysics)</a> / <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot64" rel="tag">Atome</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot71" rel="tag">Emergence</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot85" rel="tag">Vide</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot222" rel="tag">Virtuel</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot245" rel="tag">Sciences</a> <div class='rss_texte'><p><i>"Si nous nous tournons du côté de la théorie des particules dites élémentaires, nous y trouverons quelque chose d'encore plus frappant : c'est le phénomène de création et d'annihilation (...) le mouvement se trouve transformé en objet. Nous prenons deux protons. ils ont chacun un certain mouvement, une certaine vitesse, donc une certaine énergie. Nous les faisons se rencontrer, puis ils se séparent de nouveau. Nous avons toujours les deux protons, mais le mouvement de ces deux protons a été en partie transformé. On a vu apparaître d'autres particules qui ont été "créées" par ce mouvement. (...) Cela, c'est quelque chose qui dépasse tout à fait nos concepts familiers. En effet, dans l'attirail de nos concepts familiers, il y a d'une part les objets, d'autre part les propriétés de ces objets, comme la position, le mouvement, etc ; et, normalement, ce sont là deux catégories qui ne se transforment pas l'une dans l'autre."</i></p> <p>Bernard D'Espagnat dans"Regards sur la matière"</p> <p>« <i>Au reste, si le vide n'existait pas, l'univers serait un solide parfait ; par contre, s'il n'y avait certains corps à occuper l'espace, l'univers ne serait qu'un vide immense. C'est pourquoi matière et vide sont évidemment distincts et cependant entremêlés, puisque rien n'existe qui soit plein ou vide parfaitement. (…) Si i tu penses que les atomes, principes des choses, peuvent trouver le repos et dans ce repos engendrer toujours d'autres mouvements, tu te trompes et t'égares loin de la vérité. [...] il ne peut y avoir aucun repos pour les atomes à travers le vide immense ; au contraire agités d'un mouvement continuel et divers, ils se heurtent, puis rebondissent, les uns à grande distance, les autres faiblement, et s'éloignent peu. Tous ceux qui, formant les assemblages les plus denses, ne s'écartent que fort peu après leur rencontre, enchevêtrés qu'ils sont grâce aux entrelacs de leurs figures, ceux-là servent de base au corps dur de la pierre, au fer inflexible, à d'autres substances du même genre. Les autres, au contraire, peu nombreux, qui errent aussi dans le vide immense, mais se repoussent à de grandes distances, ceux-là fournissent le fluide de l'air et l'éclatante lumière du soleil. (...) Ne sois pas surpris, à ce propos, que malgré le mouvement incessant de tous les atomes, l'univers cependant paraisse immobile dans un repos total, à l'exception des corps qui ont un mouvement propre. C'est que ces éléments échappent de beaucoup à la portée de nos sens ; puisqu'ils sont déjà invisibles par eux-mêmes, comment ne nous déroberaient-ils pas leur mobilité ? D'autant plus que même des objets visibles pour nous cachent leurs mouvements par la vertu de leur distance. Souvent, en effet sur une colline dont ils tondent les gras pâturages, cheminent lentement les troupeaux porte-laine, allant ça et là où les appellent les herbes perlées de fraîche rosée ; les agneaux rassasiés jouent et se menacent gracieusement de la tête ; or de loin tout cela n'offre à nos yeux qu'une masse confuse et comme une tache blanche qui ressort sur le vert de la colline. De même encore, quand de fortes légions manœuvrent dans la plaine et y animent une image de la guerre, quand les cavaliers voltigent çà et là et soudain chargent à travers le champ qui en tremble ; quand l'éclair des armes jaillit dans les airs et leur reflet illumine toute la terre alentour, que le pas des puissants guerriers fait résonner le sol et que leurs cris heurtant les collines font rebondir les voix jusqu'aux astres du ciel,- eh bien, il y a cependant au sommet des montagnes un point d'où tout ce spectacle a l'air d'une immobilité et ne fait qu'une tache éclatante dans la plaine.</i> »</p> <p>Lucrèce (50 av J.-C)</p> <p>Henri Poincaré</p> <p>dans "La science et l'hypothèse" :</p> <p><i>"L'une des découvertes les plus étonnantes que les physiciens aient annoncées dans ces dernières années, c'est que la matière n'existe pas. Hâtons-nous de dire que cette découverte n'est pas encore définitive. L'attribut essentiel de la matière, c'est sa masse, son inertie. La masse est ce qui partout et toujours demeure constant, ce qui subsiste quand une transformation chimique a altéré toutes les qualités sensibles de la matière et semble en avoir fait un autre corps. Si donc on venait à démontrer que la masse, l'inertie de la matière ne lui appartiennent pas en réalité, que c'est un luxe d'emprunt dont elle se pare, que cette masse, la constante par excellence, est elle-même susceptible d'altération, ou pourrait bien dire que la matière n'existe pas. Or, c'est là précisément ce qu'on annonce."</i></p> <h3 class="spip">Ce qu'est aujourd'hui la matière et la lumière :</h3> <p>La matière et la lumière sont deux phénomènes dialectiquement opposés, c'est-à-dire des inverses inséparables.</p> <p>Tous deux sont des structures et des rythmes issus des interactions en tous sens et en permanence d'un grand nombre d'oscillateurs dipolaires couplés que sont les couples de particules et de leurs antiparticules virtuelles du vide quantique.</p> <p>Ni la lumière ni la matière, même dans leurs manifestations dites élémentaires (un seul corpuscule) ne sont des objets. Ce sont des phénomènes d'émergence de structure et de rythme. Ils sont fondés sur un grand nombre de particules virtuelles et de photons virtuels.</p> <p><span class='spip_document_25 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L500xH375/frac702-d5eb0.jpg' width='500' height='375' alt="" style='height:375px;width:500px;' /></span></p> <hr class="spip" /> <p><strong>David Böhm</strong> explique ainsi dans « Observation et Interprétation » :</p> <p><i>« Dans cette théorie, par conséquent, il n'y a pas de particule qui garde toujours son identité (...) Le mouvement est ainsi analysé en une série de recréations et de destructions, dont le résultat total est le changement continu de la particule dans l'espace. »</i></p> <p><i>« J'avoue qu'un être qui existe quelque part et qui ne correspond à aucun point de l'espace ; un être qui est inétendu et qui occupe de l'étendue ; qui est tout entier sous chaque partie de cette étendue, qui diffère essentiellement de la matière et qui lui est uni ; qui la suit et qui la meut, sans se mouvoir ; qui agit sur elle et qui en subit toutes les vicissitudes ; un être dont je n'ai pas la moindre idée ; un être d'une nature aussi contradictoire est difficile à admettre. »</i><br /> <strong>Diderot</strong> dans « La suite d'un entretien entre D'Alembert et Diderot »</p> <p><strong>Chaque structure matérielle (du quanta à l'atome, la molécule et … l'amas de galaxies en passant l'objet matériel à notre échelle) est composée essentiellement de vide et de sous-structures elles-mêmes composées essentiellement de vide ! La taille du noyau d'un atome est très petite devant la taille de l'atome dont il est la partie la plus « solide », « grande » et « dense » car les électrons périphériques sont éloignés du noyau de l'atome et son d'une « taille » beaucoup plus réduite. Les structures matérielles « solides » sont constituées d'atomes beaucoup plus éloignés que leur taille. Les molécules d'un gaz laissent entre elles également des espaces largement plus grands que leurs tailles. Dans l'espace, les étoiles sont beaucoup plus petites que les distances qui les séparent, même au sein d'ensembles relativement comme une galaxie ou un amas d'étoiles. Dans le groupe d'amas de galaxies, il y a essentiellement du vide entre les amas de galaxies, essentiellement du vide également entre galaxies d'un amas, entre étoiles d'une galaxie, entre étoile et planètes d'un système solaire, et encore une majorité de vide au sein de la matière moléculaire des étoiles et des planètes, du vide entre les molécules, du vide entre les atomes d'une molécule, du vide entre le noyau et les électrons d'un atome et finalement au sein même d'un noyau ... A chaque échelon des structures de l'univers matériel, on mesure des dimensions de la matière beaucoup plus petites que les espaces de « vide » séparant les structures [<a href='#nb1' class='spip_note' rel='footnote' title='Quelques chiffres pour se rendre compte : au sein de l'atome de 10-10 mètres (...)' id='nh1'>1</a>]. En somme chaque zone non vide serait composée d'une zone vide et … d'une zone vide plus petite et ainsi de suite. En moyenne l'espace contient très peu de matière (dix milligrammes dans un volume équivalent à la terre) et la matière contient du vide ! Cela ne signifie pas que la matière soit une illusion. C'est seulement l'image de la matière dure, compacte, d'un seul tenant et solide qui est périmée. La matière est une structuration du vide. Elle n'est pas figée. Elle est sans construite et détruite, sans cesse pénétrée par le vide qui l'entoure.</p> <p>On a commencé en sciences physiques par considérer la matière comme des objets fixes puis on y a mis du mouvement à l'intérieur, conçu comme mouvement d'objets fixes internes plus petits et ainsi de suite. On s'est aperçu que les échanges entre ces objets consistaient en échange de quantités liées au mouvement. Il en a été de même pour les échanges matière/rayonnement ou rayonnement/rayonnement : ce sont des échanges de mouvement. Finalement il en a été de même pour les échanges matière/vide rayonnement/vide ou du vide avec lui-même : ce sont des échanges de mouvement. Ensuite, on s'est aperçu que le vide peut se matérialiser, que la matière peut produire du rayonnement. Mais comment la matière peut-elle extraire de la lumière de sa propre structure ou emmagasiner de la lumière ? Encore faut-il que matière, lumière et vide soient bâtis sur des bases communes. Finalement, il s'avère que ces différentes formes (matière, lumière) sont seulement des formes d'organisation du mouvement qui ne doit pas être conçu à proprement parler comme mouvement d'objets. Le fait que deux de ces prétendus « objets » puissent se lier en mettant en commun des énergies en minimisant leur énergie globale signifie qu'ils n'étaient pas de simples objets.</p> <p><i>« Les particules ne sont pas des objets identifiables. (...) elles pourraient être considérées comme des événements de nature explosive (...) On ne peut pas arriver – ni dans le cas de la lumière ni dans celui des rayons cathodiques - à comprendre ces phénomènes au moyen du concept de corpuscule isolé, individuel doué d'une existence permanente. »</i> <br /> Le physicien <strong>Erwin Schrödinger</strong> <br /> dans « Physique quantique et représentation du monde »</p> <p>L'étude des particules a révélé non leur simplicité mais l'existence interne d'un monde nouveau tout aussi complexe. Même le « simple » électron n'a pas de frontière fixe, palpable. Il a plusieurs sortes de dimensions suivant les expériences auquel on le soumet [<a href='#nb2' class='spip_note' rel='footnote' title='Lire notamment « L'électron énigmatique » de Malcolm Mac Gregor.' id='nh2'>2</a>]. Sa limite n'est pas figée. Sa position n'est pas définie à la manière de celle d'une petite pierre [<a href='#nb3' class='spip_note' rel='footnote' title='La matière n'est pas constituée de « plein » comme on le croyait, c'est-à-dire (...)' id='nh3'>3</a>]. La meilleure preuve que l'électron n'est un objet distinct, c'est qu'on ne peut pas le séparer d'un autre électron avec lequel il interagit. On ne peut plus ni les distinguer individuellement l'un de l'autre ni analyser séparément leurs états car ils les ont mis en commun. La physique quantique a démontré qu'on ne peut en même temps préciser sa position et sa vitesse. Ce n'est pas nos instruments de mesure qui sont en défaut. Il s'agit d'une propriété fondamentale de la structure elle-même. L'électron, pas plus qu'aucune particule de matière, n'est un objet comme une pierre. C'est un processus dynamique capable de se maintenir globalement égal à lui-même pendant un certain temps (dépassant le temps dit de Planck [<a href='#nb4' class='spip_note' rel='footnote' title='Dans l'univers matière/lumière les constantes de Planck sont des limites (...)' id='nh4'>4</a>]). Sa frontière est définie de manière dynamique par un « écrantage », encore appelé nuage de polarisation, dû aux interactions et aux agitations de quanta (grains) dits virtuelles (du même type que les particules matérielles et les photons lumineux mais dont le temps de vie est plus court que le temps de Planck) qui l'entourent.</p> <p>Bien des expériences démontrent que la matière n'est rien d'autre qu'une structuration durable issue de la dynamique du vide. Tout d'abord, constatons qu'il n'y a pas de matière solide intraversable. Il suffit d'y mettre l'énergie pour passer n'importe quelle barrière matérielle. Certains corpuscules traversent tout comme les neutrinos. Ensuite, il est aisé de transformer du mouvement en matière et de la matière en mouvement. Par exemple, le choc de deux particules produit de nouvelles particules. Inversement, lors de chocs ou d'explosions de structures de la matière peut se transformer en mouvement. Matière et état agité du vide sont donc inséparables, interactifs, se produisant mutuellement et se détruisant aussi.</p> <p>Les amours bien particulières de la matière et du vide nous offrent des surprises étonnantes. Matière, lumière et vide s'interpénètrent. La matière est un produit du … vide. En effet, elle émet des photons (lumière) qui sont des couples particule/antiparticule comme en contient le vide. Les photons peuvent apparaître et disparaître spontanément dans le vide. Les photons apparaissent dès que du vide est excité par un champ. Pour que le corpuscule interagisse avec le vide, pour qu'il puisse émettre et absorber des photons, c'est-à-dire du vide excité, il faut que le matériau de la matière soit du vide ! Le vide fait sans cesse apparaître et … disparaître des couples particules/antiparticules ! Le vide produit donc de la matière. Il suffit d'un choc pour que de l'énergie du vide se transforme en matière !! Le choc de deux particules donne des particules nouvelles qui n'existaient pas auparavant. Il y apparition ! Si deux corpuscules interagissent sur un mode ressemblant à une onde, ils interfèrent. Si les phases des « ondes » sont opposées, il y a suppression des deux corpuscules. En somme, deux corpuscules se sont fait disparaître mutuellement pour donner … du vide ! Voilà de nombreuses preuves que matière et vide ne sont pas de nature différente mais seulement des structures à des niveaux différents de la même réalité. Si on observe du vide recevant une énergie importante, par choc ou par rayonnement, on y voit apparaître de nouvelles particules de matière qui n'existaient pas auparavant. L'opposition diamétrale de la logique formelle tombe et doit être remplacée par la contradiction dynamique de la matière et du vide.</p> <p>L'importance du vide pour la matière ne peut pas être négligée. En effet, tous les phénomènes fondamentaux de la matière ne sont rien d'autre que des interactions avec le vide. L'effet d'expansion dit improprement « big bang » n'est rien d'autre que l'expansion du vide entre les matières. On remarque en effet que ce ne sont pas les distances entre deux atomes, deux molécules, deux étoiles qui augmentent dans une zone où les matières sont en interaction (via des photons), ce sont les distances entre des matières très lointaines qui augmentent. C'est l'espace vide qui manifeste un effet du type expansion. Cet effet est inverse de l'effet matériel du type rapprochement qui est appelé la gravitation [<a href='#nb5' class='spip_note' rel='footnote' title='Andréi Sakharov rajoute même : « Il faut considérer l'hypothèse identifiant (...)' id='nh5'>5</a>]. Elle n'est donc que l'effet inverse de l'expansion du vide. On a déjà cité un autre effet du vide qui est la pression de l'énergie du vide qui est bien supérieure à la gravitation, encore appelé effet Casimir. Il convient donc d'inverser l'image que l'on avait de la relation entre vide et matière. C'est le vide qui est à l'origine de l'agitation et non la matière qui se déplacerait et se modifierait dans un vide, simple spectateur.</p> <p></strong></p> <p><strong>Michel Paty</strong> dans « Nouveaux voyages au pays des quanta » :</p> <p><i>« L'électron interagit avec les « paires virtuelles » de son propre champ électromagnétique. (…) Le vide quantique contient de telles paires virtuelles et cet effet a été observé sous le nom de « polarisation du vide ». L'électron se trouve interagir avec la charge d'un des éléments de la paire virtuelle, en sorte qu'un électron quantique n'est jamais « nu » mais « habillé » d'un essaim ou nuage de paires virtuelles qui polarisent son environnement immédiat et modifient, par voie de conséquence, ses niveaux d'énergie. (…) La procédure dite de renormalisation considère que la masse et la charge physique de l'électron sont celles de l'électron « habillé » et non celles de l'électron « nu ». ce dernier n'existe pas réellement, puisqu'il est toujours impensable sans son champ. »</i></p> <p><strong>Atome : rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique)</strong></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article36" class='spip_out' rel='external'>* 01- Les contradictions des quanta</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article37" class='spip_out' rel='external'>* 02- La matière, émergence de structure au sein du vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article38" class='spip_out' rel='external'>* 03- Matière et lumière dans le vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article39" class='spip_out' rel='external'>* 04- Le vide, … pas si vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article43" class='spip_out' rel='external'>* 05- Le vide destructeur/constructeur de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article44" class='spip_out' rel='external'>* 06- La matière/lumière/vide : dialectique du positif et du négatif</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article45" class='spip_out' rel='external'>* 07- La construction de l'espace-temps par la matière/lumière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article46" class='spip_out' rel='external'>* 08- Lumière et matière, des lois issues du vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article126" class='spip_out' rel='external'>* 09- Matière noire, énergie noire : le chaînon manquant ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article441" class='spip_out' rel='external'>* 10- Les bulles de vide et la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article447" class='spip_out' rel='external'>* 11- Où en est l'unification quantique/relativité</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article628" class='spip_out' rel='external'>* 12- La symétrie brisée</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606" class='spip_out' rel='external'>* 13- Qu'est-ce que la rupture spontanée de symétrie ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article658" class='spip_out' rel='external'>* 14- De l'astrophysique à la microphysique, ou la rétroaction d'échelle</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article913" class='spip_out' rel='external'>* 15- Qu'est-ce que la gravitation ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1146" class='spip_out' rel='external'>* 16- Big Bang ou pas Big Bang ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article630" class='spip_out' rel='external'>* 17- Qu'est-ce que la relativité d'Einstein ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article710" class='spip_out' rel='external'>* 18- Qu'est-ce que l'atome ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1077" class='spip_out' rel='external'>* 19- Qu'est-ce que l'antimatière ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article597" class='spip_out' rel='external'>* 20- Qu'est-ce que le vide ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article923" class='spip_out' rel='external'>* 21- Qu'est-ce que le spin d'une particule ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1023" class='spip_out' rel='external'>* 22- Qu'est-ce que l'irréversibilité ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.org/[* 24- Qu'est-ce que la physique quantique ? -> http://www.matierevolution.fr/spip.php?article568" class=''>* 23- Qu'est-ce que la dualité onde-corpuscule</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article16" class='spip_out' rel='external'>* 26- Le quanta ou la mort programmée du continu en physique</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article972" class='spip_out' rel='external'>* 25- Lumière quantique</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article882" class='spip_out' rel='external'>* 26- La discontinuité de la lumière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article934" class='spip_out' rel='external'>* 27- Qu'est-ce que la vitesse de la lumière c et est-elle indépassable ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.org/[* 29- Révolutionnaire, la matière ? -> http://www.matierevolution.fr/spip.php?article531" class=''>* 28- Les discontinuités révolutionnaires de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article599" class='spip_out' rel='external'>* 30- Qu'est-ce qu'un système dynamique ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article565" class='spip_out' rel='external'>* 31- Qu'est-ce qu'une transition de phase ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article685" class='spip_out' rel='external'>* 32- Quelques notions de physique moderne</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article598" class='spip_out' rel='external'>* 33- Qu'est-ce que le temps ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1169" class='spip_out' rel='external'>* 34- Henri Poincaré et le temps</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1196" class='spip_out' rel='external'>* 35- La physique de l'état granulaire</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article886" class='spip_out' rel='external'>* 36- Aujourd'hui, qu'est-ce que la matière ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606" class='spip_out' rel='external'>* 37- Qu'est-ce que la rupture de symétrie (ou brisure spontanée de symétrie) ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article26" class='spip_out' rel='external'>* 38- Des structures émergentes au lieu d'objets fixes</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1324" class='spip_out' rel='external'>* 39- Conclusions provisoires sur la structure de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article540" class='spip_out' rel='external'>* 40- L'idée du non-linéaire</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1444" class='spip_out' rel='external'>*41- Univers fractal</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1450" class='spip_out' rel='external'>*42- Qu'est-ce qu'un photon ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1443" class='spip_out' rel='external'>*43- Physique quantique et philosophie</a></p></div> <hr /> <div class='rss_notes'><p>[<a href='#nh1' id='nb1' class='spip_note' title='Notes 1' rev='footnote'>1</a>] Quelques chiffres pour se rendre compte : au sein de l'atome de 10-10 mètres (dix millions de fois plus petit qu'un mètre), il y a surtout le noyau de 10-15 mètres <i>(mille milliards de fois plus petit qu'un mètre) au sein duquel il y a surtout des particules (proton, neutron) de 10-17 mètres (cent mille milliards de fois plus petit qu'un mètre). Et au sein de ces particules, il y a des quarks occupant des dimensions encore plus réduites. Cela signifie que moins d'un dix-millionième du noyau est occupé. La densité de matière d'un amas de galaxies est 100.000 fois inférieure à celle d'une galaxie. Celle-ci est cent mille milliards de milliards de fois moins dense qu'une étoile.</p> <p>[<a href='#nh2' id='nb2' class='spip_note' title='Notes 2' rev='footnote'>2</a>] Lire notamment « L'électron énigmatique » de Malcolm Mac Gregor.</p> <p>[<a href='#nh3' id='nb3' class='spip_note' title='Notes 3' rev='footnote'>3</a>] La matière n'est pas constituée de « plein » comme on le croyait, c'est-à-dire d'un contenu homogène, compact, continu, rigide, invariable et immuable. Il n'existe en fait aucun ensemble matériel possédant une seule des propriétés que l'on vient de citer ! Un électron qui serait fait d'une charge portée par de la matière pleine devrait exploser selon les lois de l'électromagnétisme. Le simple fait que deux parties de matière se touchent feraient les deux s'effondreraient immanquablement l'une sur l'autre par une attraction infinie selon les lois de la gravitation ! Albert Einstein écrit ainsi dans « La géométrie et l'expérience » : « Un examen un peu précis révèle que les corps solides de la nature ne sont pas rigides. » Finies les « particules solides, compactes, dures et impénétrables » de Newton !</p> <p>[<a href='#nh4' id='nb4' class='spip_note' title='Notes 4' rev='footnote'>4</a>] Dans l'univers matière/lumière les constantes de Planck sont des limites inférieures de temps, de distance et d'action. La distance minimale est un milliardième de milliardième de milliardième de milliardième de centimètre. Le temps minimum est le temps nécessaire pour parcourir cette distance à la vitesse « de la lumière c » c'est-à-dire à environ 300 000 km par seconde.</p> <p>[<a href='#nh5' id='nb5' class='spip_note' title='Notes 5' rev='footnote'>5</a>] Andréi Sakharov rajoute même : « Il faut considérer l'hypothèse identifiant l'action de la gravitation avec un changement dans l'action des fluctuations quantiques du vide. »</p></div> Matière et lumière dans le vide http://www.matierevolution.org/spip.php?article4205 http://www.matierevolution.org/spip.php?article4205 2014-04-29T01:48:00Z text/html fr Robert Paris Vide Virtuel « Les particules n'accèdent à l'existence dans le monde ordinaire que grâce à un processus de création-annihilation dans ce plein qu'est le vide. » Victor Weisskopf dans « La révolution des quanta » Matière et lumière, le film SITE MATIÈRE ET RÉVOLUTION : www.matierevolution.fr Dans l'espace interstellaire comme dans la matière microscopique, on trouve des structures entourées de vide : des discontinuités elles-mêmes encore constituées d'autres structures avec entre elles surtout du vide ... Et ces (...) - <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?rubrique20" rel="directory">Atome : La rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique) - Atom : laws of physics or the feedback of matter/light/ void (from microphysics to astrophysics)</a> / <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot85" rel="tag">Vide</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot222" rel="tag">Virtuel</a> <div class='rss_texte'><p><i>« Les particules n'accèdent à l'existence dans le monde ordinaire que grâce à un processus de création-annihilation dans ce plein qu'est le vide. »</i></p> <p><strong>Victor Weisskopf</strong> dans « La révolution des quanta »</p> <p><a href="http://www.canal-u.tv/canalu/producteurs/universite_de_tous_les_savoirs/dossier_programmes/les_conferences_de_l_annee_2005/physique/la_physique_et_ses_applications/le_monde_quantique_au_travail_l_optoelectronique" class='spip_out' rel='external'>Matière et lumière, le film</a></p> <p>SITE MATIÈRE ET RÉVOLUTION : <a href="http://www.matierevolution.fr/" class='spip_url spip_out' rel='nofollow external'>www.matierevolution.fr</a></p> <p>Dans l'espace interstellaire comme dans la matière microscopique, on trouve des structures entourées de vide : des discontinuités elles-mêmes encore constituées d'autres structures avec entre elles surtout du vide ... Et ces structures émettent de la lumière, qui est une forme d'interaction entre ces structures. L'énergie qui se transporte ainsi définit un espace-temps dans lequel ces structures évoluent.</p> <p>Pour comprendre la matière à grande échelle, on a cherché à connaitre la matière à petite échelle, procédure réductionniste qui a, avec la physique quantique, atteint ses limites. En effet, les particules dites élémentaires ne sont pas plus simples que la matière à notre échelle. Elles manifestent, elles aussi, des phénomènes à diverses échelles ! Si on les considère dans le vide, on croirait les imager par des objets ponctuels mais on serait loin du compte.</p> <p><span class='spip_document_192 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L500xH454/662px-Perseid_Meteor-c2dbd.jpg' width='500' height='454' alt="" style='height:454px;width:500px;' /></span></p> <p>Le physicien Léon Léderman : <i>« Si l'électron est un point, où se trouve la masse, où se trouve la charge ? Comment savons-nous que l'électron est un point ? Peut-on me rembourser ? »</i></p> <p><span class='spip_document_193 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L260xH285/quantiquezonepresencec-2794c.jpg' width='260' height='285' alt="" style='height:285px;width:260px;' /></span></p> <p>L'électron n'a pas une position fixe : sa charge tremble, sa masse saute d'un point à un autre, son nuage de polarisation interagit avec le voisinage.... Cela définit diverses "dimensions" de l'électron. S'il est capté, il est ponctuel. Sa masse est ponctuelle. Sa charge est ponctuelle. S'il interagit, il est considéré par l'autre objet comme une zone de dimension non nulle. les divers es dimensions ont entre elles un rapport égal à la constante de structure fine alpha. Voilà les résultats de la physique quantique sur la "particule élémentaire".</p> <p>Qu'est-ce que l'atome, l'élémentaire, l' « insécable » ? Un nuage de points à de nombreuses échelles ! Ces points sont les particules électrisées, dites virtuelles, qui composent le vide. La propriété de masse de l'électron saute d'une particule virtuelle du nuage à une autre.</p> <p>La lumière est constituée par deux (ou un nombre pair) particules virtuelles d'électricité opposées.</p> <p>Le vide, avec ses divers niveaux hiérarchiques, est donc le constituant de base de l'univers matière/lumière.</p> <p>Le caractère probabiliste de l'électron provient du fait qu'il n'est pas un seul objet mais un ensemble de niveaux emboîtés fondés sur l'agitation du vide.</p> <p>La propriété de dualité de la particule élémentaire (se comportant à la fois comme un corpuscule et comme une onde) a été l'une des interrogations les plus difficiles de la physique quantique. L'onde et le corpuscule sont deux descriptions très opposées de la réalité et pourtant la matière comme la lumière se sont révélés être à la fois corpusculaires et ondulatoires. A la fois ne signifie pas que l'on peut effectuer en même temps une expérience qui donne les deux résultats. Par contre, dès que l'on effectue une expérience donnant un résultat du type onde, on obtient une onde. Et, à chaque fois que l'on effectue une expérience du type corpuscule, on obtient un corpuscule. De là a découlé une interprétation selon laquelle c'était l'observation par l'homme qui décidait de la nature du réel… En fait, la dualité provient du caractère fractal de la particule. Celle-ci existe à plusieurs échelles. Si l'on mesure à une échelle, on obtient un résultat à cette échelle. On perd, du coup, le résultat trouvé à une autre échelle. Si l'expérience effectue une mesure sur le nuage de polarisation, on obtient un résultat ondulatoire. Si on interagit avec le point matériel, on obtient un résultat corpusculaire qui prouve que l'électron est bien ponctuel et est bien un seul être. Mais cet être existe simultanément aux différents niveaux. Par contre, dès que le corpuscule est capté, dans un temps extrêmement court, le nuage disparaît. En effet, au niveau où se situent les particules virtuelles, la limite de vitesse de la lumière n'a plus cours. C'est la « réduction du paquet d'ondes » qui a tellement compliqué la vie des physiciens quantiques. On peut interpréter ainsi l'ensemble des propriétés, souvent apparemment étranges, de la particule dite élémentaire, l'électron. Les physiciens avaient, depuis longtemps, remarqué qu'il y avait un problème pour en comprendre la nature. Comme le relève Abraham Pais dans « Subtle is the lord », probablement la meilleure biographie d'Einstein, « Tout ce qui reste de ceci (des travaux de Abraham, Lorentz, Poincaré, Einstein,… sur l'auto-énergie de électron), c'est que nous ne comprenons toujours pas ce problème. » Certains physiciens théorisent même l'impossibilité de se le représenter Margenau (1961) : « Les électrons ne sont ni des particules, ni des ondes (…) Un électron est une abstraction, qui ne peut plus être décrite par une image intuitive correspondant à notre espérance de tous les jours mais déterminé au travers de formules mathématiques. » Mais, comme Einstein le disait à Wheeler : « Si je ne peux pas l'imaginer, je ne peux pas le comprendre. » Et Einstein affirmait : « Vous savez, il serait suffisant de réellement comprendre l'électron. » En 1991, la conférence internationale sur l'électron de Antigonish écrivait encore : « Nous sommes réunis ici pour discuter de nos connaissances actuelles sur l'électron. (…) Il est étrange de constater quelle masse énorme de technologie est fondée sur l'électron sans que nous soyons capable de comprendre cette particule. » Ce pessimisme des physiciens devant les contradictions de l'électron a un fondement réel : il est impossible de donner une seule image cohérente de son fonctionnement si on considère que l'électron est un seul objet à une seule échelle.</p> <p>Ces remarques provenaient en effet de nombreuses difficultés théoriques pour interpréter les phénomènes observés. L'interprétation qui en est donnée ici est celle du caractère fractal de l'électron. Elle explique notamment les sauts quantiques de la particule et de l'atome. Il y a un saut à chaque interaction entre niveaux de réalité de la particule. Le saut d'échelle explique le saut du phénomène. Par exemple, l'électron ne suit pas une trajectoire, mais saute d'une position à une autre. Cette discontinuité provient du fait que l'électron ne se déplace pas dans un espace continu, mais interagit avec les particules virtuelles du vide. Le « simple » déplacement est déjà le produit de ce caractère fractal. Il en va de même sur les interaction entre particules de matière, entre matière et lumière, et, plus généralement, entre matière et vide.</p> <p>Quant au caractère probabiliste de la particule, si étrange que son découvreur Einstein n'arrivait à l'accepter, il n'existerait pas si on était capable d'étudier simultanément la réalité à toutes les échelles. On a beaucoup disserté sur l' « incertitude » inhérente à la physique quantique, limite prétendue des capacités de l'homme de connaître le monde ou même, disent certains, preuve que le réalisme matérialiste devrait être abandonné. En fait, c'est bien le caractère fractal du réel qui cause cette indétermination quand on mesure à une échelle. Ce que les physiciens ont remarqué, c'est qu'en mesurant ou raisonnant à une échelle, on ne doit pas chercher à dépasser une certaine précision. Sinon on n'améliore pas notre image, on la détériore mais ils se demandaient pourquoi. On a dit bien souvent que c'était contraire à notre expérience quotidienne et au bon sens. Je ne le crois pas. Quand on lit un texte, on se rapproche un peu pour lire correctement, mais si on se rapproche trop, on voit moins bien. Il y a une échelle favorable pour lire et on ne peut pas lire à la fois à toutes les échelles. De même, on ne peut pas avoir une carte à l'échelle qui permette à la fois d'indiquer plusieurs villes éloignées et les rues de ces villes. Il faut choisir. Est-ce que cela signifie que la carte choisit ce que sera la réalité ? Non, cela signifie seulement que la réalité existe à plusieurs échelles suffisamment différentes pour ne pas pouvoir être examinées simultanément.</p> <p>Le nuage de polarisation qui entoure l'électron est constitué d'éléments d'un monde inférieur qui est le monde des particules virtuelles caractérisées par deux propriétés liées entre elles : pas de masse et pas d'espace-temps tel que nous le connaissons à notre échelle macroscopique ni tel qu'il existe (localement) dans l'environnement d'une masse. Ces particules sont électrisées positivement ou négativement et s'ordonnent dynamiquement autour de l'électron par couches positives et négatives alternativement, écrantant ainsi le champ de la charge électrique à proximité de l'électron. Cela explique qu'aucune charge électrique ne peut s'approcher au point de toucher l'électron. Il y a toujours des couches de particules virtuelles entre deux particules « réelles ». Rappelons une fois de plus que les particules dites virtuelles sont tout aussi réelles que celles dites réelles mais sont situées à un autre niveau de réalité. Elles ne sont pas les seules puisqu'existent à un niveau encore inférieur le « virtuel de virtuel ». Ainsi deux particules virtuelles sont elles-mêmes entourées, à un niveau hiérarchique inférieur, de particules électrisées. Ces mondes ne sont pas seulement emboités. Les niveaux sont interactifs. Et même plus puisque chaque niveau émerge du niveau inférieur. Les particules « réelles » sont des structures portées par des particules virtuelles qui reçoivent un boson de Higgs. Lorsque la particule virtuelle devient porteuse de masse, elle construit autour d'elle un champ d'espace-temps, elle structure l'espace-temps désordonné du niveau virtuel. Le nuage de polarisation tourne du fait du magnétisme par l'action du mouvement de l'électron. C'est ce que l'on appelle le spin de l'électron. Mais les couches positives et négatives ne tournent pas de la même manière car l'électron est chargé négativement. Cela explique qu'il faille de tour pour revenir à la situation de départ, ce que l'on appelle un spin ½.</p> <p>La charge de l'électron est ponctuelle. Sa masse est ponctuelle. Pourtant, les expériences montrent également qu'elles ne sont jamais exactement au même endroit, d'où des propriétés de rotations internes de la structure électron. Cette différence provient du fait que le saut de l'électron ne produit pas la même réaction aux diverses échelles d'espace-temps. La masse bouge plus lentement que les bosons. Elle met plus de temps pour se déplacer. Elle va donc moins loin. Cela produit plusieurs mouvements différents. Le nuage de positions de la charge est beaucoup plus ample que celui de la masse : le rapport appelé « constante de structure fine » est le rapport d'échelle des différents mondes hiérarchiques emboîtés est donc aussi le rapport entre les temps ou les distances. C'est donc aussi le rapport entre les différents « rayons de l'électron ». Alors que la masse tremblote autour de sa position (propriété appelée « zitterbezegung »), la charge s'étend sur toute une zone.</p> <p>L'une des bizarreries de la physique de l'électron est quantique : c'est la superposition d'états. Deux particules qui interagissent mettent en commun leurs états. Cela n'aurait aucun sens si on gardait l'image de la particule, objet indépendant. La « superposition d'états » ne peut être interprétée comme une onde physique, ce qui fait que les premiers physiciens quantiques ont parlé seulement d' « onde de probabilité de présence ». Mais quelle est la réalité physique du phénomène menant à cette probabilité de présence. Comment l'électron « sait-il » qu'il doit prendre telle ou telle position au sein de son nuage de probabilité de présence. La physique quantique a longtemps répondu qu'il n'existait pas de réponse et certains s'aventuraient même à dire qu'il n'y en aurait jamais. C'était logique pour la physique quantique : au sein de son formalisme la question ne pouvait pas être posée. Cependant, l'étude du vide a changé les données du problème. Elle nous a appris l'existence de tout un milieu du vide, milieu agité et plein d'énergie : les quanta positifs et négatifs qui apparaissent et disparaissent dans un temps très court. Les « particules virtuelles » ont d'abord servi de base de calcul avant que leur réalité soit reconnue. On admet aujourd'hui l'existence de plusieurs niveaux du vide. Il y a ainsi un virtuel de virtuel. Les particules n'interagissent pas à distance mais au travers du vide. Cependant, le vide quantique est un milieu aux propriétés très différentes de celles que nous connaissons au niveau de la matière que nous connaissons. Tout d'abord, il y a autant d'antiparticules que de particules. Ensuite, l'espace et le temps s'agitent en tout sens, sautent sans cesse, empêchant toute notion de trajectoire, de force. Les particules virtuelles n'ont pas de masse. L'énergie, le moment sont des notions qui ont cours mais elles sont utilisées différemment. Il n'y a pas conservation de l'énergie à tout instant. Dans la matière à notre échelle, de l'énergie ne peut pas brutalement apparaître là où elle n'existait pas. Au sein du vide quantique, l'énergie se conserve seulement globalement. Toute énergie qui apparaît au sein du vide doit disparaître dans un temps court, d'autant plus court que cette énergie est importante. C'est ce qui met en place la notion de quanta : le produit d'un temps et d'une énergie.</p> <p>Il y a un lien entre le vide et la matière/lumière. Le vide n'est pas seulement le media des interactions matière-matière ou matière-lumière, il est le fondement de la matière et de la lumière. C'est le vide qui produit sans cesse les phénomènes « matière » et « lumière ». Le vide n'est pas seulement l'espace sur lequel photons et particules se déplacent. Ce déplacement n'est rien d'autre qu'une interaction avec le vide. Plus encore, le vide est le constituant de la matière et de la lumière.</p> <p>Il en résulte une compréhension nouvelle de la matière et de la lumière. Les particules et les photons ont en commun … le vide qui les compose ! Les particules n'interagissent pas par des collisions mécaniques mais par des interaction entre les éléments à un échelon inférieur : celui du vide. Du coup, des particules peuvent échanger leurs composants virtuels : interagir. Ils peuvent ainsi constituer des superpositions d'états, des états corrélés.</p> <p><strong>Michel Paty</strong> dans « Nouveaux voyages au pays des quanta » :</p> <p><i>« L'électron interagit avec les « paires virtuelles » de son propre champ électromagnétique. (…) Le vide quantique contient de telles paires virtuelles et cet effet a été observé sous le nom de « polarisation du vide ». L'électron se trouve interagir avec la charge d'un des éléments de la paire virtuelle, en sorte qu'un électron quantique n'est jamais « nu » mais « habillé » d'un essaim ou nuage de paires virtuelles qui polarisent son environnement immédiat et modifient, par voie de conséquence, ses niveaux d'énergie. (…) La procédure dite de renormalisation considère que la masse et la charge physique de l'électron sont celles de l'électron « habillé » et non celles de l'électron « nu ». ce dernier n'existe pas réellement, puisqu'il est toujours impensable sans son champ. »</i></p> <hr class="spip" /> <p>Henri Poincaré écrit dans « Leçons sur le rayonnement thermique » : <i>« L'hypothèse des quanta d'action consiste à supposer que ces domaines, tous égaux entre eux ne sont plus infiniment petits, mais finis et égaux à h, h étant une constante. »</i></p> <p>Théorème de Joseph Liouville, rapporté par Jean-Paul Auffray dans « L'atome » : <i>« La densité de points dans le voisinage d'un point donné dans l'extension de phase est constante dans le temps. »</i></p> <p>Enoncé de Poincaré, dans « l'hypothèse des quanta » :</p> <p><i>« L'énergie est égale au produit de la fréquence par l'élément d'action. (...) Le quantum d'action est une constante universelle, un véritable atome. (...) Un système physique n'est susceptible que d'un nombre fini d'états distincts ; et il saute d'un de ces états à l'autre sans passer par une série continue d'états intermédiaires. (...) l'ensemble des points représentatifs de l'état du système est une région (...) dans laquelle les points sont si serrés qu'ils nous donnent l'illusion de la continuité. (...) ces points représentatifs isolés ne doivent pas être distribués dans l'espace de façon quelconque (...) mais de telle sorte que le volume d'une portion quelconque de matière demeure constant. (...) L'état de la matière pondérable pourrait varier d'une manière discontinue, avec un nombre fini d'états possibles seulement. (...) L'univers sauterait donc brusquement d'un état à l'autre ; mais dans l'intervalle, il demeurerait immobile, les divers instants pendant lesquels il resterait dans le même état ne pourraient plus être discernés l'un de l'autre : nous arriverions ainsi à la variation discontinue du temps, à l'atome de temps. (...) Si plusieurs points représentatifs constituent un domaine élémentaire insécable dans l'extension en phase, alors les états du système que ces points représentent constituent nécessairement, eux aussi, un seul et même état. »</i></p> <p>Jean-Paul Auffray dans « L'atome » : <i>« Richard Feynman demandait à son fils : « Lorsqu'un atome fait une transition d'un état à un autre, il émet un photon. D'où vient le photon ? » (…) Dans la terminologie de Feynman, le quantum est un photon virtuel. »</i></p> <p>Extraits de "Entre le temps et l'éternité" de Prigogine et Stengers :</p> <p><i>"La raison du chaos quantique est l'apparition des résonances. (...) Ces résonances, qui caractérisent l'ensemble des situations fondamentales de la mécanique quantique, correspondent à des interactions entre champs (c'est-à-dire aussi aux interactions matière-lumière). On peut affirmer que notre accès au monde quantique a pour condition l'existence des systèmes chaotiques quantiques. (...) Nous avons surtout souligné les dimensions négatives du chaos dynamique, la nécessité qu'il implique d'abandonner les notions de trajectoire et de déterminisme. Mais l'étude des systèmes chaotiques est également une ouverture ; elle crée la nécessité de construire de nouveaux concepts, de nouveaux langages théoriques. Le langage classique de la dynamique implique les notions de points et de trajectoires, et, jusqu'à présent, nous-mêmes y avons eu recours alors même que nous montrions l'idéalisation – dans ce cas illégitime – dont elles procèdent. Le problème est maintenant de transformer ce langage, de sorte qu'il intègre de manière rigoureuse et cohérente les contraintes que nous venons de reconnaître. Il ne suffit pas, en effet, d'exprimer le caractère fini de la définition d'un système dynamique en décrivant l'état initial de ce système par une région de l'espace des phases, et non par un point. Car une telle région, soumise à l'évolution que définit la dynamique classique, aura beau se fragmenter au cours du temps, elle conservera son volume dans l'espace des phases. C'est ce qu'exprime un théorème général de la dynamique, le théorème de Liouville. Toutes les tentatives de construire une fonction entropie, décrivant l'évolution d'un ensemble de trajectoires dans l'espace des phases, se sont heurtées au théorème de Liouville, au fait que l'évolution d'un tel ensemble ne peut être décrite par une fonction qui croîtrait au cours du temps. Or, un argument simple permet de montrer l'incompatibilité, dans le cas d'un système chaotique, entre le théorème de Liouville et la contrainte selon laquelle toute description définit le « pouvoir de résolution » de nos descriptions ; il existera toujours une distance r telle que nous ne pourrons faire de différence entre des points plus proches l'un de l'autre (…) La nouvelle description des systèmes dynamiques chaotiques substitue au point un ensemble correspondant à un fragment de fibre contractante. Il s'agit d'une description non locale, qui tient compte de la contrainte d'indiscernabilité que nous avons définie. Mais cette description n'est pas relative à notre ignorance. Elle donne un sens intrinsèque au caractère fini de nos descriptions : dans le cas où le système n'est pas chaotique, où l'exposant de Lyapounov est de valeur nulle, nous retrouvons la représentation classique, ponctuelle, et les limites mises à la précision de nos mesures n'affectent plus la représentation du système dynamique. Cette nouvelle représentation brise également la symétrie temporelle. (…) Là où une seule équation d'évolution permettait de calculer l'évolution vers le passé ou vers le futur de points eux-mêmes indifférents à cette distinction, nous avons maintenant deux équations d'évolution différentes. L'une décrirait l'évolution d'un système vers un équilibre situé dans le futur, l'autre décrirait l'évolution d'un système vers un équilibre situé dans le passé. L'un des grands problèmes de l'interprétation probabiliste de l'évolution vers l'équilibre était que la représentation probabiliste ne donne pas sens à la distinction entre passé et futur. (…) La nouvelle description dynamique que nous avons construite incorpore, en revanche, la flèche du temps (…) Les comportements dynamiques chaotiques permettent de construire ce pont, que Boltzmann n'avait pu créer, entre la dynamique et le monde des processus irréversibles. La nouvelle représentation de l'objet dynamique, non locale et à symétrie temporelle brisée, n'est pas une description approximative, plus pauvre que la représentation classique. Elle définit au contraire cette représentation classique comme relative à un cas particulier. (…) Nous savons aujourd'hui que ces derniers (les systèmes non-chaotiques), qui dominèrent si longtemps l'imagination des physiciens, forment en fait une classe très particulière. (…) C'est en 1892, avec la découverte d'un théorème fondamental par Poincaré ( la loi des trois corps), que se brisa l'image homogène du comportement dynamique : la plupart des systèmes dynamiques, à commencer par le simple système « à trois corps » ne sont pas intégrables. Comment comprendre cet énoncé ? Depuis les travaux de Hamilton, on sait qu'un même système dynamique peut être représenté de différentes manières équivalentes par une transformation dite canonique (ou unitaire) (…) L'hamiltonien du système est la grandeur qui détermine son évolution temporelle. Parmi toutes les transformations unitaires, il en existe une qui permet d'aboutir à une représentation privilégiée du système. C'est celle qui fait de l'énergie, c'est-à-dire de l'hamiltonien, une fonction des seuls moments, et non plus des positions. Dans une telle représentation, les mouvements des différentes particules du système sont décrits comme s'ils ne dépendaient plus des positions relatives des particules, c'est-à-dire comme si elles n'étaient plus en interaction. (…) Les mouvements possibles de tels systèmes ont donc la simplicité des mouvements libres. (…) Or, en 1892, Poincaré montra qu'en général il est impossible de définir la transformation unitaire qui ferait des « actions » des invariants du système. La plupart des systèmes dynamiques n'admettent pas d'invariants en dehors de l'énergie et de la quantité de mouvement, et dès lors ne sont pas intégrables. La raison de l'impossibilité de définir les invariants du mouvement qui correspondent à la représentation d'un système dynamique intégrable tient à un mécanisme de résonance. (…) Le mécanisme de résonance peut être caractérisé comme un transfert d'énergie entre deux mouvements périodiques couplés dont les fréquences sont entre elles dans un rapport simple. Ce sont ces phénomènes de résonance – mais, cette fois, entre les différents degrés de liberté qui caractérisent un même système dynamique – qui empêchent que ce système soit mis sous une forme intégrable. La résonance la plus simple entre les fréquences se produit quand ces fréquences sont égales, mais elle se produit aussi à chaque fois que les fréquences sont commensurables, c'est-à-dire chaque fois qu'elles ont entre elles un rapport rationnel. Le problème se complique du fait que de manière générale les fréquences ne sont pas constantes. (…) Ce qui fait que, dans l'espace des phases d'un système dynamique, il y aura des points caractérisés par une résonance, alors que d'autres ne le seront pas. L'existence des points de résonance interdit en général la représentation en termes de variables cycliques, c'est-à-dire une décomposition du mouvement en mouvements périodiques indépendants. Les points de résonance, c'est-à-dire les points auxquels les fréquences ont entre elles un rapport rationnel, sont rares, comme sont rares les nombres rationnels par rapport aux nombres irrationnels. Dès lors, presque partout dans l'espace des phases, nous aurons des comportements périodiques de type habituel. Néanmoins, les points de résonance existent dans tout le volume fini de l'espace des phases. D'où le caractère effroyablement compliqué de l'image des systèmes dynamiques telle qu'elle nous a été révélée par la dynamique moderne initiée par Poincaré et poursuivie par les travaux de Kolmogoroff, Arnold et Moser. Si les systèmes dynamiques étaient intégrables, la dynamique ne pourrait nous livrer qu'une image statique du monde, image dont le mouvement du pendule ou de la planète sur sa trajectoire képlérienne constituerait le prototype. Cependant l'existence des résonances dans les systèmes dynamiques à plus de deux corps ne suffit pas pour transformer cette image et la rendre cohérente avec les processus évolutifs étudiés précédemment. Lorsque le volume reste petit, ce sont toujours les comportements périodiques qui dominent. (…) Cependant, pour les grands systèmes, la situation s'inverse. Les résonances s'accumulent dans l'espace des phases, elles se produisent désormais non plus en tout point rationnel, mais en tout point réel. (…) Dès lors, les comportements non périodiques dominent, comme c'est le cas dans les systèmes chaotiques. (…) Dans le cas d'un système de sphères dures en collision, Sinaï a pu démontrer l'identité entre comportement cinétique et chaotique, et définir la relation entre une grandeur cinétique comme le temps de relaxation (temps moyen entre deux collisions) et le temps de Lyapounov qui caractérise l'horizon temporel des systèmes chaotiques. (…) Or, l'atome en interaction avec son champ constitue un « grand système quantique » auquel, nous l'avons démontré, le théorème de Poincaré peut être étendu. (…) La « catastrophe » de Poincaré se répète dans ce cas : contrairement à ce que présupposait la représentation quantique usuelle, les systèmes caractérisés par l'existence de telles résonances ne peuvent être décrits en termes de superposition de fonctions propres de l'opérateur hamiltonien, c'est-à-dire d'invariants du mouvement. Les systèmes quantiques caractérisés par des temps de vie moyens, ou par des comportements correspondants à des « collisions », constituent donc la forme quantique des systèmes dynamiques au comportement chaotique (…) L'abandon du modèle des systèmes intégrables a des conséquences aussi radicales en mécanique quantique qu'en mécanique classique. Dans ce dernier cas, il impliquait l'abandon de la notion de point et de loi d'évolution réversible qui lui correspond. Dans le second, il implique l'abandon de la fonction d'onde et de son évolution réversible dans l'espace de Hilbert. Dans les deux cas, cet abandon a la même signification : il nous permet de déchiffrer le message de l'entropie. (…) La collision, transfert de quantité de mouvement et d'énergie cinétique entre deux particules, constitue, du point de vue dynamique, un exemple de résonance. Or, c'est l'existence des points de résonance qui, on le sait depuis Poincaré, empêche de définir la plupart des systèmes dynamiques comme intégrables. La théorie cinétique, qui correspond au cas d'un grand système dynamique ayant des points de résonance « presque partout » dans l'espace des phases , marque donc la transformation de la notion de résonance : celle-ci cesse d'être un obstacle à la description en termes de trajectoires déterministes et prédictibles, pour devenir un nouveau principe de description, intrinsèquement irréversible et probabiliste. C'est cette notion de résonance que nous avons retrouvée au cœur de la mécanique quantique, puisque c'est elle qu'utilisa Dirac pour expliquer les événements qui ouvrent un accès expérimental à l'atome, l'émission et l'absorption de photons d'énergie spécifique, dont le spectre constitue la véritable signature de chaque type d'atome. (…) Le temps de vie, qui caractérise de manière intrinsèque un niveau excité, dépend, dans le formalisme actuel de la mécanique quantique, d'une approximation et perd son sens si le calcul est poussé plus loin. Dès lors, la mécanique quantique a dû reconnaître l'événement sans pouvoir lui donner de sens objectif. C'est pourquoi elle a pu paraître mettre en question la réalité même du monde observable qu'elle devait rendre intelligible. (…) Pour expliquer les transitions électroniques spontanées qui confèrent à tout état excité un temps de vie fini, Dirac avait dû faire l'hypothèse d'un champ induit par l'atome et entrant en résonance avec lui. Le système fini que représente l'atome isolé n'est donc qu'une abstraction. L'atome en interaction avec son champ est, lui, un « grand système quantique », et c'est à son niveau que se produit la « catastrophe de Poincaré ». L'atome en interaction avec le champ qu'il induit ne constitue pas, en effet, un système intégrable et ne peut donc pas plus être représenté par l'évolution de fonction d'onde qu'un système classique caractérisé par des points de résonance ne peut être caractérisé par une trajectoire. C'est là la faille que recélait l'édifice impressionnant de la mécanique quantique. (…) Il est significatif que, partout, nous ayons rencontré la notion de « brisement de symétrie ». Cette notion implique une référence apparemment indépassable à la symétrie affirmée par les lois fondamentales qui constituent l'héritage de la physique. Et, en effet, dans un premier temps, ce sont ces lois qui ont guidé notre recherche. (…) La description à symétrie temporelle brisée permet de comprendre la symétrie elle-même comme relative à la particularité des objets autrefois privilégiés par la physique, c'est-à-dire de situer leur particularité au sein d'une théorie plus générale. »</i></p> <p> <a href="http://www.docstoc.com/docs/11242761/Interaction-du-rayonnement-avec-la-mati%C3%A8re" class='spip_out' rel='external'><strong>Interaction du rayonnement avec la matière</strong></a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article88" class='spip_out' rel='external'>Sommaire du site</a> <br /></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1" class='spip_out' rel='external'>Pourquoi ce site ?</a></p> <p>Pour nous écrire, cliquez sur <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?page=forum&id_article=38" class='spip_out' rel='external'>Répondre à cet article</a><br /></p> <hr class="spip" /> <p><i>"L'électron n'est pas pensable sans son cortège de photons potentiels."</i></p> <p>Gilles Cohen-Tannoudji dans "La Matière-espace-temps"</p> <p>On peut écrire de même que l'atome n'est pas pensable sans les échanges de photons qui permettent aux électrons de changer de couche atomique par exemple. Cette propriété est fondamentale dans l'interprétation quantique de l'atome et de ses sauts d'un état à un autre. C'est le fondement de l'étude de l'atome par celle des émissions lumineuses, ou spectre d'émission.</p> <h3 class="spip"><strong><i>Ce qu'est aujourd'hui la matière et la lumière :</h3> <p>La matière et la lumière sont deux phénomènes dialectiquement opposés, c'est-à-dire des inverses inséparables. Pas de communication entre matières sans échange de lumière (les physiciens disent des photons ou des bosons pour "lumière" ou encore des particules d'interaction). Pas de matière sans entourage de photons dits virtuels. Pas de perception de ces photons sans matière. Matière et lumière manifestent d'autre part une unité impressionnante. Ils sont tous deux faits de quanta d'action. La matière émet et absorbe de la lumière. Ils obéissent identiquement aux lois quantiques avec notamment cette étonnante propriété de dualité onde/corpuscule, cette non moins étonnante propriété de pluralité des états et enfin celle des sauts quantiques. Cependant, matière et lumière s'opposent. les uns obéissent à une logique attractive (les bosons) et les autres à une logique répulsive dite principe de Pauli (les particules matérielles). Cela signifie que les particules de lumière ont tendance à se grouper entre photons qui sont en phase et les particules ne peuvent exister dans un même état.</p> <p>Tous deux sont des structures et des rythmes issus des interactions en tous sens et en permanence d'un grand nombre d'oscillateurs dipolaires couplés que sont les couples de particules et de leurs antiparticules virtuelles du vide quantique.</p> <p>Ni la lumière ni la matière, même dans leurs manifestations dites élémentaires (un seul corpuscule) ne sont des objets. Ce sont des phénomènes d'émergence de structure et de rythme. Ils sont fondés sur un grand nombre de particules virtuelles et de photons virtuels.</p> <p>On a longtemps cru que la réalité était décrite par des objets, les atomes ou les particules. Il s'agissait de « choses », c'est-à-dire d'éléments fixes qui étaient caractérisés par des paramètres constants. On parlait de charge de l'électron, de masse de l'atome ou de trajectoire (vitesse et position) d'une particule. Tout cela a dû être abandonné devant les découvertes de la physique quantique. Quelle image ressort finalement de ce grand chambardement ? Aucune, diront certains. Pour le site « Matière et révolution », ce n'est pas le cas.</p> <p>Il s'avère que les paramètres et les structures qui apparaissent doivent leur durabilité à une dynamique extraordinairement animée et fondée sur des chocs. Les attributs qui semblaient attachés à chaque corpuscule ne sont pas des propriétés appartenant en fixe à celui-ci. Tout corpuscule peut changer brutalement de nature et le fait sans cesse. Si on conserve un certain type de corpuscule dans une zone donnée, ce n'est pas dû à une conservation individuelle de chaque corpuscule. Le nombre d'un certain type de corpuscules peut même changer.</p> <p>La propriété de masse, loin d'être attachée à une particule, saute sans cesse d'une particule à une autre, d'un électron matériel à un électron virtuel qui sera ainsi matérialisé. La propriété « matière » saute donc d'une particule virtuelle du vide à une autre. Tout électron virtuel est destiné à devenir éventuellement réel et inversement. La réalité en question est seulement une existence à un certain niveau, le virtuel une existence non moins véritable mais à une échelle beaucoup plus courte. Tout proton virtuel peut également devenir réel et inversement. D'autre part, un proton peut se changer en neutron au sein du noyau de l'atome, et inversement. Là encore, les oppositions peuvent se changer en leur contraire. Proton en neutron comme précédemment matière en vide et vide en matière. De même le quanta d'interaction n'est pas fixe. Tout photon peut également se changer en couple matière et antimatière, par exemple électrons et positrons virtuels. Du coup, le photon peut se « mélanger » avec la matière pour produire une nouvelle matière et de nouveaux photons en échangeant des particules virtuels. Les particules peuvent aussi échanger des photons. Toutes ces interactions changent la matière et la lumière et se font par des chocs, interactions à une échelle beaucoup plus rapides que les temps caractéristiques des phénomènes sur lesquels ils agissent. De même, un quark peut se changer en un autre. La couleur n'est pas un paramètre attaché au quark mais une propriété pouvant sauter d'un quark à un autre. Un neutrino peut également se changer spontanément en un autre. Un noyau d'atome peut se changer dans un ou plusieurs autres, tout aussi spontanément.</p> <p>Donc toutes les caractéristiques qui étaient attribuées autrefois à l'objet sautent et toute la dynamique est le produit de ces sauts.</p> <p>L'apparition de structures et de « constantes » n'est que le produit de ces échanges de propriétés ou de moyennes sur un grand nombre de particules.</p> <p>La propriété électron peut se maintenir mais seulement en sautant d'un corpuscule à un autre. Si on cherche à suivre individuellement un électron, on s'aperçoit qu'il disparaît et réapparaît plus loin. Et, plus étonnant, un corpuscule peut réapparaître avant de disparaître. Il y a eu distorsion du temps. Dans ces sauts, le temps ne ressemble plus du tout à son ancienne image bien tranquille se déplaçant comme sur une ligne continue parcourue régulièrement. Dans la dynamique, le temps ne parcourt pas une succession linéaire d'instants successifs ressemblant à des points alignés comme des instants.</p> <p>Là encore, le temps, mais aussi l'espace, ne ressemblent pas au monde dans lequel nous croyons vivre à notre échelle : celui des objets macroscopiques qui ne semblent pas subir des apparitions et des disparitions brutales.</p> </h3> <p>Maurice Jacob dans "Au coeur de la matière" :</p> <p><i>"Au coeur de la matière et à l'échelle du cosmos</p> <p>La nature est plus riche que notre imagination. On peut démonter les molécules en atomes. On peut arracher les électrons d'un atome et séparer les protons et les neutrons qui constituent son noyau. On découvre les différents niveaux de la matière qui mettent en jeu des constituants de plus en plus élémentaires. (...) La masse, cette propriété que l'on pensait intrinsèquement associée à un objet et qui résultait de l'addition des masses de ses constituants, une masse que l'on associait à chaque particule avant de considérer les forces auxquelles ellles pouvaient être soumises, cette masse devient un effet dynamique des actions auxquelles les constituants fondamentaux sont soumis. (...) Les particules élémentaires sont les quarks (qui forment notamment les protons et les neutrons) et les leptons (comme l'électron). (...) Les forces qui leur permettent d'interagir entre eux sont toutes du même type : elles prennent la forme particulière d'un échange de bosons. (...) L'un de ces bosons est le "grain de lumière", le photon. (...) Deux particules chargées s'attirent ou se repoussent en échangeant des photons. Au cours d'un choc, ou simplement accélérée, une particule chargée peut émettre un photon (...) dont la fréquence est proportionnelle à son énergie. (...) L'atome est formé d'un tout petit noyau entouré d'un "nuage" d'électrons. Le rayon du noyau est cent mille fois plus petit que celui de l'atome, mais il contient pratiquement toute la masse. l'atome est donc pratiquement vide mais son volume, extrêmement vaste par rapport à celui du noyau, est rempli par le mouvement incessant des électrons qui se concentrent sur des couches successives. Le noyau a une charge positive et les électrons ont uen charge négative. Ils sont tous attirés par le noyau mais tournoient à une distance respectable. L'atome est globalement neutre, la charge totale des électrons étant compensée par celle des protonsqui se trouvent dans son noyau. (....) En physique quantique, il faut renoncer à considérer une particule comme parfaitement localisable. (...) Ce flou quantique peut heurter l'intuition naturelle (...) ne peut-on envisager l'observation d'un électron pendant un temps très court durant lequel il ne pourrait parcourir qu'une petite partie de la distance associée à ce flou quantique ? C'est possible mais on ne peut plus distinguer dans ce cas l'électrons des multiples autres particules (paires d'électrons et de positrons fugitifs du vide) qui peuvent être librement émises et réabsorbées durant ce temps très court. (...) Le vide est animé par la création continuelle et la disparition rapide de paires électron-positron (le positron est l'antiparticule de l'électron). Ce sont des paires virtuelles (...) L'électron de charge négative va attirer les positrons de ces paires virtuelles en repoussant leurs électrons. En approchant de l'électron, le photon va se voir entouré d'un "nuage" de charge positive dû aux positrons virtuels attirés. Il aura l'impression que la charge de l'électron est plus faible que celle annoncée. (...) la masse des particules vient de la structure du vide qui s'est figé au début de l'évolution de l'Univers (...) La diversité de la matière sort de la structure du vide. (...) le vide bouillonne d'activité, il peut même exister sous plusieurs formes et manifester une structure. (...) Ce bouillonnement d'activité est de nature quantique."</i></p> <p><span class='spip_document_336 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/IMG/png/150px-HAtomOrbitals.png' width='150' height='150' alt="" style='height:150px;width:150px;' /></span></p> <p>Les états et de l'atome et de ses couches électroniques</p> <p>L'atome n'est pas un objet que l'on puisse appréhender comme une bille ou une autre "chose" c'est-à-dire une matière attraper ou suivre dans un mouvement régulier dans l'espace. Cela a été une déception pour bien des physiciens mais il faut bien admettre que la nature ne se ramène pas à ce type de notion comme celle que l'on appelait "la particule élémentaire". Ce réductionnisme n'a plus cours en physique. Nous allons tenter de montrer que s'y est substituée une notion beaucoup plus fascinante et dynamique qui allie l'existence de la matière mais comme émergence de structure durable, d'un ordre, au sein d'un univers extraordinairement agité. Et c'est ordre est fractal, coexiste à plusieurs niveaux hiérarchiques ayant entre eux des rétroactions étonnantes.</p> <p><strong>Là où la physique classique envisageait la particule comme un état déterminé et fixe, la physique quantique a dû développer la notion de superposition d'états. Cette superposition s'est appelée fonction d'onde. Il ne s'agissait plus d'ondes au sens classique. L'un des problèmes que cela posait était celui appelé "réduction du paquet d'ondes" puisque la superposition d'états était brutalement supprimée en cas de mesure (ou d'interaction), ce passage de la superposition à un seul état restant mystérieux et inconcevable comme un miracle, ce qui est inacceptable. Tout d'abord, cela suppose qu'une dynamique serait une somme de stationnarité. Ensuite, cela n'explique ni le passage d'un état à un autre ni ne donne une interprétation à la superposition. Du coup, la physique a dû reconcevoir sa thèse en adoptant un point de vue dynamique qui remettait en cause l'ancien point de vue philosophique.</p> <p><i>« La microphysique actuelle est essentiellement fondée sur la description minutieuse des états stationnaires (appelés aussi états quantiques), tandis qu'au sujet des transitions, on fait seulement des calculs statistiques. (...)Mais la transition elle-même, en tant que processus individuel, n'est pas décrite. De ce fait, on n'explique pas comment se maintiennent les états stationnaires, car pour expliquer leur étonnante stabilité, il faudrait comprendre ce qui se passe quand un système s'écarte d'un état stationnaire sous l'effet d'une perturbation (...) »</i> <br /> Le physicien <strong>Georges Lochak</strong> <br /> dans un article de la Revue du Palais de la Découverte intitulé « Vers une microphysique de l'irréversible »</p> <p>Parmi les principales nouveautés de la physique quantique, il y a la renonciation à la notion d'onde physique. L'onde électromagnétique, lumineuse par exemple, est remplacée par un corpuscule (photon). La fonction d'onde décrit uniquement une probabilité de présence du corpuscule. Tous ces phénomènes font appel à des phénomènes se déroulant à très grande vitesse comme le rappelle <strong>Jean Perdijon</strong> dans « Les grandes idées en physique » exposant ainsi les expériences où un photon peut passer par deux fentes et où tout se passe comme si le corpuscule passait par une fente et l'onde par l'autre (interférences du photon avec lui-même). Dans une telle expérience, il apparaît que le photon est à la fois onde et corpuscule, phénomène que la physique quantique a nommé « la complémentarité » sans pour autant trancher sur le caractère du phénomène. <i>« Plutôt que d'accepter que le photon possède à la fois deux états complètement contradictoires, on peut penser que cette complémentarité n'est que le résultat d'une alternance des propriétés ondulatoires et corpusculaires de la lumière. Les deux états possédant ces propriétés se succéderaient à une cadence si rapide que nos mesures, qui ne nous fournissent que des valeurs moyennes, seraient seulement capables d'enregistrer un état ou l'autre, suivant le dispositif utilisé. »</i> Cette interprétation a été développée notamment par l'Institut Louis de Broglie (revue numéro 14). Elle sous-entend que des transformations à grande vitesse seraient une interprétation valable des phénomènes de superpositions d'états qui caractérisent la physique quantique et rendent son interprétation si difficile. La matière, même celle dans un état apparemment stable, serait sujette de transformations ultra-rapides, indécelables à l'aide de nos instruments. La conservation d'un état de la matière ne serait pas le produit de l'inaltérabilité mais, au contraire, de transformations employant une grande énergie et se produisant de façon tellement rapide (relativement) qu'elle apparaît quasi instantanée (il n'existe pas de transformation instantanée). Par exemple, le neutrino saute sans cesse d'un état à un autre : neutrino électronique, neutrino mu et neutrino tau. C'est ce que l'on appelle l'oscillation des neutrinos. Il en va de même des autres particules dites stables. Le proton, le plus stable, saute sans cesse en absorbant ou émettant des gluons ou couples quark/antiquark. La stabilité du noyau atomique provient de la transformation de neutron en proton et inversement. La stabilité de l'atome provient de l'absorption et de l'émission de photons. La matière ne cesse pas de sauter d'un état à un autre à grande vitesse si bien qu'on ne constate qu'une « superposition d'états » et que l'on ne peut que calculer la probabilité des divers états. Les seules impressions de continuité dans la matière sont illusoires. L'onde de la vague est constituée de molécules discrètes. L'onde quantique est construite sur des particules éphémères du vide. Le physicien <strong>Richard Feynman</strong> expose ainsi la genèse de l'électrodynamique quantique qu'il a découverte : <i>« Il nous apparut aussi que nous pouvions reformuler la chose d'une autre façon à l'aide du principe de moindre action. Puisque mon idée de base était de tout décrire directement en termes de mouvements des particules, je désirai représenter cette théorie sans jamais parler de champs ou d'ondes. (...) Il se trouve, bien sûr que vous pouvez restaurer les champs si vous le désirez, mais il faut alors suivre le champ produit par chaque particule séparément. »</i> C'est l'origine de l'intégrale d'action de Feynman qu'il expose dans « La nature de la physique ».</p> <p>Ainsi, le déplacement apparent d'une particule d'un point à un autre qui semble continu n'est que la somme d'une infinité d'interactions possibles entre corpuscules dans lesquels la particule effectue des sauts, en un bond, en deux bonds, etc comme l'explique <strong>Richard Feynman</strong> dans « Lumière et matière ».</p> <p>En microphysique, les particules échangent des photons lumineux pour interagir. Ce phénomène fondamental de la matière/lumière a été interprété pour la première fois par les diagrammes de Feynman de l'électrodynamique quantique. Il s'agit du seul mode de description connu des interactions entre particules via les photons lumineux. Il a été vérifié par un grand nombre de calculs qui sont les plus précis de toute la physique. Cependant, pour bien des physiciens, la réalité des interactions révélées par <strong>Feynman</strong> n'est pas encore reconnu unanimement. En effet, elles nécessitent de reconnaître dans le vide un nombre infini de particules, d'antiparticules et de photons éphémères, appelés « virtuels » parce qu'ils sont trop fugitifs pour être mis en évidence par des mesures supérieures au temps de Planck [<a href='#nb2-1' class='spip_note' rel='footnote' title='Temps le plus court de la matière/lumière égal à dix fois un milliardième de (...)' id='nh2-1'>1</a>]. Les virtuels ne peuvent donc être mesurés par la matière/lumière. Au cours d'une transformation de matière/lumière, elles sont insensibles mais sont nécessaires au calcul et on est amené à supposer qu'elles apparaissent et disparaissent. Nous allons voir qu'au contraire les diagrammes de Feynman ne montrent pas que les corpuscules virtuels apparaissent et disparaissent mais que ce sont les corpuscules matériels dits réels qui apparaissent et disparaissent ! Ceux qui existent réellement sont donc les particules du vide et l'aspect réel, durable, n'est qu'une apparence, effet des interactions.</p> <p>Ainsi, l'interaction électromagnétique, dite coulombienne, est le produit d'échanges de photons dits virtuels et l'interaction nucléaire suppose également des échanges virtuels. Feynamann explique ainsi dans son cours de physique (chapitre Mécanique quantique) que "on a l'habitude de dire qu'il y a échange d'un électron "virtuel" quand l'électron doit sauter à travers une région de l'espace où il y a une énergie négative. Plus précisément, un "échange virtuel" signifie que le phénomène implique une interférence quantique entre un état avec échange et un état sans échange. (...) Yukawa a posé en hypothèse que la force entre deux nucléons est due à un effet d'échange similaire - mais dans ce cas, à l'échange virtuel, non pas d'un électron, mais d'une nouvelle particule qu'il a appelé "méson". Aujourd'hui, nous identifions le méson de Yukawa avec le pion qui se produit dans les collisions à haute énergie de protons ou d'autres particules."</p> <p>Les particules dites virtuelles sont des particules matérielles et lumineuses de durée de vie inférieure à une quantité appelée temps de Planck. A l'opposé la matière et la lumière habituelles correspondent à des multiples du temps de Planck. Les particules « virtuelles » sont bien réelles. Citons sur ce point le physicien <strong>Jean-Marc Lévy-Leblond</strong> dans « Aux contraires » : <i>« Tout être physique intermédiaire et éphémère (surtout si sa temporalité est infime à notre échelle) est vite perçu comme virtuel, fictif. (...) Les quantons (virtuels) qui entrent en réaction (échanges de quantons virtuels entre deux particules réelles) ou en émergent, semblent mériter une reconnaissance existentielle plus forte : ils sont là avant et/ou après le processus. »</i></p> <p>Les relations entre particules de matière sont des échanges de photons lumineux. Elles ont lieu en permanence et en tous sens. Ce sont ces échanges qui définissent les espaces et les temps entre particules. Ce sont eux qui définissent le temps de la zone. Les électrons échangent des photons entre eux pour définir leur place dans l'espace et c'est au travers de ces échanges de photons entre électrons et noyau que les photons définissent leur place dans l'atome et que la taille de celui-ci est globalement conservée. Ce n'est pas une quantité préétablie. La conservation est encore une fois un produit de la transformation et l'équilibre global de la structure est la conséquence de sa destruction rapide. Un électron ne se maintient égal à lui-même que parce qu'il est sans cesse détruit et reconstruit, qu'il donne ses caractéristiques matérielles à un autre particule fugitive du vide. Ce « miracle » de la matière se déroule en permanence du fait de l'interaction entre particule et vide. Dans l'espace vide, la particule rencontre sans cesse des couples fugitifs de particules et d'antiparticules. Il se couple avec l'antiparticule pour donner un photon et rend ainsi matérielle la particule fugitive. C'est ce que <strong>Richard Feynman</strong> a dévoilé dans ses schémas d'électrodynamique quantique qu'il voyait plutôt (ou préférait présenter) comme des moyens commodes de calcul que comme une véritable description des processus. Les processus qu'il a mis en évidence dans le phénomène essentiel dans lequel une particule absorbe ou émet un photon sont les suivants :<br /> <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> un photon se dédouble en particule et antiparticule éphémères du vide<br /> <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> une particule matérielle se lie à une antiparticule du vide pour donner un photon<br /> <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> une particule du vide se matérialise en une particule matérielle</p> <p>On a remarqué que deux particules qui n'échangent pas de photons ne peuvent pas définir l'espace qui les sépare ni le temps local [<a href='#nb2-2' class='spip_note' rel='footnote' title='Le temps local est agité. C'est le produit de l'agitation fondamentale et (...)' id='nh2-2'>2</a>]. Une particule individuelle, que l'on concevrait comme isolée du reste du monde, ne serait pas située dans un espace-temps ! Plus grave encore, on a constaté qu'aucune particule n'avait une existence individuelle [<a href='#nb2-3' class='spip_note' rel='footnote' title='Plusieurs phénomènes quantiques le révèlent. Deux particules de même type qui (...)' id='nh2-3'>3</a>]. Aucune n'existait de façon séparée des autres et du milieu. N'oublions pas que l'équation d'énergie (ce qui est perdu en énergie potentielle est gagné en énergie cinétique) signifie justement un échange permanent entre particule et milieu [<a href='#nb2-4' class='spip_note' rel='footnote' title='« Tout système dynamique peut être caractérisé par une énergie cinétique, qui (...)' id='nh2-4'>4</a>]. Sans liaison avec le vide qui l'entoure ou avec les autres particules (via les photons lumineux), aucune particule ne peut exister [<a href='#nb2-5' class='spip_note' rel='footnote' title='« L'électron nu n'existe pas réellement puisqu'il est toujours impensable sans (...)' id='nh2-5'>5</a>]. Il suffit de dissocier une particule de son environnement pour le constater (expérience de diffraction par exemple). La particule perd alors la mémoire de son mouvement précédent et toutes les directions deviennent possibles. Celle-ci a perdu son orientation dans l'espace et son mouvement [<a href='#nb2-6' class='spip_note' rel='footnote' title='C'est ce qui se produit quand on fait passer une particule par une fente (...)' id='nh2-6'>6</a>].</p> <p>Comment se déroule en effet l'interaction entre deux particules ? Elle est fondée sur l'émission et l'absorption spontanée d'un photon (réel) par une particule (réelle). Remarquons d'abord qu'il s'agit bien d'un phénomène qui est brutal puisqu'il se déroule sur un temps très court, apparemment ponctuel. Montrons maintenant quelles sont les étapes de ce processus d'absorption et d'émission de photon lumineux par les particules matérielles. Le processus d'absorption, par exemple, est le suivant. Première étape, le photon approchant de la particule se décompose en particule et antiparticule, virtuels tous les deux. Deuxième étape : la particule réelle se lie à l'antiparticule virtuelle pour faire apparaître un nouveau photon virtuel. Bilan : il reste une particule. On dit que « la » particule a absorbé le photon. En réalité, la particule qui reste est l'ancienne particule virtuelle. D'autre part, un photon « réel » a été transformé en photon « virtuel ». On peut en conclure que l'état virtuel était tout aussi réel que l'état de la particule matérielle. De même pour le photon. L'une des remarques qui découlent de cette analyse des diagrammes de Feynman est que la révolution est à la base de la dynamique. Ce n'est pas la même particule qui se maintient avant et après l'émission/absorption de photon. Le vide empli de couples particule/antiparticule virtuelles permet de comprendre qu'il n'y a jamais création ex-nihilo mais matérialisation de particules, d'antiparticules ou de photons du vide. L'énergie d'un choc permet par exemple de matérialiser des particules du vide. Par contre, dans le phénomène d'absorption/émission de photons par la matière, il y a changement brutal. Une particule disparaît et une nouvelle particule apparaît qui a les mêmes caractéristiques mais qui n'est pas individuellement la même. Aucune particule matérielle n'est donc appelée à durer aussi longtemps qu'il y paraissait. L'apparence de durée est un effet des multiples rétroactions du vide, de la matière et de la lumière qui se déroulent dans des temps extrêmement courts. On peut également en conclure que l'on comprend pourquoi une particule est partout dans son nuage de polarisation et saute d'une position à une autre dans ce nuage. En effet, la particule peut disparaître à tout moment et réapparaître en tout point proche où se situe un couple particule/antiparticule virtuel. Une autre conclusion est qu'il n'y a pas de différence de nature entre particule virtuelle et particule réelle. Au cours de l'absorption/émission de photon, le virtuel et le réel s'échangent. Si la particule réelle devient virtuelle, c'est le contraire pour le photon. Le nuage de polarisation est justement constitué de ces couples particule/antiparticule virtuels.</p> <p>L'univers matière/lumière naît en atteignant un seuil défini par la constante de Planck. Les corpuscules de matière-lumière n'existent que par multiples entiers d'un nombre, la constante d'action de Planck. En dessous des unités de Planck, on a affaire à une autre monde, improprement appelé virtuel, et qui est probablement à la base de ce que l'on appelle la « matière noire », des particules et des photons de durée de vie inférieure. Pour comprendre qu'il s'agit d'un autre monde, il suffit déjà de savoir qu'à ce niveau on trouve des particules et photons fugitifs, qu'on trouve autant d'antiparticules [<a href='#nb2-7' class='spip_note' rel='footnote' title='Feynman les appelle des particules qui remontent le temps car elles ont (...)' id='nh2-7'>7</a>] que de particules et que le temps se parcourt aussi bien dans un sens que dans l'autre ! En permanence le vide peut produire autant que l'on veut de paires particule/antiparticule et c'est un véritable bouleversement conceptuel [<a href='#nb2-8' class='spip_note' rel='footnote' title='Max Planck en donne une claire illustration dans « Initiation à la physique : (...)' id='nh2-8'>8</a>] par rapport à l'image que l'on avait du vide. Cet univers infra-Planck est celui que l'on appelle le « vide quantique ». Et il est très loin d'être vide puisque les fluctuations d'énergies sont d'autant plus grandes qu'elles se situent dans des temps réduits. Or la durée n'est plus limité par le temps de Planck. Il y a donc des énergies infinies dans le vide ! Elles sont compensées par des énergies négatives (anti-particules) elles aussi infinies… Nos calculs gravitationnels sur les grandes structures de l'univers nous indiquent d'ailleurs la nécessité de l'existence d'une grande masse de matière jusque là inconnue. Comme nous le verrons dans le paragraphe « matière et vide », c'est l'étude de la physique quantique qui nous amène à concevoir ce qu'est cet univers infra-Planck dévoilé notamment par le physicien <strong>Richard Feynman</strong> dans « Lumière et matière » et dont l'existence réelle a été soulignée par le physicien <strong>Jean-Marc Lévy-Leblond</strong>. [<a href='#nb2-9' class='spip_note' rel='footnote' title='« L'analyse mathématique en termes de perturbation peut, comme nous l'ont (...)' id='nh2-9'>9</a>]</p> <p>Il y a de nombreuses différences entre matière, lumière et vide et pourtant les modes d'action de ces trois domaines sont semblables. Par exemple, dans ces trois domaines on trouve la même dynamique, le même caractère dialectique (à la fois, dynamiquement et contradictoirement ondulatoire et corpusculaire) et les mêmes sauts d'un mode à un autre. C'est pour cela que ces trois domaines rétroagissent. Pourtant, les corpuscules des trois domaines diffèrent. Ce qu'ils ont de commun, c'est le mode de transformation. Quand ils interagissent, ils n'échangent pas des objets mais des niveaux de transformation. Ainsi, en physique, on a longtemps cherché la brique élémentaire dans la chose, c'est-à-dire dans l'atome, la particule ou la molécule de base de la vie, sans la trouver. L'atome n'est pas élémentaire, pas plus que l'électron ou, pour le vivant, la molécule d'ADN. C'est finalement dans les interactions que l'on a trouvé l élémentarité et c'est dans l'action que l'on a pu définir l'unité de base de la matière-lumière : le quantum d'action h. Il est frappant que le quantum ouvre de multiples possibilités pour l'énergie (inversement proportionnelle à la durée de vie). Dans une transformation, c'est la quantité d'action qui ne change pas et non la quantité ou la qualité des corpuscules. La constante de Planck est en effet une action c'est-à-dire un produit d'une énergie et d'un temps. Du coup, la physique est devenue, comme la Biologie, le « jeu des possibles » que constatait le biologiste <strong>François Jacob</strong>. Le physicien <strong>Richard Feynman</strong> expose [<a href='#nb2-10' class='spip_note' rel='footnote' title='Dans sa théorie de l'électrodynamique quantique qui interprète la loi par une (...)' id='nh2-10'>10</a>] dans sa méthode d' « intégrale de chemin » que, dans la nature, tout se passe comme si on effectuait la somme des quanta correspondant à tous les chemins possibles. Chacun d'entre eux correspond à une transition, c'est-à-dire un saut qualitatif.<br /> <br /> Nous avons l'habitude de penser que les atomes et les particules qui nous constituent sont tellement stables que la plupart n'auraient pas changé depuis leur constitution lors d'événements proches d'une singularité improprement appelée « Big Bang ». Nous allons donc contredire cette assertion et montrer que les particules lumineuses et matérielles sont fondamentalement instables et produites par une instabilité et une agitation encore plus grande, celle du vide…., lui-même constitué des mêmes composants [<a href='#nb2-11' class='spip_note' rel='footnote' title='Le chercheur en physique Christophe Schiller écrit ainsi dans son article « (...)' id='nh2-11'>11</a>] que la matière/lumière mais plus éphémères. La base fondamentale du phénomène « matière » n'est autre que l'apparente durabilité d'une structure. Mais cette apparence est fondée sur un réalité, une dynamique qui saute sans cesse d'un être fugitif à un autre en conservant non le corps lui-même mais les propriétés globales de la structure. La physique quantique (étude de la matière à petite échelle, celle des particules) a en effet montré que chaque corpuscule n'est pas dans un seul état mais dans une superposition d'états différents, sans lien de continuité entre eux. Ces états (appelés discrets parce qu'ils ne sont pas jointifs et n'ont pas d'états intermédiaires) ont d'abord été considérés comme des « possibles ». Cependant, ils s'avèrent être des états réels entre lesquels la particule saute brutalement. On ne peut trouver la matière dans un seul de ces états qu'en arrêtant la dynamique, en captant le phénomène par une mesure. Si on mesure un état, on ne peut pas dire si la particule était dans cet état juste avant. Aucune expérience de matière/lumière ne peut distinguer un écart de temps aussi court entre deux états. Toute réception ou émission d'énergie fait sauter la particule d'un état possible dans un autre. Plus l'énergie est importante, plus le temps est court. Même si la particule est isolée d'autres particules, elle saute entre ses états possibles parce qu'elle interagit avec le vide qui contient des fluctuations d'énergie très importantes et très rapides. Il n'y a donc aucun état stable mais seulement des états plus ou moins durables. Le plus durable est celui qui minimise l'énergie du système. L'interprétation du vide quantique (celle d'une agitation fondamentale) amène à celle d'une succession très rapide de transitions entre ces divers états possibles et donc d'une très grande agitation permanente de la particule qui saute entre ces états sur des intervalles de temps imperceptibles à notre échelle. Les « états possibles » n'apparaissent comme une superposition statistique que du fait de cette durée extrêmement courte des transitions. La mesure ne permet que d'atteindre un seul de ces états puisqu'elle distingue un instant d'un autre très proche.</p> <p>La matière est sans cesse le sujet de transformations brutales, extrêmement rapides [<a href='#nb2-12' class='spip_note' rel='footnote' title='Il existe par exemple une myriade de particules éphémères (durée de vie 10-23 (...)' id='nh2-12'>12</a>] qui suppriment chaque particule matérielle avec émission ou absorption d'un photon lumineux et qui permettent ensuite la formation ultra-rapide d'une nouvelle particule ayant les mêmes propriétés. Seul la précision s'est perdue dans ce changement brutal. Pendant la disparition de la particule, il y a émission d'une onde, l'onde de la particule. En somme, les deux manifestations, l'onde et la particule, ne sont pas simultanées mais alternatives. Nous monterons que les deux sont des expressions différentes de la même chose, du mouvement de la densité d'énergie du vide. La durée de disparition de la particule étant extrêmement courte, elle est imperceptible par une expérience de matière/lumière mais perceptible pour les particules éphémères du vide (insensibles à l'échelle de temps de la matière/lumière). C'est ainsi que l'on peut interpréter les phénomènes apparemment les plus étranges de la physique des particules. Il y a émission et absorption d'un photon par la matière lors de la destruction de la structure de la particule, de sa disparition et de son remplacement par une autre particule ayant les mêmes constantes caractéristiques. En somme, si la masse ne change pas plus que la charge ou l'impulsion, si le mouvement existe, la particule n'est tout simplement plus la même à chaque émission/absorption d'un photon ! Les « constantes de la particule » obéissant aux « lois de conservation » ne sont donc pas des témoignages du maintien d'un objet stable mais de la conservation des caractéristiques d'un effet, ce qui n'est pas du tout identique conceptuellement. Les quantités conservées ne caractérisent pas un objet mais une interaction. La rapidité de la transformation a pour conséquence que seuls les états finaux sont perceptibles et non les états intermédiaires qui sont dits « virtuels ».</p> <p></strong><strong>L'atome est un autre exemple de ce que nous appellerons dans cette étude la rétroaction du lent et du rapide. L ‘atome a longtemps été caractérisé par sa « constance » de structure. Il n'était alors appréhendé que dans ses états stationnaires. La physique quantique a été contrainte de renverser cette vision des choses mais elle en a été elle-même toute tourneboulée. et la transformation « révolutionnaire » entre deux états discrets de l'atome est insensible (imperceptible par une expérience de matière/lumière). Nous remarquerons qu'en fait la particule durable n'est qu'un des états possibles de la particule éphémère. Elle n'est globalement et structurellement durable que par sa capacité à sauter d'un état à un autre, la conservation n'étant qu'un sous-produit apparent du changement rapide. . Là encore, un photon est émis à chaque saut de l'atome d'un état à un autre. Les photons sont des manifestations de la propagation dans le vide de ces « tremblements de terre », ces chocs que subit la matière. La particule isolée n'est en contact qu'avec le vide avec lequel elle échange des photons au travers de sauts qualitatifs brutaux. Tout mouvement et tout changement d'un corpuscule n'est autre qu'un tel échange avec le vide. Ce ne sont donc que des ruptures et la continuité apparente lorsque l'on étudie des moyennes n'est qu'une apparence. La relation entre corpuscules ne peut être une relation continue mais, au contraire, est fondée sur des discontinuités. La physique quantique en remarquant qu'il y a des temps limites de Planck, des distances limites ne permet pas de concevoir l'espace-temps comme un continuum. De même, les interactions ne se produisant que par chocs, la notion d'une température évoluant continûment, c'est-à-dire parcourant toutes les valeurs de températures intermédiaires entre deux valeurs atteinte, n'est pas physique mais seulement due à une opération de moyenne mathématique. Les chocs, les ruptures sont la seule réalité. Certains photons propagent ce choc dans l'espace et certains le propagent dans le temps (photons virtuels). Le vide est sans cesse parcouru par ces photons dont l'énergie et la fréquence indiquent quel choc les a produit. Cette fréquence est mesurée par le rythme des apparitions et disparitions du photon dans le vide, transformé en paires de particules/antiparticules. Nous avons donc un univers qui est parcouru par les clameurs des révolutions passées, présentes et futures ! Ne dites pas que ce n'est pas étonnant et renversant pour une matière que l'on avait tendance à présenter comme solide, robuste, inerte, massive et sans histoire.</p> <p>On a vu que les particules virtuelles de masse sont partout présentes dans le vide et qu'elles entourent toute particule qui échange sans cesse avec la particule par recombinaison : particule plus antiparticule égale photon égale particule plus antiparticule. Les photons virtuels, eux, interviennent dans les interactions entre deux charges électriques. C'est le cas, par exemple, pour les liaisons électromagnétiques entre atomes au sein de la molécule. Les atomes échangent sans cesse des photons virtuels. L'expression « virtuel » ne doit pas signifier l'absence de réalité mais la durée de vie inférieure au minimum d'existence de la matière dite « stable ». C'est le physicien quantique <strong>Dirac</strong> qui a découvert que le vide est une mer de particules et d'antiparticules qui apparaissent et disparaissent sans cesse dans des durées très brèves. Cette « mer de Dirac » est à la base du fonctionnement matériel comme on l'exposera par la suite. La matière et la lumière sont des effets produits par l'agitation permanente du vide. La lumière est la composition d'une particule et d'une antiparticule qui se regroupent puis se séparent dans un mouvement cyclique. La matière est un phénomène produit par des apparitions et disparitions successives d'une particule qui n'est pas conservée mais dans lequel les caractéristiques (masse, charges, mouvement,…) sont globalement conservés.</p> <p>« Au niveau de la microphysique on peut imaginer même le mouvement simple dans l'espace comme disparition de la particule en un point et réapparition en un autre point voisin. (...) Dans cette théorie, il n'y a pas de particule qui garde toujours son identité. ( ..) Le mouvement est ainsi analysé comme une série de recréations et de destructions. » écrit le physicien <strong>Eftichios Bitsakis</strong> dans « Physique et matérialisme ». La particule se couple avec une antiparticule fugitive du vide. Cette dernière était couplée avec une particule fugitive du vide qui, du coup, est libérée et ainsi de suite.</p> <p>Lors d'une interaction matière-matière ou matière-lumière, la dynamique passe par une succession d'étapes discontinues, de sauts, appelés transitions virtuelles car elle créent puis annihilent des particules fugitives dites virtuelles qui ont une certaine probabilité d'être crées. Cette nouvelle image de la matière s'oppose à celle d'une matière tranquille et stable car, comme l'expose <strong>Gilles Cohen-Tannoudji</strong> dans « La Matière-Espace-Temps », ces particules virtuelles sont des transformation d'énergie en matière (matérialisations) et inversement (annihilations) qui nécessitent d'importantes énergies dans des temps très courts, des énergies qui en font des « mini Big-Bang », comme les appelle le physicien. C'est dire que le phénomène de base de la physique est celui de l'explosion et de la rupture.</p> <p>Des expériences agissant sur l' « écrantage » du champ, sur l' « habillage » de la particule, sur les phénomènes de trou de la structure atomique, de « polarisation » du vide. En physique de la matière, la notion de trou est indispensable, par exemple dans les semi-conducteurs.</p> <p><strong>Michel Paty</strong> dans l'article « Le vide matériel ou la matière crée l'espace » <br /> <i>« Le vide physique est plein de matière virtuelle. (...) l'espace vide est constitué par les propriétés des corps en dehors du lieu de leur localisation, qu'il est le lieu matériel de l'influence des corps sans les corps. (...) l'espace (plein ou vide) et le temps sont des formes de la matière, qui se déploient avec elle, et peuvent difficilement être pensées comme préexistant à elle. (...) l'espace est engendré avec le temps par ce qui advient de la matière. (...) la notion de particule virtuelle accompagne une transformation radicale de la notion de particule. (...) Si le vide est physique, il est nécessairement matière. » </i></p> <p>Quelle est la nature de ce monde virtuel et quand l'observe-t-on ? Il s'agit de particules (matière et lumière) du même type (masse, charge, etc) que les particules dites réelles mais ayant un temps beaucoup plus court d'existence au point que l'on ne peut les remarquer qu'indirectement et non par des expériences et des mesures utilisant de la matière réelle. Cela amène nombre d'auteurs à douter de leur existence. Pourtant, de multiples expériences [<a href='#nb2-13' class='spip_note' rel='footnote' id='nh2-13'>13</a>] ne peuvent s'interpréter qu'en admettant la réalité de ces virtualités. Au point que nombre de physiciens, comme <strong>Lévy-Leblond</strong>, ont franchi le pas et les considèrent, non comme des artifices de calcul mais comme des corpuscules véritables. En effet, on ne peut comprendre l'interaction d'une particule avec le milieu qu'en admettant l'existence d'une zone appelée nuage de polarisation constituée par des apparitions et disparitions, dans des temps très réduits, les particules virtuelles. Ce nuage a-t-il une existence physique ? Il suffit d'arracher brutalement le corpuscule à la matière par un photon suffisamment énergétique (effet photoélectrique) pour constater que, dans un temps court, le nuage de polarisation subsiste, qu'il modifie l'espace en maintenant un « trou » de la structure, une zone où une particule du même type ira favorablement se nicher dans la structure. La notion de trou est fondamentale en physique de la matière et le trou dans la structure est aussi existant que le corpuscule. Cela provient de l'existence précaire au sein du vide de particules fugitives, éphémères, qui ont des durées de vie trop courtes pour être mesurées par des expériences matérielles. C'est parce que nous observons le monde de notre fenêtre (matière, lumière) avec ses limites (limites de Planck, vitesse de la lumière notamment) que les particules virtuelles ne nous apparaissent pas réelles. Pourtant, elles sont infiniment plus nombreuses que les particules réelles et porteuses d'énergies beaucoup plus grandes inversement proportionnelles de leurs temps d'existence très brefs. Ce ne sera pas la dernière fois que l'on remarquera la propension de la science à négliger l'intervention des phénomènes rapides au sein des phénomènes lents d'une autre nature et obéissant à d'autres lois. L'exemple le plus fréquemment cité de ce type de situation est apparemment bien connu : la formation d'une bulle de gaz au sein d'un liquide. Il s'agit pourtant d'un changement qualitatif. Le phénomène rapide est la constitution de la bulle de gaz, objet très différent du liquide et n'obéissant pas aux mêmes lois. Le phénomène lent est celui qui permet au liquide d'emmagasiner de l'énergie progressivement.</p> <p>Un choc entre deux particules permet de créer de nouvelles particules si l'énergie du choc dépasse le double de l'énergie des particules « crées ». Des particules fugitives sont également crées en permanence dans le vide, par la transformation de photons, à condition de disparaître dans un temps suffisamment court, dans une limite définie par les inégalités d'Heisenberg, c'est-à-dire par la conservation de la quantité d'action. Le physicien <strong>Gilles Cohen-Tannoudji</strong> explique ainsi dans « La Matière-Espace-Temps » : « Le processus de matérialisation de photons en paires électron-positon est quotidiennement observé. » Le positon est l'antimatière de l'électron. Le vide est donc plein de couples particule et antiparticule qui apparaissent et disparaissent brutalement. Le vide n'est pas une absence totale de particules mais une absence de particules dites stables. Mais il suffit d'un apport brutal d'énergie dans une zone suffisamment limitée de l'espace-temps pour « créer » des particules stables ou instables. Il suffit aussi d'un certaine énergie pour produire une étoile, une galaxie, etc…</p> <p>Les transitions dites quantiques sont des périodes et non des instants. « Les transitions quantiques sont des processus et non pas des sauts instantanés » écrit, dans « Physique et matérialisme », le scientifique et philosophe <strong>Eftichios Bitsakis</strong>. Depuis la physique relativiste, on sait qu'il n'existe pas d'interaction instantanée. Du coup, celles qui y ressemblent sont en fait des processus ultra-rapides. Ils jouent un rôle fondamental comme vise à le montrer cette étude.</p> <p>Le caractère révolutionnaire de la matière ne concerne pas seulement la matière et la lumière que l'on observe dans le ciel. Elle concerne également la matière et la lumière, apparemment bien tranquilles, autour de nous. Elle aussi est le produit de bouleversements brutaux et subit d'autres bouleversements encore plus rapides, que nous ne percevons pas à notre échelle. Non seulement, l'émission lumineuse est produite par un choc de la structure matérielle mais cette dernière est elle-même le produit de collisions brutales (absorption de rayonnement). Un rayonnement très puissant dans un temps très court produit de la matière. La physique quantique a développé cette remarque au plus haut degré. Au niveau microscopique, le physicien Cohen-Tannoudji parle à ce propos de « mini big bang » dans son ouvrage « La Matière-Espace-Temps ». Chacun connaît la fameuse relation d'Einstein E = mc² qui relie énergie et masse de matière. Elle signifie que la matière peut se transformer en énergie comme dans l'étoile ou la bombe atomique. Mais elle signifie aussi que l'énergie dans le vide peut se transformer en matière. C'est encore plus bouleversant quand on y réfléchit avec les anciens schémas de la physique car de la matière sort ainsi du vide. Les physiciens parlent de matérialisation ! Les voilà les « mini big bang » puisque le fameux choc prétendument « originel » auquel on attribue la formation de l'univers n'est rien d'autre qu'une grande transformation d'énergie du vide en masse de matière.</p> <p>La particule est un produit de multiples interactions avec le vide qui donnent des apparitions et des disparitions de particules fugitives (les corpuscules virtuels) qui déterminent notamment les frontières de la particule et les interactions dans la zone proche (ou nuage de polarisation). La particule que l'on croyait élémentaire n'est pas un objet simple, pas plus que la cellule ou l'homme. C'est l'interaction de structure qui est élémentaire. Les trois phénomènes sont fondés sur une interaction permanente avec le milieu et cette interaction est un processus dynamique. Nous n'entrons pas ici dans la description des processus car il s'agit seulement dans cette introduction de démolir quelques a prioris idéologiques et de tisser les grandes lignes de la réflexion. La matière est processus et non objet, un processus dynamique et non un substrat fixe.</p> <p>« Il semble bien, en effet, qu'on ne peut donner aucune définition univoque du corpuscule élémentaire et que, par suite, il vaut sans doute mieux ne pas introduire cette expression en physique quantique. » écrivait <strong>Louis de Broglie</strong> dans « Introduction à la nouvelle théorie des particules de Vigier et ses collaborateurs ». « Selon l'hypothèse réductionniste, le niveau le plus fondamental est censé être le plus simple. La plus grande simplification peut être recherchée en étudiant les plus petites parties constitutives de l'univers (l'histoire de la physique des particules a montré qu'en réalité ces plus petites parties constitutives n'ont rien de simple. (...) Le plus fondamental n'est pas nécessairement le plus simple. (...) L'identité d'une particule est inhérente à la manière dont elle interagit. » écrit <strong>Gilles Cohen-Tannoudji</strong> dans « La Matière-Espace-Temps »</p> <p>Le vide n'est plus défini par l'absence totale de particules ou de rayonnement, ni par l'absence d'énergie. Au contraire, comme l'expose <strong>Gilles Cohen-Tannoudji</strong> dans « La Matière-Espace-Temps », « Le vide subit des fluctuations d'énergie permettant la création et l'annihilation de particules et de photons lumineux. Le vide interagit en permanence avec la matière et la lumière. »</p> <p><strong>Edgard Gunzig</strong> écrit dans « Les théories quantiques des champs » (ouvrage collectif « Le vide ») : « Une particule virtuelle a certes les mêmes propriétés (charge électrique, spin, …) qu'une particule réelle, mais elle n'est pas contrainte par les relations relativistes entre masse, impulsion et énergie qui définissent l'existence physique d'une particule réelle. »<br /></p> <p>« TRANSITIONS DE PHASE, SYMETRIE ET VIDE<br /></p> <p>« Pour la compréhension du vide « les physiciens ont été guidés par l'effet collectif par excellence en physico-chimie, la transition de phase. Qu'il s'agisse du simple phénomène de cristallisation de l'eau, de l'aimantation d'un ferro-aimant ou de la formation de paires d'électrons de Cooper responsables de la supraconductivité, le phénomène macroscopique intrinsèquement collectif que constitue ne transition de phase, a les propriétés recherchées. Dans tous les cas, elle se solde par la modification d'une symétrie. (...) La symétrie initiale n'est cependant pas détruite, seulement dissimulée (...) Dans tous ces cas, apparaît une nouvelle propriété macroscopique mesurable directement issue du caractère collectif de la réorganisation des degrés internes de liberté du système. Et enfin, dans tous les cas, la transition a lieu à un seuil critique de température qui est directement lié à une propriété thermodynamique : la tendance d'un système à adopter la configuration correspondant à la minimisation de l'énergie interne. En l'occurrence, sous la température critique, l'état à symétrie dissimulée sera énergétiquement plus avantageux que l'état désordonné. »<br /> <br /> <strong>Jan-Willem van Holten</strong> explique dans « Théorie de jauge et unification des interactions fondamentales » dans l'ouvrage collectif « Le vide » que « La création de paires (particule/antiparticule dans le vide) s'observe souvent en laboratoire, par exemple lorsque des particules chargées de haute énergie, électrons ou muons, traversent un champ électrique externe puissant. Si le champ ralentit suffisamment violemment la particule chargée, celle-ci est forcée de lui céder un peu de son énergie qui est utilisée pour une conversion en une paire électron/positon ou une autre paire particule/antiparticule. »<br /> <i>« Considérons une particule chargée comme un électron, en mouvement à travers l'espace vide. Le mot vide signifie ici qu'aucune autre particule observable et localisée n'est présente. Mais il y a toujours la mer de particules et d'antiparticules virtuelles, qui font partie de la configuration vide de ce champ. Ces particules (virtuelles) sentent la charge de l'électron physique, qui exerce une force répulsive sur les particules virtuelles dont la charge a le même signe, et une force attractive sur celles dont la charge est de signe opposé. (...) la densité de charges positives est en moyenne plus élevée près de l'électron, et tend à occulter la charge négative de ce dernier. (...) Il est courant de présenter cet effet comme une renormalisation de la charge par les fluctuations du vide. (...) C'est le phénomène de la polarisation du vide et de la charge habillée. »</i><br /> <i>« Les choses se compliquent avec les interactions de couleur. (...) Les gluons de l'interaction forte sont porteurs de charges de couleur, et contribuent ainsi à la polarisation du vide en charges de couleur. (...) Il est ainsi impossible de créer des charges de couleur libres à des distances macroscopiques l'une de l'autre : ces charges de couleur sont donc en permanence confinées (...) La brisure de symétrie implique un changement qualitatif : des particules initialement sans masse deviennent massives, tandis que des charges qui constituaient des degrés de liberté bien réels, dynamiques, deviennent inobservables à grande échelle. Ainsi la brisure de symétrie un mécanisme pour les transitions de phase (...). » </i> Comment le vide produit la matière ? <strong>Jan-Willem van Holten</strong> expose dans « Théorie de jauge et unification des interactions fondamentales » :<br /> <i>« La conclusion de cette histoire est que particules et antiparticules peuvent être présentes dans le vide pour de brèves périodes de temps, durant lesquelles elles ne contribuent pas à l'énergie du système. Ces particules ne peuvent être observées individuellement (...) Mais elles exercent un effet collectif, qui va changer les propriétés, les particules virtuelles contribuent de façon observable à une renormalisation des forces électromagnétiques et des autres forces. (...) Si le vide se comporte comme un milieu matériel à cause des particules virtuelles, ses propriétés dépendront du nombre et du type des particules existant dans la nature. (...) Une modification importante du vide serait un phénomène très semblable à celui que l'on trouve normalement associé aux transitions de phase : on observerait un changement qualitatif dans la nature d'un milieu comme lors du passage de l'eau liquide à la glace solide si l'on abaisse la température en extrayant de l'énergie, ou du liquide à la vapeur si l'on élève la température en apportant de l'énergie sous forme de chaleur. Et de fait une sorte de transition de phase pourrait se produire dans le milieu virtuel du vide, si la température et/ou la densité de matière et de rayonnement étaient portées à un niveau suffisant. On pense que de telles transitions de phase se sont produites dans l'univers primitif lorsqu'il était encore très chaud et très dense. »</i></p> <p>On a découvert en effet que la structuration de la matière avait une histoire, qu'elle était un produit du vide quantique.</p> <p>C'est vrai d'un bien plus grand nombre de notions physiques comme matière et vide, onde et particule, masse et énergie, espace et temps qui sont également des notions contradictoires au sens dialectique. L'une est dans l'autre et réciproquement. L'une détruit l'autre et inversement.</p> <p>C'est le cycle ordre-désordre qui permet, par exemple, de comprendre la double nature corpuscule/onde de la matière. Un physicien comme <strong>Gilles Cohen-Tannoudji</strong> parle à propos de la destruction/reconstruction de la particule des quantités de « micro big bang. » ayant lieu en permanence dans le vide. C'est le choc qui produit la structure globale. En effet, il montre que la matière se détruit et se reconstruit sans cesse dans le vide. C'est l'équivalent du « Big Bang » c'est-à-dire de la construction de matière à partir d'énergie du vide complétée par la construction d'énergie du vide à partir de la matière. Tel est le cycle onde/corpuscule de la matière.</p> <p>Le vide peut produire de l'énergie, en quantité arbitraire, à tout moment et à partir de rien (sans conservation) à condition de le faire dans un temps bref et en rendant l'énergie empruntée (fluctuations quantiques du vide). Il peut produire et annihiler des particules (dites virtuelles) à condition qu'elles soient précaires. La structure de la particule de matière n'est globalement conservée que parce qu'elle s'appuie sur l'interaction réception/émission d'énergie avec le vide désordonné. La conservation a pour clef la transformation brutale (sur un temps court). L'ordre est bâti sur le désordre. On a beaucoup réfléchi sur la divergence de ces deux sciences de la matière (relativité et quantique). Sur ce point, elles convergent : comme le relèvent nombre de physiciens, l'énergie du vide quantique relativiste est la clef de leur unification. La relativité part de la remarque fondamentale qu'il n'existe pas de transmission d'information instantanée. Aussi rapide que soit l'interaction, elle ne se réalise pas instantanément. Il y a donc un phénomène relativement rapide qui interagit avec un phénomène plus lent. La physique quantique montre que tout phénomène a un grain minimum. On ne peut descendre en dessous. Mais ce grain n'est pas un objet ni un quanta d'énergie mais un quanta d'action. L'action est donc la base de la nature matérielle. D'autre part, elle constate qu'il n'y a pas de possibilité de concevoir isolément les objets. La particule est inséparable de son onde, c'est-à-dire le court (en distance) du long.</p> <p>La stabilité apparente globale de la particule matérielle est fondée non sur un état stationnaire mais sur un éventail d'états possibles entre lesquels. La particule saute sans cesse entre ces états dans des intervalles de temps trop courts pour être mesurés. La régularité apparente du mécanisme lumineux assimilé à un mécanisme périodique est fondée sur des changements tout aussi brutaux. Le photon lumineux se transforme de façon aléatoire et rapide en un couple de particule et antiparticule virtuels, c'est-à-dire éphémères. L'agitation du vide qui peut produire quantité de particules virtuelles est donc à la base des phénomènes de la matière et de la lumière. C'est l'agitation qui produit les structures.</p> <p>Cela signifie que les règles qui fondaient la conservation de la structure ont servi à sa destruction comme à sa transformation. Quelles sont ces contradictions internes de la matière ? Au sein du vide, on assiste en permanence à la matérialisation/dématérialisation encore appelée polarisation. La polarisation du vide, comme polarisation de la lumière, signifie la formation de deux pôles électriques au sein d'un espace qui était neutre puis leur disparition, et ainsi de suite. La particule (et l'antiparticule d'électricité opposée) voit sans cesse sa limite détruite et reconstruite à la frontière du vide par interaction avec le processus de polarisation du vide. Les particules sont sans cesse mises en relation par des particules d'interaction (comme le photon lumineux entre électrons). Mais ces particules sont elles-mêmes sans cesse décomposées en couples particule/antiparticule (électron et antiélectron pour la photon, quark et antiquark pour le méson Pi). Les électrons sont sans cesse arrachés ou attirés par la structure atomique. Les molécules s'attachent et se détachent à grande vitesse au sein de la biologie du vivant. Le processus de la vie au sein de la cellule est fondé sur un combat permanent entre gènes et protéines de la vie et de la mort. Le message cérébral sert sans cesse à structurer des réseaux neuronaux puis à les déstructurer. Le cerveau est sans cesse coordonné puis sans cesse désordonné par ce que l'on appelle une « réinitialisation ». Dans chaque cas, les processus de structuration de la matière sont couplés avec des processus de déstructuration et les deux sont inséparables.</p> <p>La conservation de la particule, matérielle ou lumineuse, nécessite sa transformation en un temps tellement court que seules sont perçues les étapes de type onde ou corpuscule. C'est ainsi que les divers niveaux d'énergie de la particule semblent s'accumuler en une superposition d'états, le temps de passage entre ces états étant trop bref pour être perceptible.</p> <p>Le mouvement « élémentaire » est le vide agité. Le mouvement complexe est le retardement du désordre du vide : la matière. La vie est le retardement du désordre de la matière, de la mort. L'homme est le retardement de l'horloge du développement. Un retard dans le désordre, c'est un ordre, c'est-à-dire une structuration spontanée issue du désordre.<br /> <br /> C'est le fugitif (les particules éphémères du vide) qui bâtit la particule matérielle (durable). Ces particules sont également un ordre fondé sur un désordre : celui des fluctuations quantiques du vide. Pas de structure matérielle sans des particules et antiparticules éphémères qui apparaissent et disparaissent et interagissent sans cesse. Le vide quantique produit un écrantage des particules (effet qui empêche de s'approcher trop près d'une particule) alors que l'interaction forte produit un anti-écrantage (effet qui empêche les nucléons de s'éloigner du noyau). La particule quantique en interaction permanente avec le vide (nuage de polarisation) est aussi probabiliste que la molécule au sein d'un gaz.</p> <p>Les constantes naturelles liées à une particule (charge, masse, moment de l'électron ou vitesse du photon lumineux) apparaissent encore à beaucoup de scientifiques et de penseurs comme les bases d'un « ordre naturel ». Ils considèrent souvent ces constantes comme préétablies dans la nature. Tout le monde connaît la fameuse « vitesse de la lumière » c, d'environ 300.000 km par seconde. Elle apparaît comme une des « constantes » les plus fondamentales de la matière. Tout se passe comme si la matière se déplaçait en ligne droite à vitesse inchangée c. « Tout se passait comme si »…, jusqu'à ce que les physiciens étudient de façon plus fine la lumière. Ainsi, le physicien Richard Feynman a montré que la ligne droite n'était qu'une probabilité moyenne obtenue par une infinité de parcours possibles autour de cette trajectoire apparemment en ligne droite. La vitesse de la lumière n'est pas constante dans ces parcours multiples. Elle peut être dépassée sur de petites distances par un petit nombre de photons lumineux (voir l'ouvrage « Lumière et matière » de Richard Feynman). La vitesse d'un photon lors d'un parcours n'est pas bloquée sur une constante dont la nature bloque par avance la valeur. Cette vitesse se réalise comme la résultante de multiples parcours autour de ligne droite. Cela signifie que la vitesse est obtenue comme produit d'un processus naturel, à chaque instant et dans chaque lieu. Il n'existe pas dans la nature de vitesse constante de la lumière inscrite dans le marbre. Ce mode de fonctionnement comprend de nombreuses interactions au hasard dont cette « constante » n'est que la résultante. La raison de ceci est que le photon lui-même n'est indépendant du milieu. Il n'est pas seulement un objet qui se déplace mais en même temps une réalité qui se transforme et se construit. Cela est dû au fait que le photon lumineux doit à son interaction avec le milieu d'être une horloge marquant un rythme et c'est ce rythme qui détermine son mouvement dans le temps et dans l'espace.</p> <p></strong><strong>Ce n'est pas seulement la vitesse de la lumière qui perd son statut de grandeur préétablie. Ce sont toutes les grandeurs qu'on disait invariables : la masse d'une particule ou sa charge, etc... Ces quantités ne sont pas préexistantes mais sans cesse reconstruites et détruites. Les scientifiques ne le pensaient pas. Comme nous verrons, ce sont des expériences dérangeantes de l'étude des particules et de la lumière qui les ont contraint à ces révisions déchirantes. La physique a été amenée à une nouvelle approche scientifique. Les lois, les valeurs des constantes sont le produit du changement permanent et non de la fixité. Elles sont sans cesse reconstruites par le fonctionnement réel et non établies par avance. La nature est dynamique. Elle ne peut être interprétée avec des images statiques comme la vitesse constante, la masse constante, la charge constante ou l'électron égal à lui-même. Les fameuses « lois de conservation » découlent en fait de lois de transformation [<a href='#nb2-14' class='spip_note' rel='footnote' title='Comme le remarquait Tomasi di Lampeduza dans « Le guépard », pour conserver il (...)' id='nh2-14'>14</a>] fondées sur des interactions multiples au hasard Pour en donner une image, il convient plutôt de comparer à la manière dont l'agitation des molécules au hasard établit les lois de la thermodynamique. <strong>Ludwig Boltzmann</strong> et <strong>Willard Gibbs</strong> ont en effet montré que la thermodynamique statistique qui détermine température et pression dans les gaz est fondée sur une agitation désordonnée et aléatoire. Le désordre des chocs entre molécules et parois d'un espace de volume fixé produit un ordre, la température et la pression moyens du gaz. C'est ce que font remarquer les physiciens <strong>Banesh Hoffman</strong> et <strong>Michel Paty</strong> dans « L'étrange histoire des quanta » rappelant que <strong>Louis de Broglie</strong> parlait déjà de « thermodynamique cachée des particules » : <i>« La température est l'effet moyen des énergies en jeu (des molécules) , la pression résulte des forces d'impact des molécules sur les parois, etc. De même, selon cette conception, les quantités calculées par la théorie quantique –fonctions d'onde, observables, etc – seraient des effets moyens résultant de mouvements internes des systèmes, plus fins que les phénomènes quantiques observés. »</i> Ces auteurs faisaient également remarquer que cela nécessitait une autre révision déchirante concernant la séparabilité de la particule. Et une troisième concernant l'existence de la particule dans le temps et dans l'espace. Ces modifications de l'image du monde matériel consistaient à considérer que ce sont les particules qui produisent le temps et l'espace dans lequel elles évoluent. D'autre part, cela signifie un changement considérable concernant la relation de la matière et du vide. Loin d'être antinomiques les deux seraient interpénétrés à l'infini, constructifs et destructifs à l'infini, pas des boucles de rétroaction. Ils poursuivent : <i>« Ces électrons, ainsi que les autres particules fondamentales, n'existent pas dans l'espace et le temps. Ce sont l'espace et le temps qui existent en fonction d'eux. (...) Si l'espace et le temps ne sont pas les matériaux de base de l'univers, mais simplement des effets moyens statistiques, d'une multitude d'entités plus fondamentales et plus profondes, il ne paraît plus du tout étrange que ces entités fondamentales, lorsqu'on imagine leur existence dans l'espace et le temps, exhibent des caractéristiques aussi peu appropriées que celle de l'onde ou de la particule. (...) Cette notion d'effets moyens qui n'appartiennent pas à l'individuel n'est pas nouvelle pour la science. La température si réelle et précise que nous pouvons la lire sur un thermomètre ordinaire, n'est qu'un effet statistique des mouvements moléculaires désordonnés. »</i></p> <p>Les particules n'auraient donc pas d'autre réalité que statistique. Les physiciens <strong>Banesh Hoffman</strong> et <strong>Michel Paty</strong> écrivent ainsi dans « L'étrange histoire des quanta » : <i>« Le fait de considérer qu'une particule quantique a une certaine probabilité d'être dans un état donné ne doit pas être considéré comme la traduction d'une ignorance mais celle d'une propriété de la particule. »</i> Comment une particule peut-elle être créée par un phénomène statistique et quelle est l'agitation qui peut la produire ? Trouve-t-on au sein des particules une agitation du même type que le mouvement brownien moléculaire au sein d'un gaz ? Les structures matérielles ne sont jamais identiques à elles-mêmes. Elles ne sont jamais dans un état fixe mais possèdent une série d'états possibles entre lesquels la particule est libre [<a href='#nb2-15' class='spip_note' rel='footnote' title='« Un atome dans un état stationnaire dispose en général d'un libre choix parmi (...)' id='nh2-15'>15</a>] de sauter [<a href='#nb2-16' class='spip_note' rel='footnote' title='On emploiera l'expression de « saut » à chaque fois que l'on assiste à une (...)' id='nh2-16'>16</a>]. Il y a donc un mouvement externe mais aussi un mouvement interne à tous les niveaux. Cependant, on pourrait se dire qu'à un instant fixe, il y a bien un état défini individuellement pour la particule. Le changement ne serait ainsi que la succession des états fixes. Un peu comme si la réalité était considérée comme une succession de photos, un film ! Dans « Initiation à la physique »,<strong> Erwin Schrödinger</strong> pose la question : « un système doit bien être dans un certain état ? » et il répond non, le système ne peut à aucun moment être décrit par un seul état. Il faut inclure tous les états possibles de la particule. La dynamique n'est pas la mise en mouvement d'images statiques. L'état de la particule n'est figé que par la mort de la dynamique, au moment de la mesure [<a href='#nb2-17' class='spip_note' rel='footnote' title='Lorsqu'une particule rencontre un écran, un capteur ou tout objet (...)' id='nh2-17'>17</a>]. On a capté la particule mais elle ne suit plus son propre mouvement. La structure n'est pas concevable en dehors de la dynamique qui lui a donné naissance (première révolution), dynamique qui dit aussi la détruire (deuxième révolution). Une structure matérielle existe de façon durable tant que la dynamique interne des changements d'état fonctionne sans arrêt. C'est à elle que la plus durable des particules matérielles, le proton, doit sa relative solidité à des échanges permanents d'énergies entre ses composants, les quarks. Cela signifie que les quarks échangent leurs états en permanence par des sauts. Cette dynamique interne minimise tellement l'énergie des couplages entre quarks que ceux-ci ne peuvent se séparer. Les structures matérielles ne cessent d'émettre et d'absorber des grains de rayonnement de façon désordonnée et imprédictible. Elles ne cessent d'interagir avec le milieu (vide et autres particules). Aucune structure de la matière n'existe indépendamment du milieu. Sans énergie échangée avec le milieu aucune particule n'est durable.</p> <p>La matière n'est pas formée d'entités existant de façon indépendantes. C'est une structure globale du monde et elle n'est pas caractérisée par la fixité ni par l'immobilité interne. Comment une particule qui reçoit et émet sans cesse du rayonnement (photons) pourrait-elle se conserver et maintenir ses constantes sur une durée importante ? La raison en est qu'elle perd et qu'elle gagne exactement les niveaux d'énergie correspondants aux divers états possibles de la particule. Elle saute donc d'un état à l'autre à chaque émission ou réception de photons. La stabilité globale de la structure est fondamentalement liée à la transformation interne reposant sur des sauts d'un état à l'autre [<a href='#nb2-18' class='spip_note' rel='footnote' title='La dynamique est à la base de la stabilité et elle est fondée sur des sauts. (...)' id='nh2-18'>18</a>]. La durabilité est fondée sur la dynamique de transformation interne. Il en va de même à tous les niveaux de la matière [<a href='#nb2-19' class='spip_note' rel='footnote' title='Georges Lochak expose ainsi dans « Vers une microphysique de l'irréversible (...)' id='nh2-19'>19</a>]. On croit que la table sur laquelle on écrit ne bouge pas les molécules y sont agitées en permanence, se détachent sans cesse de la surface et se transforment sans cesse. On croit que la lune suit tranquillement une trajectoire unique. S'il en était ainsi elle dérayerait à proximité de n'importe quelle masse. En fait, elle saute sans cesse d'une trajectoire à une autre très proche, toutes solutions de son équation gravitationnelle [<a href='#nb2-20' class='spip_note' rel='footnote' title='Les lois gravitationnelles, appliquées à plus de trois corps en interaction, (...)' id='nh2-20'>20</a>]. On croit que l'étoile luit tranquillement dans le ciel alors qu'elle est le siège de réactions thermonucléaires en chaîne productrices d'énergie équivalente à une quantité de bombes atomiques H. Et l'étoile n'est pas stable. Elle a une histoire faite de plusieurs révolutions à certains seuils de son existence où son fonctionnement et le type d »explosions nucléaires se modifient qualitativement. L'apparente stabilité est toujours le produit d'une agitation au niveau inférieur. La géodynamique du globe nous a appris à chercher dans l'apparente stabilité la transformation cachée qui se produit à une autre échelle de temps. Les montagnes et vallées qui nous semblent former un paysage immuable ont été formés lors d'épisodes brutaux mais rares et qui nous sont imperceptibles. Nous verrons comment la matière et le vide sont l'objet de transformations radicales et brutales qui ont lieu de façon quasi instantanée. Ces changements brutaux sont possibles parce que l'ordre matériel n'est pas fondé sur la stabilité mais sur l'agitation.</p> <p>La matière est un ordre bâti sur le désordre autant qu'un désordre bâti sur un ordre. Ceux qui se souviennent de leur cours de physique, risquent d'être choqués qu'on prétende ici que proton et électron, qu'on leur a décrit comme stables et le plus souvent dans un état stationnaire, soient décrits ici comme soumis à une agitation permanente menant à des transformations brutales et révolutionnaires. Par exemple, la « stabilité » du noyau d'un atome provient du fait que ses composants neutrons et protons échangent sans cesse leurs états via des corpuscules appelés les mésons. Le neutron devient proton [<a href='#nb2-21' class='spip_note' rel='footnote' title='Un neutron isolé est instable et se décompose en proton, électron et neutrino. (...)' id='nh2-21'>21</a>] et inversement. Dans ce cas comme dans toute la dynamique matérielle, on constate que toutes les particules possèdent plusieurs états possibles et passent sans cesse d'un état à un autre par des sauts. La stabilité globale nécessite, rappelons-le, une cascade de rétroactions menant la particule à une succession d'états en boucle. La durabilité de la structure provient de sauts incessants entre divers états de la particule. Par exemple, les particules que l'on va appeler de spin un ont trois états possibles et vont sans cesse sauter de l'un à l'autre. Ces sauts sont brutaux et imprédictibles. Il n'est possible que de trouver une certaine probabilité qu'une particule dans un certain état passe dans un autre état. Cette probabilité calculable montre qu'il y a bien une loi, mais l'impossibilité de prédire exactement la suite de l'évolution montre que la structure est fondée sur une agitation. On connaît ce type de situation probabiliste avec les lois d'un gaz de molécules car les lois y sont fondées sur une agitation moléculaire appelé le mouvement brownien. Entre les divers états de la particule, il n'y a aucune étape intermédiaire entre ces états discrets, c'est-à-dire discontinus, de la particule. Là où on imaginait la stabilité des particules, on trouve un ordre global dynamique qui fait sans cesse sauter la condition interne d'un état à un autre. Tous les états possibles sont d'avance définis mais l'état à venir n'est pas prédictible exactement. Ce mécanisme se vérifie pour toutes les particules ou les combinaisons de particules. Toutes ont plusieurs états possibles et sautent d'un état à un autre et toutes ont un avenir en partie imprédictible. Même inerte, la matière est sujette à une agitation interne permanente. Or ces états de la particule ne sont pas seulement discrets mais connectés avec le milieu. Ainsi, l'électron met en commun des états d'énergie avec des particules qui lui sont corrélées. Il est également en relation permanente avec le milieu (vide).</p> <p>Les particules comme les atomes, les molécules ou les espèces vivantes sont les restes et les témoignages des révolutions de l'histoire de l'univers. Ils ont été produits par des révolutions et, de plus, ils sont amenés à les reproduire dans leur fonctionnement. En effet, la matière n'a pas été crée une fois [<a href='#nb2-22' class='spip_note' rel='footnote' title='La période d'inflation cosmique est celle qui a produit la matière durable à (...)' id='nh2-22'>22</a>] pour toutes au sein du vide. Elle l'est sans cesse. Il aurait pu y avoir un monde matériel issu de transformation brutale mais donnant naissance à un univers assez figé. Ce n'est pas le cas. Il ne s'agit pas d'objets fixes ni produits une fois pour toutes puis conservés à l'identique. Ces structures n'existent que parce que la dynamique les détruit et les reproduit en permanence. Cette dynamique est fondée sur l'interaction avec le milieu et par les autres structures. Aucune particule n'existe indépendamment du milieu, du vide et des autres particules. La physique quantique a buté pendant de longues années sur toutes les tentatives de considérer les particules comme des objets indépendants du vide (considéré comme l'absence d'énergie, de matière et de rayonnement) et séparables les uns des autres. Les nouvelles notions de la physique quantique (corrélation, intrication, décohérence [<a href='#nb2-23' class='spip_note' rel='footnote' title='La corrélation est la mise en commun durable de leur ensemble (...)' id='nh2-23'>23</a>]) sont au contraire fondées sur la reconnaissance qu'il n'existe aucune « chose » dans la matière mais seulement des processus dynamiques de structuration et déstructuration du vide qui sont interactifs. C'est la source de tous les phénomènes d'emmêlement des particules qui ont tant choqué les physiciens quantiques. Le vide est le milieu commun des particules qui interagissent et les particules en relation via les photons lumineux ne peuvent plus du coup être considérées comme indépendantes.</p> <p>Les mécanismes matériels ressemblent bien plus qu'on ne le croyait aux processus qui régissent les transformations des sociétés humaines. Comme eux ils sont fondés sur des transformations qui concernent les lois de grands groupes en non le contenu élémentaire [<a href='#nb2-24' class='spip_note' rel='footnote' title='L'atome d'hydrogène, constitué d'un proton et d'un électron n'a pas une énergie (...)' id='nh2-24'>24</a>] de chacun d'entre eux. Aucune des lois quantiques ne peut être interprétée en termes de « comment la particule sait » qu'elle doit faire ceci où cela. Comment le photon sait qu'il va être réfléchi ou réfracté en passant dans un milieu nouveau (par exemple de l'air dans l'eau ou en traversant un morceau de verre) ? Comment la molécule individuelle sait qu'elle doit fonctionner comme dans un gaz, comme dans un liquide ou comme dans un solide ? Comment la goutte d'eau individuelle du nuage sait-elle si elle doit monter ou descendre pour que le nuage se maintienne globalement ? Ce n'est pas une question individuelle. Ce n'est pas le contenu chimique de l'individu qui change d'un état à l'autre, c'est un changement structurel d'ensemble. C'est une structure globale des interactions qui détermine l'état de la matière et non sa composition. De même ce n'est pas la composition de l'étoile qui fait qu'elle subit des réactions thermonucléaires contrairement à la planète mais un seuil de taille.</p> <p>La nature a longtemps été prise pour un ensemble d'objets fixes pouvant être mis en mouvement, modifiés ou cassés par une force externe. Cette image statique, stable, sans dynamique interne, est morte. Dans tous les domaines, elle fait place à une image dynamique. Au lieu de "choses" fixes, on fait appel à des structures issues de l'agitation sous-jacente. La structure n'est qu'un mode selon lequel l'ensemble est globalement stable bien qu'en continuel changement. Les molécules du nuage changent, bougent, échangent de l'énergie, et cela même quand l'apparence extérieure du nuage reste inchangée. La stabilité de température n'est pas fondée sur l'absence d'agitation mais sur une agitation moyenne. Les éléments composants changent eux-même sans cesse, comme c'est le cas des cellules d'un être vivants, ou encore de ses molécules formant ses composants biochimiques. Il n'y a pas si longtemps, on voyait encore la matière comme une construction basée sur des objets fixes. Avec des atomes, on fabriquait des molécules. Avec des électrons et des noyaux, on fabriquait des atomes. Avec des neutrons et des protons, on fabriquait des noyaux atomiques. Les particules élémentaires semblaient des objets fixes, capables seulement de se déplacer, de s'attirer, de se repousser, de se rapprocher ou de se choquer. L'électron était un individu auquel arrivait des rencontres comme à n'importe quel individu, rencontres au travers desquelles il restait lui-même. On se demandait seulement si l'électron était élémentaire ou composite. Les caractéristiques de l'électron (masse, charge, vitesse, énergie, etc... ) semblaient être la preuve de la conservation d'un même objet au cours du temps.</p> <p>Aujourd'hui, il en va tout autrement. L'électron n'est plus du tout vu comme un objet individuel, existant de manière stable à une seule échelle, mais comme un phénomène, une propriété qui se déplace, qui saut d'une particule à une autre au sein d'un nuage de points. C'est l'agitation du vide qui permet l'existence de l'électron comme des autres particules, agitation qui se manifeste par des apparitions et des disparitions de couples particule/antiparticule. Le noyau de l'atome lui-même n'existe que du fait d'une incroyable agitation formée non seulement par le vide mais par des myriades de particules éphémères et par des multiples échanges entre protons et neutrons et non par une fixité des neutrons et des protons.</p> <p>Il apparaît donc aujourd'hui que la nature, à toutes les échelles, est formée de structures et non d'objets, des structures dissipatives donc fondées sur une agitation et tirant leur énergie du désordre sous-jacent, ces structures, espèces de membranes entourant des domaines, étant les seuils entre des désordres à plusieurs niveaux. Les désordres sont eux-mêmes le produit du combat permanent des forces contradictoires, des tendances opposées qui l'emportent ou s'inhibent mutuellement alternativement. Les constantes ne sont rien d'autre que les seuils entre deux désordres.</p> <p>Le nuage, la ville, l'homme, le noyau atomique, l'électron, la plante, la bactérie sont de telles structures dissipatives qui ne peuvent nullement être décrits comme des objets indépendants, individuels et fixes mais, au contraire, comme des produits d'une agitation extérieure permanente. Sans l'agitation du vide, pas de matière. Sans agitation des molécules, pas de structures des cristaux. Sans agitation des échanges commerciaux et de la production, pas de villes.</p> <p>Voici se qu'écrit James Trefil de l'Université George Mason de Virginie : <i>"Bien qu'on se représente habituellement le noyau comme un ensemble statique de protons et de neutrons, il est en réalité un lieu essentiellement dynamique. Des particules de toutes sortes s'y déplacent en tous sens et à toute allure, se percutant les une les autres, subissant créations et destructions selon que leur énergies sont converties en masse ou leurs masses en énergie. (...) Depuis les années cinquante, plus de deux cents de ces particules ont été découvertes à l'intérieur du noyau."</i></p> <p>Dans cette dynamique, la notion d'individu isolé ou d'équilibre statique n'a pas de sens. Il n'y a pas plus de noyau fixe ou de proton fixe que d'électron fixe, envisageable en tant qu'individu égal à lui-même. L'individu particule n'existe pas plus que l'étoile isolée, sans galaxie et amas de galaxie. Pas plus que l'homme isolé de son univers humain, social, culturel et matériel.</p> <p>Donnons un exemple de l'interprétation de la physique de la matière qui découle de cette vision de la matière-vide :</p> <p>La matière dite réelle est, rappelons-le, de la matière virtuelle qui a reçu un boson de Higgs, c'est-à-dire une énergie. Le vide est formé de quantons de matière virtuelle. Les particules réelles échangent des photons en séparant les eux pôles du photon : les deux quantons virtuels (électron et positron virtuels).</p> <p>Le spin d'une particule pourrait être lié au vide quantique de la manière suivante : il représenterait non une rotation de la particule mais une rotation du vide (constitué de particules et d'antiparticules virtuelles) autour de la particule. Ces quantons virtuels repoussés par la particule auraient un tel mouvement de rotation soit dans un sens soit dans l'autre, ce qui donnerait les spins up et down.</p> <p>Le spin signifie que chaque électron peut être considéré comme un minuscule aimant. Bizarre quand on sait qu'une seule charge électrique ne peut pas être considérée comme un aimant. Mais, en fait, chaque électron de matière est entouré de quanta virtuels, les plus proches étant d'électricité opposée, ont tendance à se coupler avec l'électron de matière, créant ce fameux dipôle qui donne un champ magnétique et donc un spin de rotation. Et, en même temps, le couplage entre l'électron de matière et un positron virtuel produisent un photon qui est émis. En se liant à l'électron de matière, le positron virtuel a relâché un électron virtuel avec lequel il était couplé et qui reçoit l'énergie de l'émission du photon, ce qui lui permet de devenir, lui, l'électron de matière, alors que l'ancien électron de matière est, lui, devenu électron virtuel. Nous avons là une description de la formation des aimants de matière qui froment le spin mais également l'explication des sauts de l'électron. Il ne s'agit pas de sauts en tant que mouvement mais de sauts de la propriété « de matière » d'une particule à une autre.</strong></p> <p><strong>Atome : rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique)</strong></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article36" class='spip_out' rel='external'>* 01- Les contradictions des quanta</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article37" class='spip_out' rel='external'>* 02- La matière, émergence de structure au sein du vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article38" class='spip_out' rel='external'>* 03- Matière et lumière dans le vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article39" class='spip_out' rel='external'>* 04- Le vide, … pas si vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article43" class='spip_out' rel='external'>* 05- Le vide destructeur/constructeur de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article44" class='spip_out' rel='external'>* 06- La matière/lumière/vide : dialectique du positif et du négatif</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article45" class='spip_out' rel='external'>* 07- La construction de l'espace-temps par la matière/lumière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article46" class='spip_out' rel='external'>* 08- Lumière et matière, des lois issues du vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article126" class='spip_out' rel='external'>* 09- Matière noire, énergie noire : le chaînon manquant ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article441" class='spip_out' rel='external'>* 10- Les bulles de vide et la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article447" class='spip_out' rel='external'>* 11- Où en est l'unification quantique/relativité</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article628" class='spip_out' rel='external'>* 12- La symétrie brisée</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606" class='spip_out' rel='external'>* 13- Qu'est-ce que la rupture spontanée de symétrie ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article658" class='spip_out' rel='external'>* 14- De l'astrophysique à la microphysique, ou la rétroaction d'échelle</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article913" class='spip_out' rel='external'>* 15- Qu'est-ce que la gravitation ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1146" class='spip_out' rel='external'>* 16- Big Bang ou pas Big Bang ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article630" class='spip_out' rel='external'>* 17- Qu'est-ce que la relativité d'Einstein ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article710" class='spip_out' rel='external'>* 18- Qu'est-ce que l'atome ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1077" class='spip_out' rel='external'>* 19- Qu'est-ce que l'antimatière ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article597" class='spip_out' rel='external'>* 20- Qu'est-ce que le vide ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article923" class='spip_out' rel='external'>* 21- Qu'est-ce que le spin d'une particule ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1023" class='spip_out' rel='external'>* 22- Qu'est-ce que l'irréversibilité ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.org/[* 24- Qu'est-ce que la physique quantique ? -> http://www.matierevolution.fr/spip.php?article568" class=''>* 23- Qu'est-ce que la dualité onde-corpuscule</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article16" class='spip_out' rel='external'>* 26- Le quanta ou la mort programmée du continu en physique</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article972" class='spip_out' rel='external'>* 25- Lumière quantique</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article882" class='spip_out' rel='external'>* 26- La discontinuité de la lumière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article934" class='spip_out' rel='external'>* 27- Qu'est-ce que la vitesse de la lumière c et est-elle indépassable ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.org/[* 29- Révolutionnaire, la matière ? -> http://www.matierevolution.fr/spip.php?article531" class=''>* 28- Les discontinuités révolutionnaires de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article599" class='spip_out' rel='external'>* 30- Qu'est-ce qu'un système dynamique ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article565" class='spip_out' rel='external'>* 31- Qu'est-ce qu'une transition de phase ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article685" class='spip_out' rel='external'>* 32- Quelques notions de physique moderne</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article598" class='spip_out' rel='external'>* 33- Qu'est-ce que le temps ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1169" class='spip_out' rel='external'>* 34- Henri Poincaré et le temps</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1196" class='spip_out' rel='external'>* 35- La physique de l'état granulaire</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article886" class='spip_out' rel='external'>* 36- Aujourd'hui, qu'est-ce que la matière ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606" class='spip_out' rel='external'>* 37- Qu'est-ce que la rupture de symétrie (ou brisure spontanée de symétrie) ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article26" class='spip_out' rel='external'>* 38- Des structures émergentes au lieu d'objets fixes</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1324" class='spip_out' rel='external'>* 39- Conclusions provisoires sur la structure de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article540" class='spip_out' rel='external'>* 40- L'idée du non-linéaire</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1444" class='spip_out' rel='external'>*41- Univers fractal</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1450" class='spip_out' rel='external'>*42- Qu'est-ce qu'un photon ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1443" class='spip_out' rel='external'>*43- Physique quantique et philosophie</a></p></div> <hr /> <div class='rss_notes'><p>[<a href='#nh2-1' id='nb2-1' class='spip_note' title='Notes 2-1' rev='footnote'>1</a>] Temps le plus court de la matière/lumière égal à dix fois un milliardième de milliardième de milliardième de milliardième de milliardième de seconde.</p> <p>[<a href='#nh2-2' id='nb2-2' class='spip_note' title='Notes 2-2' rev='footnote'>2</a>] Le temps local est agité. C'est le produit de l'agitation fondamentale et permanente du vide pour lequel le temps n'est défini que sur des intervalles plus petits que le temps de Planck et imperceptibles pour la matière et la lumière à échelle microscopique (de Planck) ou macroscopique. Le temps global émerge d'une interaction entre particules via les photons lumineux. Les zones qui n'interagissent pas en permanence n'établissent pas de temps global. Il y a autant de temps que d'interactions. <strong>Hubert Reeves</strong> expose dans « Patience dans l'azur » : <i>« Il n'y a plus un ‘'temps'', il y en a un nombre infini, chacun avec son rythme propre. Le rythme du temps est lié à la vitesse de celui qui le mesure. Il est lié aussi à la quantité de matière qui se trouve à proximité de celui qui le mesure. »</i> En fait, le temps n'est valide que par rapport à une interaction donnée et non dans l'absolu. Le temps est, comme la température, une valeur qui s'obtient par régulation d'une agitation thermodynamique. C'est une valeur statistique. Cela explique à la fois la relativité et la physique quantique. L'agitation de l'espace-temps du vide entraîne les inégalités d'Heisenberg. Celle de la matière entraîne la dépendance de l'espace-temps vis-à-vis de la matière et de la vitesse de son mouvement. Cela n'a rien d'étonnant : ce sont deux phénomènes symétriques. L'un est la réaction de la matière devant l'agitation du vide et l'autre la réaction du vide devant l'agitation de la matière. Phénomènes quantiques et gravitationnels sont les deux pôles de la contradiction. Ils s'opposent sans cesse mais sont en permanence inséparables.</p> <p>[<a href='#nh2-3' id='nb2-3' class='spip_note' title='Notes 2-3' rev='footnote'>3</a>] Plusieurs phénomènes quantiques le révèlent. Deux particules de même type qui interagissent ne sont plus individuellement distinctes. Aucune expérience ne peut permettre de dire que tel photon est différent de tel autre. Et il en va de même de deux protons ou de deux électrons. Si on cherche à observer l'intérieur de chaque particule, loin de trouver des particularités différentes pour chaque « individu » corpuscule, on trouve tout ! <strong>Manfred Mac Gregor</strong> écrit ainsi « il y a un monde dans l'électron » dans « L'électron énigmatique »</p> <p>[<a href='#nh2-4' id='nb2-4' class='spip_note' title='Notes 2-4' rev='footnote'>4</a>] « Tout système dynamique peut être caractérisé par une énergie cinétique, qui dépend de la seule vitesse des corps qui le composent, et par une énergie potentielle, qui dépend de l'interaction entre ces corps, c'est-à-dire de leurs distances relatives. » <strong>Ilya Prigogine</strong> dans « La fin des certitudes »</p> <p>[<a href='#nh2-5' id='nb2-5' class='spip_note' title='Notes 2-5' rev='footnote'>5</a>] « L'électron nu n'existe pas réellement puisqu'il est toujours impensable sans son champ. » écrivent <strong>Banesh Hoffman</strong> et <strong>Michel Paty</strong>, contredisant ainsi l'expression d' « habillage » de l'électron par son champ encore appelé « nuage de polarisation ». Le nuage de polarisation permet à la particule attractive à distance d'être répulsive à courte distance. Nous verrons que c'est l'une des multiples rétroactions du corpuscule et du vide. On ne peut supprimer la réaction du vide à l'action du corpuscule sans supprimer le corpuscule. De là découlent toutes les particularités quantiques : on ne peut mesurer à la fois le corpuscule et la réaction qu'il produit car il sont en permanence en interaction. La mesure casse l'interaction. Il n'y a pas non plus commutativité des mesures. C'est différent de mesurer d'abord le corpuscule ou la réaction dans le nuage. La réaction du vide est agitée en tous sens. Elle a pour effet que le corpuscule est n'importe où au sein du nuage de polarisation.</p> <p>[<a href='#nh2-6' id='nb2-6' class='spip_note' title='Notes 2-6' rev='footnote'>6</a>] C'est ce qui se produit quand on fait passer une particule par une fente étroite. Elle perd son mouvement rectiligne parce que sa position au sein du nuage de polarisation est perdue.</p> <p>[<a href='#nh2-7' id='nb2-7' class='spip_note' title='Notes 2-7' rev='footnote'>7</a>] <strong>Feynman</strong> les appelle des particules qui remontent le temps car elles ont toutes les caractéristiques de la particule sauf que les charges sont toutes opposées comme si le temps d'écoulait en sens inverse.</p> <p>[<a href='#nh2-8' id='nb2-8' class='spip_note' title='Notes 2-8' rev='footnote'>8</a>] <strong>Max Planck</strong> en donne une claire illustration dans « Initiation à la physique : <i>« Il est également impossible de faire sortir du néant deux substances opposées. »</i> dans « Initiation à la physique ».</p> <p>[<a href='#nh2-9' id='nb2-9' class='spip_note' title='Notes 2-9' rev='footnote'>9</a>] <i>« L'analyse mathématique en termes de perturbation peut, comme nous l'ont appris des diagrammes de Feynman, être transcrits sur un mode imagé. C'est alors qu'interviennent les particules virtuelles qui assument la transformation de modes de vibration d'un champ à l'autre Une particule virtuelle a certes les mêmes propriétés (charge électrique, spin, ...) qu'une particule réelle, mais elle n'est pas contrainte par les relations relativistes entre masse, impulsion et énergie qui définissent l'existence physique d'une particule réelle. »</i> (<strong>Edgard Gunzig</strong> et <strong>Isabelle Stengers</strong> dans « Le vide »). Le physicien quantique <strong>Jean-Marc Lévy-Leblond</strong> parle de « dialectique du réel et du fictif » en affirmant dans « Aux contraires » : « Il est convenu dans le jargon professionnel courant d'y parler de quantons « virtuels » opposés, bien entendu, aux quantons réels. Nous allons être conduits à révoquer en doute cette opposition. »</p> <p>[<a href='#nh2-10' id='nb2-10' class='spip_note' title='Notes 2-10' rev='footnote'>10</a>] Dans sa théorie de l'électrodynamique quantique qui interprète la loi par une intégrale de l'ensemble des chemins possibles affectés de leur coefficient de probabilité.</p> <p>[<a href='#nh2-11' id='nb2-11' class='spip_note' title='Notes 2-11' rev='footnote'>11</a>] Le chercheur en physique Christophe Schiller écrit ainsi dans son article « Le vide diffère-t-il de la matière ? » dans l'ouvrage collectif dirigé par <strong>Edgard Gunzig</strong> intitulé « Le vide » : « La matière et le vide se mêlent aux dimensions de Planck. (...) ce que l'on appelle matière et vide sont deux aspects différents d'une même ''soupe'' de constituants. »</p> <p>[<a href='#nh2-12' id='nb2-12' class='spip_note' title='Notes 2-12' rev='footnote'>12</a>] Il existe par exemple une myriade de particules éphémères (durée de vie 10-23 secondes à 10-8 secondes) appelées « résonances » qui se désintègrent en particules stables. Elles peuvent être des étapes de transformation extrêmement rapides dans des interactions entre particules dites stables. Par exemple, lors du choc entre un méson pi et un nucléon, il y a formation d'un état résonant (le N+) qui se transforme à nouveau dans un temps extrêmement court en en pion et nucléon. Ces transformations ultrarapides sont à la base de tous les chocs. Les particules qui en sont issues ne sont plus individuellement les mêmes que les précédentes.</p> <p>[<a href='#nh2-14' id='nb2-14' class='spip_note' title='Notes 2-14' rev='footnote'>14</a>] Comme le remarquait <strong>Tomasi di Lampeduza</strong> dans « Le guépard », pour conserver il faut transformer : « Si nous voulons que tout continue, il faut d'abord que tout change ».</p> <p>[<a href='#nh2-15' id='nb2-15' class='spip_note' title='Notes 2-15' rev='footnote'>15</a>] « Un atome dans un état stationnaire dispose en général d'un libre choix parmi les différentes sortes de transitions aux autres états stationnaires. » écrit <strong>Niels Bohr</strong> dans « Théorie atomique et description de la nature » <strong>Richard Feynman</strong> expose ainsi dans « Matière et lumière » : « Un électron dispose de quatre états. (...) un électron parti du point A dans l'état deux peut parvenir au point B dans l'état trois. »</p> <p>[<a href='#nh2-16' id='nb2-16' class='spip_note' title='Notes 2-16' rev='footnote'>16</a>] On emploiera l'expression de « saut » à chaque fois que l'on assiste à une transformation dont la durée est si courte qu'elle n'est pas sensible au niveau que l'on étudie. Par exemple, une transformation dans un temps inférieur au temps de Planck pour de la matière/lumière est un saut. Bien entendu, les durées sont bien différentes quand il s'agit d'un saut pour une espèce ou pour l'évolution d'une étoile, d'une galaxie ou du cosmos. On compare alors la durée de la transformation à la durée d'existence du système qui est en devenir.</p> <p>[<a href='#nh2-17' id='nb2-17' class='spip_note' title='Notes 2-17' rev='footnote'>17</a>] Lorsqu'une particule rencontre un écran, un capteur ou tout objet macroscopique comme une machine, sa dynamique d'objet microscopique est arrêtée. Dans ce cas, il y a rupture du lien dialectique entre les divers éléments de la dynamique. C'est pour cette raison que la mesure d'une quantité perturbe les autres quantités qui lui sont liées dans la dynamique (inégalités de Heisenberg).</p> <p>[<a href='#nh2-18' id='nb2-18' class='spip_note' title='Notes 2-18' rev='footnote'>18</a>] La dynamique est à la base de la stabilité et elle est fondée sur des sauts. La stabilité de l'atome provient du saut des électrons d'une couche à l'autre par des échanges de photons. La stabilité de l'atome provient du saut des électrons d'une couche à l'autre par des échanges de photons. Le proton, la principale particule de l'atome, de son noyau, est composé de trois quarks. Le mécanisme de stabilité de cette particule provient d'échanges continuels des états de ces trois quarks par échange de particules qui agissent comme liant, les gluons. Chaque quark saute de façon incessante d'un état à un autre mais le proton est globalement inchangé car ses trois quarks sont toujours dans les mêmes trois états. C'est un exemple de stabilité globale et dynamique et toute la matière est bâtie sur cette base : des échanges permanents avec saut d'états permettant une stabilité globale de structure.</p> <p>[<a href='#nh2-19' id='nb2-19' class='spip_note' title='Notes 2-19' rev='footnote'>19</a>] <strong>Georges Lochak</strong> expose ainsi dans « Vers une microphysique de l'irréversible », article de la revue du Palais de la Découverte de mai 1977 : <i>« Ce serait une grave erreur de croire que la propriété que possède un atome de n'apparaître que dans un ensemble discret d'états physiques et de sauter brusquement d'un état à un autre au cours d'une perturbation est l'apanage des systèmes microphysiques et est étrangère à la mécanique habituelle. »</i></p> <p>[<a href='#nh2-20' id='nb2-20' class='spip_note' title='Notes 2-20' rev='footnote'>20</a>] Les lois gravitationnelles, appliquées à plus de trois corps en interaction, ne mènent pas à une seule solution mais à une infinité de solutions comme l'a montré Henri Poincaré dans sa « loi des trois corps ».</p> <p>[<a href='#nh2-21' id='nb2-21' class='spip_note' title='Notes 2-21' rev='footnote'>21</a>] Un neutron isolé est instable et se décompose en proton, électron et neutrino. Dans le noyau de l'atome, le neutron est « stable » parce que protons et neutrons échangent sans cesse leurs états.</p> <p>[<a href='#nh2-22' id='nb2-22' class='spip_note' title='Notes 2-22' rev='footnote'>22</a>] La période d'inflation cosmique est celle qui a produit la matière durable à partir du vide, c'est-à-dire des particules fugitives, ayant une durée de vie plus courte que le temps de Planck.</p> <p>[<a href='#nh2-23' id='nb2-23' class='spip_note' title='Notes 2-23' rev='footnote'>23</a>] La corrélation est la mise en commun durable de leur ensemble structure/milieu par deux particules. L'intrication (mélange d'interaction et d'imbrication) est le phénomène qui se produit lorsque deux particules ont interagi et ont d'autant plus une horloge commune qu'elles ont d'avantage en commun (cas ces photons dits jumeaux parce qu'ils ont été émis en même temps dans deux directions différentes par le même source. Le physicien <strong>Erwin Schrödinger</strong> parlait d' « emmêlement » à chaque fois que deux particules mettaient en commun leurs états. La décohérence est un phénomène qui explique que le monde que nous connaissons (macroscopique) ne montre pas des phénomènes quantiques du type dualité onde/corpuscule. On dit qu'il est « classique ». Cela provient du fait que dans la matière, il n'y a ni atome ni particule isolées. Les multiples messages entre atomes proches perturbent en permanence les interactions entre un corpuscule et son milieu. Les « apparitions » et « disparitions » qui semblaient des miracles absurdes de la quantique à tous ceux qui refusent le fonctionnement « par révolutions » de la matière sont fondés sur l'inséparabilité entre corpuscule et agitation autour du corpuscule d'un milieu (vide et autres corpuscules). Ils sont supprimés, laissant place au niveau classique de la matière à grande échelle, si on supprime l'un des deux (corpuscule ou agitation du vide). Si le milieu agité autour du corpuscule est perturbé, on ne voit plus le phénomène quantique d'interaction entre les deux.</p> <p>[<a href='#nh2-24' id='nb2-24' class='spip_note' title='Notes 2-24' rev='footnote'>24</a>] L'atome d'hydrogène, constitué d'un proton et d'un électron n'a pas une énergie qui est la somme des énergies des deux particules qui la composent. Il a une énergie plus petite. Sa structure est durable parce qu'elle minimise l'énergie. La société n'est pas non plus la somme des individus qui la composent. L'Etat n'est pas la somme des ses agents. Piètre général qui se contenterait d'additionner des soldats et des gradés pour constituer une armée. Le capitalisme n'est pas la somme des capitalistes individuels ni de leurs intérêts particuliers. Il y a belle lurette que la bourgeoisie a compris que le point essentiel dans toute question sociale ou politique est l'organisation, la structure et les relations ou rapports de forces, ce qui sous-entend des contradictions d'une réalité non-linéaire ! Elle ne peut supprimer la contradiction entre prolétaires et patrons mais elle parvient à la minimiser, à la canaliser, à la dépasser… jusqu'à la fois suivante.</p></div> Petite chronologie des relations tumultueuses de la matière et du vide http://www.matierevolution.org/spip.php?article4213 http://www.matierevolution.org/spip.php?article4213 2014-04-23T01:59:00Z text/html fr Robert Paris Vide Virtuel « Il y a de nombreux états du vide qui seraient difficilement interprétables en concevant l'espace comme « vide ». Un champ quantique a toujours une énergie de base résiduelle non nulle (…) activité résiduelle qui se maintient en l'absence d'excitations du vide sous formes de quanta, activité qui se manifeste dans les expériences. Si nous considérons le champ électromagnétique, par exemple, alors les fluctuations de celui-ci peuvent être interprétées comme des créations et annihilations spontanées de photons (...) - <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?rubrique20" rel="directory">Atome : La rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique) - Atom : laws of physics or the feedback of matter/light/ void (from microphysics to astrophysics)</a> / <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot85" rel="tag">Vide</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot222" rel="tag">Virtuel</a> <div class='rss_texte'><p><i>« Il y a de nombreux états du vide qui seraient difficilement interprétables en concevant l'espace comme « vide ». Un champ quantique a toujours une énergie de base résiduelle non nulle (…) activité résiduelle qui se maintient en l'absence d'excitations du vide sous formes de quanta, activité qui se manifeste dans les expériences. Si nous considérons le champ électromagnétique, par exemple, alors les fluctuations de celui-ci peuvent être interprétées comme des créations et annihilations spontanées de photons virtuels, ou de couples virtuels de particule/antiparticule (polarisation du vide). Quand le champ électromagnétique est en interaction, disons avec un électron (ou avec toute particule ou champ), la polarisation du vide peut produire des changements observables, comme ceux de la structure hyperfine de l'hydrogène (dédoublement des raies appelé effet Lamb shift). Dans la physique des particules, la notion d'état du vide joue un rôle croissant. Il y a plusieurs états du vide, avec notamment les notions de « faux vide », d'effet tunnel d'un état du vide à un autre (Coleman, 1977), d'états particuliers du vide (Emch, 1972), etc. (…) Mon opinion est que ces états du vide qui sont des niveaux de base se fondent sur une sorte de structure de niveau inférieur qui joue un rôle dans la structure inertielle de l'espace-temps (…) Ce qui apparaît du vide pour un observateur peut apparaître comme de la matière pour un observateur accéléré. »</i></p> <p><strong>B. J. Hiley</strong> dans « La philosophie du vide » (ouvrage collectif dirigé par Saunders et Brown)</p> <p><i>« Aujourd'hui, le vide est reconnu comme un milieu physique riche, sujet de transitions de phase, et dont la symétrie brisée par les fluctuations du vide qui ne s'éteignent pas sont à la base des propriétés de magnétisme qui sous-tendent l'émission, la propagation et l'absorption des particules. »</i></p> <p><strong>David Finkelstein</strong> dans « La philosophie du vide » (ouvrage collectif dirigé par Saunders et Brown)</p> <p><i>« Les particules ne sont pas des objets identifiables. (...) Elles pourraient être considérées comme des événements de nature explosive (...) On ne peut pas arriver – ni dans le cas de la lumière ni dans celui des rayons cathodiques - à comprendre ces phénomènes au moyen du concept de corpuscule isolé, individuel doué d'une existence permanente. (...) La meilleure connaissance possible d'un ensemble n'inclut pas nécessairement la meilleure connaissance possible de chacune de ses parties. (...) Selon la vieille conception leur individualité (des particules et des atomes) était basée sur l'identité des matériaux dont elles sont faites. (...) Dans la nouvelle conception, ce qui est permanent dans ces particules élémentaire sous ces petits agrégats, c'est leur forme ou leur organisation. »</i></p> <p><strong>Erwin Schrödinger</strong> dans « Physique quantique et représentation du monde »</p> <p><i>« On ne compte pas les électrons ou les photons comme on compte les objets que nous rencontrons autour de nous. »]</p> <p><strong>Georges Lochak, Simon Diner et Daniel Fargue</strong> dans « L'objet quantique »</p> <p><i>« L'espace vide, quel qu'il soit, contrôle la dynamique des corps matériels, car, quand on considère l'électromagnétisme, il semble que la matière, et les relations fonctionnelles entre particules de matière, ne sont pas capables d'accomplir seuls le travail. Bien sûr, l'espace lui-même pourrait être conçu comme un principe d'organisation appliqué à la matière. (...) Le vide, tel qu'il apparaît ainsi, est riche : suivant les cas, un bipole ferromagnétique, un milieu diélectrique, un supraconducteur, et une phase thermodynamique. »</i></p> <p><strong>S. Saunders</strong> dans « The philosophy of vacuum »</p> <p><i>« Nos théories physiques nous apprennent qu'il y a quelque chose d'étrange et de contre-intuitif dans la nature de la matière. Nous ne pouvons pas tirer un trait net de séparation entre ce que nous appelons matière ou substance et ce que nous appelons espace vide – le vide étant supposé l'espace entièrement dépourvu de matière de toute sorte. »</i></p> <p><strong>R.Penrose</strong> dans « The philosophy of vaccum »</p> <p><i>“Un électron, qu'il soit libre ou lié, est toujours le sujet de forces stochastiques produites par les fluctuations du vide dans le champ électromagnétique, et il en résulte qu'il exécute un mouvement brownien. (…) le fameux Lambshift entre les énergies des électrons s et p de l'atome d'hydrogène. Welton (1948) montra que le shift provenait d'effets induits par le mouvement brownien. (…) Si un atome est dans un état excité, on peut s'attendre à ce qu'il subisse une transition vers un état fondamental, en émettant en même temps un ou plusieurs quanta de radiation. (…) L'atome qui est à son état fondamental y est maintenu en émettant et recevant continuellement des radiations d'énergie de la part des fluctuations du champ électromagnétique du vide (…) De ce point de vue, l'atome d'hydrogène a un état stable de base qui fait que l'électron ne tombe pas sur le proton seulement parce qu'il pompe de l'énergie du champ électromagnétique du vide. (…) Nous devrions considérer le Lamb Shift et la chute spontanée de l'atome vers son état de base comme une manifestation des fluctuations du vide. »</i></p> <p><strong>D. W. Sciama</strong> dans « The philosophy of vaccum »</p> <p><i>« Si un électron entre et sort d'une boite (une zone par exemple) (...), on ne peut pas dire que c'est le même électron qui entre et qui sort. (...) La masse est longtemps apparue comme une propriété fondamentale. N'est-il pas surprenant de la voir maintenant apparaître comme une propriété purement dynamique, liée aux propriétés du vide et à la façon dont elles affectent les particules qui s'y trouvent ? (...) Cette nouvelle conception de la masse est une révolution importante. Ce qui apparaissait comme une propriété intrinsèque et immuable se voit relégué au rang d'effet dynamique dépendant des interactions et, avant tout, de la structure du vide. »</i></p> <p><strong>Maurice Jacob</strong> dans « Au cœur de la matière »</p> <h3 class="spip">Petite chronologie des conceptions du vide en relation avec la matière et la lumière (terme englobant tout l'électromagnétisme)</h3> <p><strong>1ère étape : Parménide, Zénon, Démocrite, Aristote</strong></p> <p>Pour Parménide, « si le vide est le rien, il ne peut exister » donc, si le vide existe, il doit être plein. Le mouvement d'un objet identique à lui-même au sein d'un vide inchangé est dès lors impossible. Zénon argumente sur ces questions, en abordant le problème de la divisibilité à l'infini, de la discontinuité, du temps, de l'espace et de la matière. Il montre que le mouvement n'est pas possible si on admet cette divisibilité du temps, de l'espace ou de la matière à l'infini. Démocrite invente l'idée de l'atome. Celle-ci suppose non seulement l'indivisibilité de particules fondamentales mais aussi leur séparation par le vide. Pour Aristote, partisan d'une nature équivalent à l'ordre, à l'opposé des philosophes précédents qui défendent une philosophie du changement, le vide est le lieu où la matière peut passer ou ne pas passer : c'est le contenant et la matière est le contenu. Pour Aristote, <i>« La nature a horreur du vide. »</i> L'horreur du vide est à l'oeuvre encore quand un vase fermé rempli d'eau se brise quand il gèle : en effet, l'eau se contracte à cause du gel. L'existence du vide est farouchement niée par Aristote, dont le système grandiose fut accueilli avec enthousiasme aussi bien par les savants arabes que par les universitaires d'Occident aux XIIème et XIIIème siècles. La force de séduction de la pensée d'Aristote réside dans sa merveilleuse cohérence : il articule sa conception d'un univers plein, sphérique, fini et immobile sur sa théorie du mouvement des corps et sur sa théorie des causes elle-même. Que l'on tente de modifier l'un des éléments du système, et l'absurdité éclate de toutes parts. Ainsi, admettez le vide, et le monde pourra s'étendre à l'infini ; il ne sera plus sphérique, ni immobile ; il n'y aura plus de haut ni de bas ; vous abolirez la différence entre repos et mouvement, celui-ci pourra être infiniment rapide, et vous devrez même admettre le mouvement sans cause.</p> <p><strong>2ème étape : Descartes, Hegel</strong></p> <p>Descartes affirme que le vide est impossible. Il affirme ainsi que deux corps ne peuvent être séparés par une distance sans qu'il n'y ait rien entre eux. En somme, s'il n'y a rien entre les deux, ils devraient être en contact. La seule manière qu'existe une distance entre des objets pour Descartes est qu'il y ait d'autres objets dans l'espace et que ces objets définissent une extension. Allant jusqu'au bout de son idée qu'il ne peut pas y avoir d'espace sans matière, il en conclue que matière et espace vide sont de même nature et que, entre eux, seuls changent les propriétés géométriques de cet espace. L'espace est divisé en régions, certaines de matière et d'autres de vide avec possibilité de déplacement des unes par rapport aux autres. L'espace de matière est identique, pour Descartes, à l'espace de vide. Hegel distingue l'actualité de la matière de sa réalité. Pour Hegel, pas d'énergie sans une forme ou une autre de matière : la matière et le vide ne s'opposent pas diamétralement mais s'interpénètrent et tous deux ne sont pas seulement réels par leur actualité mais aussi par leurs potentialités. Il y a unité de la matière et du vide, de la matière et du mouvement, de l'attraction et de la répulsion, du positif et du négatif. Hegel critique la représentation purement abstraite de la matière, notamment celle des mathématiques. Pour lui, la matière ne se ramène jamais au nombre. Hegel affirme que le mouvement est contradictoire, ce qui ne veut pas dire qu'il n'existe pas. Si un objet entre en mouvement à l'instant t, cela signifie qu'à cet instant il est à la fois là et ailleurs, à vitesse v et à vitesse nulle, donc contradictoire, possédant à la fois des propriétés opposées. Pour Hegel, pas d'espace sans matière, pas de temps sans disparition/destruction/négation, pas de mouvement sans contradiction, pas de matière sans mouvement et sans changement, pas de repos sans mouvement. Le mouvement et le changement sont sans fin. Le repos n'est qu'apparence, équilibre des contraires.</p> <p><strong>3ème étape : Maxwell, Newton</strong></p> <p>Au contraire de Descartes, pour Newton, le vide n'est pas un milieu physique. Le vide n'est rien : les forces s'y propagent instantanément et à distance. Pour Newton, la matière se déplace dans un espace vide et la lumière est de type particulaire comme la matière. Le vide serait, selon lui, un espace fixe indéformable porteur d'une métrique et d'un temps absolus. Tous les phénomènes semblent devoir se ramener à des mouvements mécaniques. Newton : <i>« Les projectiles n'éprouvent ici-bas d'autre résistance que celle de l'air, et dans le vide de M. Boyle la résistance cesse, en sorte qu'une plume et de l'or y tombent avec une égale vitesse. Il en est de même des espaces célestes au-dessus de l'atmosphère de la terre, lesquels sont vides d'air. »</i> Maxwell montre que lumière, électricité, magnétisme et radiation sont de même type : propagation dans le vide d'une onde qui transforme de manière ondulatoire les propriétés de l'espace vide, avec des phénomènes associés comme l'interférence des ondes. Le vide n'est pas un rien. Il s'y propage des ondulations..</p> <p><strong>4ème étape : Lorentz, Poincaré, Planck, Einstein, De Broglie</strong></p> <p>L'éther fixe (milieu qui emplirait le vide et dont les transformations et le mouvement porteraient la lumière) est remis en question (expérience de Michelson et Morley) et c'est la vitesse de la lumière dans le vide qui devient un absolu. La relativité introduite par Lorentz, Poincaré et Einstein nous apprend que la présence de matière transforme l'espace-temps du vide. En particulier, le temps s'écoule plus vite près des masses. Et, dans un mouvement accéléré, les longueurs changent. Longueurs et temps sont donc relatifs à l'observateur. Cependant, Lorentz montre qu'il existe une quantité qui relie espace et temps et se conserve : la « distance » en termes d'espace-temps entre deux événements. Il n'y a même pas de caractère absolu de la propriété de simultanéité des événements. Après que la relativité (restreinte) ait remis en question l'existence d'un vide plein, d'un éther, la relativité (générale) reconstruit un vide (l'espace-temps einsteinien) qui est porteur de transformations géométriques construisant la gravitation. Les particules y apparaissent comme des singularités du vide. Même si Einstein est surtout connu pour avoir détruit l'idée d'éther, un milieu physique du vide, notamment à cause de la vitesse constante de la lumière dans le vide qui ferait qu'un mouvement mécanique de ce milieu serait imperceptible, il a également pensé possible de concevoir le vide comme un milieu réel :</p> <p><i>« L'éther pourrait être une réalité physique aussi bonne que la matière. »</i></p> <p><strong>Einstein</strong> dans « Sur l'éther » (1924)</p> <p>Albert Einstein explique dans « L'évolution des idées en physique » : <i>« Il fallait une imagination scientifique hardie pour réaliser pleinement que ce n'est pas le comportement des corps qui compte, mais le comportement de quelque chose qui se trouve entre eux (..) qui est essentiel pour comprendre et ordonner les événements. »</i></p> <p>La dualité onde/particule, mise en évidence par Planck, Einstein et De Broglie, montre que particule de matière, radiation électromagnétique et espace sont de même nature : des quanta d'action. Toute particule a un espace (onde) associé et toute onde (modification de l'espace) correspond à un corpuscule.</p> <p><strong>5ème étape : Bohr, Heisenberg, Pauli</strong></p> <p>La mécanique quantique, première version (sauts quantiques, quanta de matière et de lumière, onde de probabilité de présence, perte d'individualité des particules, principe d'incertitude), montre que la matière ne peut être perçue comme des objets se déplaçant dans un vide indifférent. Des systèmes séparés de grandes distances peuvent interagir. Jean-Marc Lévy-Leblond résume ainsi les changements considérables de la nouvelle physique dans « La quantique à grande échelle », article de l'ouvrage collectif « Le monde quantique » : <i>« Stabilité de la matière - « La théorie quantique eut parmi ses premiers objectifs de comprendre la stabilité des édifices atomiques. En effet, un « électron classique » (non-quantique) pourrait orbiter à une distance arbitraire d'un « noyau classique ». Rayonnant de l'énergie électromagnétique, il pourrait se rapprocher indéfiniment du noyau, perdant dans cette chute une quantité d'énergie … infinie ! La théorie quantique, en corrélant l'extension spatiale d'un électron à son énergie cinétique (inégalités d'Heisenberg), interdit une telle catastrophe et assure l'existence d'atomes stables, dont l'énergie ne peut descendre en dessous d'un certain plancher absolu (niveau fondamental). Mais Pauli fit remarquer, dès les années 1925, que cette stabilité individuelle des atomes, si elle est nécessaire, ne suffit en rien à assurer la stabilité de la matière. (…) Si le principe de Pauli n'intervenait pas pour tenir les électrons à distance mutuelle, la matière serait incomparablement plus concentrée, d'autant plus que la quantité en serait plus grande. (…) Ajoutons enfin que le rôle du principe de Pauli ne se borne pas à assurer l'existence de la matière, mais conditionne toutes ses propriétés électroniques détaillées, en particulier la conductivité ou la semi-conductivité des matériaux qu'utilise la technologie électronique. »</i> Le principe d'incertitude entraîne qu'il n'y a pas de niveau inférieur d'énergie qui soit fixe. On découvre les fluctuations du niveau zéro d'énergie. Le vide fourmille en permanence d'une activité éruptive. La physique quantique a des conséquences inattendues en ce qui concerne le vide comme l'expose <strong>Franco Selleri</strong> dans « Le grand débat de la théorie quantique » : <i>« Les neutrons sont des particules instables et finissent par se désintégrer en proton + électron + antineutrino au bout d'un temps correspondant à leur vie moyenne. Celle-ci est d'environ mille secondes (...) des neutrinos peuvent vivre beaucoup moins (disons cent secondes) ou beaucoup plus (disons trois mille secondes) que leur vie moyenne de trois mille secondes. Le problème se pose très naturellement de comprendre les causes qui déterminent les différentes vies individuelles dans les différents systèmes instables. (…) (ces variations peuvent s'expliquer) par des fluctuations du vide dans de petites régions entourant la particule ». On ne dispose par contre d'aucune description de l'objet neutron ou de l'objet particule qui explique ces vies de durées diverses et cette durée moyenne. Mais nous verrons que la physique quantique va plus loin et remet carrément en question que la particule soit un objet individuel : « En théorie quantique, tous les concepts classiques, une fois appliqués à l'atome, sont aussi bien ou aussi mal définis que « la « température de l'atome. (...) Le concept d'existence de l'électron dans l'espace et le temps conduit à un paradoxe. » D'où la nécessité de définir la particule comme une structure émergente issue des interactions du vide et non comme une chose préexistante et fixe.</i> <i>« Dans cette théorie, par conséquent, il n'y a pas de particule qui garde toujours son identité (...) Le mouvement est ainsi analysé en une série de re-créations et de destructions, dont le résultat total est le changement continu de la particule dans l'espace. »</i> expose <strong>David Bohm</strong> dans « Observation et Interprétation ».</p> <p><strong>6ème étape : Dirac, Feynman, Higgs, Diner</strong></p> <p>Découverte de l'antimatière qui se comporte comme si le temps marchait à rebours. L'énergie du vide peut se transformer en matière et inversement : apparitions et disparitions de couples particules et antiparticules. Particules élémentaires durables et éphémères – le stable n'est pas plus fondamental. Le vide est un milieu diélectrique, supraconducteur, polarisable, dynamique et porteur d'énergie, de bruit, d'une topologie de l'espace, d'une mesure de la chiralité (spin) Le vide est instable et plein d'énergie de brève durée - manifestations du vide quantique, fluctuations – le vide n'est pas rien – Il contient des photons et des particules qui sont éphémères et sont appelés virtuels. Les particules subissent des transitions très rapides en permanence, transitions par lesquelles elles s'échangent avec les particules du vide et les photons du vide. Recomposition permanente entre matière et vide – l'apparente stabilité est fondée sur une interaction dynamique et ultra-agitée entre structures transitoires de la matière, de la lumière et du vide. Nouveauté fondamentale de la théorie quantique des champs : dans un état donné du champ, même parfaitement déterminé, le nombre de particules n'est pas toujours défini. C'est (entre autres) ce qui interdit d'employer systématiquement une description purement corpusculaire de la matière. Cela interdit aussi de considérer que le vide ne contient pas de particules. Il contient des particules virtuelles qui peuvent être actualisées par un apport d'énergie. Ces particules (et antiparticules) virtuelles se lient pour former des photons. Particules et antiparticules du vide sont virtuelles au sens où ils ont une durée de vie trop brève pour être mesurables par des expériences matière/lumière à notre échelle, par nos instruments en somme. Le vide est polarisé. Les fluctuations du niveau zéro d'énergie peuvent être interprétées comme des apparitions et disparitions de photons virtuels ou de couples particule/antiparticule virtuels. La présence de l'électron trouble l'activité du vide, et cette distorsion agit en retour sur l'électron lui-même. Tout ceci complique énormément la description quantique qui doit prendre en compte tous ces phénomènes. Or, la diversité infinie de ces interactions fantômes implique des quantités infinies d'énergie. L'exemple le plus simple est celui de deux particules, deux électrons par exemple, échangeant un photon. Entre son émission et sa réception, ce dernier interagit en chemin avec d'autres particules avant d'atteindre l'autre électron. Cela peut se traduire par la transformation du photon en une paire électron - positron (virtuels) ; les membres de cette nouvelle paire peuvent échanger à leur tour un autre photon virtuel ; puis s'annihiler en engendrant un nouveau photon, qui est cette fois absorbé par l'électron récepteur. Ce n'est qu'en 1949 que Julian Schwinger, Richard Feynman, Sin-Itiro Tomonaga et Freeman Dyson parviennent à résoudre ce problème des quantités infinies des diagrammes en boucle : ils le contournent en inventant une méthode de calcul ingénieuse appelée renormalisation. Elle introduit enfin les concepts quantiques de façon cohérente dans la théorie de Maxwell. Cette nouvelle théorie est appelée électrodynamique quantique. L'électrodynamique quantique est valable jusqu'à une certaine distance minimale qu'on choisit plus ou moins arbitrairement : l'addition des diagrammes de Feynman en boucle sur tous les points de l'espace-temps s'arrête alors à cette distance. On peut toujours descendre de niveau mais on ne peut jamais descendre dans l'infiniment petit, sous peine d'en tirer des infinis grands qui ne sont pas observés dans les expériences. La renormalisation n'est pas seulement une astuce de calcul : elle rapporte une propriété fondamentale : cette notion de distance minimale indispensable pour que les calculs ne rendent pas des résultats infinis entraîne une conséquence fondamentale : la discontinuité de l'univers. D'autre part, la discontinuité fait un autre pas en avant : la notion de trajectoire d'objets se déplaçant en continu est abandonnée : dans les diagrammes de Feynman, un électron peut être émis à un point donné de l'espace-temps et absorbé à un autre.</p> <p><strong>7ème étape : Wilson, Gell-mann, Cohen-Tannoudji, Hiley, Gunzig, Finkelstein</strong></p> <p>Brisure de symétrie et renormalisation donnent une nouvelle image de la formation de matière à partir du vide. Lorsque deux particules (par exemple, deux électrons) interagissent, elles peuvent le faire « simplement », en échangeant un seul photon. Mais ce photon peut lui-même se matérialiser puis de dématérialiser en chemin. Sur le schéma du bas, par exemple, il crée une paire électron-positron qui recrée ensuite le photon. Si l'on tient compte de cette aventure, la description de l'interaction des deux électrons de départ n'est plus la même. Cela n'est en fait que la « première correction ». En effet, il peut arriver au photon des histoires beaucoup plus compliquée qui représentent des corrections d'ordre 2,3,4… La physique quantique exige de tenir compte de l'infinité de ces corrections pour le moindre calcul. Cette difficulté considérable a conduit à incorporer à la physique quantique l'idée de renormalisation. Les échanges toujours plus emmêlés entre différents types de particules virtuelles tissent une sorte de réseau ; des particules fantômes entrent et sortent, apparaissent et disparaissent dans un enchevêtrement vibrant d'énergie. La séparation entre matière, lumière et vide est dépassée. La matière peut se transformer en énergie du vide et inversement. La séparation réel/virtuel est relative à l'observateur accéléré. Production d'un espace et d'un temps par le virtuel et le virtuel de virtuel. Pas d'indépendance des particules par rapport à l'espace-temps du vide – la matière est une propriété (et non un objet) qui naît du vide et s'y déplace d'une particule virtuelle à une autre (Higgs). <strong>Michel Spiro</strong> explique ce mécanisme dans son article pour « Les dossiers de La Recherche » de juillet 2006 : <i>« La masse des particules ne serait pas une propriété intrinsèque des particules elles-mêmes : elle serait liée à la manière dont celles-ci interagissent avec la structure quantique du vide. »</i> Le vide est un véritable milieu dynamique. Le vide a, implicitement, toutes les propriétés qu'une particule peut avoir : spin, polarisation dans le cas de la lumière, énergie, etc. Il a lui-même différents niveaux de structure. De nombreux effets s'avèrent interprétables par les fluctuations du vide polarisable : – effet Debye de dispersion des rayons X par les solides – effet Casimir – effet proton-proton ou effet Hillman – effet Ahoronov-Böhm – effet Unruh – effet Compton – principe de Pauli – stabilité de l'atome (l'électron ne tombe pas sur le noyau) – décalage des raies Lambshift par réfraction du vide – Radiation de type « corps noir » (thermodynamique du vide) Nottale explique dans « La complexité, vertiges et promesses » que les diverses échelles de la matière/vide coexistent et interagissent : <i>« Un objet, comme l'électron, vu classiquement comme un simple point, devient compliqué vers les petites échelles : il émet des photons, les réabsorbe, ces photons deviennent eux-mêmes des paires électrons-positons, etc… »</i></p> <p><a href="http://homepages.ulb.ac.be/~pmarage/vide_court.html" class='spip_out' rel='external'>L'histoire du vide au travers de l'expérimentation</a></p></div> Le vide, … pas si vide http://www.matierevolution.org/spip.php?article4206 http://www.matierevolution.org/spip.php?article4206 2014-04-17T01:50:00Z text/html fr Robert Paris Vide Virtuel Si on essayait de se donner une image du vide... ce serait déjà un univers agité où tout apparaît et disparaît... Oui, tout... Plutôt toutes les sortes de particules et d'antiparticules... Et tout cela se passe dans des temps tellement courts que nous ne percevons rien, d'autant que les énergies gagnées sont compensées par les énergies perdues... A notre échelle, c'est comme rien mais déjà, à l'échelle des particules, ce n'est pas rien puisque le vide les agite, les fait aussi apparaître et disparaître... (...) - <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?rubrique20" rel="directory">Atome : La rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique) - Atom : laws of physics or the feedback of matter/light/ void (from microphysics to astrophysics)</a> / <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot85" rel="tag">Vide</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot222" rel="tag">Virtuel</a> <div class='rss_texte'><p>Si on essayait de se donner une image du vide... ce serait déjà un univers agité où tout apparaît et disparaît... Oui, tout... Plutôt toutes les sortes de particules et d'antiparticules... Et tout cela se passe dans des temps tellement courts que nous ne percevons rien, d'autant que les énergies gagnées sont compensées par les énergies perdues... A notre échelle, c'est comme rien mais déjà, à l'échelle des particules, ce n'est pas rien puisque le vide les agite, les fait aussi apparaître et disparaître...</p> <p><span class='spip_document_8566 spip_documents spip_documents_center'> <img src='http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L429xH240/-166-327ff.gif' width='429' height='240' alt="" style='height:240px;width:429px;' /></span></p> <p>Einstein, après avoir démoli la notion d'éther dans la relativité restreinte, reconnaît l'existence physique du vide dans la relativité généralisée dans son étude : « L'éther et la théorie de la relativité » :</p> <p><i>« Pour nous résumer, nous dirons donc que l'espace est, selon la théorie de la relativité générale, doté de qualités physiques et qu'en ce sens il existe un éther. D'après la théorie de la relativité générale, un espace sans éther est impensable, car dans un tel espace non seulement la lumière ne pourrait se propager, mais aussi les règles et les horloges ne pourraient pas exister et il n'y aurait donc pas de distances spatio-temporelles au sens de la physique. Mais il ne faut pas s'imaginer cet éther comme doté de la propriété qui caractérise les milieux pondérables : être constitué de parties que l'on peut suivre au cours du temps ; on ne doit pas lui appliquer le concept de mouvement. »</i></p> <p>Victor Weisskopf dans « La révolution des quanta » :</p> <p><i>« En 1927, Dirac, en cherchant l'équation qui serait capable de rendre compte du comportement de l'électron et satisferait tout à la fois à la théorie quantique et à la théorie de la relativité einsteinienne, (…) s'aperçut qu'il y avait une autre solution (que l'électron) de charge positive. (…) Chaque fois qu'on construit une théorie quantique relativiste pour décrire une particule, la théorie fait apparaître la nécessité de postuler une « antiparticule » symétrique, de charge opposée. Ces antiparticules forment ce qu'on appelle l'antimatière, dénuée de tout le mystère dont on entoure parfois son nom : ce n'est en fait rien qu'une autre forme de la matière, composée d'antiparticules ayant des charges opposées à celles des particules ordinaires. (…) Dirac, tirant les conclusions de la découverte du positron (antiparticule de l'électron), put proposer une description toute nouvelle du vide. Jusqu'alors, on s'était représenté le vide comme réellement vide, on aurait extrait toute forme de matière et de rayonnement, ne contenait strictement rien, et, en particulier, aucune énergie. C'est à Dirac que l'on doit d'avoir, en deux étapes, repeuplé le vide et fait en sorte que le vide ne soit plus vide. »</i></p> <p>Werner Heisenberg dans « La partie et le tout, Le monde de la physique atomique » :</p> <p>« Un quantum de lumière qui passe à côté d'un noyau atomique peut se transformer en une paire de particules : un électron et positron. Est-ce que cela signifie, en fait, que le quantum de lumière se compose d'un électron et d'un positron ? (…) On peut dire, peut-être, que le quantum de lumière se compose « virtuellement » d'un électron et d'un positron. Le mot « virtuellement » indique qu'il s'agit là d'une possibilité. (…) Le quantum de lumière se compose aussi virtuellement de quatre particules (deux électrons et deux positrons) et ainsi de suite. (… ) On pourrait dire, dans ce cas, que chaque particule élémentaire se compose virtuellement d'un nombre quelconque d'autres particules élémentaires. Car, si l'on envisage des collisions extrêmement énergétiques, un nombre arbitraire de particules (en fait autant de particules et d'antiparticules) pourra être créé dans ces collisions. (…) Peut-être existe-t-il encore de très nombreuses particules élémentaires que nous ne connaissons pas encore parce que leur durée de vie est trop courte. (…) On peut alors faire comme si la particule élémentaire se composait d'un grand nombre d'autres particules élémentaires, éventuellement diverses. (…) La particule élémentaire n'est en fait plus élémentaire ; elle constitue, au moins virtuellement, une structure très compliquée. (…) Etant donné que la durée de vie de ces nouvelles structures paraît plus brève que celle de toutes les particules élémentaires connues jusque-là, il peut exister encore de nombreuses autres particules de cette sorte, particules qui ont échappé jusque-là à l'observation grâce à une durée de vie encore plus courte que celle du méson pi. »</p> <p>Maurice Jacob dans « Au cœur de la matière » :</p> <p><i>« Le vide est animé par la création continuelle et la disparition rapide de paires électron-positron. Ce sont des paires virtuelles mais cela va compliquer notre processus d'absorption qui ne demande qu'un temps très bref durant lequel ces paires virtuelles ont bien le temps de se manifester. L'électron, de charge négative, va ainsi attirer les positrons de ces paires virtuelles en repoussant leurs électrons. « Approchant » de l'électron, le photon va ainsi le « voir » entouré d'un « nuage » de charge positive dû aux positrons virtuels attirés. Il aura l'impression que la charge de l'électron est plus faible que celle annoncée. C'est une version quantique de l'effet d'écran. (…) Revenons à notre électron absorbant un photon tout en s'entourant d'un nuage virtuel contenant plus de positrons que d'électrons. Si le transfert augmente, le photon peut « voir » avec plus détail. Il « attrapera » l'électron avec une partie plus faible de ce nuage positif qui l'entoure. Le photon aura l'impression que la charge de l'électron augmente avec le transfert qu'il apporte. (…) L'effet principal peut être conçu comme la transformation de photon en une paire électron-positron, qu'il réabsorbe avant l'interaction. (…) La diversité sort de la structure du vide. (…) Le vide du modèle standard a une structure. Il se comporte d'une façon analogue à un corps supraconducteur. (…) Si le temps d'observation est de dix puissance moins 21 secondes (…) des paires électron-positron peuvent spontanément apparaître. Si le temps d'observation tombe à dix puissance moins 24 secondes, (…) le vide peut bouillonner de pions. Sur un temps de dix puissance moins 26 secondes, une particule Z peut se manifester. (…) Quand on atteint un temps de dix puissance moins 44 secondes, la gravitation devient quantique. » </i></p> <p><strong>Site : Matière et révolution</strong> <br /></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/" class='spip_url spip_out' rel='nofollow external'>www.matierevolution.fr</a> <br /></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article88" class='spip_out' rel='external'>Sommaire du site</a> <br /></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1" class='spip_out' rel='external'>Pourquoi ce site ?</a></p> <p>Pour nous écrire, cliquez sur <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?page=forum&id_article=39" class='spip_out' rel='external'>Répondre à cet article</a><br /></p> <hr class="spip" /> <p><strong> <i>« Aujourd'hui le vide n'est pas le rien. Il serait même l'acteur central de l'histoire de la matière et de l'Univers, le partenaire privilégié de la physique. Vide et matière ne sont plus deux manifestations séparées de la nature mais deux aspects d'une même réalité. »</i> <br /> <strong>Edgard Gunzig</strong> et <strong>Isabelle Stengers</strong><br /> Dans « Le vide »</p> <p><i>« Comment pouvons-nous imaginer le début de l'univers ? Un aspect essentiel est le passage de particules virtuelles à des particules réelles. Les particules virtuelles sont des particules qui se créent par paires, qui vivent un certain temps et puis se recombinent par suite du principe d'incertitude de Heisenberg. Les particules réelles, au contraire, ne doivent plus se recombiner ; elles ne sont plus tenues par un fil l'une à l'autre. Donc la création de l'univers, la création de la matière telle que nous la connaissons, correspond avant tout à une création de possibilités, créant à la fois des phénomènes désordonnés et des phénomènes hautement organisés. »</i><br /> Le physicien-chimiste <strong>Ilya Prigogine</strong><br /> dans « Temps à devenir »</p> <p><i>« Le vide qui émerge est riche : tour à tour un aimant, un diélectrique, un supraconducteur et une phase thermodynamique. »</i> <br /> <strong>S. Saunders</strong> dans « La philosophie du vide »</p> <p><i>« Ce vide bouillonne d'activité. Il peut même exister sous plusieurs formes et manifester une structure. (...) Le vide bouillonne de particules à très faible échelle de temps. (...) Si le temps d'observation est de 10-21 s, (…) des paires électron-positon peuvent spontanément apparaître. Si le temps d'observation tombe à 10-24 s, (...) le vide peut bouillonner de pions. Sur un temps de 10-26 s, une particule Z (...) peut se manifester. Quand on atteint (...) 10-44 secondes (...) le tissu même de l'espace-temps se trouve soumis à ces fluctuations quantiques. »</i> <br /> <strong>Maurice Jacob</strong><br /> dans « Au cœur de la matière »</p> <p><i>« La lumière est émise par des gaz atomiques dilués, avec des longueurs d'onde spéciales si insensibles aux influences extérieures qu'on peut s'en servir pour fabriquer des horloges précises au cent millième de milliardième. Mais ces longueurs d'onde ont un décalage détectable au dix millionième qui n'aurait pas dû exister dans un monde idéal ne contenant rien d'autre que l'atome. Des calculs difficiles mais bien contrôlés ont alors révélé que ce décalage était un effet électrique du vide de l'espace, pas très différent de celui que rencontre un électron lorsqu'il passe à l'intérieur d'un câble métallique ou d'une puce d'ordinateur. Autrement dit, l'espace apparemment vide ne l'est pas du tout, il est plein de « quelque chose ». Le mouvement sympathique de ce « quelque chose » quand la matière passe change légèrement les propriétés de celle-ci, exactement de la mêle façon que le mouvement sympathique des électrons et des atomes dans une vitre de fenêtre modifie les propriétés de la lumière qui la traverse, et provoque sa réfraction. (…) C'est en général avec la force nucléaire qu'un étudiant rencontre pour la première fois cette idée : le vide de l'espace n'est pas réellement vide. Etre confronté à ce fait – un rite de passage de la physique – est à la fois exaltant et perturbant. (…) A l'intérieur d'un noyau, il y a fondamentalement les protons et les neutrons, mais leur comportement a été modifié par le milieu où ils se meuvent, le vide apparemment vide de l'espace. Le milieu n'est passif que lorsque l'expérience est faite délicatement (…) Mais si l'expérience est violente, la nature dynamique du milieu apparaît et toutes les théories s'écroulent. La violence est courante en physique nucléaire : les forces à l'œuvre entre protons et neutrons sont si énormes ! (…) Paradoxalement, l'un des rares effets délicats en physique nucléaire est la fission thermique de l'uranium. Un stupéfiant accident de la nature permet à un neutron qui ne va pas plus vite qu'une molécule d'air de déclencher la réaction, ce qui multiplie l'énergie du neutron par cent millions. C'est cette propriété particulière de l'uranium qui rend possibles les réacteurs nucléaires à eau. (…) Les propriétés de l'espace vide qui sont pertinentes pour notre vie ont tous les signes distinctifs des phénomènes émergents, caractéristiques d'un état de la matière. (…) Les similitudes entre le vide de l'espace et les états à basse température sont légendaires en physique. (…) D'ailleurs, plus on étudie les descriptions mathématiques des états froids, plus on s'habitue à utiliser les terminologies parallèles de la matière et de l'espace de manière interchangeable. Au lieu d'un état de la matière, nous parlons d'un vide. Au lieu de particules, nous parlons d'excitations. Au lieu de mouvements collectifs, nous parlons de « quasi-particules ». (…) On estime que le vide, quand on le refroidit à partir de très hautes températures, passe par des « marches » successives qu'on appelle des transitions d'unification, où les forces connues de la nature se séparent séquentiellement des forces fondamentales qui les engendrent. (…) Grâce aux études menées avec les grands accélérateurs de particules, nous avons compris aujourd'hui que l'espace ressemble d'avantage à une vitre de fenêtre qu'au vide newtonien idéal. Il est rempli d'un « matériau » qui est normalement transparent mais que l'on peut rendre visible en le frappant assez fort pour en détacher un morceau. Le concept moderne du vide de l'espace, confirmé quotidiennement par l'expérience, est un éther relativiste. »</i> Le physicien <strong>Robert B. Laughlin</strong> dans « Un univers différent »</p> <p> Pour fonder sa théorie de la relativité, Einstein a proposé de se promener (seulement par la pensée, bien entendu) en accompagnant un photon lumineux. En effet, nous avons besoin pour voir l'univers de changer de poste d'observation. D'ordinaire, nous nous positionnons toujours comme une matière qui reçoit de la lumière et non comme un grain de lumière ! C'est ainsi qu'il a conçu le renversement d'image de l'espace-temps qui résulte de la constance de la vitesse de la lumière dans le vide. Il faut maintenant réaliser un nouveau renversement de vision consistant à cesser de regarder le vide depuis la matière pour examiner la matière depuis le … vide ! C'est la matière à petite échelle qui nous a permis de découvrir les propriétés du vide mais il faut maintenant montrer que les propriétés de la matière découlent historiquement de celles du vide, que le fonctionnement de la matière est en interaction permanente avec le vide.</p> <p>La première idée sur le vide est que, sans énergie et sans mouvement, il ne pouvait qu'être stable et figé. Il s'avère au contraire instable et plein de fluctuations d'énergie et, du coup, possédant des propriétés fondamentales pour la compréhension de la matière et de la lumière.</p> <p>« Les fluctuations du champ électromagnétique qui subsistent dans le vide ont des effets observables bien connus des physiciens. Un atome isolé dans le vide n'interagit qu'avec les fluctuations du vide et c'est cette interaction qui est responsable des processus d'émission spontanée qui font passer l'atome de ses niveaux d'énergie élevée vers son niveau fondamental. Dans ce niveau, l'atome est encore couplé au vide et ce couplage est accompagné d'effets tels que le déplacement de Lamb des fréquences d'absorption. Quand deux atomes sont couplés aux mêmes fluctuations du vide, l'interaction des atomes avec les fluctuations de champ induit une attraction entre eux, appelée force de Van der Waals. (...) Alors qu'il étudie ce problème, Casimir découvre en 1948 qu'une force s'exerce également entre deux miroirs placés dans le vide. Les fluctuations du vide sont modifiées par la présence de la cavité et leur énergie dépend de la distance entre les deux miroirs. Le vide exerce donc une force qui attire les deux miroirs l'un vers l'autre. Cette force de Casimir ne dépend que de deux constantes fondamentales, la vitesse de la lumière c et la constante de Planck h, de la distance et de facteurs numériques simples. (...) elle ne dépend pas en particulier de la charge de l'électron. » « L'existence des fluctuations quantiques joue un rôle central dans la description moderne de la structure de la matière. » « Fulling et Davies ont montré en 1976 qu'un miroir parfait en mouvement dans le vide émettait du rayonnement dès que ce mouvement correspondait à une accélération non uniforme. « écrivent Marc-Thierry Jaeckel, Astrid Lambrecht et Serge Reynaud dans « relativité du mouvement dans le vide », texte tiré de l'ouvrage collectif « Le vide ».</p> <p>Effet du miroir en mouvement dans le vide, effet Unruh, effet Casimir, effet Ahoronov-Böhm, fentes de Young, nuage de polarisation, etc, l'importance du vide ne peut plus être méconnue : • le vide fluctue en énergie • le vide est un milieu diélectrique qui polarise les particules • le vide est porteur des ondes • le vide permet les transitions de fermions par échanges de photons virtuels • le vide limite les trains d'ondes • le vide matérialise et dématérialise • le vide a une énergie, une température, une pression</p> <p>Loin d'être marqué par une immobilité parfaite comme on le pensait, le vide est le siège de l‘agitation bien plus instable que la matière. Le contenu du vide est très réel : des fluctuations d'énergie désordonnées en tous sens, désordonnées dans l'espace comme dans le temps. Nous trouvons dans le vide quelque chose qui ressemble à une particule matérielle ou à un photon (rayonnement), elle s'évanouit très rapidement. C'est si rapide que ce n'est pas perceptible à notre échelle. Nous disons qu'il s'agit d'objets « virtuels » qu'il conviendrait plutôt d'appeler éphémères relativement à la matière et hors du temps relativement au vide lui-même.</p> <p>« Au commencement était l'action. » d'après « Faust » de Goethe. Avec Planck, la physique a donné raison à Goethe en donnant comme base du réel le quantum d'action. Mais la question est : où sont les quanta réels qui interviennent en physique. Est-ce les particules matérielles ? Est-ce les photons du rayonnement ? Non. Ces « objets » sont d'énergie constante (c'est-à-dire une énergie divisée par un temps) donc ne sont pas une certaine quantité d'action. C'est le vide qui fournit des « objets » (particules et photons dits virtuels car éphémères) qui sont un quantum, deux, trois, ... quanta. Et au « commencement » était ... le vide. Attention, comme on l'a déjà dit, le vide de la physique n'est pas un lieu sans agitation et sans rien. La meilleure preuve de cette agitation (du type agitation thermodynamique des molécules) c'est la pression qu'elle exerce sur la matière. Ainsi, en rapprochant deux grandes plaques métalliques, on remarque que celles-ci sont collées par une pression extérieure … du vide. C'est l'effet Casimir ou la pression du vide .</p> <p>Quelles sont les propriétés de ce vide quantique ? Tout d'abord nous remarquons qu'il s'agit d'un autre monde que celui des particules de la même manière que nous avions remarqué que le monde des particules était très différent du monde à notre échelle (macroscopique) que nous voyons et où nous raisonnons. Que se passe-t-il de si étonnant dans ce monde du vide ? Tout d'abord nos notions de temps et de distance sont bouleversées car le temps peut être parcouru dans les deux sens, vers le passé comme vers le futur ! Ensuite les durées de vie sont bien plus courtes et les énergies bien plus grandes. Les constantes ne sont pas respectées : on peut se déplacer plus vite que la vitesse de la lumière et on peut trouver des quantités inférieures à la constante de Planck. Cela provient du fait que ce monde infra-vitesse de la lumière et infra-Planck est plus vieux que ces deux transformations : libération de la lumière et création de particules durables déterminées par la relation durée de vie multipliée par bande d'énergie égale constante de Planck ou de multiples de celle-ci.</p> <p>Quelles sont les preuves que ce vide que l'on ne peut pas mesurer à l'aide de procédés matériels, puisqu'il est d'un niveau inférieur, existe bien, soit un vide physique. On a vu qu'il était nécessaire de considérer un vide possédant des propriétés mais cela pourrait très bien être un artefact mathématique comme un grand nombre de physiciens continuent de le considérer. Une première remarque consiste à constater que les constantes universelles fondamentales sont toutes liées aux propriétés du vide, en l'absence de matière. Par exemple, les constantes c et h apparaissent dans la pression du vide appelée l'effet Casimir. Un autre argument est l'existence de fluctuations en l'absence de matière. Il s'agit donc d'un bruit du vide, produit spontanément, sans action d'aucun milieu matériel. D'autre part, Claude Fabre a démontré (dans l'ouvrage collectif « Le vide ») que l'on peut agir par des méthodes optiques sur ce milieu vide pour comprimer les fluctuations du vide qui ont donc une réalité physique puisqu'elles sont transformables par une action physique.</p> <p>Particules et photons du vide sont dits « virtuels » parce qu'il sont si éphémères que nos instruments matériels ne sont pas capables de les détecter. Il y a une question de durée de vie des particules éphémères mais le vide, c'est aussi un monde nouveau. « L'analyse mathématique en termes de perturbation peut, comme nous l'ont appris des diagrammes de Feynmann, être transcrits sur un mode imagé. C'est alors qu'interviennent les particules virtuelles qui assument la transformation de modes de vibration d'un champ à l'autre Une particule virtuelle a certes les mêmes propriétés (charge électrique, spin, ...) qu'une particule réelle, mais elle n'est pas contrainte par les relations relativistes entre masse, impulsion et énergie qui définissent l'existence physique d'une particule réelle. » écrivent Edgard Gunzig et Isabelle Stengers dans « Le vide », ouvrage collectif de Simon Diner et Edgard Gunzig. On a d'abord pensé qu'il ne s'agissait que de l'ombre des vrais objets, réels eux. Par contre, ils ont des effets bien réels et mesurables en microphysique par exemple sur l'électron ou les quarks du proton. Avec des processus optiques quantique non-linéaire au laser (voir Claude Fabre dans « Le vide » cité précédemment), on a également mis en évidence l'action des « objets » du vide sur le rayonnement. On a d'abord pensé qu'il ne s'agissait que de l'ombre des vrais objets, réels eux.</p> <p>Quelle est la base réelle de la matière, de la lumière et du vide ? Il s'agit de trouver des caractéristiques fondamentales du réel. Cela suppose des caractéristiques inchangées dans les chocs, dans les compositions/décompositions, dans les créations/annihilations et que l'on retrouve aussi bien dans le vide, dans la matière et dans la lumière, sous toutes leurs formes. Le seul paramètre qui réponde à ces demandes est celui de la charge électrique e : charge positive (par exemple celle de l'électron) ou charge négative (celle du proton). On trouve partout cette charge, y compris dans la particule de masse neutre électriquement comme le neutron. Ce dernier comprend un électron et un proton ainsi qu'une particule neutre. Chaque particule « neutre » peut ainsi être décomposée en un nombre égal de particules d'électricités opposées (un nombre entier de charges e) et en particules neutres. Cela signifie que la charge électrique est inchangée dans les transformations, chocs ou décompositions. Mais cette remarque n'est pas la seule qui nous amène à choisir la charge électrique comme élément de base. La lumière peut également se décomposer en particules de charges opposées, les particules dites virtuelles. Bien des expériences démontrent en effet que le photon, neutre électriquement est sensible au champ magnétique. Cela signifie qu'il se comporte comme un petit aimant, un dipôle électrique : électron et positon virtuels tous les deux. Le vide est également neutre électriquement mais la matière le décompose en dipôles virtuels (électrons/positons). Tout choc suffisamment énergétique en fait autant, produisant des dipôles virtuels.</p> <p>Les phénomènes les plus étranges de la physique quantique s'interprètent ainsi : <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> le vide est plein de dipôles virtuels de particules positives et négatives <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> les particules virtuelles s'attirent et se repoussent selon leur charge <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> les dipôles virtuels très proches forment un ensemble qui apparaît comme neutres <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> la proximité d'une autre charge peut éloigner à nouveau les pôles <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> les éléments des dipôles proches peuvent se recomposer en échangeant leurs éléments <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> l'énergie du vide est stockée et déstockée au travers du rapprochement et de l'éloignement des dipôles <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> le photon est composé d'un dipôle virtuel <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> toute particule est entourée d'un nuage de polarisation composé de dipôles virtuels <br /><img src="http://www.matierevolution.org/local/cache-vignettes/L8xH11/puce-32883.gif" width='8' height='11' class='puce' alt="-" style='height:11px;width:8px;' /> la particule matérielle n'est pas un objet permanent car les particules virtuelles du nuage de polarisation les plus proches se recomposent avec la particule. C'est la particule qui faisait partie du dipôle qui devient la nouvelle particule matérielle avec les mêmes caractéristiques. Cela signifie que tout se passe comme si la particule sautait d'un point à un autre.</p> <p><strong>Atome : rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique)</strong></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article36" class='spip_out' rel='external'>* 01- Les contradictions des quanta</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article37" class='spip_out' rel='external'>* 02- La matière, émergence de structure au sein du vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article38" class='spip_out' rel='external'>* 03- Matière et lumière dans le vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article39" class='spip_out' rel='external'>* 04- Le vide, … pas si vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article43" class='spip_out' rel='external'>* 05- Le vide destructeur/constructeur de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article44" class='spip_out' rel='external'>* 06- La matière/lumière/vide : dialectique du positif et du négatif</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article45" class='spip_out' rel='external'>* 07- La construction de l'espace-temps par la matière/lumière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article46" class='spip_out' rel='external'>* 08- Lumière et matière, des lois issues du vide</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article126" class='spip_out' rel='external'>* 09- Matière noire, énergie noire : le chaînon manquant ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article441" class='spip_out' rel='external'>* 10- Les bulles de vide et la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article447" class='spip_out' rel='external'>* 11- Où en est l'unification quantique/relativité</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article628" class='spip_out' rel='external'>* 12- La symétrie brisée</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606" class='spip_out' rel='external'>* 13- Qu'est-ce que la rupture spontanée de symétrie ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article658" class='spip_out' rel='external'>* 14- De l'astrophysique à la microphysique, ou la rétroaction d'échelle</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article913" class='spip_out' rel='external'>* 15- Qu'est-ce que la gravitation ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1146" class='spip_out' rel='external'>* 16- Big Bang ou pas Big Bang ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article630" class='spip_out' rel='external'>* 17- Qu'est-ce que la relativité d'Einstein ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article710" class='spip_out' rel='external'>* 18- Qu'est-ce que l'atome ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1077" class='spip_out' rel='external'>* 19- Qu'est-ce que l'antimatière ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article597" class='spip_out' rel='external'>* 20- Qu'est-ce que le vide ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article923" class='spip_out' rel='external'>* 21- Qu'est-ce que le spin d'une particule ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1023" class='spip_out' rel='external'>* 22- Qu'est-ce que l'irréversibilité ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.org/[* 24- Qu'est-ce que la physique quantique ? -> http://www.matierevolution.fr/spip.php?article568" class=''>* 23- Qu'est-ce que la dualité onde-corpuscule</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article16" class='spip_out' rel='external'>* 26- Le quanta ou la mort programmée du continu en physique</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article972" class='spip_out' rel='external'>* 25- Lumière quantique</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article882" class='spip_out' rel='external'>* 26- La discontinuité de la lumière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article934" class='spip_out' rel='external'>* 27- Qu'est-ce que la vitesse de la lumière c et est-elle indépassable ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.org/[* 29- Révolutionnaire, la matière ? -> http://www.matierevolution.fr/spip.php?article531" class=''>* 28- Les discontinuités révolutionnaires de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article599" class='spip_out' rel='external'>* 30- Qu'est-ce qu'un système dynamique ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article565" class='spip_out' rel='external'>* 31- Qu'est-ce qu'une transition de phase ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article685" class='spip_out' rel='external'>* 32- Quelques notions de physique moderne</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article598" class='spip_out' rel='external'>* 33- Qu'est-ce que le temps ?</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1169" class='spip_out' rel='external'>* 34- Henri Poincaré et le temps</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1196" class='spip_out' rel='external'>* 35- La physique de l'état granulaire</a></p> <p><a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article886" class='spip_out' rel='external'>* 36- Aujourd'hui, qu'est-ce que la matière ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606" class='spip_out' rel='external'>* 37- Qu'est-ce que la rupture de symétrie (ou brisure spontanée de symétrie) ?</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article26" class='spip_out' rel='external'>* 38- Des structures émergentes au lieu d'objets fixes</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article1324" class='spip_out' rel='external'>* 39- Conclusions provisoires sur la structure de la matière</a></p> <p> <a href="http://www.matierevolution.fr/spip.php?article540" class='spip_out' rel='external'>* 40- L'idée du non-linéaire</a></p> <p></strong></p> <p>Michel Cassé dans « Dictionnaire de l'ignorance » :</p> <p> <i>« Le niveau de description ultime susceptible de fonder la singularité du vide est la théorie quantique des champs, qui combine les concepts de la relativité restreinte et ceux de la physique quantique. (…) le vide y est le ciment permanent de l'univers, les particules en jaillissent et y replongent comme des poissons volants, non sans servir de monnaie d'échange entre les particules stables et durables qui donnent sa chair au monde, et qui proviennent d'ailleurs elles-mêmes de la pulvérisation du vide primordial. (…) Les particules virtuelles (du vide quantique) sont si fugitives qu'elles sont comme si elles n'étaient pas. Les particules « réelles » et « virtuelles » sont tout aussi existantes les unes que les autres, mais les dernières disparaissent avant même qu'on puisse les observer. (…) Les termes de « fluctuation du vide » et « particules virtuelles » sont équivalents dans la description, le premier appartenant au langage des champs, le second à celui des particules. (…) Les fluctuations électromagnétiques, et donc les photons virtuels qui en sont la contrepartie dans le langage des particules, furent mises en évidence dès 1940, par la mesure du décalage des raies spectrales de l'hydrogène (Lamb shift) dû à un très léger changement des niveaux d'énergie de l'atome correspondant, et par la découverte d'une minuscule attraction entre deux plaques conductrices (effet Casimir). (…) Le vide se peuple d'une invisible engeance. L'inventaire du moindre centimètre cube d'espace frappe de stupeur : les paires électron-positon (+ et -) côtoient toute une faune de quanta. Les paires électron-positon virtuelles, en dépit de leur faible durée de vie, s'orientent dans le champ électrique des charges électriques présentes et modifient leurs effets. Océan de particules virtuelles, on peut s'étonner de voir encore à travers le vide, tant il est poissonneux En lui s'ébattent tous les photons, bosons intermédiaires et gluons nécessaires à la transmission des forces qui charpentent, coordonnent et organisent le monde. Les particules furtives qui émergent du vide et s'y précipitent aussitôt relient entre elles les particules stables et durables de la matière, dites particules réelles (quarks et leptons). (…) Le vide, à la différence de la matière et du rayonnement, est insensible à la dilatation car sa pression est négative. Ceci provient de la relation : pression = opposé de la densité d'énergie qui lui confère son invariance relativiste. La pression négative engendre une répulsion gravitationnelle. De fait, si la gravitation freine l'expansion de l'univers, l'antigravitation ne peut que l'accélérer.</p> <p>Le vide est écarteur d'espace et créateur de matière</p> <p>(…) La création de matière (via la lumière) est le fruit de la transmutation du vide indifférencié en entités physiques distinctes. Il y a là une chaîne physique de la genèse : Vide -> Lumière -> Matière et Antimatière. Le vide est une composante de l'univers, distincte de la matière ordinaire et du rayonnement. Vide, rayonnement et matière diffèrent par leur équation d'état (relation entre densité et pression pour le fluide considéré), laquelle influe sur l'expansion de l'univers et est influencée par elle, par le biais des transitions de phase. (…) Sa rage savonneuse à s'étendre indéfiniment, l'univers la tiendrait du vide. Le vide a enflé sa bulle. (…) Il y a autant de vides que de champs. (…) Chaque restructuration profonde, ou brisure de symétrie, modifie l'état du vide. Inversement, chaque modification de l'état du vide induit une brisure de symétrie. L'évolution de l'univers procède ainsi par brisures de symétrie successives qui se soldent par des transitions de phase, lesquelles bouleversent l'apparence globale du cosmos. » </i></p> <p>L'astrophysicien Cassé écrit dans « Du vide et de la création » : <i>« Au centre de la nuée du virtuel est encore un virtuel, d'ordre plus élevé. Et ces électrons et positons doublement virtuels s'entourent eux-mêmes de leur propre nuage de corpuscules virtuels, et cela ad infinitum. (…) L'image quantique qui en résulte est un électron (…) protégé par des rangs successifs de photons virtuels (…) L'électron n'est plus l'être simple qu'il était. (…) Il s'habille de vide fluctuant. De même, chaque proton est dépeint comme un microcosme concentrique où s'étagent les différents niveaux de virtualité. Au centre est la particule réelle, sa garde rapprochée est constituée par des particules et antiparticules les plus massives (énergétiques) et donc les plus éphémères, bosons W et Z, paires proton-antiproton et photons gamma. Le second cercle contient les couples positon-électron et les photons de 1 MeV environ. A la périphérie flottent les photons d'énergie déclinante. Chaque particule virtuelle, comme précédemment, s'entoure de son cosmos virtuel et chacune à son tour fait de même et cela indéfiniment. Le vide est constitué d'un nuage virtuel flottant de manière aléatoire. L'activité frénétique autour du moindre électron, du moindre proton, nous éloigne à jamais de l'image paisible que la plupart des philosophes attribuent au mot « vide ». »</i></p></div> Qu'est-ce que le vide quantique et quelle relation avec la matière http://www.matierevolution.org/spip.php?article3450 http://www.matierevolution.org/spip.php?article3450 2013-06-09T02:56:00Z text/html fr Robert Paris Vide Virtuel Qu'est-ce que le vide quantique et quelle relation avec la matière - <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?rubrique20" rel="directory">Atome : La rétroaction de la matière/lumière et du vide (de la microphysique à l'astrophysique) - Atom : laws of physics or the feedback of matter/light/ void (from microphysics to astrophysics)</a> / <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot85" rel="tag">Vide</a>, <a href="http://www.matierevolution.org/spip.php?mot222" rel="tag">Virtuel</a> <div class='rss_texte'><p><a href="http://www.google.fr/search?hl=fr&q=vide+quantique+site%3Ahttp%3A%2F%2Fwww.matierevolution.fr+OR+site%3Ahttp%3A%2F%2Fwww.matierevolution.org&btnG=Recherche&meta=" class='spip_out' rel='external'>Qu'est-ce que le vide quantique et quelle relation avec la matière</a></p></div>