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vendredi 1 mai 2015 à 11:13

Nouvelle contribution (Culture)

De notre ami et puits de culture : Electron libre !



Un message du fidèle parmi les fidèles, nous voulons parler de notre ami « inconnu » : Electron Libre.

 

Ami qui nous réglale, une fois encore mais jugez-en plutôt par vous-même :

 

« Bonjour Chers Rédacteurs et Lecteurs Bourguignons !

 

 

Comme promis dans mon message publié sur votre site le 16 Mars dernier …

 

 

De retour de Boston , je mets donc à profit quelques minutes de répit pour compléter mon commentaire sur Einstein … 

 

 

Mais …Partant du constat assumé que je n’ai pas le talent du romancier , pas plus que la compétence du biographe , je ne vous parlerai donc pas de son enfance , qui somme toute , fut assez heureuse et au cours de laquelle on lui découvrit un don certain pour la musique (il fut un violoniste de grand talent) .

 

Je n’aborderai pas non plus la légende qui prétend qu’il s’intéressa à la science en jouant avec une boussole !

 

Le petit Albert n’était pas un très bon élève … il avait même , contrairement à ce qu’on peut lire dans beaucoup d’articles de vulgarisation , de sérieuses difficultés en Mathématiques … qui l’ont malheureusement suivies tout au long de sa vie … mais de cela , je ne parlerai pas !

 

Pas plus que je n’aborderai son passage à l’école Polytechnique de Zurich , où il y rencontra la brillante et seule jeune femme de sa classe : Miléva Maric , qu’il épousa , à qui il fit trois enfants et dont il exploita les talents de mathématicienne à outrance !

 

Miléva aurait pu , à l’image de Marie Curie , connaître un destin fabuleux , si elle n’avait pas été réduite à la fonction d’épouse soumise et totalement dévouée à la cause de son génie de mari !

 

Plus tard , le « marketing » Américain , trop heureux d’avoir enfin « récupéré » le génie , minimisera le rôle joué par cette femme dans les travaux du savant et présentera Einstein comme un humaniste désintéressé . Il était avant tout , un profond « asocial » qui n’a jamais manifesté beaucoup d’empathie envers sa famille et ses proches .

 

Bien … vous conviendrez avec moi que tout ceci n’a pas grand intérêt , si ce n’est pour un grand public de néophytes épris de romanesque ou pour de vils complotistes désireux de casser le « Mythe » !

 

 

Voyons le sujet sous un autre angle … pour cela , révisons d’abord quelques fondamentaux !

 

L’ensemble des phénomènes physiques connus s’expliquent à partir de quatre « Forces » dites « fondamentales » .

 

Deux d’entre-elles nous sont coutumières : La « Force de Gravité » , qui incite nos tartines à toujours s’écraser sur un carrelage fraîchement lavé plutôt que de les diriger vers le plafond et la « Force Electromagnétique » qui relie le magnétisme , l’électricité et la lumière !

 


Les deux autres ne s’exercent qu’au niveau subatomique : La « Force Nucléaire Forte » qui régit la cohésion des noyaux atomiques et la « Force Nucléaire Faible » qui intervient dans les processus de fission .

 

Si la physique appliquée s’en satisfait pleinement , il n’en va pas de même pour la physique théorique qui n’a de cesse de vouloir « unifier » ces forces afin de mieux les expliquer et les comprendre .

Au début du 20ème siècle , la théorie de la gravitation de Newton établie depuis plus de 200 ans , reste le modèle incontournable quant à l’explication qu’il nous donne de l’univers . De nos jours , il suffit encore largement pour permettre aux mathématiciens et aux astrophysiciens d’envoyer des sondes dans l’espace et de réussir à poser un petit robot sur une comète .

 

Affinée au fil du temps par des physiciens ou mathématiciens tels que Clairaut , Laplace , Lagrange , Poisson et Hamilton , vérifiée de façon spectaculaire par les astronomes Adams et Le Verrier lors de la découverte de la planète Neptune , la théorie de Newton , ayant prouvé sa validité , n’avait donc aucune raison d’être remise en cause .

 

Pourtant , Maxwell en 1864 , Lorentz et Poincaré en 1900 envisagent de la modifier pour que les perturbations apportées à une masse se propagent vers une autre comme c’est le cas pour l’électromagnétisme .

 


Leurs travaux n’aboutiront pas .

 

Einstein , quant à lui , pense qu’il faut revoir complètement l’interprétation de la théorie .

 

Selon Newton , la Gravitation est une force qui s’exerce à travers l’espace entre des objets massifs .

 


Pour Monsieur Albert , les objets se déplacent librement dans l’espace-temps sans ressentir la moindre force , en revanche , cet espace-temps voit sa géométrie déformée , courbée par la matière et de ce fait ne suit plus les règles de la géométrie Euclidienne .

 

Autrement dit , Newton ne s’est intéressé qu’au « contenu » , Einstein pense qu’il faut d’abord redéfinir le « contenant » pour pouvoir en expliquer le « contenu » !

 


« Enfantin » disait-il … « A la portée d’un enfant de quatre ans » !

 

 

C’est ainsi , que quelques années après avoir publié sa théorie de la Relativité Générale , Einstein commit ce que l’on pourrait peut-être qualifier de « plus grosse erreur de toute l’histoire de la physique théorique » .

 

En 1915 , Einstein ne croyait pas à la possibilité que l’Univers puisse être en expansion .

 


Il « bidouilla » donc légèrement ses équations pour rendre l’Univers statique en y incluant une donnée inconnue et mystérieuse : « L’énergie du vide » .

 

Seulement voilà … En 1929 , Edwin Hubble en observant le spectre lumineux des planètes , prouva de manière irréfutable que l’Univers était bien en expansion . 

 

 

Einstein remit alors de l’ordre dans ses équations et sans plus d’opiniâtreté en retira « l’énergie du vide » .

 

Ce fut bien là son erreur , car en 1998 , Saul Perlmuttter , Brian Schmidt et Adam Riess , trois Astrophysiciens Américains (prix Nobel de physique 2011) mettent en évidence « l’accélération » fulgurante de l’expansion de l’Univers

 


Pour l’expliquer et la comprendre , ils n’eurent pas d’autre solution que de sortir du placard la mystérieuse constante de « l’énergie du vide » imaginée par Einstein soixante-quinze ans plus tôt !

 

Monsieur Albert n’avait donc pas tort … enfin … ce n’est pas si simple !

 

Quantitativement , on a pu calculer que 73% de l’énergie contenue dans l’Univers était bien cette étonnante « énergie du vide » . On a pu également calculer sa densité qui est de l’ordre de 0.0000000000001 Joules / cm3 ( nombre minuscule qui peut être écrit 10 puissance moins 13 {10^ -13} ) .

 

Les pratiques en cosmologie prouvent donc bien l’existence de cette « énergie noire » .


Là où « ça coince » , c’est quand on essaye de calculer ces mêmes valeurs en partant de la théorie qui , elle , relève de la physique quantique !

 

En cosmologie , l’énergie du vide ou énergie noire , n’est qu’une donnée d’entrée , un paramètre astrophysique que l’on peut mesurer .

 


La physique quantique qui régit l’Univers au niveau microscopique nous explique d’où vient cette énergie et nous permet de la calculer .

 

 

Voyons cela …

 


Si on applique le « principe d’incertitude de Heisenberg » , il n’est pas possible de définir précisément à la fois la vitesse et la position d’un objet dans l’espace .

 

Pour l’expliquer , appuyons-nous sur un problème classique de mécanique bien connu des lycéens de terminale S .

 

On considère une masse « M » fixée à l’extrémité d’un ressort de raideur « K » .

 

En physique classique , le système peut très bien être au repos complet . Posé à plat sur une table , la masse étant dans la position « X = 0 » , à une vitesse « V = 0 » , l’énergie du système est donc nulle !

 

En physique quantique , ce n’est pas possible puisque « X » et « V » ne peuvent pas être précisément et simultanément nuls . 

 

En effet , la position et la vitesse de la masse subissent des petites fluctuations quantiques qui impliquent que l’énergie totale du système ne peut pas être strictement nulle !

 

Dans le vide sidéral , c’est exactement pareil !

 


Prenons par exemple le champ électromagnétique qui comme son nom l’indique associe le champ électrique « E » et le champ magnétique « B » . Tous deux subissent la relation d’incertitude de Heisenberg et ne peuvent donc pas être nuls simultanément .

 


On peut donc se représenter l’énergie du vide comme étant une multitude de petits ressorts situés en chaque point de l’espace et subissant des fluctuations quantiques .

 


C’est « qualitativement » ce qui se passe !

 


« Quantitativement » , c’est autre chose !


Si on applique les principes de la physique quantique en partant de la théorie de la Relativité Générale pour calculer l’énergie du vide , on arrive au résultat surprenant de 10 puissance 107 Joules / cm3 (10^107 J/cm3) , c’est à dire 1 suivi de 107 zéros !

 

Cette résultante est « astronomique » dans sa valeur , voire même « démentielle » !

 

 

Entre la mesure faite en pratique astrophysique et le calcul fait en physique quantique , la différence est de l’ordre de 10 puissance 120 J/ cm3 .

 

Pourquoi l’énergie du vide est-elle si petite en pratique alors qu’elle devrait être si grande en théorie ?

 

 

C’est à cette question que devra tenter de répondre la physique du troisième millénaire … 

 

 

 

Pour terminer , parlons « QI » !

 

160 … c’est le chiffre qui est couramment et abondamment employé pour quantifier la puissance cérébrale de Monsieur Albert …

 


Pourtant , Einstein ne s’est jamais soumis à un seul test ! Il s’est toujours opposé avec force à la moindre demande des psychiatres !

 

 

Son QI n’a donc jamais été testé !


Alors d’où vient donc cette idée reçue qui est relayée par « presque » tout le monde ?

 

Hé bien , tout est basé sur les soit-disants travaux scientifiques d’un « hurluberlu » dont le nom a fort heureusement eu la délicatesse de ne pas passer à la postérité , qui dans les années 1920 , après avoir « estimé » le QI de Mozart , de Goethe et de quelques autres illustres disparus , décida d’attribuer 160 à Einstein !

 

 

Si effectivement , il est juste de dire que le savant avait incontestablement une capacité cérébrale très supérieure à la moyenne , il est donc raisonnablement impossible de lui attribuer une valeur formelle !

 

A sa mort , malgré sa volonté de ne pas être abandonné aux bistouris des légistes , l’un d’entre-eux jugea cependant « utile » de  prélever  ses yeux et son cerveau .

 


Après de longs et successifs « charcutages » effectués par des « charognards » se prévalant « Scientifiques » , le cerveau du génie ne révéla aucun secret !

 

 

Comme l’a lui-même écrit le grand Albert :

 


« Le sentiment de Mystère est le plus beau qu’il nous soit donné d’éprouver . Il est la source de tout Art et de toute Science véritable »

 

 

Bien amicalement ! »

 

Electron libre 

 

Le tout, qui plus est, illustré par ces photos.

 

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4 commentaires sur “Nouvelle contribution (Culture)”

  1. Daniel Z dit :

    Merci, ami Electron Libre pour tous ces compléments.

    Sur le fond, je fais partie de ceux qui se posent bien des questions…..
    J’espère qu’elles ne vous paraitront pas puériles !

    Comme vous l’écrivez, le bidouillage d’équations parait possible……
    Et la science n’aurait elle pas aussi ses mandarins, avec tout ce que cela sous-entend, y compris l’éviction du « politiquement incorrect » ?

    Matière et énergie noires n’auraient elles pas été….inventées pour valider des démonstrations bancales ?
    A une époque, nous entendions parler d’éther pour justifier l’inexplicable.
    Abandonné….puis repris sous un autre nom ?

    Mais ce qui m’intrigue le plus, c’est la cohésion de la matière.
    J’ai beaucoup de mal à accepter la notions de « flux », que je considère comme purement spéculative.
    Comment, sans liaison matérielle un élément peut il en attirer un autre ?

    Et si les méthodes d’analyses étaient inadéquates ?
    Une image: un sous marin subit l’action de l’eau sous tous les axes. A distance, un événement va modifier, via des ondes bien matérielles, les caractéristiques de pression autour de lui.
    Et pour analyser le problème, nous utiliserions la décomposition de l’eau ?
    N’est ce pas ce qui se passe, toutes choses égales, avec les résultats issus des accélérateurs de particules.

    Alors mon questionnement ; quel est le vecteur le l’interaction ?

    Amitiés, Électron Libre.

  2. Electron libre dit :

    Bonjour Cher Daniel Z !

    Dans le jargon commun aux physiciens de ma génération , « bidouiller » ne veut pas dire « tricher » mais agencer , organiser , voire structurer !
    Les théoriciens sont parfois d’horribles égocentriques narcissiques , mais sûrement pas des tricheurs !
    Je regrette d’avoir employé ce terme visiblement lourd de confusion !

    Je vous rassure … la matière , l’antimatière , l’énergie du vide et autres quanta existent bien !
    Ce ne sont pas des postulats inventés pour accréditer des thèses fantaisistes !
    La physique théorique n’étant pas un domaine générant d’opulents profits et n’ayant pas non plus d’objectifs fallacieux dans la manipulation des masses populaires , il n’y a donc aucune raison de penser qu’elle puisse se soucier de ce qui est politiquement correct ou pas !

    A l’issue de conférences de vulgarisation que je donne périodiquement à des publics de non-initiés , je note assez souvent un intéressant paradoxe sur la perception qu’ils ont de la science en général .
    Alors que la science est toujours élevée au rang de juge suprême ( Si … je t’assure … c’est prouvé scientifiquement !) , elle est aussi considérée comme dogmatique ( concernant le GIEC par exemple , ce n’est pas faux !! ) ou totalement impuissante ( La Science n’explique pas tout … donc , elle ne sert à rien !)
    Ainsi , la science est à la fois perçue avec enthousiasme et méfiance !

    La notion de « Flux » ( qui n’a rien à voir avec la « cohésion » de la matière ) dont vous me parlez n’a rien de spéculative , c’est un phénomène bien réel !
    D’après ce que je comprends de votre questionnement , il me semble que vous vous interrogez sur les effets du magnétisme , du champ magnétique , et plus généralement sur les possibilités étonnantes de la sustentation électromagnétique .

    Le magnétisme est en effet un phénomène physique mystérieux dont nous observons et maîtrisons les effets sans pouvoir en expliquer les causes !
    Pourtant , c’est une force fondamentale connue depuis plus de deux mille ans , que l’on peut mesurer , quantifier , que l’on peut décliner en équation assez simplement et qui est reproductible à volonté .

    Force naturelle fondamentale , elle régit l’interaction des atomes de matière , la circulation des électrons , des quarks et de l’ensemble des nanomatériaux qui composent l’Univers .

    Sans Champ Magnétique , pas de boussole , pas de radio , pas de télévision , pas de technologie Wi-fi , pas de téléphone portable , pas plus que de paiement sans contact avec une carte bancaire , pas d’IRM non plus , sans oublier le fabuleux spectacle des Aurores Boréales .

    Sans les effets de l’électromagnétisme , pas de moteur électrique , pas d’électro-aimant .
    La présence d’un champ électromagnétique produit des ondes se déplaçant à la vitesse de la lumière . A ce propos , les équations de Maxwell décrivent très exactement la relation couplée des champs électriques et magnétiques en un ensemble de particules chargées .
    L’intensité et la variation des champs électromagnétiques dépendent des densités de charge et de courant dues aux particules , tandis que le mouvement des particules est affecté par l’intensité et la direction des champs électriques et magnétiques présents .

    En règle générale , nous savons que le trajet d’un électron est perturbé quand celui-ci se trouve sous l’emprise d’un champ magnétique .
    Cette observation a débouché tout naturellement sur une application que nous utilisons au quotidien : « L’induction » qui permet le fonctionnement de nos plaques de cuisson .

    Autre application : La Lévitation Magnétique .
    Le principe consiste à compenser le poids d’un objet mobile par une force créée par des aimants .
    Cette compensation de la gravité permet la lévitation , l’élévation et le maintient de l’objet au dessus du sol ou de son support sans l’intervention d’un appui quelconque .
    Dans le cas par exemple d’un train à grande vitesse , la gravité est compensée par le biais de deux principes combinés :
    La suspension électromagnétique qui est un phénomène d’attraction magnétique de Solénoïdes (bobinages) et la suspension électrodynamique qui fait appel à la répulsion par supraconductivité . (la supraconductivité est une propriété qu’ont certains matériaux à conduire le courant électrique sans aucune résistance . Pour cela il faut que leur température soit inférieure à une valeur appelée température critique . Généralement cette valeur est très basse , de l’ordre de moins 150 à moins 200 degrés C .)
    Pour terminer , je vous propose cher Daniel Z , d’expérimenter vous-même les effets de l’électromagnétisme par une petite expérience toute simple !
    Munissez-vous d’une pile , d’une vingtaine de centimètres de fil de cuivre dénudé de diamètre 1,5 millimètre , d’un clou d’une dizaine de centimètres de longueur et d’un trombone .
    Enroulez en spirale le fil autour du clou en prenant bien soin qu’il plaque partout sur le pourtour , reliez les deux extrémités du fil aux bornes respectives de la pile (attention aux petites brûlures … le fil chauffe …) .
    Maintenant , approchez le trombone … il est attiré par le clou !

    Rationnellement inexplicable « scientifiquement » mais pourtant bien réel !

    Bien amicalement !

    • Daniel Z dit :

      Merci, ami Électron Libre pour toutes ces informations.

      Loin de moi l’idée de qualifier les physiciens de tricheurs (quoique je crois me souvenir d’une affaire pas si vieille remontée par S et V, Corée il me semble)
      Mais ce ne serait qu’un cas….

      Je me pose surtout la question : qu’est ce qui fait que quelque chose soit influencé à distance
      La lévitation magnétique n’est qu’une des « curiosités »
      Cohérence de la matière : je me demande comment et avec quel vecteur des « éléments » restent liés et forment de la matière, des galaxies….ou des atomes.
      A priori , je croyais en l’importance du magnétisme mais si j’avais réfléchi deux minutes….avec les neutrons……

      J’avais posé la question car le sujet m’intéresse, et la seule lecture d’articles pointus (pour moi) est loin de permettre d’avoir une vision claire

      Je conclus de votre réponse que pour l’instant, ce sont des phénomènes constatés, qualifiés et quantifiés mais inexpliqués…. tout comme la gravitation non ? (En aparté, stupéfiant le génie de Cavendish)

      Peut être que nous baignons dans cette « matière noire » indétectable et que, comme pour le sous marin précédemment cité, l’interaction est bien « physique » ?

      Expérience : j’ai souvent été confronté à des problèmes avec les enroulements, mais il ne faut pas que le cuivre soit dénudé (shunt !)

      Disposant d’aimants au néodyme, j’ai montré au petit fils la puissance de répulsion que de simples aimants étaient capables de fournir mais vous venez de me suggérer une expérience plus en relation avec le principe utilisé par le Maglev , et comme j’ai des bobines de fil vernis….

      Bonne soirée, ami Électron Libre et au plaisir.

  3. Electron libre dit :

    Bonsoir cher Daniel Z !

    Pensant avoir maintenant mieux cerné votre questionnement , voici un petit complément qui pourra peut-être vous éclairer !

    Quelle que soit sa position ou sa fonction dans l’Univers , toute matière , qu’elle soit à l’état liquide , solide ou gazeux est composée d’atomes constitués de Protons ( p+) , de Neutrons ( n ) qui forment le noyau et d’Electrons ( e-) qui gravitent autour .
    Les protons et les neutrons sont eux-même constitués de deux types de particules élémentaires différentes . Les quarks « up » et les quarks « down » .
    Le proton est constitué de deux quarks up et d’un quark down .
    Le neutron est constitué de deux quarks down et d’un quark up .
    Ces deux types de quarks sont dits de « première génération » .
    Il existe quatre autres « variétés » de quarks : « charm » et « strange » (deuxième génération) , « top » et « bottom » (troisième génération) .
    De charge électrique et de spin identiques , ils ne diffèrent que par leur masse .
    Ce sont actuellement les plus petites particules connues contenues dans le noyau des atomes .
    C’est donc la structure de l’atome , selon sa composition numérique en protons , neutrons et électrons , qui donne la masse , la forme et la consistance de toute matière .

    Les quatre forces fondamentales qui régissent l’Univers découlent de l’interaction d’autres particules élémentaires appelées : « bosons de jauge » .

    Chacune de ces forces possède ses propres bosons .
    Le « Photon » qui opère dans la Force Electromagnétique en faisant s’attirer ou se repousser des atomes de charges électriques opposées ou égales .
    Le « Graviton » dont l’existence n’a pas encore été prouvée bien que prédite et vérifiée par tous les modèles théoriques . Il interagit dans la Force Gravitationnelle et fait que tous les objets possédant une masse s’attirent .
    Le « Gluon » qui intervient dans la Force Nucléaire Forte et qui maintient les quarks ensemble à l’intérieur des nucléons .
    Les « Bosons W+ , W- , Z » qui interagissent au sein de la Force Nucléaire Faible dans les phénomènes de fission responsables de la radioactivité B (Bêta) .

    Ce sont eux qui assurent la cohésion atomique et qui contribuent à l’interaction des particules au sein et entre toute matière .

    Il existe aussi le « boson des bosons » , la « super-particule » , le fameux « boson scalaire » dit de « Higgs » .
    Prédite et théorisée par Robert BROUT et François ENGLERT en 1963 , baptisée à tort du nom de HIGGS par une presse vulgarisatrice incompétente , cette particule prend une importance capitale dans la classification du modèle standard puisque c’est elle qui fait que certaines particules ont une masse et d’autres pas .

    Pour imager l’action des bosons dans les interactions :
    Imaginons … Nous sommes vous et moi face à face , à environ deux mètres l’un de l’autre sur la glace d’une patinoire !
    Nous sommes tous deux immobiles .
    J’ai dans les mains une boule de bowling que je m’apprête à vous lancer … Top ! … Bravo cher ami … belle réception !
    Décomposons le mouvement :
    Quand j’ai donné l’impulsion nécessaire à mes bras pour projeter la boule , l’ensemble de mon corps a glissé de quelques centimètres vers l’arrière .
    Lorsque vous avez rattrapé la boule , vous avez également reculé de quelques centimètres .
    Nous nous sommes donc éloignés , comme si la boule de bowling avait été la médiatrice d’une force répulsive entre nous .
    Plus l’objet sera lourd , plus le déplacement vers l’arrière sera important .
    Plus l’objet sera léger , moins important sera le déplacement .

    Hé bien , pour toutes les forces fondamentales , c’est exactement la même chose , ce sont ces particules qui fédèrent et coordonnent les interactions en assurant la fonction de médiateur des forces .
    Et quand on sait qu’au niveau subatomique les particules sont à la fois ici , là et ailleurs dans le même espace-temps , on mesure l’importance de l’action des bosons !

    Comme aimait à nous le répéter Richard FEYNMAN :
    « En physique classique , les lois du Cosmos nous décrivent un Univers prévisible , sans surprise notable dans la grande diversité de ses mouvements …. Un vrai coucou Suisse , quoi ! … En physique Quantique , au contraire , nous découvrons que toutes les particules sont« cinglées » de la même manière !! »

    Bien amicalement !