03- Matière et lumière dans le vide

« 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 (...) »
Le physicien Georges Lochak
dans un article de la Revue du Palais de la Découverte intitulé « Vers une microphysique de l’irréversible »

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 Jean Perdijon 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. « 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. » 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 Richard Feynman expose ainsi la genèse de l’électrodynamique quantique qu’il a découverte : « 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. » C’est l’origine de l’intégrale d’action de Feynman qu’il expose dans « La nature de la physique ».

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 Richard Feynman dans « Lumière et matière ».

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 Feynman 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 [1]. 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.

Ainsi, l’interaction électromagnétique, dite coulombienne, est le produit d’échanges de photons dits virtuels et l’interaction nucléaire suppose également des échanges virtuels. Feynmann 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."

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 Jean-Marc Lévy-Leblond dans « Aux contraires » : « 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. »

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 Richard Feynman 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 :

 un photon se dédouble en particule et antiparticule éphémères du vide

 une particule matérielle se lie à une antiparticule du vide pour donner un photon

 une particule du vide se matérialise en une particule matérielle

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 [2]. 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 [3]. 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 [4]. Sans liaison avec le vide qui l’entoure ou avec les autres particules (via les photons lumineux), aucune particule ne peut exister [5]. 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 [6].

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.

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 [7] 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 [8] 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 Richard Feynman dans « Lumière et matière » et dont l’existence réelle a été soulignée par le physicien Jean-Marc Lévy-Leblond. [9]

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 François Jacob. Le physicien Richard Feynman expose [10] 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.

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 [11] 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.

La matière est sans cesse le sujet de transformations brutales, extrêmement rapides [12] 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 ».

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 Dirac 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.

« 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 Eftichios Bitsakis 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.

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 Gilles Cohen-Tannoudji 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.

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.

Michel Paty dans l’article « Le vide matériel ou la matière crée l’espace »
« 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. »

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 [13] ne peuvent s’interpréter qu’en admettant la réalité de ces virtualités. Au point que nombre de physiciens, comme Lévy-Leblond, 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.

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 Gilles Cohen-Tannoudji 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…

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 Eftichios Bitsakis. 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.

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.

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.

« 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 Louis de Broglie 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 Gilles Cohen-Tannoudji dans « La Matière-Espace-Temps »

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 Gilles Cohen-Tannoudji 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. »

Edgard Gunzig 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. »

« TRANSITIONS DE PHASE, SYMETRIE ET VIDE

« 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. »

Jan-Willem van Holten 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. »
« 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. »
« 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 (...). » Comment le vide produit la matière ? Jan-Willem van Holten expose dans « Théorie de jauge et unification des interactions fondamentales » :
« 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. »

On a découvert en effet que la structuration de la matière avait une histoire, qu’elle était un produit du vide quantique.

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.

C’est le cycle ordre-désordre qui permet, par exemple, de comprendre la double nature corpuscule/onde de la matière. Un physicien comme Gilles Cohen-Tannoudji 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Les particules n’auraient donc pas d’autre réalité que statistique. Les physiciens Banesh Hoffman et Michel Paty écrivent ainsi dans « L’étrange histoire des quanta » : « 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. » 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 [15] de sauter [16]. 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 », Erwin Schrödinger 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 [17]. 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.

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 [18]. La durabilité est fondée sur la dynamique de transformation interne. Il en va de même à tous les niveaux de la matière [19]. 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 [20]. 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.

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 [21] 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).

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 [22] 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 [23]) 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.

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 [24] 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.

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.

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.

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.

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.

Voici se qu’écrit James Trefil de l’Université George Mason de Virginie : "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."

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.

Donnons un exemple de l’interprétation de la physique de la matière qui découle de cette vision de la matière-vide :

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).

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.