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Les paradoxes de la physique

6 mars 2017, 05:10, par Robert Paris

Vous avez parfaitement raison : une expérience physique n’a d’interêt que si elle nous apprend quelque chose, soit qu’elle confirme, soit qu’elle approfondit, soit qu’elle infirme ce qu’on savait. Dans tous les cas, si l’expérience donne un argument nouveau c’est qu’elle nous étonne un peu…

Eh bien là, on peut dire que l’expérience de Young a été, plusieurs fois dans l’histoire de la science, très intéressante et même plusieurs fois renversante…

Elle a été l’expérience qui a démontré le caractère à la fois ondulatoire et corpusculaire, ce qui est contradictoire, de la matière et de la lumière. Les interférences semblaient donner raison à l’ondulatoire mais sur l’écran d’arrivée, on ne détecte que des corpuscules, et ils ne forment des ondes que comme image finale au bout d’un grand nombre de corpuscules émis.

Vous me direz : l’étonnement a une fin et maintenant personne ne considère plus comme renversant la dualité onde/corpuscule devenue un dogme reconnu en physique quantique.

Et pourtant, vous avez tort : c’est renversant !

Les corpuscules arrivent à l’écran de manière aléatoire et pourtant ils savent qu’il y a des zones où il ne faut pas aller, d’autres zones où il faut moins aller et des zones où il faut beaucoup aller. Chaque corpuscule cependant va presque n’importe où et l’ensemble des corpuscules (de matière comme de lumière) émis successivement et de manière indépendante sans interaction possible finit par respecter ces probabilités de présence, eh bien si, c’est renversant… Il est nécessaire pour le comprendre d’admettre d’abord que chaque corpsucule interfère avec lui-même ce qui nécessite que ce qui interfère soit passé par les deux trous or il est certain que le corpuscule lui-même n’est passé que par un trou !!! Donc il y a une nature de dualité onde/corpuscule dans laquelle la dualité est toujours conservée, mais l’onde passe par deux trous et le corpuscule par un. Pas étonnant, disiez-vous ?!!!

Richard Feynman, pourtant capable de comprendre bien des choses, donnait sa langue au chat (pas celui de Schrödinger) :

“…a phenomenon which is impossible, absolutely impossible, to explain in any classical way, and which has in it the heart of quantum mechanics. In reality, it contains the only mystery.”

Traduction : « Un phénomène qu’il est impossible, absolument impossible, d’expliquer d’une manière classique, et qui a en lui le cœur de la mécanique quantique. En réalité, il contient le seul mystère. »

« Impossible » répète-t-il : impossible à expliquer en termes classiques disait Feynman qui y voyait le grand mystère de la physique quantique…

Et pourtant…

Pourtant, dès que l’on interprète la dualité onde/corpuscule en termes de nuage de particules et d’antiparticules virtuelles et la particule dite réelle (le corpuscule de matière ou de lumière) en termes d’une particule virtuelle ayant reçu un boson de Higgs, le mystère disparaît de lui-même….

En effet, si le corpuscule n’est pas un objet unique mais une myriade de corpuscules virtuels (un nuage) et que la propriété de « réalité » saute d’un corpuscule virtuel à un autre, les choses semblent s’éclairer…

Le phénomène des fentes de Young ne se comprend pas de manière classique mais quantique. Par contre, il s’agit du vide quantique et on peut avoir une description du type « quest-ce qui se passe quand » avec des particules virtuelles.

Le meilleur moyen de comprendre qu’il s’agit d’une propriété du vide quantique est une version un peu plus complexe de l’expérience des fentes de Young, lorsqu’on rajoute au dispositif un solénoïde entre les deux fentes et l’écran. C’est ce que l’on appelle l’expérience de Aharonov-Böhm. Le résultat est à nouveau des franges d’interférence mais elles sont décalées.

C’est encore un résultat renversant puisque le solénoïde est disposé sans gêner le passage des corpuscules par les fentes, que les corpuscules ne traversent pas le solénoïde et qu’un solénoïde ne produit pas de champ magnétique dans la zone qui lui est extérieure.

C’est une propriété du vide quantique qui permet ce phénomène : le vide n’est pas soumis à un champ magnétique par le solénoïde mais il est sensible à ce dernier par le biais d’un potentiel magnétique et cela suffit à décaler les franges d’interférence.

Bien sûr, l’étonnement s’arrête un jour, quand on s’est habitué !

Nous ne sommes pas très forts pour savoir clairement de quoi il faudrait s’étonner.

L’eau qui remonte dans les filtres à café ne nous étonne pas plus que l’eau qui ne tombe pas des nuages !

Nous ne sommes pas, comme Einstein, étonnés de ce que pourraient être les lois de la physique si on se déplace dans un photon lumineux, à la vitesse de la lumière. Car il faut d’abord être capable de voir que poser la question, c’est déjà renversant !

Einstein, lui, s’interrogeait là-dessus quand il avait seize ans mais il a poursuivi ses questionnements de l’univers et à continué à en discuter avec les moyens du scientifique adulte !!! C’est plus rare encore.

Si, comme on le croyait, la lumière était une vibration électromagnétique dans l’éther semblable aux ondes sonores vibrant dans un milieu matériel, l’air, la lumière se propagerait avec une vitesse relative par rapport au vide, une vitesse de 300.000kilomètres par seconde. Mais une telle image, celle des ondes sonores par exemple, entraînerait des bizarreries impossibles. Ainsi, on ne pourrait pas regarder l’image de ce photon lumineux en déplacement dans un miroir. Pour aller au miroir, la lumière devrait aller à la même vitesse que le photon et elle ne pourrait pas être réfléchie. On ne peut pas raisonner sur quelque chose se déplaçant à la vitesse de la lumière comme on raisonne sur un objet, sur une chose. Cela rejoint d’ailleurs un peu les leçons que l’on peut tirer de l’expérience de Young : on ne peut pas raisonner sur les corpuscules de matière et de lumière comme s’ils s’agissait d’une chose, unique, précise, toujours identique à elle-même.

Or parler de corpuscule sans que ce soit un objet, c’est renversant !!!

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