Dis, pourquoi les tomates sont rouges et les zèbres à rayures ?
24 juillet 2010, 20:26, par Robert Paris
Essayons de commencer à répondre aux cinq premières questions, tout en assurant que les réponses valent moins que les questions... car ce qui importe c’est de se les poser.
REPONSES :
1°) L’eau est d’ailleurs un cas très particulier car quasiment tous les liquides, au contraire, diminuent de volume quand ils deviennent solides.
Vous vous êtes sans doute déjà aperçus de ce phénomène en oubliant, par exemple, une bouteille remplie d’eau au congélateur : la bouteille éclate car le volume de la glace est plus grand que celui de l’eau liquide. L’eau est l’un des très rares éléments à avoir un volume plus important à l’état solide qu’à l’état liquide (pour une masse équivalente bien sur).
En effet, l’eau liquide est constituée de molécules d’eau ’’en vrac’’, en contact les unes avec les autres, mais désordonnées.
Lorsque l’eau se solidifie, les molécules s’organisent en mailles moléculaires ; dans le cas de l’eau, sous forme hexagonale. Or, une fois les molécules rangées sagement en hexagone, il existe beaucoup plus de vide entre elles que quand elle étaient en phase liquide, c’est à dire ’’collées’’ les unes aux autres.
On a vu que lorsqu’un liquide se solidifiait, les molécules se rapprochaient et s’attachaient entres elles (Le volume diminue donc). Il est donc assez particulier de voir que l’eau en se solidifiant, augmente de volume.
C’est une particularité de certains composés. Dans le cas de l’eau, en se solidifiant, ses molécules adoptent une disposition spéciale qui explique l’augmentation du volume.
Le sodium, l’argent et le bismuth possèdent également cette particularité.
C’est ce vide supplémentaire dû à une configuration géométrique dans l’espace de la molécule d’eau qui explique ces espaces supplémentaires qui provoque l’augmentation de volume.
Il y a donc plus d’espace vide dans la glace que dans l’eau liquide.
2°) Pourquoi la gravitation ne fait pas s’effondre sur elle-même la matière ? Tout d’abord, la gravitation n’est pas une force qui agit sans qu’existe une force contradictoire. Par exemple, à grande échelle, il y a l’expansion de l’Univers. Pour l’étoile, la gravitation est contrée par la pression de rayonnement de l’étoile. A plus petite échelle, il y a la répulsion électronique entre électricités positives ou entre électricités négatives. A encore plus petite échelle, il y a l’impossibilité de deux particules d’occuper le même emplacement en étant dans le même état (ou principe d’exclusion de Pauli). Mais cela ne signifie pas que la matière ne s’effondre jamais sur elle-même : l’étoile peut s’effondrer quand elle a épuisé son énergie de rayonnement due aux explosions thermonucléaires. Le trou noir est le produit d’un tel effondrement. A plus petite échelle, on peut aussi avoir des trous noirs dus à l’effondrement de la matière. Mais il est exact qu’un des points fondamentaux de la matière qui fait qu’elle s’organise, c’est qu’elle ne se tasse pas sur elle-même. Deux particules n’annulent pas complètement la distance qui les sépare. Il y a toujours du vide entre elles. En fait, une particule de matière a besoin d’avoir un nuage de vide autour d’elle, nuage qui contient des particules dites virtuelles, alternativement positives et négatives. Ce sont ces particules virtuelles qui empêchent tout entassement de la matière.
3°) La raison en est profonde. Tout d’abord, notre monde est fondé sur des systèmes dits dynamiques. Ensuite, les systèmes dynamiques sont sensibles aux conditions initiales, c’est-à-dire qu’un petit changement entraîne dans des délais assez courts des changements considérables. Il n’est pas besoin pour cela de systèmes compliqués comme le climat. Deux circuits électriques simples en regard ou deux aimants peuvent produire le chaos déterministe, c’est-à-dire un apparent désordre (le chaos imprédictible) mais qui obéit à des lois (déterministe).
4°) La continuité suppose que l’on puisse avoir des intervalles aussi petits que l’on le souhaite. C’est ce que suppose la mathématique des infiniment petits contenue notamment dans la notion de courbe, de mathématique différentielle et intégrale. Or, on parcourt une distance infiniment petite en un temps infiniment petit. Explorer des temps infiniment petits nécessite une énergie infiniment grande, ce qui n’existe pas en physique.
Essayons de commencer à répondre aux cinq premières questions, tout en assurant que les réponses valent moins que les questions... car ce qui importe c’est de se les poser.
REPONSES :
1°) L’eau est d’ailleurs un cas très particulier car quasiment tous les liquides, au contraire, diminuent de volume quand ils deviennent solides.
Vous vous êtes sans doute déjà aperçus de ce phénomène en oubliant, par exemple, une bouteille remplie d’eau au congélateur : la bouteille éclate car le volume de la glace est plus grand que celui de l’eau liquide. L’eau est l’un des très rares éléments à avoir un volume plus important à l’état solide qu’à l’état liquide (pour une masse équivalente bien sur).
En effet, l’eau liquide est constituée de molécules d’eau ’’en vrac’’, en contact les unes avec les autres, mais désordonnées.
Lorsque l’eau se solidifie, les molécules s’organisent en mailles moléculaires ; dans le cas de l’eau, sous forme hexagonale. Or, une fois les molécules rangées sagement en hexagone, il existe beaucoup plus de vide entre elles que quand elle étaient en phase liquide, c’est à dire ’’collées’’ les unes aux autres.
On a vu que lorsqu’un liquide se solidifiait, les molécules se rapprochaient et s’attachaient entres elles (Le volume diminue donc). Il est donc assez particulier de voir que l’eau en se solidifiant, augmente de volume.
C’est une particularité de certains composés. Dans le cas de l’eau, en se solidifiant, ses molécules adoptent une disposition spéciale qui explique l’augmentation du volume.
Le sodium, l’argent et le bismuth possèdent également cette particularité.
C’est ce vide supplémentaire dû à une configuration géométrique dans l’espace de la molécule d’eau qui explique ces espaces supplémentaires qui provoque l’augmentation de volume.
Il y a donc plus d’espace vide dans la glace que dans l’eau liquide.
2°) Pourquoi la gravitation ne fait pas s’effondre sur elle-même la matière ? Tout d’abord, la gravitation n’est pas une force qui agit sans qu’existe une force contradictoire. Par exemple, à grande échelle, il y a l’expansion de l’Univers. Pour l’étoile, la gravitation est contrée par la pression de rayonnement de l’étoile. A plus petite échelle, il y a la répulsion électronique entre électricités positives ou entre électricités négatives. A encore plus petite échelle, il y a l’impossibilité de deux particules d’occuper le même emplacement en étant dans le même état (ou principe d’exclusion de Pauli). Mais cela ne signifie pas que la matière ne s’effondre jamais sur elle-même : l’étoile peut s’effondrer quand elle a épuisé son énergie de rayonnement due aux explosions thermonucléaires. Le trou noir est le produit d’un tel effondrement. A plus petite échelle, on peut aussi avoir des trous noirs dus à l’effondrement de la matière. Mais il est exact qu’un des points fondamentaux de la matière qui fait qu’elle s’organise, c’est qu’elle ne se tasse pas sur elle-même. Deux particules n’annulent pas complètement la distance qui les sépare. Il y a toujours du vide entre elles. En fait, une particule de matière a besoin d’avoir un nuage de vide autour d’elle, nuage qui contient des particules dites virtuelles, alternativement positives et négatives. Ce sont ces particules virtuelles qui empêchent tout entassement de la matière.
3°) La raison en est profonde. Tout d’abord, notre monde est fondé sur des systèmes dits dynamiques. Ensuite, les systèmes dynamiques sont sensibles aux conditions initiales, c’est-à-dire qu’un petit changement entraîne dans des délais assez courts des changements considérables. Il n’est pas besoin pour cela de systèmes compliqués comme le climat. Deux circuits électriques simples en regard ou deux aimants peuvent produire le chaos déterministe, c’est-à-dire un apparent désordre (le chaos imprédictible) mais qui obéit à des lois (déterministe).
4°) La continuité suppose que l’on puisse avoir des intervalles aussi petits que l’on le souhaite. C’est ce que suppose la mathématique des infiniment petits contenue notamment dans la notion de courbe, de mathématique différentielle et intégrale. Or, on parcourt une distance infiniment petite en un temps infiniment petit. Explorer des temps infiniment petits nécessite une énergie infiniment grande, ce qui n’existe pas en physique.