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Dossier : le vide existe-t-il ?

Découvrez le dossier Qu'est-ce que le vide ? L’existence du vide, admise par la physique classique, est remise en cause par la physique moderne. Alors, le vide existe-t-il ?

La question du vide est débattue entre partisans de la physique classique et de la physique moderne. © DR

La question du vide est débattue entre partisans de la physique classique et de la physique moderne. © DR

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Dans ce dossier vous découvrirez des extraits du livre de Frank Close qui nous rappelle les débats philosophiques, de l’Antiquité à la Renaissance, autour de cette notion : le « rien » a-t-il une existence ? Il nous entraîne alors dans ce que la physique moderne a de plus étrange : le contenu du vide. Alors que la physique classique a admis l’existence du vide, la physique moderne remet cette idée en cause : il existe des champs (électriques, magnétiques, gravitationnels) dans le vide ; peut-on alors encore parler de vide ?

 

L’acronyme Cern signifie Conseil européen pour la recherche nucléaire. Lorsque le Cern fut créé en 1954, le noyau atomique marquait les frontières de la connaissance en physique, et le mot « nucléaire » était donc bien à sa place dans le nom du Cern.

 

Les atomes vus comme d’immenses vides, cela peut être vrai du point de vue des particules qui le composent, mais ce n’est qu’un point de vue : leur volume intérieur est rempli de champs de forces électriques et magnétiques, si puissants qu’ils vous bloqueraient tout de suite si vous essayiez d’y entrer. Ce sont ces forces qui assurent la solidité de la matière, quand bien même ses atomes semblent « pleins de vide ». Alors que vous lisez ces lignes, assis, vous êtes suspendu à une épaisseur d’atome au-dessus des atomes de votre chaise, grâce à ces forces.

 

Au XVIIe siècle, Robert Hooke a découvert que le son ne passait pas à travers du vide. Cela se comprenait par le fait que le son n’est qu’une vibration de l’air, chose connue depuis les philosophes stoïciens de la Grèce antique ; enlevez l’air, et le son disparaîtra aussi.

 

L’expérience de Michelson et Morley montrait que la Terre ne se déplace pas de manière mesurable par rapport à l’éther. Lorentz et Fitzgerald avaient proposé que l’éther déforme l’appareil de mesure de manière à masquer exactement le mouvement, mais Albert Einstein comprit qu’il y avait une explication encore plus radicale : l’éther n’existe pas !

 

La vitesse est la mesure d’une distance parcourue dans un intervalle de temps. Si l’on se fie au « sens commun », ou mieux encore à Isaac Newton, les règles graduées et les chronomètres qui nous permettent de mesurer l’espace et le temps sont les mêmes pour tous.

 

La stabilité de la matière et la régularité du tableau périodique des éléments atomiques de Mendeleïev sont finalement dues au fait que les électrons obéissent à une loi fondamentale de la mécanique quantique connue sous le nom de principe d’exclusion : deux électrons dans un même système ne peuvent occuper le même état d’énergie quantique.

 

La physique moderne suggère la possibilité que l’univers pourrait avoir émergé du néant. L’idée principale est que notre univers pourrait n’être qu’une fantastique fluctuation quantique possédant une énergie « virtuelle » totale si proche de zéro que sa durée de vie en devient gigantesque. Cela est possible parce qu’il y a des énergies positives et négatives dans l’univers, en raison de l'attraction gravitationnelle dans laquelle tout baigne.

 

À découvrir aux éditions EDP-Sciences : Qu'est-ce que le vide ?, un livre de Frank Close traduit de l'anglais par Yves Sacquin.

 


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