Site de vulgarisation scientifique d'Etienne Klein
"Il me plaît de penser que la physique est une sorte d’alpinisme intellectuel consistant à grimper jusqu’à des hauteurs himalayennes où le logos est rare et la vérité mutique."
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Petit voyage dans le monde des quanta

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En 1905 apparaissait une nouvelle physique qui allait révolutionner la façon de décrire la matière et ses interactions : la physique quantique. Avec elle s’ouvraient les portes d’un monde qui n’obéit pas aux lois de la physique classique : l’infi niment petit, avec ses atomes et ses particules. Elle obligea ses pères fondateurs, Einstein, Bohr, Heisenberg et Schrödinger notamment, à rediscuter le déterminisme et les critères de réalité de la physique classique, ainsi que la traditionnelle séparation entre observateur et objet observé. Pour la première fois dans l’histoire des sciences, une discipline exigeait même que soit mis en œuvre un travail d’interprétation afi n d’être comprise et appliquée : quelle sorte de réalité représente le formalisme quantique ? Aujourd’hui, quel crédit convient-il d’accorder aux diverses interprétations proposées depuis les années 1920 ? La physique quantique ne laisse pas d’intriguer, de fasciner, d’exaspérer parfois. Elle demeure pourtant méconnue, victime de stéréotypes : on l’invoque pour cautionner tel phénomène étrange, mais on néglige d’en décrire les principes fondamentaux. Quels sont ces principes qui trouvent des applications toujours plus fascinantes, du laser à la cryptographie quantique, en passant par la téléportation ? D’où provient cette incroyable efficacité de la physique quantique ?

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Conférences de Martin Heidegger


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Pour agrémenter cette page consacrée à l’innovation et au progrès, il semble opportun de proposer ici deux résumés des conférences de Martin Heidegger intitulées :

La question de la technique


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Le texte suivant retrace le cheminement des idées essentielles de la conférence « La question de la technique » de Martin Heidegger, puisée dans « Essais et conférences ».

Dès les premières lignes, Heidegger annonce l’objectif de cette conférence : ouvrir notre être à l’essence de la technique, essence qui n’a en elle-même rien de technique. Dès lors, nous pourrons disposer d’un rapport libre à la technique ; en effet, aujourd’hui, nous sommes aveugles à l’essence de la technique, et cet aveuglement nous prive de liberté.

Qu’est-ce que la technique ? Heidegger en donne une définition : la production de moyens en vue de certaines fins. Mais cette définition, tirée de l’observation, ne renvoie qu’à une conception purement instrumentale de la technique : elle ne donne pas l’essence de la technique, ce qui la caractérise fondamentalement au-delà des considérations matérielles. Pour trouver quelle est cette essence, Heidegger propose de se demander : qu’est-ce que le caractère instrumental lui-même ?

Pour le comprendre, il faut revenir à la notion de cause entendue dans un sens plus large que la simple relation de cause à effet. Ainsi Aristote distinguait quatre types de causes :

  • la cause matérielle : la matière qui sert à la fabrication d’une chose

  • la cause formelle : la définition de la chose à partir de son essence, de sa « forme », et donc en particulier de son aspect, qui permet de la reconnaître (formes géométriques, couleurs, dimensions…)

  • la cause finale : la raison d’être de la chose, en vue de quelle fin on l’a produite

  • et la cause efficiente : ce qui produit la chose, par exemple l’artisan.

Heidegger propose de dépasser ces quatre causes aristotéliciennes en s’interrogeant sur ce qui les unit fondamentalement : qu’est-ce qui les rend si solidaires entre elles, si interdépendantes ? La réponse est qu’elles constituent les différents modes, les différentes déclinaisons d’un même acte qu’Heidegger appelle « l’acte dont on répond ».

Tout cela s’éclaircit avec l’exemple d’une coupe en argent. La coupe est redevable envers l’argent (sa cause matérielle), envers l’aspect qu’a pris l’argent transformé en coupe et non en agrafe ou en anneau (sa cause formelle), envers ce qui la détermine à être une coupe (sa cause finale), et envers l’orfèvre, mais non pas en tant que sa cause efficiente. Ici Heidegger se démarque de la lecture habituelle d’Aristote en ne réduisant pas la cause efficiente à un simple acte de fabrication. En effet, pour Heidegger, l’orfèvre en plus de fabriquer la coupe rassemble les quatre modes de l’« acte dont on répond », qui correspondent aux quatre causes d’Aristote et qui entrent en jeu dans la production de la coupe. Cet « acte dont on répond » est donc ce qui conduit quelque chose à passer du non-être à l’être.

En résumé : l’apparition d’une chose dans le monde dépend de la synthèse des quatre causes d’Aristote, synthèse opérée par celui ou celle qui produit et qui constitue pour la chose l’acte dont elle répond, à qui elle doit son passage du néant à la présence. Nous parlons d’orfèvre ou d’artisan, mais Heidegger précise bien qu’il entend le terme « production » dans un sens plus large : en particulier, la nature elle aussi produit, en permettant par exemple à la fleur de s’ouvrir.

Que signifie donc « produire » pour Heidegger ? C’est ce qu’il appelle le dévoilement, qui rassemble en lui les quatre modes du devenir. La technique n’a donc pas qu’un aspect purement matériel : elle est production dans le sens d’un dévoilement, puisqu’elle permet de faire venir au monde ce qui était en retrait dans le non-être. Nous avons trouvé là l’essence de la technique, que nous recherchions : le dévoilement. Avant de lire la suite, assurez-vous d’avoir bien saisi ce qu’Heidegger entend par dévoilement : encore une fois, il s’agit de la réunion (qui peut être opérée par un homme) des quatre causes d’Aristote permettant à une chose de passer du non-être à l’être.

MAIS – et c’est certainement là le point crucial de la pensée d’Heidegger sur la technique – l’essence de la technique que nous venons de mettre en lumière (le dévoilement) n’est pas l’essence de la technique moderne ! Car l’enjeu de la technique moderne n’est pas de produire, mais de provoquer, son objectif étant, à partir d’un calcul rationnel qui transforme la nature en disponibilité infinie, de mettre à disposition les machineries et autres dispositifs qui pourront exploiter cette disponibilité, par exemple extraire toute l’énergie possible de la nature afin de l’exploiter ou de la stocker.)

[Remarque non présente dans le texte : pour en revenir à la causalité, on peut exprimer le passage de la technique ancienne (productive) à la technique moderne (provocatrice) comme la substitution de la causalité poétique et ouverte sur l’essence des choses par la causalité scientifique telle qu’on l’entend aujourd’hui, très stricte et limitée aux relations de cause à effet entre les phénomènes, sans dimension métaphysique. La nature est ainsi dépoétisée, puisque l’émerveillement que suscite la causalité poétique a laissé place à la volonté de domination de la nature menée par la causalité scientifique, dans le but d’exploiter son potentiel énergétique. [Ici « poétique » doit être entendu non pas au sens romantique, mais tout simplement étymologique, car « poïèsis » veut dire en grec toute « production » ou toute « œuvre » qui conduit le non-être à être.]

Heidegger prend deux exemples illustrant ce passage de la production à la provocation :

  • Dans la culture artisanale, on prend soin des champs, on laisse la nature produire d’elle-même les denrées et l’énergie (à l’image du moulin à vent, dont les ailes sont livrées au vent et qui n’accumule pas d’énergie). Au contraire, la culture industrialisée est régie par la volonté d’extraire des ressources à la nature et de les stocker.

  • Autre exemple : une centrale hydraulique au bord du Rhin. Heidegger explique qu’à cause de la centrale, aujourd’hui, le Rhin est réduit à un fournisseur de puissance hydraulique. Ainsi, on ne prête plus attention au fleuve en tant que fleuve, mais en tant qu’objet de commande susceptible de fournir de l’énergie : l’essence du Rhin dépend désormais de celle de la centrale.

Qui provoque ainsi la nature ? L’homme. Mais l’homme est lui même provoqué à libérer les énergies naturelles… Qu’est-ce que cela signifie ? Que l’homme ne provoque pas spontanément la nature : il répond à un appel qui le conduit à dominer la nature. Cet appel, Heidegger le nomme l’Arraisonnement. Ainsi, l’Arraisonnement (das Gestell, en allemand, que l’on peut aussi traduire plus littéralement comme mise à disposition ou Dispositif) est cet appel qui contraint l’homme à provoquer la nature.

L’Arraisonnement explique la naissance de la science moderne, qui vise à réduire la nature à un complexe calculable. Heidegger est bien conscient de l’objection suivante : pourquoi la technique moderne (née avec l’industrialisation dès la fin du XVIIIe siècle) est-elle apparue deux siècles après la science moderne [(XVIIe siècle, avec Galilée)] ? La réponse tient en ce que la mathématisation de la nature a préparé le chemin vers la technique moderne : si celle-ci est apparue tardivement, son essence était déjà ancrée dans la physique du XVIIe siècle.

L’essence de la technique moderne est précisément l’Arraisonnement, cet appel qui exhorte l’homme à utiliser la science comme outil de domination de la nature, et non plus le dévoilement, qui conduisait l’artisan à rassembler les quatre causes d’Aristote pour faire passer des choses du non-être à l’être.

Attention, il y a là un contresens à éviter : ce n’est pas parce que l’Arraisonnement conduit l’homme à exploiter la nature au moyen de la science que la technique moderne est une fatalité, un mal qu’on ne peut arrêter. Au contraire : puisque le dévoilement est un acte libre, et que l’Arraisonnement est – même s’il s’en distingue – un mode extrême du dévoilement, l’Arraisonnement est donc un appel libérateur qui se fait l’écho du dévoilement originel. Autrement dit, la prise de conscience que l’Arraisonnement constitue l’essence de la technique moderne nous ramène au souvenir du dévoilement, vers lequel l’homme doit revenir.

La technique moderne n’est donc, pour Heidegger, ni dangereuse ni démoniaque ; en revanche l’essence de la technique moderne, l’Arraisonnement, bien qu’étant un appel libérateur, est aussi le lieu d’un grand péril. Ce danger est que l’Arraisonnement devienne tout-puissant, et que l’homme n’ait ainsi plus la possibilité de revenir à un dévoilement plus originel, dès lors occulté par la domination absolue de l’Arraisonnement.

Heidegger se met alors à l’écoute du poète Hölderlin : « Mais là où il y a danger, là aussi croît ce qui sauve. ». Ainsi, si l’on en croit Hölderlin, l’Arraisonnement contiendrait dans son essence même « ce qui sauve ». Ici sauver signifie : revenir au dévoilement, retrouver l’être des choses que la science et la technique modernes ont oublié, alors que le propre de l’homme est d’avoir la faculté d’accéder à l’être des choses grâce au dévoilement.

Pour nous sauver, il faut donc nous concentrer sur ce qu’il y a d’essentiel dans la technique et ne pas rester obnubilé par les choses techniques ; le problème aujourd’hui est que l’homme ne se concentre plus sur son être, mais sur son savoir-faire. Ce qui lui importe est de tester sur les choses sa puissance dominatrice (qu’il exerce au moyen de la science et de la technique) au lieu de se pencher sur l’être des choses. Il faut donc cesser de se représenter la technique comme un instrument, car sinon on reste enfermé dans la volonté de maîtriser la nature, qui a trait à l’Arraisonnement et non au dévoilement.

Or, c’est par le questionnement, l’interrogation dans la pensée que les chemins menant vers « ce qui sauve » commencent à s’éclairer.

[Remarque non présente dans le texte, en guise de résumé-conclusion : la technique en soi n’est pas une menace. Ce qui constitue un danger, c’est la technique lorsqu’elle est mise au service de l’exploitation et de la domination de la nature au moyen de la science moderne - une domination de la nature qui intègre également une domination de l’être humain (l’exploitation de l’homme, sa réduction à un stock, c’est-à-dire : une ressource humaine, que l’on se place dans une optique totalitaire (les camps) ou scientifique (la génétique et l’exploitation du génome). Mais l’homme a toujours la possibilité de se sauver s’il se met à l’écoute de l’appel salvateur qui doit le reconduire dans l’essence de la technique au sens de dévoilement. Ainsi, de façon anachronique, Heidegger aurait probablement soutenu qu’il faut s’émerveiller de la découverte du boson de Higgs, où la technique nous rapproche de l’être des choses, et non des nouvelles fonctionnalités de votre nouveau smartphone préféré qui, si éblouissantes soient-elles, ne relèvent que d’un pur savoir-faire !]

Résumé de La question de la technique de Martin Heidegger, publiée dans Essais et conférences (1954)

Science et méditation


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Le texte suivant retrace le cheminement des idées essentielles de la conférence « Science et méditation » de Martin Heidegger, puisée dans « Essais et conférences ».

Habituellement, on nomme « culture » le domaine où se déroule l’activité spirituelle et créatrice de l’homme, et dont la science fait partie. Mais tant qu’on considère la science en ce sens culturel, son être véritable (son essence) nous échappe : la science n’est pas qu’une activité culturelle, c’est un lieu où le réel offre à l’homme sa splendeur cachée. Or aujourd’hui, la science n’est plus perçue comme une activité désintéressée tournée vers la beauté du réel ou sa vérité, mais comme un outil de domination de la nature, de plus en plus performant. Pour comprendre tout ce qui suit, gardez bien en tête cette distinction entre science contemplative et science dominatrice.

La science contemporaine, qui s’insinue dans tous les domaines de la vie moderne (industrie, économie, politique…), se caractérise comme étant une théorie du réel. Pour comprendre ce que cela signifie et en quoi cette expression se rapporte à la domination de la nature, il faut se pencher sur les mots « théorie » et « réel ».

Qu’entend-on par « réel » ? Pour Heidegger, le réel n’est pas seulement l’ensemble des objets présents devant nous. Le réel est aussi ce qui permet aux objets d’exister, ce qui les fait passer du non-visible au visible. Ainsi, le réel est à la fois ce qui est présent, et ce qui permet à ce qui n’existe pas d’entrer dans l’existence, de devenir présent. Mais aujourd’hui, on oublie cette deuxième dimension démiurgique du réel : on ne s’intéresse plus qu’aux choses en tant que simples objets, et on a oublié ce qui fait qu’elles existent, leur être. Ainsi, à nos yeux d’homme moderne, le réel a perdu de sa teneur.

Venons-en au mot « théorie » : si on se penche sur son étymologie, on peut lui trouver deux sens, qui ne seront pas sans rappeler les deux aspects du réel mentionnés ci-dessus.

D’abord, on peut comprendre « théorie » comme venant des mots grecs théa, qui signifie l’aspect, l’apparence (qui a donné théâtre, par exemple), et oraô, qui signifie voir. L’ensemble donne : regarder l’aspect sous lequel apparaît la chose présente, c’est-à-dire considérer la chose présente en tant que simple objet.

Mais on peut aussi décomposer « théorie » en theà : la déesse, qu’Heidegger assimile à la vérité (comprise comme le surgissement dans la réalité de ce qui était caché), et ôra : le respect, la considération qu’on a pour quelque chose. Le mot théorie peut donc être aussi interprété comme l’attention respectueuse que l’on porte à la présence des choses.

Comment faut-il dès lors comprendre le mot « théorie » dans l’expression « théorie du réel » ? Certainement pas comme la theoria grecque, dans le sens d’une contemplation de la chose présente. Au contraire, la science moderne - entendue comme théorie - a vocation à dominer le réel, en le rendant prévisible. Le réel est poursuivi, dominé du regard ; il est réduit à des collections d’objets qu’on peut maîtriser. Pour ce faire, tout nouveau phénomène dans n’importe quel domaine des sciences est à travailler jusqu’à ce qu’il s’intègre dans un cadre théorique, pour qu’il devienne calculable. Ici, calcul est entendu au sens large, pas seulement restreint aux chiffres : calculer signifie considérer un phénomène et parvenir à l’expliquer rationnellement par une théorie, pour pouvoir le contrôler. Une phrase de Max Planck résume bien la réduction du réel opérée par la science actuelle : « Est réel ce qu’on peut mesurer ».

Heidegger prend alors l’exemple de la physique. Celle-ci considère la nature comme privée de vie : la physique classique permet de calculer le mouvement des objets, et la physique quantique ne s’assure que de connexions statistiques entre les objets. Et même si cette physique atomique repose sur des concepts radicalement nouveaux, elle demeure une théorie. Pourquoi ? Parce que, classique ou quantique, la physique moderne vise toujours à dominer le réel, à « pouvoir écrire une équation fondamentale de laquelle découle les propriétés de toutes les particules élémentaires et par là le comportement de la matière en général » (Werner Heisenberg [que Heidegger a connu et fréquenté]).

Ainsi, dans le passage de la physique classique à la physique contemporaine, ce qui ne change pas, c’est le fait que la théorie est toujours élaborée dans une optique de domination de la nature.

Pour condenser tout ce qui a été dit sur la science moderne, Heidegger nomme l’être (l’essence) de la science moderne : l’Incontournable. Que faut-il comprendre ?

Que pour la physique, la nature demeure l’Incontournable dans deux acceptions :

  • Incontournable dans la mesure où la physique ne peut se passer de la nature (puisque c’est son objet d’étude !)

  • Incontournable dans le sens où la science ne sera jamais en mesure de saisir l’être de la nature, parce que celle-ci ne se présente que sous forme d’objet. Autrement dit, la science ne traite la nature que comme un ensemble d’objets, et de ce fait ne sera jamais capable d’embrasser le réel dans sa totalité (qui, comme nous l’avons dit, comprend les objets, mais aussi ce qui les fait être en tant qu’objet).

Il s’agit là d’une limitation bien plus profonde de la science moderne, bien plus spirituelle que l’incertitude liée aux fondements de la science : en effet, le propos d’Heidegger n’est pas de dire que la science est limitée parce qu’elle repose sur un socle fait de postulats, de principes qui par définition ne peuvent pas être justifiés par une démonstration. Pour Heidegger, la science est limitée dans le sens où elle n’a affaire qu’à des objets qui ne sont qu’une apparence, une manière qu’a la nature de se présenter à nous. La science moderne touche aux objets, mais pas à ce qu’il y a « derrière » les objets, leur essence. Ainsi, par exemple, la science ne pourra jamais expliquer comment une chose passe de la non-existence à l’existence.

[Remarque non présente dans le texte : il ne faut pas voir ici une critique d’Heidegger envers la science ; pour Heidegger il faut être conscient de cette limitation intrinsèque de la science pour ne pas attendre d’elle des réponses qu’elle n’est pas en mesure d’apporter (par exemple, sur la nature du temps, voir à ce propos la conférence dans la section « Temps physique », minutage 5:36). C’est le sens de la phrase : « La science ne pense pas », non pas qu’elle y mette de la mauvaise volonté, mais qu’elle en est foncièrement incapable].

La fin de la conférence d’Heidegger est une exhorte à la méditation [non pas évidemment au sens bouddhiste, mais au sens d’une pensée qui commence à comprendre qu’elle n’a jamais assez pensé ce qu’elle a à penser], seul moyen selon lui de renouer avec l’être des choses que la science moderne a oublié. Mais cet état de méditation n’est pas immédiat : il ne suffit pas de prendre conscience de la situation pour en arriver à la méditation dont l’humanité aujourd’hui a besoin. Il faut pour cela s’abandonner vers « ce qui mérite qu’on interroge », cet appel spirituel qui nous ouvre les portes de l’Être…

Cette fin peut vous paraître surprenante, mais il faut bien garder à l’esprit que la philosophie d’Heidegger (du moins dans sa deuxième période) est une philosophie méditative, qui a moins vocation à fournir des réponses tranchées qu’à ouvrir de nouveaux champs de réflexion.

Résumé de Science et méditation de Martin Heidegger, publiée dans Essais et conférences (1954)

parues en 1954 dans l’ouvrage « Essais et conférences », qui s’intéressent respectivement à nos rapports avec la technique moderne et avec la science moderne.

Résumer Heidegger est une entreprise délicate, si tant est qu’elle soit seulement possible. Il a fallu simplifier certains cheminements de pensée et parfois mettre de côté des notions complexes de cette philosophie (comme celles de liberté, de vérité ou de Dasein). Cependant ces résumés vous donneront un aperçu de ces deux conférences, ainsi que des clés qui vous permettront d’aborder le texte d’Heidegger dès lors beaucoup plus accessible.

Remercions ici très chaleureusement Philippe Arjakovsky, professeur de philosophie, pour sa précieuse relecture des deux textes qui vous sont proposés. Il est co-directeur avec F. Fédier et H. France-Lanord du Dictionnaire Heidegger paru aux éditions du Cerf.

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Le temps est-il un cas de conscience ?

2:00 Rencontre entre Einstein et Bergson (avril 1922) ; temps physique et temps psychologique ? (Valéry)
4:16 Comment l’idée de temps physique a-t-elle pu émerger ? La réponse de Bergson
9:22 Les thèses idéalistes en philosophie : Kant
11:16 Paradoxe de l’ancestralité pour les théories qui affirment que le temps a besoin de la conscience pour passer
12:45 Comment savons-nous ce que nous savons, en particulier à propos du temps ? Théorie de la connaissance et perception de la réalité (Hegel)
18:05 Les médiations entre le sujet et l’objet : différentes positions philosophiques
18:53 Le sujet plaque-t-il ses structures cognitives sur le monde ? (Changeux)
22:59 Comment représente-t-on le temps ? La métaphore du fleuve, remarques de Kant
26:52 D’où vient que le temps passe ? Sommes-nous le moteur du temps ? La thèse de l’univers bloc
29:54 Comment du successif, du continu, peut-il être engendré par du juxtaposé ? (Bergson) La perception de l’instant présent et de la durée, référence à la musique (Husserl), la capacité intégrative de la conscience (Descartes)
37:57 Double opération de la conscience pour percevoir le passage du temps
39:40 Le cours du temps dépend-il de la conscience ? Le paradoxe de la singularité et de la banalité du présent
44:20 Quel est le statut de l’instant présent par rapport à la conscience ? L’ambivalence du langage, entre objectivité et subjectivité (McTaggart), systèmes philosophiques associés
53:57 Et la physique, dans tout ça ? Le problème du « maintenant »
55:06 Rencontre entre Einstein et Carnap à Princeton (1954)
58:46 La physique pourra-t-elle résoudre le problème du « maintenant » ?

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Il était sept fois la révolution

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Certaines révolutions sont lentes et ne font pas couler de sang. Entre 1925 et 1935, la physique a connu un tel bouleversement : les atomes, ces petits grains de matière découverts quelques années plus tôt, n’obéissaient plus aux lois de la physique classique. Il fallait en inventer de nouvelles, penser autrement la matière. Une décennie d’effervescence créatrice, d’audace, de tourments, une décennie miraculeuse suffit à un petit nombre de physiciens, tous jeunes, pour fonder l’une des plus belles constructions intellectuelles de tous les temps : la physique quantique, celle de l’infiniment petit, sur laquelle s’appuie toujours la physique actuelle. Originaux, déterminés, attachants, pathétiques parfois, ces hommes ont en commun d’avoir été, chacun à sa façon, des génies. Dispersés aux quatre coins de l’Europe, à Cambridge, Copenhague, Vienne, Göttingen, Zurich ou Rome, ils se rencontraient régulièrement et s’écrivaient souvent. Leurs travaux se faisaient écho, suscitant l’admiration des uns, la critique des autres, jusqu’à ce qu’ils constituent un édifice formel cohérent. Ce livre rend hommage à quelques-uns de ces hommes remarquables : George Gamow, Albert Einstein, Paul Dirac, Ettore Majorana, Wolfgang Pauli, Paul Ehrenfest et Erwin Schrödinger.

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Peut-on voyager dans le temps ?

1:16 Que veut dire « voyager dans le temps » ?
5:37 Pourquoi la machine à remonter dans le temps n’existe-t-elle toujours pas ?
7:48 Les voyages dans le temps en science-fiction (Wells, Sprague de Camp, Kuttner et Moore, Grimwood, Benford, Anderson)
15:12 Le LHC peut-il remonter dans le temps ? Non ! L’invariance des lois physiques dans le temps et l’évolution des conditions physiques
21:01 Une remarque : deux temps distincts dans les histoires de voyages dans le temps (Alain)
24:14 Les théories physiques et notre façon de dire le temps
27:01 Découvertes philosophiques négatives dans le cas du temps ; la réversibilité des lois physiques
32:40 Le cours du temps et la flèche du temps
34:02 L’œuvre de Roman Opalka, ou la matérialisation du cours du temps en peinture
37:49 Le débat Newton (Clarke) – Leibniz : substantialisme vs relationnalisme ; son écho aujourd’hui
43:12 La métaphore du fleuve et ses « a priori clandestins »
45:29 La vitesse du temps, une absurdité ! Exemple du paradoxe des jumeaux de Langevin
53:55 L’ordre des phénomènes est-il lié au sujet qui les observe ou aux phénomènes eux-mêmes ? (Kant, Critique de la Raison pure)
57:00 Le principe de causalité et le choix d’un temps linéaire en physique
1:01:12 En relativité restreinte, la simultanéité n’est plus absolue
1:05:18 Le rayonnement cosmique, l’équation de Dirac et la prédiction de l’antimatière
1:11:53 Nous émettons en permanence des antiparticules, preuve que les voyages dans le temps sont impossibles !

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En cherchant Majorana

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«Ettore Majorana m’est «tombé dessus» lorsque je commençais mes études de physique. Ce théoricien fulgurant a surgi dans l’Italie des années vingt, au moment où la physique venait d’accomplir sa révolution quantique et de découvrir l’atome. En 1937, il publia même un article prophétique dans lequel il envisage l’existence de particules d’un genre nouveau, qui pourraient résoudre la grande énigme de la matière noire. Ce jeune homme maigre, aux yeux sombres et incandescents, était considéré comme un génie de la trempe de Galilée. Mais de tels dons ont leur contrepoids : Majorana ne savait pas vivre parmi les hommes, et c’est la pente pessimiste et tourmentée de son âme qui finit par l’emporter. A l’âge de trente et un ans, il décida de disparaître et le fit savoir. Une nuit de mars 1938, il embarqua sur un navire qui effectuait la liaison Naples-Palerme et se volatilisa.» Etienne Klein est parti sur les traces de cette comète, à Catane, Rome, Naples et Palerme. Il a rencontré des membres de la famille Majorana, fouillé les archives, analysé l’ouvre, avec le secret espoir que ce scientifique romanesque cesserait enfin de se dérober.

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Test mobile

0:09 Innovation et Rolling Stones
0:54 Petite expérience de pensée pour commencer
3:42 Anecdote : interview de Jean Rochefort dans TGV Magazine
4:35 Sens de la phrase : « On n’arrête pas le progrès »
6:43 Ambivalence des rapports entre nous et la science 
10:42 Deux courants de pensée : désir de véracité et désir de vérité
12:47 Origine et signification de l’idée de progrès ; citation de Kant
16:14 Qu’est devenue l’idée de progrès aujourd’hui ?
20:14 Croire au progrès, c’est se mettre en crise ; l’angoisse d’un futur incertain
23:09 Un événement crucial : le retournement des poussettes
24:47 Le sentiment d’être dépassé par la science : la honte prométhéenne (Günther Anders)
27:18 Le manque de contrôle sur les conséquences des innovations ; exemple de la naissance d’Internet
30:08 Signification du mot « progrès »
34:05 Conflits de valeurs : comment choisir les bonnes innovations ? Les questions éthiques
37:51 Comment moderniser l’idée de progrès ? Les symboles de l’idée de progrès
40:16 L’idée de progrès est-elle morte ?

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Le pays qu’habitait Albert Einstein

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Albert Einstein, c’est l’audace intellectuelle alliée à une fraîcheur déconcertante, c’est l’imagination ardente soutenue par une obstination imperturbable. Mais comment approcher une façon de penser et de créer à nulle autre pareille ?
Étienne Klein est parti sur ses traces, il s’est attaché aux époques et aux villes où le destin d’Einstein a basculé : Aarau où, à seize ans, Einstein se demande ce qu’il se passerait s’il chevauchait un rayon de lumière ; Zurich, où il devient ingénieur en 1901 et se passionne pour la physique expérimentale ; Berne où, entre mars et septembre 1905, il publie cinq articles, dont celui sur la relativité restreinte qui révolutionnera les relations de l’espace et du temps, tout en travaillant à l’Office fédéral de la propriété intellectuelle ; Prague où, en 1912, il a l’idée que la lumière est déviée par la gravitation, esquissant ainsi la future théorie de la relativité générale. Puis Bruxelles, Anvers et, enfin, Le Coq-sur-Mer où, en 1933, Einstein se réfugie quelques mois avant de quitter l’Europe pour les États-Unis. Définitivement.
Albert Einstein (1879-1955), c’est une vie d’exils successifs, arrimée à la physique. C’est un art du questionnement fidèle à l’esprit d’enfance. C’est un mystère qu’Étienne Klein côtoie avec autant d’affection que d’admiration.

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Comment la physique quantique est-elle née ? 4/6

Pourquoi les quanta sont-ils si troublants ? 4/6

0:00 Suite des erreurs d’interprétation du principe d’Heisenberg
2:59 Principe d’exclusion de Pauli (1925) pour les fermions (pas les bosons), analogie avec les comportements humains
7:04 L’effet tunnel (Gamow) : radioactivité alpha, métaphore du football
12:26 Validité de l’équation de Schrödinger
13:32 Equation de Dirac (1928), prédiction de l’antimatière (positron, observé par Anderson)
16:48 Le spin : description, image trompeuse, propriété naturelle des particules (Wigner)
20:25 Questions du public

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Wolfgang Pauli (1900 – 1958)


Schrodinger

Dans la discussion
Tout son corps se balance.
Quand il défend une thèse
Jamais la vibration ne s’arrête.
Il développe des théories éblouissantes
Tout en se rongeant les ongles.

Poème écrit par George Gamow à propos de Pauli


Formation

Wolfgang Pauli est né à Vienne en 1900. A cette époque, c’est une ville fourmillante d’intellectuels, ce qui est accentué par le milieu très intellectuel que forme et fréquente sa famille.

A l’école, c’est un très bon élève, qui est (déjà) farceur et donne des surnoms à ses professeurs pour amuser ses camarades. Il commence très tôt à lire de manière autonome des livres de physique, ce qui l’amène à publier des articles originaux sur la relativité générale d’Einstein dès 18 ans. Ces articles seront suivis d’une interprétation physique de la relativité générale et du formalisme mathématique associé : ce texte est salué par Einstein lui-même.

Il échappe à la mobilisation de la première Guerre Mondiale « grâce » à une faiblesse cardiaque. Il part donc faire ses études à Munich en 1918, avec pour professeur Sommerfeld. Toujours élève brillant, il préfère potasser ses livres de physique toute la nuit et ne vient guère au cours du matin. Parallèlement à ses cours, il fait de la recherche, où il se montre très productif et utile.


Intérêt pour la physique et premières découvertes

Il rencontre Bohr et s’allie très rapidement avec lui pour interpréter les spectres des atomes. En effet, lorsqu’un atome est excité (si on le chauffe par exemple), il émet une lumière composée de différentes fréquences bien définies, ce qui constitue des « raies » lumineuses nettement séparées les unes des autres. Le problème que les physiciens de l’époque n’arrivent pas à expliquer avc la physique classique est que le nombre de raies théoriques et constatées par l’expérience ne coïncident pas pour tous les atomes !

Pauli résout ce problème d’une manière originale : en effet, les particules sont, à son époque, décrites par trois nombres quantique. Il se rend compte qu’un nouveau nombre quantique est nécessaire pour rendre compte de tous les états. Ce nombre (baptisé plus tard « spin ») prend les valeurs ½ ou -½ et rend compte du sens de rotation de la particule. Il énonce du même coup le principe d’exclusion, qui affirme que deux électrons d’un même atome ne peuvent être dans le même état quantique. Ces avancées fondamentales permettent du même coup de comprendre le remplissage progressif du tableau périodique !

Un physicien au sacré caractère

Après ses découvertes, Pauli acquiert une certaine notoriété. Extrêmement sûr de lui, il devient un personnage majeur dans la validation ou non de nouvelles théories physiques. Il critique et méprise tout ce qui ne semble pas rigoureux, et son ton cassant lui vaut le surnom « le fouet de Dieu » de son ami Ehrenfest

Une anecdote relatant son fameux caractère est que son assistant voulait publier un article avec une erreur de calcul, qui a été remarquée et critiquée sévèrement par Pauli. L’assistant dit alors vouloir « arrêter la physique car [il ne se remettrait] jamais de cette bévue ». Sur quoi Pauli lui répond qu’une seule personne n’a jamais mis d’erreur dans ses articles : lui-même !

Pauli devient professeur, mais est un très mauvais pédagogue. Très fêtard, boit beaucoup. Se marie, qui se révèle très rapidement être un échec. Dans une tentative de remettre de l’ordre dans sa vie, il suit une psychanalyse et analyse ses rêves chez Jung.

Dernières recherches et liens avec la philosophie

Pauli mène des recherches sur la radioactivité. Le grand problème qui agite le monde de la science est d’expliquer la désintégration bêta. Pauli, qui a cette fois encore trouvé une solution originale au problème, rend à Rome en 1931 pour expliquer à Pauli sa théorie. Selon lui, une nouvelle particule neutre (qu’il baptise neutrino) est émise à chaque fois qu’un atome se désintègre par radioactivité bêta. Ces fameux neutrinos, qui seront effectivement observé 25 ans plus tard, sont la source de nombreux mystères aujourd’hui.

En 1934, il se remarie, et part avec sa femme aux Etats-Unis à cause de la seconde Guerre Mondiale. Il obtient (enfin) le Prix Nobel en 1945, puis il revient à Zurich où il continue à enseigner.

Il reste bon ami d’Einstein, malgré leur divergence de plus en plus importante sur le rôle et l’utilisation de la physique quantique. Déjà adepte de l’interprétation des rêves, il s’intéresse à la philosophie d’une façon presque mystique. Par exemple, il recherche les liens entre la psychologie et l’inconscient, et la science. Il publie même un livre intitulé « L’influence des notions archétypales sur la formation des théories scientifiques ».

Pour approfondir, voir chapitre « Les variations cachées de Wolfgang Pauli », dans Il était sept fois la Révolution

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Le temps, son cours et sa flèche

1:29 Introduction : flèche d’Eros et flèche du temps
2:44 Citations sur le temps ; le titan Kronos
5:36 Problème de la définition du temps (Heidegger) ; expression du temps dans le langage
10:00 Débat entre Parménide et Héraclite
12:35 Remarque d’Aristote sur la réalité du temps
13:34 Le temps, entre persistance et changement
14:46 La mathématisation du temps par Galilée
16:17 La physique impuissante à relier temps physique et temps psychologique
22:20 La représentation du temps dans l’espace
24:12 Le choix d’un temps linéaire et le principe de causalité
27:17 Le principe de causalité aujourd’hui en physique : en mécanique classique, en physique quantique, en relativité restreinte et générale, en théorie quantique des champs
35:19 Prédiction de l’antimatière par Dirac
36:38 L’invariance CPT : opérations conjugaison de charge, parité et renversement du temps
40:16 Le temps, continu ou discontinu ?
43:56 Distinction entre cours et flèche du temps
47:54 Comment expliquer l’irréversibilité macroscopique à partir de lois réversibles ? Une réponse possible : l’entropie et les lois statistiques
51:35 Problèmes induits par la flèche du temps en relativité et en physique quantique
53:28 Violations de la parité et de la conjugaison de charge ; les kaons neutres (expérience CPLEAR), l’expérience BABAR
1:00:13 Pas d’unité théorique autour du concept de temps
1:02:15 Questions du public

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Le Congrès Solvay de 1927

Physicien théoricien (allemand, puis anglais), il est principalement connu pour son importante contribution à la physique quantique. Il a été le premier à donner au carré du module de la fonction d’onde la signification d’une densité de probabilité de présence.
Figure monumentale de la physique, monolithe écrasant, mythologie gelée à lui tout seul : que faudrait-il dire de plus ?

Qui était Albert Einstein ?
Qu’est-ce que la relativité restreinte ?
Qu’est-ce que la relativité générale ?
Ce physicien néérlandais s’est consacré à l’étude de la constitution de la matière et la nature de la lumière. Il est co- lauréat du prix Nobel de Physique de 1902.
Physicienne et chimiste franco-polonaise, elle découvrit avec son époux Pierre Curie deux nouveaux éléments radioactifs, le radium et le polonium. Cette découverte leur valut l’attribution du prix Nobel de 1903, en même temps qu’Henri Becquerel. En 1911, elle obtint le prix Nobel de chimie et fut la seule femme présente au congrès Solvay cette année-là.

Qui était Marie Curie ?
Physicien allemand qui fut le père du quantum. En 1900, il découvrit, à sa plus grande surprise et sans y croire vraiment, la quantification des échanges d’énergie entre la matière et la lumière. Le formalisme de la physique quantique, construit au cours des années 1920, en découlera.

Qui était Max Planck ?
Ingénieur des mines, il fut pendant toute sa carrière directeur associé du laboratoire de recherches General Electrics. Ses travaux sur la physique des nuages ont permis de mettre au point le déclenchement artificiel de la pluie ou “ensemencement des nuages”. Il est lauréat du prix Nobel de Chimie de 1932 pour ses travaux sur la chimie des surfaces.
Physicien français, auteur d’une célèbre théorie du magnétisme et connu pour avoir introduit en France la théorie de la relativité d’Einstein.
Professeur Suisse, spécialisé en relativité restreinte. A l’époque, il fournit la meilleurs vérification expérimentale de la variation de la masse d’un objet en fonction de sa vitesse.
Ce physicien fut le premier et le seul écossais à recevoir le prix Nobel de Physique. C’est lors d’une randonnée que, frappé par la beauté des nuages, il décida de reproduire ce phénomène en laboratoire. C’est ses recherches sur la physique des nuages qui lui valurent le prix Nobel en 1927.
Il fut lauréat du prix Nobel de physique de 1928. Cependant, la Fondation Nobel ne décerna pas de prix en Physique cette année-là, car les travaux des nominés ne satisfaisaient pas tous leurs critères… Son prix ne lui fut donc délivré qu’une année plus tard, en 1929.
Physicien danois, qui joua un rôle déterminant dans l’édification de la mécanique quantique, notamment en proposant en 1913 un modèle de l’atome qui n’était pas compatible avec les lois classiques. Il obtint le prix Nobel en 1922.

Qui était Niels Bohr ?
Physicien français qui obtint le prix Nobel en 1929 pour sa découverte de la nature ondulatoire des électrons.
Physicien américain, lauréat du prix Nobel en 1927 « pour la découverte de l’effet nommé en son nom qui a apporté en 1922 la preuve de l’aspect corpusculaire du rayonnement électromagnétique.
Physicien britannique, réputé pour son laconisme, il écrivit en 1928 l’équation qui lui permit de prédire deux ans plus tard l’existence de l’antimatière.

Qui était Paul Dirac ?
Physicien néerlandais, collaborateur de Niels Bohr, qui a participé au développement de la mécanique quantique et à ses applications aux propriétés optiques et magnétiques de la matière.
Physicien australien, il se forma à Cambridge et s’intéressa beaucoup aux structures des cristaux. Il reçut avec son père le prix Nobel de Physique en 1915 pour leurs travaux d’analyses cristallines aux rayons X.
Physicien danois, notamment connu pour ses travaux sur les écoulements moléculaires de gaz.
Formé à l’Université de Munich, il enseigna la physique en Allemagne avant d’émigrer aux Etats-Unis au moment de la seconde Guerre Mondiale. Ses travaux sur les moments dipolaires, les rayons X et les électrons dans les gaz lui valurent le prix Nobel de Chimie en 1936.
Héritier d’une grande lignée de scientifiques puisque son père et son grand-père occupèrent une chaire au Collège de France. Mobilisé pendant la première guerre mondiale dans le service de radiotélégraphie, c’est dans ce domaine qu’il se spécialisa et publia Science et théorie de l’information.
Physicien britannique, connu pour avoir expliqué le phénomène d’émission par effet de champs. Il collabora avec Paul Dirac sur la mécanique statistique appliquée aux naines blanches.
Physicien allemand qui fut l’un des fondateurs de la mécanique quantique. On lui doit notamment d’avoir énoncé en 1927 le principe d’indétermination qui demeure associé à son nom. Il fut lauréat du prix Nobel de physique en 1932.

Qui était Werner Heisenberg ?
Physicien théoricien autrichien qui réalisa des travaux prophétiques. Il envisagea notamment, en 1930, l’existence d’une nouvelle particule, le neutrino, qui fut avérée vingt-cinq ans plus tard.

Qui était Wolfgang Pauli ?
Physicien belge, qui a été professeur à l’Université de Gand.
Physicien autrichien, grand amoureux des femmes, qui conçut en 1925, lors d’une escapade dans les Grisons avec une jeune maîtresse, l’équation pilotant le comportement des électrons au sein des atomes.

Qui était Erwin Schrödinger ?
Commençant sa carrière en tant que simple instituteur, il fit des études supérieurs solitaires et laissa, malgré ses débuts tardifs, un nombre de travaux considérable ! Il était convaincu que l’univers est mathématisable. Homme très cultivé, ce fut également un excellent pianiste.
Ce chimiste Belge participa au sept premiers congrès Solvay. Il fut directeur de la section des sciences physiques et chimiques à l’Institut des Hautes Études scientifiques (créée pour offrir aux scientifiques une émulation intellectuelle « libre de toute contrainte pédagogique et administrative »). Il anima des conférences dont l’objet était de commenter un film sur la relativité d’Albert Einstein.

Physicien autrichien, ami proche d’Albert Einstein, il apporta des contributions majeures en thermodynamique et excella à créer des liens entre les plus grands physiciens, à provoquer des rencontres, mais son sens critique et son tempérament mélancolique le poussèrent au suicide.

Qui était Paul Ehrenfest ?
Correspondant de l’Académie des sciences dans le département de la physique générale, il mit en évidence la radioactivité du potassium et du rubidium dans leur état naturel. Il fut également pionnier dans l’étude du microscope éléctronique.
Inventeur génial, il accorda une énorme importance à l’expérimentation. Il acquit une renommée mondiale pour ses ascensions scientifiques dans la haute atmosphère et ses plongées dans les abysses sous-marines. C’est de lui dont s’est inspiré Hergé pour le personnage du professeur Tournesol, inventeur d’un prototype de sous-marin !

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Comment la physique quantique est-elle née ? 5/6

Comment “interpréter” la physique quantique ? 5/6

0:00 Pourquoi y a-t-il nécessité d’interpréter la physique quantique ? Le problème de la mesure
1:39 Problème de la correspondance entre la représentation des états physiques et le monde lui-même
2:38 Statut de l’interprétation : dépendante ou indépendante du formalisme ?
4:03 Principe de superposition, source d’efficacité… et de problèmes
5:54 Expérience de pensée ; que signifie la superposition quantique ?
17:08 Rôle de la mesure : réduction du paquet d’onde (Heisenberg)
19:48 Argument des déterministes (Einstein, Schrödinger) : la mécanique quantique serait-elle incomplète ? Les variables cachées
21:53 Expérience de pensée avec une variable cachée : les probabilités sont-elles intrinsèques au formalisme ou au monde ?
24:08 Le chat de Schrödinger (1935)
28:55 Extension du problème à deux particules (Einstein) : non-séparabilité quantique
30:47 L’effet Rolling Stones
31:38 Expérience de pensée d’intrication quantique : le tout n’est pas les parties
34:40 Attitudes possibles : l’interprétation de Copenhague, le malaise constructiviste, théories alternatives (Wigner et la conscience, Everett et les mondes multiples)
38:47 Théorie de la décohérence
40:32 Rencontre BohrEinstein, évolution de leur relation
44:00 La physique quantique décrit-elle les « structures intimes du réel » ? Les objections d’Einstein
48:06 La réponse de Bohr au congrès Solvay de 1927
49:33 L’article EPR de 1935 (Einstein, Podolsky, Rosen) ; expérience de pensée : corrélations, états intriqués

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Le facteur temps ne sonne jamais deux fois

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Chose déroutante, décidément, que le temps. Nous en parlons comme d’une notion familière, évidente, voire domestique, “gérable”. Nous parlons même d’un “temps réel” pour évoquer l’instantanéité, c’est-à-dire le temps sur lequel nous n’avons aucune prise. Les physiciens, eux, l’ont couplé à l’espace, en ont fait une variable mathématique, abstraite, qu’ils intègrent dans des théories audacieuses, spectaculaires, mais si complexes qu’elles sont difficiles à traduire en langage courant. Certains disent même avoir identifié le moteur du temps. Quant aux philosophes, ils ne cessent depuis plus de deux millénaires de soumettre le temps au questionnement : est-il une sorte d’entité primitive, originaire, qui ne dériverait que d’elle-même ? Ou procéderait-il au contraire d’une ou plusieurs autres entités, plus fondamentales : la relation (de cause à effet, par exemple) ? Le temps s’écoule-t-il de lui-même ou a-t-il besoin des événements qui s’y déroulent pour passer ? S’apparente-t-il au devenir, au changement, au mouvement ? Et au fait, le temps a-t-il eu un commencement ? Aucune discipline ne parvient à épuiser, à elle seule, la question du temps. C’est pourquoi nous avons croisé les regards des philosophes avec ceux des physiciens. Et que se passe-t-il ? Sans aucun doute de belles et troublantes choses…

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Les secrets de la matière

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Des particules élémentaires à l’Univers, du big bang aux accélérateurs de particules, en passant par la radioactivité ou l’énergie atomique, Etienne Klein nous guide dans un fascinant voyage au coeur de la matière. Comment expliquer que des matériaux aussi différents que le fer, l’eau ou l’oxygène soient composés de particules identiques ? Qu’est-ce que la radioactivité ? Quels processus ont généré l’Univers tel que nous le connaissons aujourd’hui ? En répondant à ces questions, l’auteur nous fait comprendre les lois qui s’exercent au sein de l’atome aussi bien que celles qui régissent le mouvement des galaxies.

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L’origine de l’univers est-elle pensable ?

0:32 Deux problèmes fondamentaux pour les physiciens
5:39 Notions de relativité générale (publiée par Einstein en 1915)
7:15 Le statut de l’univers au XXe siècle et la naissance de la cosmologie
9:48 L’observation par Hubble du déplacement des galaxies et l’expansion de l’univers
13:01 L’extrapolation jusqu’à la singularité initiale ; l’origine de l’expression « Big bang »
16:10 L’origine de l’univers et la religion : anecdote avec Jean-Paul II et Stephen Hawking
18:06 Le big bang correspond-il vraiment à la création de l’univers ?
19:49 Limitations de la relativité générale à décrire l’origine de l’univers
21:40 Le mur de Planck
24:03 La Théorie du Tout ; la théorie des supercordes
26:55 La prédiction de la gravitation à partir des principes de la théorie des cordes
28:34 Impuissance de la théorie des cordes à décrire l’univers primordial
29:45 Prédiction de la théorie des cordes : la température dans l’univers n’est jamais infinie ; conséquence sur la singularité initiale
30:55 Par quoi est remplacé l’instant 0 ?
32:52 Théorie de la gravité quantique à boucles (Ashtekar, Rovelli) et ses prédictions sur l’origine de l’univers
35:51 Ce que l’on peut dire sur l’origine de l’univers
40:41 Peut-on penser la transition entre le néant et l’être ?
44:22 L’origine est un achèvement !
46:36 L’aporie sur l’origine de l’univers
48:15 Les mauvais discours sur la question de l’origine

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Comment la physique quantique est-elle née ? 3/6

Pourquoi les quanta sont-ils si troublants ? 3/6

2:03 Article d’Einstein (1905) : quantification de l’énergie, nature corpusculaire de la lumière
3:37 L’effet photoélectrique : description et interprétation
5:57 Interférences lumineuses, expérience de Young, nature ondulatoire de la lumière
8:33 Expérience de Young avec des électrons
12:29 Critère quantique, action (grandeur physique)
16:12 Quand doit-on faire appel à la physique quantique ? Exemples : montre, antenne de radio, atome d’hydrogène, noyau de l’atome ; systèmes macroscopiques quantiques
22:11 Percée théorique des années 20 : nature ni corpusculaire, ni ondulatoire des objets quantiques
26:03 Le principe de superposition : notion d’état physique et problème de sa représentation, remarque mathématique sur les espaces vectoriels et les vecteurs d’état 
34:32 Le principe de superposition comme principe fondamental de la physique quantique ; citation de Dirac
36:00 De l’espace physique à l’espace abstrait hilbertien : la question de l’interprétation de la physique quantique
38:08 Fonctions d’onde complexes, obtention de l’équation de Schrödinger à partir du principe de superposition (Feynman)
42:32 Application de l’équation de Schrödinger : le spectre de l’atome d’hydrogène, l’oscillateur harmonique
44:33 Principe d’indétermination d’Heisenberg (1927) : erreurs d’interprétation

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Werner Heisenberg (1901 – 1976)

Dirac

“Ce que nous observons n’est pas la nature elle-même, mais la nature soumise à notre méthode de questionnement.”

“Les problèmes du langage sont ici très sérieux. Nous souhaitons parler de la structure des atomes. Mais nous ne pouvons pas parler des atomes dans notre langage ordinaire.”

Werner Heisenberg


Education

Werner Heisenberg est né le 5 décembre 1901 à Würzburg en Bavière, dans une famille d’enseignants. Il fréquente le lycée à Munich jusqu’en 1920. Il poursuivit son éducation en physique théorique et en mathématiques à l’Université de Munich, puis à Göttingen où il a des professeurs renommés comme Max Born, ou encore Sommerfeld.
Il travaille aux Universités de Copenhague, puis de Leipzig où il deviendra professeur à 26 ans seulement et fait de cette université un des plus hauts lieux de la physique théorique.

Ses avancées en mécanique quantique

A 23 ans seulement, il publie sa théorie de la mécanique quantique pour laquelle il reçoit le prix Nobel huit ans plus tard. Cette théorie est basée seulement sur des observations. Il affirme que le modèle de Bohr de l’atome, avec des électrons sur des orbites autour du noyau, n’est pas forcément pertinent, sachant que par expérience on ne peut pas déterminer à la fois la position dans l’espace à un instant donné et sa trajectoire. Cette théorie le pousse ensuite à formuler son fameux « principe d’indétermination », qui affirme que la position et la quantité de mouvement d’une particule contiennent nécessairement des imprécisions, dont le produit est inférieur à la constante h.


Formuleheisenberg

Heisenberg et la seconde Guerre Mondiale

Heisenberg décide de rester en Allemagne dès que le régime nazi commence. Malgré sa participation à plusieurs voyages de propagande nazie, il dit être resté en Allemagne non pas par sympathie avec le régime, mais pour préparer l’après-guerre. Il dirige ainsi le programme d’armement nucléaire allemand, mais a toujours une position ambiguë à comprendre vis-à-vis de ce projet. En effet, il est persuadé que l’Allemagne gagnera la guerre, mais sans utiliser la bombe atomique lors de la guerre. Il dit freiner le projet et participer au développement de l’énergie nucléaire pacifique. En discussion avec Bohr, ils ont un froid à ce sujet, ce qui pousse Bohr à rejoindre les Américains au projet Manhattan. Après la guerre, il écrit finalement, avec 18 autres physiciens, une lettre au chancelier Adenauer encourageant à abandonner le projet de bombe atomique.
Après la guerre, il poursuit ses recherches sur la théorie des particules élémentaires. Il meurt à Munich le 2 février 1976.

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Qu’est-ce que la relativité restreinte ?

0:00 Ambitions d’Einstein en 1902 ; office des brevets à Berne
2:37 La synchronisation des horloges, une priorité nationale
4:10 1905, l’année miraculeuse de la physique
6:16 L’effet photoélectrique ; postulat des quanta de lumière
9:06 Le mouvement brownien ; postulat puis vérification (Perrin, 1906) de l’existence de l’atome
11:20 Peut-on synchroniser des horloges à distance ?
12:25 Théories dominantes au XIXe siècle : la mécanique et l’électromagnétisme ; incompatibilité de ces deux théories : l’éther luminifère
16:59 Principe de relativité : le mouvement (rectiligne uniforme) est comme rien
20:37 Mise à mort de l’éther par Einstein
21:55 Questions posées par Einstein dans l’article de juin 1905
25:10 La relativité restreinte, une théorie universelle de l’espace-temps
26:46 Un observateur en chute libre ne sent pas son poids : le principe d’équivalence
29:23 La fin du temps universel newtonien, exemple des deux lampes
35:28 Tautologie : « vitesse d’écoulement du temps » 
39:39 Autant de temps propres que d’observateurs ; le problème du vocabulaire
42:12 Paradoxe des jumeaux de Langevin
43:50 Lien entre l’inertie et l’énergie d’un corps : E = mc2, la vitesse de la lumière devient une constante universelle de la physique
49:00 Applications de E = mc2
51:05 Implication de l’existence d’une vitesse limite ; l’inertie n’est pas la masse
53:24 Exemple de collision au LHC ; collision particule – antiparticule
56:28 Vraie formule E2 = m2c4 + p2c2 : existence possible de particules sans masse, se déplaçant à la vitesse de la lumière

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