Symphony of Science – The Quantum World

Symphony of Science – The Quantum World

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Introduction

Peu importe où se porte votre regard, peu importe le domaine scientifique où vous mène votre curiosité, le monde regorge de choses toutes plus merveilleuses et incroyables les unes que les autres. C’est vrai pour tout ce qui existe autour de nous, que ce soit visible ou invisible, à notre échelle ou dans le monde de l’infiniment petit. 

Cet article a un double objectif :

  • vous faire découvrir une vidéo que je trouve vraiment géniale ; et je ne suis pas le seul, au moment où j’écris ces lignes cette vidéo totalise plus de 11 millions de vues ! ;
  • et grâce à cette vidéo, vous inciter à faire votre premier (tout petit) pas vers la découverte de la physique quantique.

Ne partez pas ! Je vous rassure, je ne vais pas vous faire un cours de science sur le sujet (j’en serais bien incapable). 

Ce que j’espère en revanche c’est parvenir à vous donner envie d’en savoir plus sur le sujet en vous faisant en même temps découvrir le travail d’un musicien compositeur, cinéaste et artiste en effets visuels : John D. Boswell. 

Un musicien pas comme les autres

Pour la petite histoire, John D. Bosweel est le créateur de la chaîne Youtube Melodysheep sur laquelle il présente nombre de ses travaux et que je vous invite bien entendu à visiter rapidement.

En dehors de la qualité des compositions musicales et des montages vidéo (même si parfois les images d’archives très anciennes ne permettent pas un rendu final de qualité), une des vertues de ces vidéos est de participer de fort belle manière à la vulgarisation d’informations scientifiques qui, il faut bien le dire, demeurent absconses pour la plus grande majorité d’entre nous.

On peut lire sur sa page Wikipédia : Symphony of Science est un projet musical créé par le musicien électronique américain John Boswell. Il a pour objectif de « répandre le savoir scientifique et la philosophie à travers des remix musicaux ».

Pari gagné !

Une ôde à la physique quantique

Et c’est précisément de l’une de ces vidéos de vulgarisation dont je vais vous parler parce-que pour ma part, je l’ai trouvé absolument géniale et ça pour plusieurs raisons :

  • L’intro par Morgan Freeman 😉 ;
  • La musique est vraiment très sympa, de celles qui vous rentrent dans la tête pour ne plus en sortir ;
  • La qualité du montage qui fait chanter des paroles extraites d’interviews ou de reportages ; 
  • La capacité de ces images à nous faire ressentir l’enthousiasme et la passion des scientifiques qui s’expriment dans la vidéo ;
  • et surtout, l’envie d’en savoir plus après l’avoir regardé !

Morgan Freeman en maître de cérémonie

L’introduction est conduite de main de maître par Morgan Freeman. Si on le connaît bien pour ses nombreux rôles au cinéma, Morgan Freeman a également prêté sa voix et son image à de nombreux documentaires de vulgarisation scientifique (Discovery Channel, National Geographic, etc.). 

La vidéo donne ensuite la parole à certains des plus grands physiciens de notre époque, Franck Close, Brian Cox, Michio Kaku, Richard Feynman, Stephen Hawking, et nous permet de profiter, l’espace d’un instant de leur enthousiasme et de leur passion.

Atomes et forces invisibles

La vidéo démarre et Morgan nous pose la question suivante : de quoi sommes-nous réellement faits ? La réponse est tout autant merveilleuse qu’extraordinaire à entendre.

Alors, de quoi sommes-nous vraiment faits ? Creusez profondément dans l’atome et vous trouverez de minuscules particules maintenues ensemble par des forces invisibles. Tout est fait de minuscules paquets d’énergie nés dans les fournaises cosmiques ”.

Par cette simple phrase, Morgan Freeman nous fait pénétrer dans ce voyage de quelques minutes au cœur de l’atome en nous rappelant que tous les éléments constitutifs de la matière connue viennent des étoiles (les fournaises cosmiques) et que OUI, c’est une vérité scientifique, nous sommes donc tous composés, vous et moi, de matière en provenance directe des étoiles.

La théorie du vide

Franck Close prend ensuite la parole et nous dit :

“ Les atomes dont nous sommes faits ont des électrons chargés négativement tourbillonnant autour d’un gros noyau volumineux.

Tout parait solide autour de nous. Les meubles qui vous entourent, votre voiture, votre ordinateur et bien entendu, vous même : votre bras, votre main, ce cheveu qui vient de tomber sur le sol ou cette larme qui coule sur votre joue. 

Et pourtant, tout est composé de ces atomes tourbillonnant à des vitesses vertigineuses. Tout est en mouvement dans la matière. Et entre tous ces atomes virevoltants : du vide.

Et même beaucoup de vide. L’atome lui-même est composé de beaucoup de vide : “ le noyau de l’atome est 100 000 fois plus petit que l’atome dans lequel il se trouve ”.

Mais comment pouvons-nous simplement nous tenir debout si nous sommes composés de vide ? Est-ce que ce vide est vraiment vide ?

C’est ce que dit la physique classique. Mais la physique moderne a depuis longtemps remis cette notion de vide en question.

Le vide n’est pas vraiment vide. De puissants champs magnétiques et quantiques invisibles sont à l’œuvre pour maintenir la cohésion de toute la matière.

12 particules et 4 forces, notre Univers

Brian Cox antone alors l’entrainant refrain de la vidéo. Il aborde la partie la plus complexe de la vidéo avec une phrase d’une simplicité absolue :

L’univers est fait de douze particules de matière et quatre forces de la nature.

Et oui, tout ce qui compose la matière dans l’Univers est constitué des mêmes 12 matériaux de base : 

  • 6 quarks qui répondent aux doux noms suivants :
    • Up
    • Charm
    • Top
    • Down
    • Strange
    • Bottom
  • 3 électrons 
    • électron
    • muon
    • tau
  • 3 neutrinos 
    • électronique
    • muonique
    • tauique.

Et pour utiliser ces 12 briques élémentaires, l’Univers fait appel à 4 forces de la nature

  • l’interaction électromagnétique, 
  • l’interaction faible, 
  • l’interaction nucléaire forte et 
  • l’interaction gravitationnelle (plus connue sous le nom de Gravité).

Ces forces de la nature qui régissent tout l’Univers sont nommées Interactions Fondamentales par les scientifiques.

Comme je disais, c’est en une phrase que la partie la plus complexe est abordée dans la vidéo et je ne vais pas vous expliquer ici et en détail le pourquoi du comment de ces 12 particules et 4 forces. Voici un lien vers des informations détaillées si vous souhaitez creuser le sujet.

Notez simplement que ce refrain ne sortira plus de votre tête 😉 

“ The universe is made of twelve particles of matter four forces of nature. ”

Le monde quantique est un truc de dingue !

Vient le tour de Michio Kaku qui nous révèle un secret fascinant. Les règles qui régissent l’Univers quantique donnent une explication bien différente du fonctionnement de notre monde. Il le dira un peu plus tard dans la vidéo : 

La théorie quantique est si étrange et farfelue que même Einstein n’a pas pu la comprendre ”.

et Brian Cox de rajouter :

Dans le monde quantique, le monde des particules, rien n’est certain. C’est un monde de probabilités.” 

“ Être ou ne pas être ”, William Shakespeare ne savait pas à quel point cette phrase est vraie et qu’elle serait reprise dans un contexte scientifique bien éloigné de la dramaturgie et du théâtre.

Les probabilités… Je détestais ça en math, mais remis sur le plan de la physique quantique, c’est une autre histoire. 

La physique des particules indique que la matière peut se trouver dans plusieurs états à la fois. Soit sous forme d’onde, soit sous forme de particule. Un exemple simple (si on s’autorise à utiliser ce mot dans un domaine aussi complexe) est la lumière. La lumière est une onde électromagnétique, mais elle est également composée de particules appelées photons. Ce n’est qu’au niveau atomique que cette “différence” peut être mise en évidence. 

Histoire de commencer à comprendre ça, je vous invite à regarder cette séquence sur Youtube (la physique quantique pour les Nuls) extraite d’un documentaire de 2004 intitulé “ Que sait-on vraiment de la réalité !? ”.

Ce court extrait décrit une expérience de mécanique quantique, basée sur celle des « fentes de Young » faite par Thomas Young en 1801. 

On y apprend que les particules se comportent différemment selon qu’elles sont observées ou non. Oui, vous avez bien lu. 

Ne regardez pas et la particule se comporte comme une onde. 

Regardez-la, et elle se comportera à nouveau comme une particule.

Vous êtes un acteur à part entière de la physique des particules !

Incroyable n’est-ce pas ?

Je vous renvoie à l’abondante documentation disponible sur le sujet de la dualité Ondes / Particules et à plusieurs sources et vidéos en annexes à la section Les secrets de la physique quantique.

Richard Feynman se joint à nous pour nous expliquer que tout est différent dans le monde quantique (comprenez le monde subatomique).

“ Supposons que les petites choses se comportent très différemment des grandes choses et que rien n’est vraiment ce qu’il semble être. Le monde quantique est si merveilleusement différent de tout ce qui est à notre échelle. Le monde est un désordre dynamique de choses qui s’agitent. C’est difficile à croire. ”

Tout ce que nous apprenons à l’école n’est pas tout à fait vrai. En fait, notre monde nous est présenté d’une manière bien plus simple qu’il n’est en réalité (heureusement à vrai dire, j’imagine les cours de SVT à l’aune de la physique quantique !). 

On reboucle sur l’expérience de Young lorsque Feynman explique :

“ Les électrons agissent comme des vagues, mais pas exactement, ils agissent comme des particules, mais pas exactement ”.

Le regretté Stephen Hawking nous parle ensuite de cette quête “ d’une théorie du tout qui est encore au-delà de notre portée ” et qui serait peut-être “ l’ultime triomphe de la science ”.

Il reste encore tellement de choses à découvrir sur le sujet.

Le mot de la fin sur la vidéo est laissé à Feynman qui nous dit :

“ Je dois m’arrêter quelque part, je vous laisse quelque chose à imaginer “.

Il est trop mignon !  Je ne sais pas pour vous, mais en ce qui me concerne, avant de m’intéresser au sujet, je ne pense pas que mon imagination aurait pu me faire penser à ces choses aussi inimaginables justement. Sans parler de cette maladie bizarre qui vous prend une fois que vous creusez le sujet, vous ne verrez plus jamais le monde qui vous entoure comme avant.

Notre monde est loin d’avoir révélé tous ses secrets et le grand architecte de l’Univers, que ce soit un Dieu, un savant fou ou un passionné de LEGO® Technic™ n’a pas fini de nous étonner. Et vous qu’en pensez-vous ?

Bon, assez parlé, voici donc la vidéo en question ! Je vous souhaite un bon visionnage. 

Sources et liens intéressants :

Melodysheep

MelodySheep vend ses créations musicales sur son site et offre même quelques morceaux gratuitement.

https://www.youtube.com/user/melodysheep/featured

Nous sommes faits de poussières d’étoiles :

https://www.futura-sciences.com/sciences/questions-reponses/astrophysique-sommes-nous-faits-poussieres-etoiles-7275/

Les 4 interactions fondamentales

https://www.cea.fr/comprendre/Pages/matiere-univers/essentiel-sur-4-interactions-fondamentales.aspx

Quelles sont les forces principales qui gouvernent notre Univers ? 

https://www.futura-sciences.com/sciences/dossiers/espace-10-questions-essentielles-univers-1905/page/4/

Si la relativité générale m’était contée… (par Etienne Klein)

https://www.cea.fr/multimedia/Pages/videos/culture-scientifique/physique-chimie/relativite-generale-etienne-klein.aspx

L’ordinateur Quantique – L’esprit Sorcier

Au-delà des informations concernant les ordinateurs quantiques, une vulgarisation intéressante de Frédéric Courant dans l’Esprit Sorcier.

Nous sommes composés de 99,99 % de vide. 

https://sptnkne.ws/cqrQ

La matière et le vide

https://www.futura-sciences.com/sciences/questions-reponses/physique-si-atomes-sont-composes-vide-matiere-nest-elle-pas-transparente-13256/

La dualité Ondes / corpuscules

https://fr.wikipedia.org/wiki/Dualit%C3%A9_onde-corpuscule

Les secrets de la physique quantique

Le site toutestquantique.fr avec une vidéo sur la dualité ondes / Particules.

La théorie du Tout

La Gravité quantique à boucles

La théorie des Cordes 

Le chat de Schrödinger

https://fr.wikipedia.org/wiki/Chat_de_Schr%C3%B6dinger

Morgan Freeman

https://fr.wikipedia.org/wiki/Morgan_Freeman

Franck Close

https://fr.wikipedia.org/wiki/Frank_Close

Brian Cox

https://fr.wikipedia.org/wiki/Brian_Cox_(physicien)

Michio Kaku

https://fr.wikipedia.org/wiki/Michio_Kaku

Richard Feynman

https://fr.wikipedia.org/wiki/Richard_Feynman

Stephen Hawking

https://fr.wikipedia.org/wiki/Stephen_Hawking

Thomas Young

https://fr.wikipedia.org/wiki/Thomas_Young


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