La théorie des cordes

C'est en lisant le livre :  Dieu, les affaires et nous   de Jean d'Ormesson que je redécouvre les "cordes" que je connaissais.  Quelle est la situation de nos jours, de l'infiniment petit à  l'infiniment grand? Que peut nous apporter la" théorie des cordes"? Comment peut-elle nous éclairer?

La composition de l'Univers
La matière qui nous entoure est composée d'atomes autrefois indivisibles (atomos en grec signifie insécable). Un atome était la plus petite matière de l'Univers.
Aujourd'hui l'atome se décompose en protons, neutrons, électrons. Les protons et les neutrons sont, à leur tour, formés d'éléments encore plus petits : les quarks.
Mais cela ne suffit pas ! L'Univers tout entier est construit sur un modèle standard de particules élémentaires. Ce modèle a encore des lacunes, des particules élémentaires manquent.

Les quatre forces fondamentales de l'Univers
On les appelle aussi des interactions. Ce sont:

la force gravitationnelle qui nous est la plus familière;
la force nucléaire forte responsable de la cohésion des protons et des neutrons à l'intérieur des noyaux des atomes;
la force nucléaire faible responsable de la désintégration radioactive;
la force électromagnétique qui produit la lumière, l'électricité et l'attraction magnétique.

On n'a pas réussi à unifier ces quatre forces en une seule force, cette force qui existait au départ du Big Bang et qui a donné naissance ensuite aux quatre forces.

Les deux théories qui s'affrontent

Nous fêtons cette année le centenaire de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein parue en 1915. Cette théorie étudie l'infiniment grand et massif. Selon Einstein la gravitation est une modification de l'espace-temps c'est-à-dire une modification de la courbure de l'espace et une modification du temps provoquées par le mouvement à très grande accélération d'une masse ou d'une énergie énormes.

On peut imaginer cette déformation de l'espace-temps par la figure ci-contre.










La physique quantique étudie l'infiniment petit. Dans ce monde l'espace-temps est chaotique et turbulent.

Ces deux théories de l'infiniment grand et de l'infiniment petit sont en conflit permanent, au grand désespoir d'Einstein !  C'est l'incompatibilité des ondes et des particules.

Les cordes de l'Univers
Brian Green dans son livre L'Univers élégant nous présente une théorie surprenante, que l'on a bien du mal à comprendre,  la théorie des cordes, dans laquelle les espaces sont de dimensions 11 ou 16 ou 26 ou plus encore, au lieu de la dimension 4 de l'espace-temps d'Einstein.
Les cordes de l'Univers sont de minuscules élastiques, des brins d'énergie en vibration, des centaines de milliards de milliards de fois plus petits que l'atome. Ces cordes se trouveraient à l'intérieur de toutes les particules élémentaires.
Tout comme les vibrations des cordes d'un violon donnent les notes de musique, les vibrations de ces minuscules cordes donneraient les propriétés (masse, charge,...) aux particules élémentaires.
Les lacunes du modèle standard de l'Univers seraient ainsi comblées par de nouvelles particules élémentaires révélées par ces vibrations..

La symphonie cosmique
Auparavant on a pu unifier trois des quatre forces fondamentales en une seule, à l'exception de la force gravitationnelle. Dans la théorie des cordes la manière dont vibrent les minuscules cordes de l'Univers permettrait d'unifier les quatre forces fondamentales en une seule (celle du début du Big Bang).
Ces vibrations permettraient aussi de réconcilier les deux théories qui s'affrontent, les soeurs ennemies de la relativité et de la physique quantique.

Mais alors toutes ces minuscules cordes vibreraient harmonieusement ! Notre Univers serait une véritable symphonie cosmique !

Conclusion
La théorie des cordes n'a été confirmée par aucune expérience.
Ces minuscules cordes sont infiniment petites et on est encore loin de pouvoir les détecter.
Ce sont les nouveaux Graals des astrophysiciens que nous découvrirons peut-être un jour.
Après les "cordes", trouvera-t-on des éléments de l'Univers encore plus petits ? Ira-t-on encore plus loin dans l'infiniment petit ?

Le chemin du Calvaire de Megève

Pendant mes vacances à Megève, au mois d'Août, je prends souvent le chemin du Calvaire pour me promener ou pour voir les différentes chapelles du chemin de croix de Jésus. Aujourd'hui, je me décide enfin à vous en parler. 

L'oeuvre du Père Ambroise Martin
Le Révérend Ambroise Martin (1791-1863), curé de Megève de 1820 à 1863 date de sa mort, consacra sa foi, sa fortune, toutes ses forces, à l'oeuvre de sa vie: la réalisation de l'un des plus remarquables Calvaires de France.
Le site, entre le centre de Megève et le plateau du Mont-d'Arbois, rappelle celui du Golgotha près de Jérusalem, où fut crucifié Jésus.
Toutes les "stations" du chemin de croix depuis le jugement de Jésus à la crucifixion ont été reconstituées.

Les 14 stations du chemin de croix
Les chapelles ou oratoires contenant des tableaux, des fresques ou des statues en bois peint, grandeur nature, nous montrent le parcours sous la souffrance de Jésus, de Jérusalem au Golgotha. On y voit successivement:
1. Jésus condamné à la crucifixion par Ponce Pilate.
2. Jésus chargé de sa croix.
3. Jésus tombe pour la première fois sous le poids de sa croix.
4. Jésus rencontre sa mère.
5. Simon de Cyrène aide Jésus à porter sa croix.
6. Sainte Véronique essuie le visage de Jésus.
7. Jésus tombe pour la deuxième fois.
8. Jésus rencontre des femmes qui pleurent.
9. Jésus tombe pour la troisième fois.
10.Jésus dépouillé de ses vêtements.
11. Jésus cloué sur la croix.
12. Jésus meurt sur la croix.
13. Jésus est détaché de la croix et son corps est remis à sa mère.
14. Le corps de Jésus est mis au tombeau.

Je ne vais pas vous exposer le contenu des 14 stations mais seulement des deux plus importantes à mon avis.
La première station: la salle du prétoire où Jésus se trouve face à Ponce Pilate, le gouverneur romain de la Judée, qui le condamne à la crucifixion

La 12 ème station:
Jésus meurt sur la croix. De part et d'autre de cette croix, celles de deux larrons. 
Au pied de la croix de Jésus, se trouvent une statue de la Vierge Marie et une autre de Saint-Jean.
Au mur, vous voyez les 7 cartouches contenant les dernières paroles du Christ.
Je ne citerai que celles du premier cartouche en haut à gauche, les plus connues:
Père, pardonne-leur car ils ne savent pas ce qu'ils font.

Le musée du quai Branly

Le 21 Juin 2006 le Président de la République Jacques Chirac inaugura son musée qui lui était si cher. C'est un musée bien différent des autres musées de Paris: le musée du quai Branly.

Ses collections

Près de 3500 oeuvres des arts et des civilisations d'Afrique, d'Asie, d'Océanie et des Amériques y sont exposées en permanence. Il existe aussi des expositions temporaires. J'ai été fasciné, émerveillé par tout ce que j'ai vu. On est stupéfait par cette culture et ces arts inhabituels de peuples tenus à l'écart. 

Je vais vous exposer seulement quelques uns de mes "coups de coeur".

Le cubisme 
Dans la multitude de masques du musée j'ai choisi les deux masques ci-dessous qui me font penser au cubisme:

masque kiippak,Groenland,inuit
 début XXème siècle en bois flotté

masque amérindien

Un statue androgyne

Mali, Plateau de Bandiagara
Style Djenneke X ème- XI ème siècle

Sculpté dans un seul bloc de bois, ce chef d'oeuvre de l'art africain représente un roi androgyne (ayant les deux sexes). Sous ses seins nourriciers, de part et d'autre du nombril, deux personnages indiquent respect et allégeance au roi.









Une façade de maison cérémonielle

On est émerveillé par ce panneau gigantesque en bois , les dessins géométriques surprenants, les symétries, les couleurs inhabituelles. C'est une façade de maison cérémonielle datant du XXème siècle provenant de la vallée de la Bénoué, principal affluent du Niger.

Devant la façade, en bas, on aperçoit un tambour à fentes.


Quel est cet animal?

Quel est cet animal surprenant?
C'est une grenouille!
Elle est du IV ème siècle et provient de Java.









Mon dernier "coup de coeur"

Masque et parure de plumes de culture Tapirapé . Brésil fin du XXème siècle.

Bijoux faits avec des
dents animales.

Saturne

J'ai bien vu Saturne avec ses magnifiques anneaux! Sur la terrasse de l'Observatoire de Paris j'ai pu  admirer la planète, longuement, avec une lunette astronomique.

Saturne

Saturne est une planète géante gazeuse, la deuxième par la taille après Jupiter, la sixième par la distance au Soleil (1429 millions de km en moyenne). Sa durée de révolution sur elle-même est de 11h environ et autour du Soleil de 30 ans.
Elle est majoritairement composée d'hydrogène et d'hélium.
7 principaux anneaux A,B,C,D,E,F,G entourent Saturne, ils sont composés de particules de glace et de poussière.
Aujourd'hui au moins 59 satellites (des lunes) ont été observés.


Le voyage de la sonde Cassini- Huygens
Le 15 Octobre 1997 le lanceur américain Titan IV B lance la sonde Cassini-Huygens. Afin d'économiser du carburant, cette sonde est envoyée à une vitesse relativement réduite non pas vers Saturne qui est beaucoup trop loin mais vers une autre planète plus près. On utilise l'assistance gravitationnelle: lorsque la sonde s'approche de la planète, elle est attirée vers celle-ci par gravitation newtonienne, elle tourne autour de la planète qui agit comme une fronde, donnant une vitesse de plus en plus grande à la sonde qui repart vers une autre planète qui agira de même. Cassini- Huygens survole ainsi deux fois Vénus, puis la Terre, puis Jupiter pour arriver finalement en orbite autour de Saturne le 1er Juillet 2004. La sonde aura parcouru 3,5 milliards de km en près de 7 ans.

Cette sonde est composée de l'orbiteur Cassini de fabrication américaine et de la petite sonde Huygens européenne, arrimée à l'orbiteur. Le 25 Décembre 2004 l'orbiteur Cassini libère la sonde Huygens qui déploie ses trois parachutes pour se poser tout doucement sur le satellite Titan le 14 Janvier 2005. Vous avez peut-être observé cette descente sur des écrans d'ordinateurs

L'exploration de Saturne
L'orbiteur Cassini tourne autour de Saturne et donne plus d'un million d'images de Saturne, de ses anneaux et de ses satellites. Peu à peu les mystères des anneaux sont dévoilés, on y voit des milliards de fines raies lumineuses et colorées. Des geysers de particules glacées et de vapeur d'eau s'échappent du satellite Encelade. La présence d'eau et de composés organiques permettent de penser qu'il existerait des traces de vie extraterrestre.

La sonde Huygens explore l'atmosphère du satellite Titan, elle est composée essentiellement d'azote et de méthane. A la surface de Titan apparaissent des lacs de méthane liquide.

Prométhée et Pandore
De récentes images prises par l'orbiteur Cassini ont montré que l'anneau F était curieusement escorté de chaque côté par deux lunes gardiennes de l'anneau, des bergères en quelque sorte. Ces deux lunes, appelées Prométhée et Pandore, empêchent les particules de l'anneau de s'échapper. Sous l'effet de la gravitation, les particules qui s'éloignent sont soit renvoyées dans l'anneau, soit intégrées dans l'une des deux lunes.


Saturne, Encelade, Titan, Prométhée, Pandore, voilà de beaux noms de divinités de la mythologie grecque.
Les Cassini étaient des savants français et Huygens un savant néerlandais. Ils ont travaillé à l'Observatoire de Paris. La sonde Cassini-Huygens est un brillant hommage à leurs travaux.
J'espère que maintenant la planète Saturne vous paraîtra un peu moins mystérieuse.

Les requins

Ce fut tout à fait par hasard que je choisis dans la bibliothèque d'un hôtel, pendant les vacances, un livre d'un écrivain que je ne connaissais pas du tout, Christophe Ono-dit-Biot. C'est pourtant un  écrivain célèbre ayant remporté de nombreux prix littéraires.
Mais le hasard fit bien les choses car le livre, "Plonger", remarquablement bien écrit, me fit découvrir les requins, ces poissons effrayants et fascinants à la fois. J'appris ainsi qu'il était possible d'en adopter, qu'ils possèdaient des capteurs bien particuliers, les ampoules de Lorenzini, dont je vais vous parler.


L'adoption d'un requin
Il est courant d'adopter un chien ou un chat, mais un requin! Et pourtant, il existe des associations vous proposant une telle adoption. Par exemple, Shark Research Institute est une organisation de recherche sur les requins basée à Princeton dans le New Jersey, qui permet d'adopter un requin-baleine, oui, un requin-baleine, qui n'est pas un petit animal, pouvant mesurer plus d'une dizaine de mètres.
En versant une cotisation, vous recevez sa photo et un certificat d'adoption avec son nom, mentionnant quand, où et par qui il a été marqué. Cette marque est une balise permettant de suivre votre protégé et de le surveiller.
Equipe Cousteau a procédé de même en marquant des requins-marteaux, Adopt a Shark également avec des requins blancs et des requins-marteaux.
L'objectif de ces associations est la sauvegarde des requins dont la population décroît gravement chaque année. Le maintien de ces espèces est indispensable dans l'équilibre écologique. Ces associations ont besoin de dons, en particulier ceux collectés pour les adoptions de requins.

Les ampoules de Lorenzini
Une multitude de points sombres tapissent le museau du requin, les ampoules de Lorenzini, du nom de son découvreur, un anatomiste du XVIIème siècle. Ce sont des capteurs sensoriels situés sur le pourtour de la bouche du squale.
Ces capteurs sont capables de détecter dans l'eau la moindre impulsion électrique émise par les contractions musculaires d'une proie en mouvement ou enfouie dans le sable, sa respiration, les variations de température. Ils perçoivent aisément si vous avez peur ou non, à son approche. En plongée, si vous êtes calme, très calme, il tournera autour de vous sans danger.
Ces ampoules constituent aussi un sixième sens permettant au requin de se guider dans les océans.

Mais ces ampoules ont un point faible, une faille que les plongeurs savent exploiter.
Lorsqu'on les caresse, le requin entre dans une sorte de transe, un état de catalepsie. C'est incroyable mais vrai! La bête s'abandonne complètement, la photo ci-contre vous le montre bien.


Les requins sont-il dangereux?
En voyant dans des vidéos, à la TV, les requins évoluer parmi les plongeurs nullement effrayés, on constate qu'ils ne sont pas dangereux.
Certes, le requin est un prédateur car c'est une nécessité pour lui de se nourrir pour survivre (comme tous les animaux, ainsi que les humains!).
En général les requins sont plutôt craintifs, leurs attaques sur les baigneurs sont extrêmement rares.

Pour conclure, je vous dirai : aimez donc les requins! Soutenez, si vous le pouvez, les associations de sauvegarde de l'espèce! Mais s'il y en a dans les parages, soyez vigilants et surtout très prudents! Evitez de les rencontrer si vous n'êtes pas un plongeur accompli et calme!.....      

Les horloges atomiques

la seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition électronique entre deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133

C'est la définition légale de la seconde donnée en 1967 par la Conférence Générale des Poids et Mesure. Je vais chercher à vous expliquer les mots soulignés. C'est une "explication de texte" en quelque sorte, que je vais faire.

L'atome moderne
Autrefois on pensait que les électrons décrivaient des orbites circulaires ou elliptiques autour du noyau d'un atome.
Après l'apparition de la physique quantique, on a découvert que les électrons étaient dispersés dans un nuage stratifié en couches de niveaux d'énergie quantifiés.
Ces niveaux peuvent, eux-mêmes, se diviser en niveaux d'énergie très proches les uns des autres, les  niveaux fins, qui peuvent à leur tour se diviser en niveaux hyperfins.

L'état fondamental
Lorsque les électrons sont dans les couches d'énergie les plus basses, l'atome est dans un état stable, au repos, appelé état fondamental.

La transition électronique
Rappelons que la transition électronique est le passage d'un électron d'un niveau d'énergie à un autre.
Nous en avons parlé longuement dans notre article "les électrons" du 15 / 06 / 2014.
Deux cas peuvent se produire:
Lorsqu'il passe d'un niveau d'énergie à un autre de niveau inférieur, l'électron cède de l'énergie sous forme de photons. On peut voir alors au spectroscope une raie brillante de la couleur des photons cédés.
Lorsqu'il passe d'un niveau d'énergie à un autre de niveau supérieur, l'électron absorbe de l'énergie sous forme de photons. Au spectroscope, si une lumière blanche traverse un atome, on peut voir une raie sombre correspondant aux photons de la  lumière blanche absorbés par l'électron.
Dans les deux cas, l'énergie des photons (cédés ou absorbés) est égale à la différence d'énergies des deux niveaux de la transition électronique.

Le césium 133
Le césium est un métal alcalin possédant des propriétés chimiques semblables à celles du sodium, du potassium ou du rubidium. Il  possède de nombreux isotopes qui ont les mêmes propriétés chimiques mais des propriétés nucléaires différentes (les noyaux de leurs atomes ont le même nombre de protons mais des nombres différents de neutrons). Seul l'isotope ¹³³Cs est stable et présent dans la nature.

Les horloges atomiques

Nous allons voir comment la définition légale de la seconde intervient dans la construction des horloges atomiques au césium 133.

une horloge atomique au césium 133

Un oscillateur à quartz de fréquence 9 192 631 770 Hz joue le rôle d'une horloge donnant l'heure: l'horloge avance d'une seconde toutes les    9 192 631 770  vibrations de l'oscillateur.

Mais la fréquence de l'oscillateur n'est pas toujours rigoureusement constante. Aussi est-il nécessaire de la contrôler, de l'ajuster en permanence. C'est  la transition électronique entre les deux niveaux hyperfins d'un jet d'atomes de césium 133 (voir la définition légale de la seconde), qui remplit cette fonction.

Il existe d'autres types d'horloges atomiques, au rubidium, au calcium, à hydrogène, ...

Mais les plus utilisées sont les horloges atomiques au césium 133 d'une très grande précision: elles donnent l'heure avec un écart de1seconde au bout de plusieurs millions d'années! On les trouve dans tous les satellites du GPS. Elles sont très nombreuses sur Terre et servent à synchroniser en permanence toutes les horloges (du GPS, de la TV, d'un ordinateur,...). Ce sont les gardiennes fidèles du temps.

L'année 2015 durera une seconde de plus!
Le saviez vous? Les gardiennes du temps donnent le TAI (Temps Atomique International) qui est la moyenne des temps de centaines d'horloges atomiques réparties dans le monde. Le TU (Temps Universel) est fondé sur la rotation parfois irrégulière de la Terre sur elle-même, il s'écarte très légèrement du TAI. Une correction se fait en ajoutant une seconde intercalaire aux horloges du TU.
Depuis 1972, tous les trois ans environ, la seconde intercalaire est introduite soit le 31 Décembre, soit le 30 Juin.
Le 30 Juin 2015, les Terriens ont dormi une seconde de plus. Avant minuit, les horloges du TU ont indiqué:

           23 : 59 : 58        23 : 59 : 59         23 : 59 : 60        00 : 00 : 00

Visite du VLT

Je vous ai déjà parlé du VLT (Very Large Télescope) dans mon article sur "les trous noirs" du 14 / 05 / 2015. J'envie ces visiteurs, astronomes professionnels ou amateurs ou simples touristes, qui vont voir ces télescopes impressionnants en plein désert au Chili.

Et si nous partions les visiter, nous aussi, à notre façon, grâce à Internet !

Composition du VLT

Le VLT est un ensemble de 4 télescopes géants que vous voyez à l'arrière-plan  et de 4 télescopes auxiliaires dans les coupoles au premier plan. Ces installations appartiennent à l'ESO (European Southern Observatory), elles sont situées à 2635 m d'altitude au Cerro Paranal dans le désert d'Acatama au Chili, sous un ciel d'une pureté exceptionnelle! Indispensable aux observations.

Les 4 télescopes géants

Ils sont installés dans des bâtiments compacts pouvant tourner  de façon synchrone avec les télescopes.

Ils peuvent fonctionner séparément, étudiant des astres dans des longueurs d'onde allant de l'ultraviolet à la lumière visible et l'infrarouge.

Le diamètre de 8,20 m d'un miroir principal d'un télescope géant est parmi les plus grands du monde. Plus un miroir est grand, plus il reçoit de lumière et permet de voir des galaxies de plus en plus lointaines (mieux que le fameux télescope spatial Hubble!). Il peut aussi suivre les mouvements des étoiles (par exemple, le mouvement de l'étoile géante bleue S2 s'approchant du trou noir de notre galaxie, que j'ai indiqué dans mon article sur "les trous noirs" du 14 / 05 / 2015).

Plus un miroir est grand, plus la résolution (la plus petite distance ou le plus petit angle séparant deux points) est petite. Par exemple, avec l'un des 4 télescopes géants du VLT la résolution angulaire peut atteindre 0, 0173 secondes d'angle, ce qui représente des détails d'une trentaine de mètres sur la Lune.

Les 4 télescopes auxiliaires

Ils sont aujourd'hui au nombre de 4. Ils se trouvent dans des coupoles qui peuvent se déplacer sur des rails que vous voyez sur la photo. Les diamètres de leurs miroirs principaux mesurent 1,80 m.
Ils sont essentiellement utilisés en interférométrie, comme nous allons le voir.

Le réseau interférométrique VLTI

Le VLTI (Very Large Télescope Interferometer) permet de combiner les faisceaux de lumière provenant de plusieurs des 8 télescopes précédents afin d'obtenir l'équivalent d'un télescope géant pouvant atteindre 100 à 200 m de diamètre. Il permet aux astronomes de discerner des détails avec une précision jusqu'à 25 fois plus importante qu'avec les télescopes géants utilisés séparément. Il serait possible ainsi de discerner un homme ou les phares d'une voiture sur la Lune!

Les faisceaux lumineux captés par les télescopes sont combinés dans un tunnel souterrain grâce à un système complexe de miroirs. Les chemins optiques de ces faisceaux peuvent être modifiés à l'aide des télescopes auxiliaires se déplaçant sur leurs rails.

Le ralentissement et l'accélération du temps

Dans ses théories de la relativité (restreinte en 1905, générale en 1915) Einstein a démontré qu'un intervalle de temps peut prendre des valeurs différentes dans l'Univers. Le temps peut ralentir ou accélérer. Ce qui est difficile à concevoir.

La ralentissement du temps en mouvement

Un événement se déroule dans un repère en mouvement de translation à vitesse constante dans l'espace. Sa durée Δt est mesurée par une horloge du repère.
Cet événement est observé depuis la Terre et sa durée Δt' est mesurée par une horloge fixe sur Terre.
On constate que Δt' est plus grand que Δt , il y a dilatation du temps, le temps semble ralentir dans le repère en mouvement et l'horloge du repère retarde par rapport à celle qui est sur Terre.
Plus précisément Einstein a démontré dans sa théorie de la relativité restreinte que Δt' est égal au produit de Δt par le facteur de dilatation du temps :
         
  où v est la vitesse du repère en mouvement et c la vitesse de  la    lumière.


 Donnons deux exemples de ce phénomène surprenant.

Le paradoxe des jumeaux. Vous avez peut-être vu ce film de science-fiction dans lequel l'un des deux jumeaux voyage dans une fusée à une vitesse très proche de celle de la lumière  (300 000 km/s).
Après un voyage de quelques mois le jumeau de la fusée revient aussi jeune qu'à son départ, tandis que le jumeau resté sur Terre est un vieillard! C'est que la durée du voyage Δt  a été multipliée par un facteur de dilatation énorme pour obtenir la durée Δt' sur Terre.

Les horloges des satellites du GPS retardent par rapport à celles de la Terre. Ce n'est plus de la science-fiction mais une réalité. Une horloge atomique de très grande précision est embarquée dans chacun des 30 satellites du GPS (voir l'article du 09 / 09 /2014). Chaque satellite tourne autour de la Terre à la vitesse constante de 3874 m/s par rapport à la Terre. On remarque que l'horloge atomique embarquée est en retard par rapport à une horloge atomique fixée sur Terre. En calculant le facteur de dilatation on  trouve que le retard en un jour d'une horloge d'un satellite par rapport à une horloge terrestre est environ       Δt' -Δt = 7 microsecondes (7 millionièmes de secondes) par jour.

L'accélération du temps avec l'altitude

Supposons maintenant qu'un événement se déroule dans un repère à très haute altitude dans l'espace. Sa durée Δt est encore mesurée par une horloge du repère.
Cet événement est aussi observé depuis la Terre et sa durée Δt' est mesurée par une horloge sur Terre.
On constate, cette fois, que Δt' est plus petit que Δt, le temps semble s'accélérer et l'horloge en altitude avance par rapport à celle qui est sur Terre.
D'après la théorie de la relativité générale d'Einstein, le temps s'écoule plus rapidement dans un champ gravitationnel beaucoup plus faible à très haute altitude. Rassurez-vous, je ne donnerai pas de formule!
Prenons encore pour exemples les horloges des satellites du GPS.

Les horloges des satellites du GPS avancent par rapport à  celles de la Terre. Les satellites du GPS sont à une altitude moyenne de 20 200 km. La gravitation est très faible à cette altitude, on démontre que    l'avance d'une horloge d'un satellite par rapport à une horloge terrestre est environ                                Δt -Δt' = 45 microsecondes par jour.

Conclusion

Finalement, en tenant compte des deux variations du temps  entraînant en un jour un retard de 7 microsecondes et une avance de 45 microsecondes, une horloge d'un satellite avance environ de  45 - 7 = 38 microsecondes par jour.
Cela correspond à une erreur de positionnement sans conséquence pour nos activités quotidiennes, mais d'une extrême importance  dans le domaine militaire quand il s'agit de localiser avec précision une cible à détruire. D'où la nécessité de synchroniser en permanence les horloges des satellites avec les horloges terrestres.

Hélas! Nous n'avons pas trouvé un moyen de ralentir le temps sur Terre pour rester encore  jeune comme le jumeau de la fusée! Mais tout de même, grâce aux progrès de la médecine et des technologies, grâce à une amélioration due à des facteurs comportementaux et alimentaires, notre espérance de vie (avec de la chance) ne cesse d'augmenter!

L'intelligence du poulpe

C'était la première fois que je pêchais. Notre barque longeait la côte de Villefranche, près de Nice, et  devinez ce qu'un novice comme moi attrapa pour sa toute première pêche? Un poulpe ! Oui, un énorme et impressionnant poulpe. Ne sachant trop quoi en faire, je le donnai à mes deux amis qui m'accompagnaient, pêcheurs chevronnés, stupéfaits (autant que moi) de ma pêche miraculeuse. 

Ce souvenir lointain de pêche me conduit aujourd'hui à étudier ce céphalopode et à vous faire partager mon  émerveillement  pour son intelligence ô combien remarquable.

L'étonnante constitution d'un poulpe
Le poulpe (ou pieuvre) est un animal qui n'en finit pas de surprendre. Il possède:
       1 grosse tête munie d'un bec crochu puissant
       2 yeux énormes
       3 coeurs (le coeur principal aidé de 2 coeurs branchiaux)
       8 tentacules couverts de ventouses
       9 cerveaux (le cerveau central dans la tête, contenant environ 250 millions de neurones, et 8 cerveaux dans les 8 tentacules contenant, chacun, approximativement 50 millions de neurones).

L'intelligence du poulpe
Faites le compte: le nombre de ses neurones est 250 millions + (50x8) millions = 650 millions. Bien que ce nombre soit loin des 100 milliards de neurones d'un cerveau humain, sa répartition dans 9 cerveaux révèle une intelligence exceptionnelle pour un invertébré. Il est capable de déduire, de mémoriser et d'apprendre:

Par exemple, une vidéo nous montre qu'un poulpe se trouvant en dehors d'un bocal et observant longuement celui-ci sait retirer le couvercle pour accéder à la nourriture qui s'y trouve.

Une autre vidéo nous montre qu'un poulpe enfermé cette fois dans un bocal réussit à dévisser le bouchon en s'aidant de ses ventouses et à en sortir en quelques secondes.

Des chercheurs ont filmé un poulpe transportant avec ses tentacules une coque vide de noix de coco pour en faire ensuite un abri. Cet exemple montre sa capacité à faire usage d'outils.

Les talents de mimétisme et de camouflage font de lui un prédateur hors norme
Les gardiens de l'aquarium géant de Seattle s'étaient aperçus que chaque semaine des requins disparaissaient mystérieusement pendant la nuit. Ils filmèrent alors en infrarouge l'aquarium et trouvèrent le coupable: un poulpe! Il se camouflait habilement, prenant la forme et la couleur de la roche environnante, pour sauter ensuite sur sa proie, un squale de 1m. Les puissants tentacules munis de ventouses s'enroulaient sur le requin qui était rapidement dévoré.

Une défense particulièrement efficace
Le poulpe peut dégager un grand nuage d'encre noire lui permettant de se dissimuler aux yeux de ses poursuivants.

Il peut aussi projeter violemment de l'eau en arrière à l'aide de siphons situés de part et d'autre de sa tête, il est alors propulsé en avant à la vitesse d'une voiture de course.


Paul, le poulpe célèbre

Paul était un poulpe qui vivait en captivité dans un aquarium d'Oberhausen en Allemagne.
On s'amusait à l'utiliser pour faire des prédictions de matchs de foot du Championnat d'Europe 2008 et de la Coupe du Monde 2010.
On présentait à Paul deux récipients transparents munis d'un couvercle et contenant chacun une moule. Ces récipients portaient les couleurs des deux pays en compétition et le poulpe faisait connaître son choix de l'équipe gagnante en ouvrant l'une des deux boites pour aller chercher sa nourriture. Sur 14 prédictions au total, 12 se sont révélées exactes.

Le monde entier, la FIFA (Fédération Internationale de Football Association), ont abondamment parlé des pouvoirs divinatoires de Paul le Poulpe. Il a été fait "citoyen d'honneur" de la ville de Carballiño, en Galice, où l'on célèbre chaque année la traditionnelle fête du Poulpe.

La fin d'un héros

Après la Coupe du Monde, Paul retourna à son ancien métier : amuser les enfants venant lui rendre visite. Hélas, sa retraite ne dura pas longtemps. Il mourut quelques mois plus tard, le 26 Octobre 2010, de mort naturelle.

Mais Paul le Poulpe n'est pas tombé dans l'oubli.

Une statue de 1,80 m a été dressée en 2011 dans l'aquarium d'Oberhausen où il avait vécu. Un immense poulpe représentant Paul surplombe un ballon de foot où les drapeaux du monde entier sont représentés. Une petite lucarne permet d'apercevoir une urne dorée contenant les cendres du héros.








Conclusion
Comment ne pas être émerveillé par les prouesses des poulpes, leur intelligence? 
Mais peut-on prendre au sérieux la belle histoire de Paul le Poulpe? 
J'ai voulu lui rendre un hommage bien mérité, comme je l'ai fait pour d'autres animaux. Hachiko, le chien fidèle (mon article du 14 / 01 / 2015) a lui aussi une statue érigée en son honneur, pour sa fidélité. L'amitié aussi est remarquable chez les animaux (mon article du 18 / 03 / 2015). Prenons aussi des leçons de bonne conduite chez les bonobos (mon article du 21 / 01 / 2015).
Intelligence,fidélité,amitié,bonne conduite ne se trouvent pas toujours chez les humains!!

La matière noire

Existe-t-il une matière invisible dans l'Univers? Nous savons déjà qu'elle existe dans les trous noirs (voir mon précédent article). Depuis plus de 80 ans astronomes, astrophysiciens et autres chercheurs étudient l'existence et la nature de cette mystérieuse matière appelée matière noire ou matière sombre (dark matter).

La courbe de rotation d'une galaxie spirale
                                                                                                        

                                                                                                    

Représentons la vitesse de rotation d'une étoile en fonction de sa distance au centre d'une galaxie spirale. 

Plus une étoile est loin du centre de la galaxie, plus sa vitesse de rotation devrait diminuer suivant une loi de Képler (courbe de rotation A).
En réalité les astrophysiciens ont constaté que cette vitesse était constante (courbe B).
On pense que c'est la présence de matière noire qui maintient cette vitesse constante.                                                                                                                                                                                                     

Des halos enveloppent les galaxies

L'amas de galaxies Abell 3827 ci-contre se trouve à environ 1,4 milliard d'années-lumière de la Terre. Il a été observé au VLT, télescope du Paranal au Chili (voir mon précédent article). On voit au centre quatre galaxies qui brillent, auréolées d'arcs bleutés.
Comment interpréter ces observations? On pense que chacune de ces quatre galaxies est enveloppée d'un halo, un "cocon" de matière noire. Les arcs bleutés sont les images d'une galaxie lointaine, données par les halos qui jouent le rôle de lentilles (appelées lentilles gravitationnelles).

Nature de la matière noire
Je pense avoir bien compris les observations illustrées précédentes et j'espère vous avoir convaincus de l'existence de cette matière noire. Mais quelle est sa nature? De quoi est-elle faite? C'est un grand mystère. On pense qu'il y a deux sortes de matière noire:
la matière noire baryonique composée, comme la matière ordinaire, de particules élémentaires appelées baryons: les protons et les neutrons;
et la matière noire non baryonique ou exotique composée de particules hypothétiques : neutrino, WIMP (weakly interacting massive particle),  MACHO (massive astronomical compact halo object), Axion, boson de Higgs peut-être??

Remarque
On ne doit surtout pas confondre matière noire (ou sombre) et énergie noire (ou sombre).
La matière noire exerce une attraction gravitationnelle, alors que l'énergie noire repousse au contraire la matière et est responsable de l'expansion de l'Univers.

Selon les astrophysiciens, l'Univers est composé environ de:
  4% de matière ordinaire visible
  21% de matière noire
  75% d'énergie noire

                                                                                 

Les trous noirs

Dans sa théorie de la relativité générale, Einstein avait prédit l'existence de "singularités gravitationnelles" n'émettant ni ne réfléchissant de la lumière. Elles étaient donc noires et par conséquent invisibles pour les astronomes. Comment alors les détecter? La prédiction d'Einstein a-t-elle été vérifiée?

Qu'est-ce qu'un trou noir
C'est une étoile en fin de vie, massive (sa masse peut être égale à plusieurs fois la masse du Soleil et même atteindre des millions ou des milliards de fois celle du Soleil) qui s'éteint, s'effondre sur elle-même. Sa matière a une telle densité que la gravitation, l'attraction newtonienne qu'elle exerce, est énorme. Tout ce qui passe à sa portée, aussi bien de la matière que de la lumière, est attiré et tombe comme dans un trou en quelque sorte (d'où le nom de "trou").

Aucune lumière ne s'en échappe (d'où le qualificatif de "noir").

Comment détecter un trou noir
Des bouffées de rayons X et de rayons gamma, lorsque la matière entre dans le trou noir, peuvent être détectées par les radiotélescopes.

Les astronomes peuvent aussi observer, à l'aide de télescopes puissants, les déplacements d'étoiles s'approchant de l'ogre qui va les dévorer! Nous allons en donner un exemple.

Un trou noir est au centre  de notre galaxie

Sous le beau ciel pur du Cerro Paranal au Chili, à 2635 m d'altitude, l'observatoire européen austral ESO a installé le VLT   (Very Large Telescope) composé de 4 télescopes de 8,20 m de diamètre  et de 3 télescopes auxiliaires mobiles de 1,80 m de diamètre (ce sont les 3 coupoles à droite, au premier plan), formant un réseau pouvant observer des objets situés à des milliers d'années-lumière (des milliards de km).

En 2002, le VLT a pu suivre le mouvement de l'étoile géante bleue S2 décrivant une ellipse en 15 ans environ, à la vitesse de 5000 km/s, autour d'un objet central massif le Sagittarius A* qui n'est autre qu'un trou noir de masse égale à environ 2,7 millions de fois celle de notre Soleil. Ce trou noir est au centre de notre galaxie (la voie lactée).

L'étoile S2 s'approchant dangereusement de ce trou noir, de ce puits gravitationnel, finira bien par y tomber un jour!

L'horizon d'un trou noir
La margelle de ce puits, les astronomes l'appellent "horizon du trou noir". Plus précisément, cet horizon est une zone sphérique délimitant une région dans laquelle l'espace-temps est profondément modifié (modification de la courbure de l'espace, modification du temps), une région d'où la matière et la lumière ne peuvent s'échapper.

Une étoile apparaissant à l'horizon d'un trou noir atteint un point de non-retour, elle ne peut plus revenir en arrière, elle plonge alors inexorablement dans le trou noir en dégageant des bouffées de rayons X et de rayons gamma.

La traque aux trous noirs
On a découvert trois sortes de trous noirs, ces ogres de la matière:

• Les stellaires de masse comprise entre 3,5 et 100 fois celle du Soleil. Dans un couple d'étoiles, l'une des deux étoiles s'effondre et devient un trou noir stellaire absorbant la matière de l'étoile qui l'accompagne.
• Les intermédiaires de masse comprise entre 100 et des milliers de fois celle du Soleil. On les trouve au coeur des amas globulaires (amas contenant une multitude d'étoiles).
• Les supermassifs de masse des millions voire des milliards de fois celle du Soleil. On les trouve au centre des galaxies (comme la nôtre).

Conclusion

J'espère que les trous noirs, ogres d'étoiles, tueurs en série, ne vous ont pas effrayés!

Rassurez-vous, sous l'effet d'ondes de choc, des milliards de nouvelles étoiles prennent naissance.

Le télescope spatial Hubble a montré de belles pouponnières d'étoiles qui vont grandir. Vous pouvez lire à ce sujet mon article "Naissance,vie et mort d'une étoile" du 07 / 09 / 2013.

La vie continue! Même chez les étoiles!

Nicolas Bourbaki

Je vais vous parler d'un grand mathématicien, célèbre sans avoir jamais existé!

L'apparition de Nicolas Bourbaki 
En 1923 un éminent professeur, pourvu d'une longue barbe, fit son apparition à l'Ecole Normale Supérieure de Paris sous le nom de Nicolas Bourbaki. Il déclara qu'il venait de Poldévie. Devant des élèves médusés, il fit une conférence totalement incompréhensible avec des raisonnements subtilement faux, essayant de démontrer un mystérieux "théorème de Bourbaki"??.....

Mais ce n'était qu'un canular! Nicolas Bourbaki était un mathématicien imaginaire, la Poldévie n'avait jamais existé. L'auteur du canular avait voulu amuser ses camarades de l'Ecole Normale. Ce canular deviendra célèbre, comme nous allons le voir.

Le groupe Bourbaki
La révolution des mathématiques couvait depuis bien longtemps, les traités de mathématiques écrits au XIX ème siècle étaient loin d'être satisfaisants. C'est en 1935, douze ans après la sortie de la blague précédente, que la révolution éclata par la création du groupe Bourbaki, du nom de notre personnage imaginaire.

Ce groupe entreprit une refonte complète des mathématiques dans une série d'ouvrages sous le titre "Eléments de mathématique" cohérents et rigoureux. Les mathématiques modernes étaient nées.

La limite d'âge pour rester dans le groupe étant de 50 ans, celui-ci fut sans cesse renouvelé par de jeunes générations.

Voici une photo historique. Elle a été prise lors du troisième anniversaire du groupe Bourbaki. On y trouve, de gauche à droite, la philosophe Simone Weil, les normaliens Charles Pisot, André Weil dont on voit le front, Jean Dieudonné assis, Claude Chabauty, Charles Ehresmann et Jean Delsarte. On pense que la photo a été prise par Henri Cartan.

L'Association des Collaborateurs de Nicolas Bourbaki

En 1952 le groupe Bourbaki s'élargit et devint l'Association des Collaborateurs de Nicolas Bourbaki. Elle  poursuivit les travaux de rénovation des mathématiques.

La mort de Nicolas Bourbaki
Voici un extrait du faire-part de son décès, aussi fantaisiste et aussi drôle que le célèbre canular. On y trouve de grands mathématiciens du XX ème siècle:
   
« Les familles Cantor, Hilbert, Noether ; les familles Cartan, Chevalley, Dieudonné, Weil ; les familles Bruhat, Dixmier, Samuel, Schwartz ; les familles Cartier, Grothendieck, Malgrange, Serre ; les familles Demazure, Douady, Giraud, Verdier ; les familles filtrantes à droite et les épimorphismes stricts, mesdemoiselles Adèle et Idèle ;
ont la douleur de vous faire part du décès de M. Nicolas Bourbaki, leur père, frère, fils, petit-fils arrière-petit-fils et petit-cousin respectivement, pieusement décédé le 11 novembre 1968, jour anniversaire de la victoire, en son domicile de Nancago. La crémation aura lieu le samedi 23 novembre 1968 à 15 heures au cimetière des fonctions aléatoires, métro Markov et Gödel......»

Les séminaires Nicolas Bourbaki
Aujourd'hui encore, nombreux sont les séminaires portant le nom de ce personnage imaginaire. Nicolas Bourbaki est toujours présent !

Les livres de Nicolas Bourbaki
Beaucoup de livres se vendent encore aujourd'hui, dont l'auteur est un mathématicien qui n'a jamais existé!

Conclusion
Personnellement, à travers cette fabuleuse histoire, j'ai voulu rendre hommage à André Revuz et Michel Queysanne, deux réels descendants de Bourbaki par leurs travaux, que j'ai bien connus et qui m'ont appris tellement de choses !

J'espère que ce canular,qui a marqué une grande révolution des mathématiques en France,vous a quelque peu intéressés,même si vous n'aimez pas les mathématiques!
                         
                                          VIVE  NICOLAS  BOURBAKI      

         

Les quatre saisons

Ce ne sont pas les concertos des "quatre saisons" de Vivaldi mais les quatre périodes de l'année: l'automne, l'hiver, le printemps et l'été, dont je vais vous parler. J'ai remarqué, à ma grande surprise, que lorsque nous sommes le plus près du Soleil il fait le plus froid et lorsque nous en sommes le plus éloignés il fait le plus chaud. Incroyable mais vrai ! Je vais vous expliquer pourquoi.

Un curieux paradoxe

Voici une figure représentant le mouvement de la Terre autour du Soleil lorsque l'on est dans l'hémisphère Nord.

L'orbite de la Terre est presque un cercle. La Terre, comme toutes les planètes, décrit une ellipse dont le Soleil est l'un des foyers (c'est la première loi de Képler), dans le sens de la flèche rouge.

Le périhélie est la position de la Terre la plus proche du Soleil.

L'aphélie est celle qui est la plus éloignée du Soleil.

On constate que du solstice d'hiver à l'équinoxe de printemps la Terre est le plus près du Soleil et c'est l'hiver, du solstice d'été à l'équinoxe d'automne la Terre est la plus éloignée du Soleil et c'est l'été.

Lorsqu'on est plus près du Soleil on pourrait penser que l'on se réchaufferait davantage or c'est l'hiver et lorsqu'on s'éloigne du Soleil il ferait plus froid or c'est le contraire, c'est l'été!!

Comment expliquer ce paradoxe?

L'inclinaison de l'axe du monde
L'axe du monde, c'est-à-dire l'axe de rotation de la Terre sur elle-même passant par le pôle Nord et le pôle Sud, n'est pas perpendiculaire au plan de l'orbite terrestre. C'est son inclinaison qui crée les saisons.

Des environs du 21 Septembre aux environs du 20 Mars :

Le pôle Nord est dans l'ombre. Au voisinage de ce pôle, dans la calotte boréale limitée par le cercle arctique, c'est la nuit complète une partie de l'année.

Dans l'hémisphère Nord, les rayons sont inclinés, le Soleil n'est pas très haut, les jours sont plus courts que les nuits: c'est l'automne puis l'hiver.

Dans l'hémisphère Sud, les rayons du Soleil frappent "en pleine face", le  Soleil est plus haut, les jours sont plus longs que les nuits: c'est le printemps puis l'été.

Des environs du 20 Mars aux environs du 21 Septembre suivant :

Le pôle Nord est éclairé. Au voisinage de ce pôle, dans la calotte boréale, il fait jour une partie de l'année  et l'on peut contempler le magnifique Soleil de minuit!

Dans l'hémisphère Nord, c'est le printemps puis l'été définis comme précédemment.

Dans l'hémisphère Sud, c'est l'automne puis l'hiver définis comme précédemment.

Les inégalités des saisons 
Reprenons la première figure donnant la durée des saisons dans l'hémisphère Nord au cours d'une année. On lit:
   
     durée de l'automne: 89j 21h
     durée de l'hiver :      89j
     durée du printemps: 92j 18h
     durée de l'été:           93j 15h

Ces durées inégales des saisons s'expliquent par la 2ème loi de Képler (la loi des aires) : les durées des saisons sont proportionnelles aux aires balayées par le rayon ST (Soleil-Terre). Cela signifie que le rapport (durée / aire) reste toujours le même, plus l'aire est grande, plus la durée est longue.

Si la distance Soleil-Terre n'intervient pas dans la formation des saisons, elle intervient dans la durée des saisons : l'hiver est la plus courte saison parce que l'aire balayée par le rayon ST est la plus petite car la distance Soleil-Terre est la plus petite. Au contraire, l'été est la plus longue saison parce que l'aire balayée par le rayon ST est la plus grande car la distance Soleil-Terre est la plus grande.

Conclusion
Périhélie, Aphélie, voilà de bien jolis noms ! Est-ce que vous les connaissiez ?

J'ai parlé du réchauffement de notre planète par le Soleil, mais je n'ai rien dit de son réchauffement par les gaz à effet de serre ni de son réchauffement périodique au cours des siècles. Ceci est une autre histoire !

La photographie numérique

Après " le quantique " voici " la photographie numérique " . 
Le monde du numérique est aussi révolutionnaire mais sûrement moins mystérieux que le monde de la physique quantique.
Mon intention est de présenter aux profanes, très simplement et très clairement, quelques notions sans termes trop techniques destinés aux spécialistes ou aux étudiants de la chose (je pense à certains séminaires où les gens se tutoyaient et discutaient entre eux à voix haute en employant des termes bien savants, oubliant les pauvres individus comme moi, qui essayaient de comprendre.....).

Dans les jardins d'Albert Kahn
Albert Kahn (1860-1940) était un riche banquier français, mécène, pacifiste et humaniste. Il constitua une collection mondialement connue: les archives de la planète. Il fit construire aussi de magnifiques jardins dans sa résidence à Boulogne-Billancourt  près de Paris. L'avant-veille de sa mort il se promenait encore dans ses jardins.

J'y ai pris deux belles photos, mais si elles sont belles je n'y suis absolument pour rien. C'est mon petit appareil-photo qui réalise des prouesses instantanément grâce au numérique, cette merveilleuse technologie de la fin du XX ème siècle.

Sans doute la neige de ce mois de Février a-t-elle embelli le paysage ?

Ce jardin japonais rend hommage aux voyages d'Albert Kahn au Japon.

Cette forêt bleue doit son nom à la couleur bleue des cèdres de l'Atlas et des épicéas du Colorado.

Albert Kahn  voulait, avec ces arbres, réunir symboliquement les continents africain et américain dans un monde qu'il souhaitait en paix.





La photographie numérique

Le capteur
Fini le rouleau de pellicule que l'on faisait développer dans une boutique après plusieurs jours d'attente et en payant! La lumière n'est plus recueillie sur une pellicule mais sur un capteur. A partir des photons lumineux qu'il reçoit, le capteur fabrique des électrons indispensables à un premier codage car ils transportent un courant électrique nécessaire à la fabrication des bits, ces éléments prenant les valeurs 0 (absence de courant) ou 1(présence de courant).

Le codage
Le codage se fait de la même façon que dans un ordinateur (voir mon article "le code informatique" du 13 /12 /2014).

Un octet est une suite de 8 bits: 00000000, 00000001, 00000010,...., 00100110,...., 11111111.

Un pixel est le plus petit élément d'une image. Plus le nombre de pixels est grand, plus la qualité de l'image est meilleure. La couleur d'un pixel est constituée de 3 composantes primaires: le rouge, le vert, le bleu d'intensités variables. Chaque composante est codée par un octet donc un pixel est codé à l'aide de 3 octets.

Mais ce codage est bien lourd, la multitude des pixels avec leurs cortèges d'octets de 8 bits est ingérable!! C'est pourquoi un deuxième codage est nécessaire, utilisant des nombres beaucoup plus simples. D'où l'appellation de photographie numérique.

Le stockage
Ce sont ces derniers nombres qui sont stockés dans la mémoire, cette petite carte (SD, MS, CF, MMC,.....) que l'on met dans un appareil-photo.

La restitution des images
Un décodage renvoie les pixels stockés et permet de visualiser les photos qui ont été prises.
Une clé USB transfère les photos dans un ordinateur qui peut les renvoyer ensuite dans d'autres ordinateurs, iPhones, iPads, etc,,...

C'est ainsi que vous avez vu mes belles images ci-dessus.

Le" numérique" est utilisé dans bien d'autres domaines : le son, la vidéo, la télévision, le cinéma sont aujourd'hui NUMERIQUES !

Le quantique

Quantique! Vous avez dit quantique! Comme c'est bizarre! En effet, la physique quantique est bizarre. Elle est déroutante, elle décrit un comportement de certaines particules microscopiques bien différent de celui des objets macroscopiques c'est-à-dire visibles à l'oeil nu.

Le comportement de l'infiniment petit

La superposition de plusieurs états
La position, la vitesse, l'énergie, etc,.... sont des états d'une particule. En physique quantique chacun de ces états est lui-même la superposition de plusieurs états simultanément.
Par exemple un électron envoyé sur un écran peut se trouver, en même temps, à un endroit, à un autre, à un autre,.... et atteindre plusieurs vitesses à la fois.
C'est cette simultanéité qui est surprenante.

Le hasard
Einstein disait "Dieu ne joue pas aux dés" et pourtant les mesures d'un état sont bien aléatoires, elles sont le fruit du hasard, avec une probabilité de se réaliser et non une certitude.
Dans l'exemple précédent, chacune des positions ou des vitesses a une certaine probabilité (nombre compris entre 0 et 1) de se produire.

La dualité onde-particule
Une particule peut se comporter à la fois comme une onde et comme un corpuscule (un quantum).
Par exemple la lumière est faite d'ondes électromagnétiques et de photons. On peut, de même, associer une onde à un électron. Il en est ainsi pour d'autres particules (voir mon article "La double nature onde-particule" du 10/10/2014).

La quantification
En physique classique, les états peuvent prendre des valeurs continues. Par exemple on peut faire varier la vitesse d'un avion de façon continue de 0 à 300 km/h, en chauffant de l'eau on peut augmenter sa température progressivement de 0 à 100°C.

En physique quantique, les valeurs des états sont quantifiées. On ne peut passer de façon continue d'une valeur d'un état à une autre. Par exemple, les électrons d'un atome forment un "nuage" stratifié en couches ayant différents niveaux d'énergie dont la valeur est bien déterminée. L'énergie d'un électron porté à haute température varie par paliers en passant d'un niveau d'énergie à un autre.

L'intrication
Une interaction en un endroit d'une particule a une répercussion immédiate sur une autre particule en un autre endroit. On dit alors que les deux particules sont intriquées : les états de l'une dépendent des états de l'autre.
Nous donnerons plus loin un exemple de cette intrication, dans les ordinateurs quantiques.

Applications

Le microscope électronique
Une application très employée de la dualité onde / électron est celle du microscope électronique.
Dans un microscope électronique le faisceau d'électrons envoyés sur un objet a une longueur d'onde beaucoup plus petite que celles d'un faisceau de lumière d'un microscope optique d'où une résolution (la plus petite distance séparant deux points) beaucoup plus petite et un grandissement (rapport du diamètre  de l'image à celui de l'objet) beaucoup plus grand.

L'ordinateur quantique
Le bit (binary digit) est la plus petite unité d'information d'un ordinateur classique, pouvant prendre les valeurs 0 (absence de courant) ou 1 (présence de courant).

Le qubit (ou bit quantique) est la plus petite unité d'information d'un ordinateur quantique, sa valeur est la superposition des deux états 0 et 1 c'est-à-dire une combinaison de ces deux états avec une probabilité de les obtenir.

Deux qubits peuvent avoir  une intrication quantique : l'état d'un qubit dépend de celui d'un autre qubit et vice versa.

Ces deux propriétés (superposition des états et intrication) permettent d'augmenter considérablement la vitesse de calculs et la puissance des futurs ordinateurs quantiques.

La thérapie quantique
De nombreux congrès sur une forme nouvelle de médecine, la thérapie quantique, ont eu lieu. De quoi s'agit-il?
Notre corps contient une multitude de particules d'ondes électromagnétiques, les biophotons, qui émettent des informations en tous genres sur notre état de santé.

Patiente utilisant l'appareil de médecine
quantique: le BICOM

Ci -contre, une patiente est harnachée d'électrodes. Les informations sont recueillies sur un écran et analysées par un appareil de médecine quantique qui détermine l'état de santé de la patiente, il donne un bilan complet
physiologique et émotionnel.

L'appareil renvoie ensuite des informations permettant de diagnostiquer des défaillances de l'organisme et de le rééquilibrer.

Ces informations permettent d'obtenir, dans certains cas, une amélioration d'un état, mais elles sont fondées sur des probabilités, comme toute la physique quantique.


Conclusion
La difficulté, pour moi, a été de transmettre le plus simplement possible  des notions bien compliquées.
J'ai voulu donner un aperçu de la physique quantique tellement surprenante, mais aussi tellement passionnante et révolutionnaire.

J'espère que vous avez appris quelque chose, que votre" état "de disposition à l'égard de cette physique quantique s'est amélioré...... si vous vous êtes donné la peine de lire mon billet!

La forêt de Compiègne

A 85 km au Nord de Paris se trouve l'une des plus grandes et des plus belles forêts de France, la forêt de Compiègne. Elle abrite deux lieux ô combien historiques: le château de Compiègne que je connais bien et la Clairière de l'Armistice. Je vais vous raconter leur histoire.

Le château de Compiègne

Retour du sacre de Reims 
En 1429, revenant de Reims où il avait été sacré en présence de Jeanne d'Arc, Charles VII fit une entrée solennelle au château de Compiègne et y séjourna 12 jours. Il inaugura alors une tradition: celle de la halte au château au retour du sacre de Reims, elle fut pratiquée jusqu'à Charles X inclus.

En villégiature ou à la chasse
De nombreux souverains de France (François 1er, Henri IV, LouisXIII, Louis XIV, Louis XV, Louis XVI, Napoléon 1er, Napoléon III) y vinrent en villégiature ou pour chasser dans l'immense forêt de Compiègne.

Trois rencontres et un mariage
Ce qui est pour le moins surprenant, ce sont les trois rencontres historiques favorisées par des séjours sans doute idylliques dans ce château:

• En 1770 ce fut la première rencontre du Dauphin le futur roi Louis XVI et de Marie-Antoinette.
• En 1810 (40 ans plus tard) scénario identique avec Napoléon 1er et Marie-Louise d'Autriche la future impératrice.
• En 1852 même chose avec Napoléon III et Eugénie de Montijo qui sera aussi impératrice de France.

Il y eut également un beau mariage, celui de la princesse Louise-Marie d' Orléans, fille du roi Louis-Philippe, avec Léopold 1er roi des Belges.

Les Séries de Compiègne
Sous le Second Empire furent organisées des "Séries". Périodiquement un grand nombre d'invités des souverains (princes, ambassadeurs, le peintre Delacroix, les écrivains Vigny, Musset, Flaubert, les musiciens Gounod, Verdi, les savants Claude Bernard, Cuvier, Pasteur, etc,....) étaient conviés à passer une semaine au château.

Plus récemment
Durant la première guerre mondiale, on y installa le GQG (Grand Quartier Général) anglais, puis le GQG du général Pétain ainsi qu'un hôpital militaire.
En 2006 fut organisé le sommet France-Allemagne-Russie réunissant Jacques Chirac, Angela Merkel et Vladimir Poutine.                                      

La Clairière de l'Armistice

Le wagon de l'Armistice

C'est dans la clairière de Rethondes en forêt de Compiègne que le Maréchal Foch reçut les plénipotentiaires allemands le 11 Novembre 1918. L'armistice fut signé dans un wagon que l'on appela "le wagon de l'Armistice".                        

C'est dans ce même wagon que fut signé l'armistice du 22 Juin 1940 à la demande d'Hitler qui prit ainsi sa revanche.                                      

Face à l'avancée alliée, ce wagon fut brûlé par les SS en Avril 1945, ne laissant que la statue de Foch.                                                                  

Le site a été reconstitué à l'identique (avec une réplique du célèbre wagon) ultérieurement.                                                                                            

J'espère que vous avez appris quelque chose. C'est mon souhait le plus cher!