Qu'est-ce que la couleur ?

L’oeil est équipé de différents dispositifs de vision. Par exemple, il existe les bâtonnets, qui « voient » dans une lumière à basse intensité, et les cônes, « qui voient en couleur ».

Surtout, la perception de la couleur dépend de l’intensité. C’est pourquoi les étoiles nous paraissent blanches.

Ce qui semble signifier que les couleurs n’ont pas de réalité. Plus généralement, l »homme est un ensemble de capteurs adaptés à différents signaux extérieurs, en particulier des longueurs d’onde. Ces signaux sont retranscrits d’une façon qui cherche à être la plus efficace possible.

En quelque sorte, nous évoluons dans une « réalité virtuelle ».

(Réflexions suscitées par le cours de physique de Richard Feynman.)

Mécanique quantique

Feynman donne une introduction à la mécanique quantique qui n’a rien à voir avec ce que j’ai connu.

Je me souviens d’équations mystérieuses. Chez lui, il part de l’expérience. Il montre que, dans certaines conditions, l’électron est diffracté. C’est à dire qu’il se comporte comme une onde. Du coup, on aboutit au principe d’incertitude d’Eisenberg, qui devient le principe fondamental de la mécanique quantique, sur lequel tout repose.

Et, surprise, ce principe produit une forme de certitude. C’est lui, en quelque sorte, qui maintient les électrons en orbite. En effet, sans cela l’électron obéirait à la mécanique newtonienne, dissiperait son énergie, et finirait collé au noyau. Ce qui permet à Richard Feynman de faire quelques calculs précis… Paradoxe. Et il y a beaucoup d’autres applications pratiques du dit principe. Par exemple, il fournit une raison pour laquelle nos chaussures ne s’enfoncent pas dans le sol…

Encore plus mystérieux que les équations mystérieuses ? Ou est-ce notre « esprit simplifiant » qui est totalement inadapté à la réalité ?

Cours de physique de Feynman

Il y a très longtemps, j’ai acheté un tome des cours de physique de Richard Feynman. Amazon ne m’avait pas livré celui que j’avais demandé. Et, de toute manière, je n’avais pas eu le temps de le lire.

Je l’ai redécouvert, à l’occasion d’une émission de la BBC. Qu’est-ce que j’observe ? Que c’est radicalement opposé à ce que l’on m’a enseigné.

Les cours que j’ai reçus ne parlaient que de mathématiques. Certes il en est aussi question ici, mais ce n’est qu’un outil. Les belles théories bien propres ne sont que des approximations de phénomènes plus subtils. Et ce cours va bien plus loin que ce que l’on m’a dit. Il s’intéresse à des quantités de phénomènes. En fait, il cherche à expliquer. Pourquoi la lumière « ralentit » dans un matériau (ce qui produit les phénomènes de réfraction), pourquoi il s’en « perd », comment fonctionne un oeil…

Cours pour praticien ? La physique y apparaît comme un bricolage habile. Un coup de mécanique quantique par ci, un coup d’oscillateur classique par là… Et c’est pour cela que le physicien, à l’image de Feynman, doit connaître toute la physique, et pas seulement sa spécialité ? Voilà pourquoi, aussi, il introduit si tôt des éléments de physique la plus avancée, quantique et relativiste, contrairement à ce que fait l’enseignement français ?

Et pourquoi, il me semble que Feynman cherche à développer l’intuition de l’élève ? Intuition qui lui permet de trouver « évidents » les phénomènes physiques ?

(Je suis surpris de la quantité de choses que l’on peut calculer. Mais, j’aimerais comparer les prévisions de ces équations avec la réalité. Car, comme en ce qui concerne les marées ou les arcs en ciel, la physique me semble permettre, justement, d’avoir une intuition des phénomènes naturels, sans pouvoir exactement les décrire. D’ailleurs, très vite, les modèles se complexifient étonnamment rapidement. Un coup d’amortissement par ci, une multiplication de fréquences de résonance par là…)

Ce que j’en retiens, finalement, c’est que j’apprends énormément ! Ce cours éclaire un nombre surprenant de questions de la vie courante. Par contraste l’enseignement français a fait de la physique un défi pour l’esprit. C’est peut-être pour cela qu’il nous a dégoûtés de la science.

Le pendule de Foucault, de Foucault

Le livre d’Umberto Eco m’a amené à me demander ce qui faisait bouger le pendule de Foucault. Une fois de plus j’ai pesté contre l’Education nationale. Car elle en fait un simple exercice de cours, ennuyeux comme tout exercice de cours. Conséquence, je ne me souviens quasiment plus des lois de la physique. En creusant mon inconscient, il me semble que le pendule est associé au mouvement de la terre et à la force d’un certain Coriolis, que l’on accuse d’user les rails de la SNCF et de faire tourner l’eau des lavabos.

En fait, si l’on place le pendule à un des pôles, sur l’axe de rotation de la terre, ce qui se passe est évident : le sol défile alors que le pendule se balance dans un plan fixe. Là où tout se complique, c’est lorsque le pendule est ailleurs sur le globe, par exemple au Panthéon ou au musée des Arts et métiers.

En fait, l’origine de l’expérience est plus simple que cette histoire. Si la terre ne tournait pas, le pendule se balancerait dans un plan fixe. Le fait que ce plan change montre que cette hypothèse est fausse. Calculer la vitesse angulaire de la rotation du dit plan n’était probablement pas ce que cherchait Foucault.

Faire le calcul n’est pas compliqué quand on est aidé par un livre de cours. Seulement, le résultat est quelque peu surprenant : la rotation du plan est fonction de la latitude ; sauf aux pôles, le plan de balancement du pendule ne tourne pas en un jour. Et il ne tourne pas du tout à l’équateur. Plus exactement, il y a deux mouvements : un premier, de durée un balancement, dans lequel le pendule est emmené, par Coriolis, de part et d’autre du plan, et un second, beaucoup plus lent, de rotation du plan de balancement.

Cette expérience élémentaire aurait mis KO Einstein. En effet, selon lui, si le pendule tourne, c’est qu’il n’est pas dans un « repère galiléen ». Mais alors, où est ce « repère galiléen » ? Apparemment ce serait celui des « étoiles lointaines ». Or, la théorie d’Einstein, contredisant ce que l’on croyait jusque-là, part de l’idée qu’il n’existe pas de repère absolu…

Morale ? Contrairement à ce que nous disent nos professeurs, on ne sait rien, et c’est cela qui est passionnant !

Gérard Mourou

M’étais-je mépris sur Gérard Mourou ? C’est ce que m’a fait penser un entretien qu’il a eu avec Etienne Klein. (France Culture)

Je croyais qu’on lui avait octroyé le prix Nobel pour quelque curiosité. Eh bien celle-ci pourrait avoir des applications révolutionnaires. Elle consiste à utiliser un laser pour produire une puissance colossale pendant un temps extraordinairement faible (l’un étant lié à l’autre). Cela sert en chirurgie de l’oeil. Mais cela permettrait aussi de faire les expériences de physique des particules en chambre, et d’aller au delà de tous les rêves du CERN, et, qui sait ?, d’éliminer la radioactivité des déchets radioactifs.

(Et la fusion nucléaire ? me suis-je demandé.)

Le progrès technologique n’aurait-il pas dit son dernier mot ?

Ondes gravitationnelles

Rencontre entre trous noirs. Une partie de leur masse devient de l’énergie. Ce qui crée une « onde gravitationnelle ». Tout le monde en parle. Il y a beaucoup de ce qui fait les caractéristiques de la science dans cette histoire :

Elle a quelque-chose d’invraisemblable : on mesure des écarts d’un dizaine de millième de la dimension du proton. Comment y parvient-on en dépit de toutes les incertitudes qui peuvent entrer en compte ?
Les héros de l’affaire sont trois scientifiques, maintenant en retraite (l’un a perdu la raison…), qui ont conçu l’expérience et se sont battus pour obtenir les énormes fonds nécessaires. Découvrir demande-t-il de vivre comme si l’on ne devait pas mourir ? (On est bien loin de l’esprit de l’économie de marché ?)
Finalement, on aurait détecté des phénomènes que l’on ne croyait pas possibles : des trous noirs massifs.

Les conditions initiales d'Einstein

Einstein est d’utilité publique. Grâce à lui, nous avons une excellente opinion de nous-mêmes. Mécanisme en deux temps : 1) on proclame que c’est l’homme le plus intelligent de tous les temps ; 2) on montre qu’une de ses idées est ridicule. Ce qui sous-entend « qu’on » est plus intelligent que le plus intelligent…

Dans cet épisode, on s’en prend à ses déclarations concernant la mécanique quantique. Pour lui, des conditions initiales identiques doivent donner des résultats identiques. La mécanique quantique dit que ce n’est pas le cas, et l’expérience lui donne raison. (Article de F.Wilczek.) Le monde est imprévisible.

Pour ma part, je soupçonne que « condition identique » n’a pas de signification. La physique travaille sur des abstractions. Qu’est-ce qu’un « électron » par exemple ? De loin, on le sait, mais de près ? Il en est de même pour toutes les grandeurs de la physique, la hauteur d’eau par exemple.

Philosophie et mort de l'homme

Foucault aurait annoncé « la mort de l’homme », dit Michel Onfray. D’une manière générale la philosophie traditionnelle, depuis Platon, pense que l’idée est première. Que l’homme est déterminé, donc n’existe pas. Michel Onfray nie cette conclusion.

Cependant, ne sommes-nous pas tout de même un peu déterminés par les lois de la physique ? Mais ces lois ont-elles une réalité ? Essayez de construire un pont, de lancer une fusée ou de diriger une sonde interplanétaire en utilisant les lois de la physique ! Elles donnent des idées générales, mais, pour en tirer du pratique, il faut avoir recours à l’empirisme. En fait, ce ne sont pas tant les lois qui sont en cause que ce sur quoi elles s’appliquent. Curieusement, je ne connais pas de gens qui l’aient remarqué. Prenons le cas des planètes. Henri Poincaré a montré que, pour connaître leur trajectoire, il faut connaître leur position avec une infinie précision, ce qui est impossible. Mais ce qu’il n’a pas dit est : qu’est-ce qu’une planète ? Les lois de la gravitation classiques s’appliquent au centre de gravité. Mais quel est le centre de gravité d’une planète ? Où commence une planète et où finit-elle ? La physique demande des frontières, alors que l’on est incapable de les déterminer.

Un autre problème auquel je me suis intéressé cet été est celui des marées. Un cours de physique vous dira qu’elles ont une période de 12h25, résultat de la combinaison des mouvements de la terre et de la lune. Avec un petit coup de pouce du soleil. Quant au calcul de la hauteur d’eau, il faut inclure des phénomènes de résonance, qui dépendent de la forme du fond marin.

Mais, à La Rochelle, fin août, les marées semblaient distantes les unes des autres de 12h30, et surtout cette durée changeait sans arrêt. Du coup, j’ai demandé son avis à Wikipedia. Réponse : la formule de calcul est semi empirique. Quant à la hauteur d’eau, le vent peut la faire varier d’un mètre… Dans cette affaire la question la plus intéressante est : que signifie « hauteur », comment la mesure-t-on ? Où ?…

Longue marche vers le capitalisme ?

Longue marche vers le capitalisme. La Chine va-t-elle privatiser la terre ? Ce qui retirerait beaucoup de son pouvoir au parti. Pourtant le capitalisme ne paraît guère séduisant ces temps-ci… Salarié = perdant ?Alors que la part des salaires dans la richesse mondiale semblait une constante, elle a beaucoup chuté. Et, en plus, les hauts revenus comptent pour de plus en plus dans le total. Raison ? Le commerce (avec les émergents), la technologie (dont les prix baisse et qui remplace l’homme), la libéralisation (qui a liquidé les protections du travailleur). Les bénéfices des entreprises américaines sont toujours plus hauts. Part des salaires, dollar et surtout investissement en baisse. Ça pourrait ne pas durer. En tout cas, le climat des affaires n’est pas sain. Les entreprises ont maintenant recours à de douteuses obligations « hybrides ». Avatar des subprimes ? La justice américaine rançonne les banques. Pas besoin de procès pour cela. Elle les menace de leur retirer leur licence. USA, pays de l’arbitraire ?

Barak Obama ne maîtrise ni ses services secrets, ni les développements informatiques nécessaires à son système de santé. Mauvais manager, dit The Economist. Je pense plutôt qu’il s’en fiche. Etre premier ministre en Italie ressemble à un rodéo. L’éducation suédoise va mal. Visiblement le système éducatif est mal aimé. Enseignants mal payés et bizarre mélange public privé qui ne semble ni très sain, ni très contrôlé. La Grèce fait preuve d’esprit entrepreneurial. Energie du désespoir ? Le coût de l’administration européenne n’arrête pas de croître. The Economist aimerait que l’Allemagne sorte de sa culture de surplus. Et qu’elle relance la croissance européenne en libéralisant le marché des services.

Il faut éduquer les filles disent les économistes. C’est bon pour le développement. Mais la fille est trop importante pour la famille pour qu’elle aille à l’école. C’est une assurance contre les aléas de la vie. Alors, assurons les familles et les filles étudieront !

PSA sort le nez de l’eau. Il a fait le travail qu’il aurait du faire il y a une décennie. Ce qui le remet en course, sans lui donner l’avantage. Fiat fait fabriquer en voiture en Serbie. La main d’œuvre n’est pas chère. Et le gouvernement n’est pas avar de subventions. Et l’entrée en bourse de Twitter ? Excellente occasion de spéculer à court terme. Mais mauvais investissement à long terme. En Angleterre, le crowdfounding s’étend aux start up. Vu le taux de déchets, l’investisseur doit avoir le cœur bien accroché. Aux USA, les OGMauraient perdu la bataille de l’étiquetage.

Science. On n’arrive pas à détecter la présence de matière noire. On en a besoin pour expliquer le mouvement des galaxies. Pourquoi les espèces se divisent-elles en sous-espèces ? Apparemment cela tiendrait à la capacité de leurs membres à faire évoluer leurs caractéristiques pour se ressembler.

La thermodynamique, ultime loi de la nature ?

Agitation

Et si les scientifiques s’épuisaient pour rien à chercher à unifier les lois de la physique, avec des théories compliquées ? Et si la loi ultime était la thermodynamique, loi de l’écoulement de la chaleur, mais aussi loi de l’incertitude en ce qui concerne l’information ?

Il n’y a pas besoin d’expliquer le temps en thermodynamique : c’est le résultat naturel de sa seconde loi, de croissance de l’entropie. Apparemment la thermodynamique s’accommoderait très bien de la mécanique quantique, et serait capable de retrouver les lois de la gravitation…

Etrange, voici une idée dont les conséquences méritent certainement d’être creusées… (En tout cas, la thermodynamique est la loi physique qui semble la plus proche du changement tel que je l’étudie.)