{"id":3094,"date":"2012-05-14T00:01:56","date_gmt":"2012-05-13T22:01:56","guid":{"rendered":"http:\/\/sciencetonnante.wordpress.com\/?p=3094"},"modified":"2012-05-14T00:01:56","modified_gmt":"2012-05-13T22:01:56","slug":"la-plus-grosse-erreur-de-toute-lhistoire-de-la-physique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2012\/05\/14\/la-plus-grosse-erreur-de-toute-lhistoire-de-la-physique\/","title":{"rendered":"La plus grosse erreur de toute l’histoire de la physique"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>En th\u00e9orie, il n’y a pas de diff\u00e9rence entre la th\u00e9orie et la pratique. En pratique, il y en a une.<\/em><\/p>\n

Aujourd’hui nous allons voir ce qui est, \u00e0 ma connaissance, la plus grosse erreur jamais commise en physique th\u00e9orique, au moins au sens quantitatif. Elle concerne l’\u00e9nergie du vide, cette quantit\u00e9 qu’on appelle parfois l’\u00e9nergie noire.<\/p>\n

Si jamais il vous est d\u00e9j\u00e0 arriv\u00e9 de faire un calcul manifestement faux, et d’en \u00eatre tout honteux : lisez ceci, \u00e7a va vous d\u00e9complexer !<\/p>\n

L’\u00e9nergie du vide en cosmologie<\/h3>\n

Les mod\u00e8les cosmologiques qui d\u00e9crivent l’Univers ob\u00e9issent aux lois de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale d’Albert Einstein. Ce sont ses \u00e9quations qui conduisent \u00e0 la pr\u00e9diction que notre Univers est actuellement en expansion, et qu’il y a 13.7 milliards d’ann\u00e9es, il \u00e9tait dans un \u00e9tat tr\u00e8s dense et tr\u00e8s chaud. C’est un fait av\u00e9r\u00e9 aujourd’hui, mais initialement, Einstein ne croyait pas \u00e0 la possibilit\u00e9 d’un Univers en expansion. C’est pourquoi il avait choisit de trafiquer artificiellement ses \u00e9quations pour rendre l’Univers statique, en y ajoutant une composante myst\u00e9rieuse : l’\u00e9nergie du vide<\/strong>.<\/p>\n

Apr\u00e8s la d\u00e9couverte de l’expansion de l’Univers par Hubble en 1929, Albert Einstein a reconnu son erreur et supprim\u00e9 l’\u00e9nergie du vide de ses \u00e9quations. Il l’a m\u00eame qualifi\u00e9e de \u00ab\u00a0plus grande erreur de sa carri\u00e8re\u00a0\u00bb. L’\u00e9nergie du vide est donc rest\u00e9e au placard pendant 60 ans.<\/p>\n

Mais au d\u00e9but des ann\u00e9es 90, de nouvelles observations sont venues semer le trouble : plusieurs astrophysiciens ont en effet mis en \u00e9vidence l’acc\u00e9l\u00e9ration de l’expansion de l’Univers<\/strong>; cela leur a valu d’ailleurs le prix Nobel de physique 2011. Mais pour expliquer cette acc\u00e9l\u00e9ration inattendue, les cosmologistes ont finalement d\u00fb r\u00e9-introduire l’\u00e9nergie du vide<\/strong> qu’Einstein avait abandonn\u00e9.<\/p>\n

Depuis on a m\u00eame pu estimer pr\u00e9cis\u00e9ment sa contribution : pr\u00e8s de 73% de l’\u00e9nergie contenue dans l’Univers serait en fait cette myst\u00e9rieuse \u00e9nergie du vide, parfois qualifi\u00e9e pour l’occasion d’\u00e9nergie noire<\/strong>. Quantitativement on peut mesurer sa densit\u00e9 : environ 0.0000000000001 Joules par cm3<\/strong>.\u00a0 (nombre minuscule qu’on peut appeler aussi \u00ab\u00a010 puissance -13\u00a0\u00bb et noter \\(10^{-13}\\))<\/p>\n

Donc l’\u00e9nergie du vide existe et on connait sa densit\u00e9 : \u00e7a, c’est la pratique, et jusqu’ici tout va bien. L\u00e0 o\u00f9 \u00e7a se corse, c’est quand on essaye de calculer cette valeur \u00e0 partir de la th\u00e9orie.<\/strong><\/p>\n

L’\u00e9nergie du vide en physique quantique<\/h3>\n

En cosmologie, l’\u00e9nergie du vide n’est qu’une donn\u00e9e d’entr\u00e9e, un param\u00e8tre astrophysique que l’on mesure. Mais la physique quantique, qui r\u00e9git le monde au niveau microscopique, nous explique d’o\u00f9 vient l’\u00e9nergie du vide, et nous permet la calculer. Alors voyons si \u00e7a colle.<\/p>\n

Pour comprendre l’origine de l’\u00e9nergie du vide en physique quantique, il faut se rappeler du principe d’incertitude de Heisenberg<\/strong> : il n’est pas possible de d\u00e9finir pr\u00e9cis\u00e9ment \u00e0 la fois la vitesse et la position d’un objet. Essayons de voir ce que \u00e7a donne avec un simple ressort.<\/p>\n

\"\"<\/a>C’est une situation classique dans les probl\u00e8mes de m\u00e9canique au lyc\u00e9e : on consid\u00e8re une masse M fix\u00e9e \u00e0 l’extr\u00e9mit\u00e9 d’un ressort de raideur K. En physique classique, le syst\u00e8me peut tr\u00e8s bien \u00eatre au repos complet : la masse \u00e9tant dans la position x=0, \u00e0 une vitesse v=0 : l’\u00e9nergie totale du syst\u00e8me est nulle (voir ci-contre).<\/p>\n

Mais en physique quantique, \u00e7a n’est plus possible puisque x et v ne peuvent pas \u00eatre tous les deux simultan\u00e9ment pr\u00e9cis\u00e9ment nuls. Cela veut donc dire que la position et la vitesse de la masse subissent des petites fluctuations quantiques, qui impliquent que l’\u00e9nergie totale du syst\u00e8me ne peut pas \u00eatre strictement nulle.<\/strong><\/p>\n

Eh bien dans le vide, c’est pareil ! Prenons le champ \u00e9lectromagn\u00e9tique, compos\u00e9 comme son nom l’indique du champ \u00e9lectrique E et du champ magn\u00e9tique B. Ces deux-l\u00e0 subissent la relation d’incertitude d’Heisenberg et ne peuvent pas \u00eatre tous les deux nuls en m\u00eame temps. Moralit\u00e9 : m\u00eame dans le vide, ces deux champs ont des petites fluctuations, et une \u00e9nergie associ\u00e9e qui ne peut pas \u00eatre nulle. C’est ce qu’on appelle l’\u00e9nergie du vide, et on peut se la repr\u00e9senter comme si en chaque point de l’espace il y avait des tas de petits ressorts subissant des fluctuations quantiques.<\/p>\n

\u00c7a c’est qualitativement ce qui se passe. Maintenant quantitativement, on va rigoler. Si on applique les principes de la physique quantique pour calculer effectivement cette \u00e9nergie du vide, on arrive au r\u00e9sultat suivant : 10^107 J\/cm3<\/strong>. Oui oui, vous avez bien lu, 10 puissance 107, soit 1 suivi de 107 z\u00e9ros : une \u00e9nergie \u00e9norme, astronomique, d\u00e9mentielle !<\/strong><\/p>\n

Si on compare le calcul fait en physique quantique \u00e0 la valeur mesur\u00e9e en astrophysique, on se rend compte que les deux diff\u00e8rent d’un facteur \u00ab\u00a010 puissance 120\u00a0\u00bb<\/strong> ! Je pense qu’on peut sans trop de risque dire qu’il s’agit de la plus grosse erreur jamais faite par une pr\u00e9diction th\u00e9orique ! Et il s’agit aussi d’un des probl\u00e8mes les plus importants de la physique th\u00e9orique actuellement : pourquoi l’\u00e9nergie du vide est-elle si petite (en pratique), alors qu’elle devrait \u00eatre si grosse<\/strong> (en th\u00e9orie)<\/strong> ? R\u00e9soudre ce dilemme devrait nous permettre d’en savoir plus sur la structure quantique de l’espace-temps, mais aujourd’hui, personne n’a r\u00e9ussi !<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En th\u00e9orie, il n’y a pas de diff\u00e9rence entre la th\u00e9orie et la pratique. En pratique, il y en a une. Aujourd’hui nous allons voir ce qui est, \u00e0 ma connaissance, la plus grosse erreur jamais commise en physique th\u00e9orique, au moins au sens quantitatif. Elle concerne l’\u00e9nergie du vide, cette quantit\u00e9 qu’on appelle parfois<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"jetpack_post_was_ever_published":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[46,42,31],"class_list":{"0":"post-3094","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-physique","7":"tag-cosmologie","8":"tag-mecanique-quantique","9":"tag-relativite"},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"post_mailing_queue_ids":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3094","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3094"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3094\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3094"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3094"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3094"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}