.png "Il n'y a pas que la politique!")
La Théorie des cordes
J’ai toujours été fasciné par les recherches qui tentent d’expliquer à la fois la structure de la matière et l’évolution de l’univers.
En 1905, Albert Einstein, obscur fonctionnaire au bureau des brevets, révolutionne la physique par trois articles visionnaires. Il va inventer la relativité générale, puis poser les bases de la mécanique quantique. Depuis les théories physiques ne cessent de se complexifier en même temps qu’elles ouvrent des perspectives tout à fait inattendues, comme celle d’ »ordinateurs quantiques ».
La question centrale qui occupe les chercheurs depuis des décennies est la suivante : peut-on trouver une théorie unique qui unifie la relativité et mécanique quantique, deux théories qui « fonctionnent » à des échelles très différentes et selon des lois qui paraissent contradictoires.
Plus les théories s’éloignent de toute possibilité de représentation concrète et plus les physiciens inventent des mots poétiques pour décrire les propriétés des particules comme le « charme » ou la « couleur « .
Depuis une dizaine d’années, la théorie dominante pour expliquer à la fois l’univers et l’infiniment petit s’appelle la théorie des cordes. Les particules élémentaires seraient des vibrations de cordes, qu’on pourrait étirer comme des élastiques. L’ennui, comme l’explique Lee Smolin dans son ouvrage « Rien ne va plus en physique » chez Dunod, c’est qu’il y a des milliers de théories possibles sans aucune preuve expérimentale. Certains physiciens comme Etienne Klein, estiment que dans leur frénésie les théoriciens ont « parfois tendance à voir des fées au fond du jardin »
3 avril 2010 à 10:38
Je me demande depuis un certain temps pourquoi il faut nécessairement mettre en oeuvre de telles puissances ( leur 7 à 14 Tev…cela représente quelle consommation électrique?) sur de si petites choses (hadrons) en vue de comprendre l’origine des choses…
Ne serait-ce pas plus économique d’essayer d’abord…de les caresser?
Dans le sens du poil, bien entendu!
3 avril 2010 à 11:03
Une amie m’a récemment fait découvrir l’oeuvre d’un auteur espagnol que je suis justement en train de lire (!)… Dans cet ouvrage, l’auteur expose de manière romancée cette théorie. Un récit vraiment passionnant que je t’engage à découvrir (« La théorie des cordes » José Carlos SOMOZA Editions Babel).
Bien à toi
Sylviane
3 avril 2010 à 11:05
@ Alphonse,
On se demande…et avec raison d’un certain point de vue !
N’empêche que le mystère fascine…
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Un élément de réponse à la dernière page du cinquième et dernier tome de la pentalogie de B. Werber « Thanatonautes-Anges-Dieux ».
Un « éternel retour » tourné en dérision (?) par le même Werber dans » Le papillon des étoiles ».
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Les Univers chiffonnés de JP Luminet, astrophysicien de génie et aussi poète et romancier, fasciné par Nerval.
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Mes modestes recherches, dont je parlais hier sur le blog Agitare Rem :
Mais les particules accélèrent dans ce qui fut, relativement, un vide avant leur sprint.
J’ai toujours trouvé çà passionnant :
http://centpenseespourvous.blogspot.com/2009/01/le-vide.html
Corollaire :
-doit-on dire » le vide » n’est rien », ou « le vide, c’est rien » ?
http://centpenseespourvous.blogspot.com/2009/02/rien.html
Question existentielle qui me perturbe depuis longtemps
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Sur des thèmes similaires, la (longue) suite « Nerval » sur mon blog
http://centpenseespourvous.blogspot.com
dans « Archives mai 2009″
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Il y a tant de choses, Alphonse, qu’on a envie d’en parler un jour…
Bon WE
4 avril 2010 à 11:49
Mais c’est ça être chercheur c’est imaginer des possibles et les confronter à l’expérimentation. C’est partir de l’imaginaire… Sans cet imaginaire point de recherche. C’est sur la base de cet imaginaire qu’on a financé le CERN. Et non seulement cet outil a permis de valider par expérimentation certaines théories et en invalider d’autres mais à eu des retombées économiques directes (l’imagerie médical par ex.) et indirectes (Internet par ex.). Le problème en politique et en particulier à la droite c’est de refuser l’imaginaire et de répéter à l’envie les recettes du passé libéral-capitaliste en refaisant continuellement les mêmes erreurs car l’avenir n’est jamais le même que le passé. Si vous voulez avoir une action sur le futur ce n’est pas en étant pragmatique que vous y arriverez mais c’est en l’imaginant. C’est la force de l’utopie.
4 avril 2010 à 13:06
Chapeau, Olivier!
Superbe exposé succinct d’une approche progressiste de la science!
Explicative du conservatisme politique, mais aussi de l’utilisation frauduleuse de la science pour écarter ce qui peut infirmer les croyances de toutes sortes.
David Hume avait très bien fondé cela: ce n’est pas parce qu’on voit le soleil « se lever »(!) tous les jours depuis…toujours qu’il va continuer à le faire toujours (et qu’on puisse en faire une loi).
Comme vous semblez fort impliqué dans ce qui ce passe au CERN, avez-vous une idée de la consommation d’énergie électrique nécessaire à l’accélération des particules, tellement insignifiantes paraît-il?Ou est-ce un secret d’Etats?Par simple curiosité…
4 avril 2010 à 17:53
Je n’ai pas l’information à diposition mais je l’ai lue. Peut-être sur futura sciences? En tous cas le CERN ne fonctionne qu’à certaines heures en pleine puissance pour utiliser les heures creuses de consommation là ou un surplus de production est disponnible. Mais ce qui est certain ce n’est pas un secret d’état.
voir
http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/physique-2/d/lhc_2552/
http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/physique/d/lhc-une-cle-pour-le-futur_838/c3/221/p3/
Consommation 120 MW je suppose par Heure
4 avril 2010 à 23:33
Et oui j’avoue que je suis fan aussi des sciences même si j’ai toujours été nul en maths.
Je sais que l’énergie quantique serait la dernière sous-couche de matière connue. Générant des éléments agités comme des cordes ondulatoires. C’est cela qui déclencherait l’énergie, le mouvement. C’est fascinant.
5 avril 2010 à 17:54
« Pour comprendre, apprenons à rêver! » August Kekulé.
5 avril 2010 à 22:19
« alors Kekulé modifie sa structure en 1872 et propose une oscillation entre deux structures équivalentes, de sorte que les liaisons simple et double échangent leurs positions rapidement. Les six liaisons carbone-carbone sont alors équivalentes, chacune étant liaison simple la moitié du temps et liaison double la moitié du temps »………
N’est-ce pas sur l’évolution du couple humain qu’il rêvait?!!!
Tout cela ne me dit rien sur la facture mensuelle d’électricité du CERN (hors conciergerie, s’entend!)
Kekulé raconte alors que sa théorie avait été créée lorsqu’une nuit, il rêve de l’ouroboros (le serpent gnostique qui se mord la queue). Il faillit dans son rêve s’écrier Eurêka! En un éclair, il vient de découvrir la formule développée du benzène qu’il recherche depuis des semaines!
http://fr.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Kekul%C3%A9_von_Stradonitz
6 avril 2010 à 11:55
Merci Olivier, pour ta réponse sur la conso d’E=Mc² du CERN…
Je ne l’avais pas encore vue quand j’ai écrit ma réponse sur KeKulé!!!
Probablement parce que mon adsl n’est pas encore dégroupé (ou l’inverse, sais plus!) dans mon arrière-pays d’un territoire limitrophe du pré-carré historique géographique français….
Je suppose donc quand même que le CERN doit donner un p’tit coup de fil à ERDF avant de commencer à fouetter ses hadrons!
Avec ma pauvre plaqua solar qui gicle péniblement ses 4 kwh/jour depuis deux mois….c’est pas demain que je vais découvrir la pierre philosophale!
12 avril 2010 à 11:21
Monsieur le Député,
Je voulais prendre contact avec vous dans le cadre de la préparation du colloque sur Maria Borrély – et Ernest Borrély, votre prédécesseur au Conseil Général – qui aura lieu en juin à Peyresq. Et je découvre votre blog ainsi que certains de vos articles sur les sciences !
C’est très sympathique… Sur le livre de Claude Allègre, vous avez tort ; mais sur la théorie des cordes, votre billet est très bien ! Le domaine de la physique fondamentale, comme celui de la cosmologie, est le paradis des théories les plus exotiques qui soient, où l’imagination des chercheurs est en permanence sollicitée. Il suffit de lire les revues de physique fondamentale pour se rendre compte de la merveilleuse diversité des inventions théoriques. Que restera-t-il de cette profusion de « fées au fond du jardin » de la science ? Nul n’en sait rien ; mais cette profusion est bien un enjeu central de la démarche des chercheurs. La recherche est cette activité qui consiste à dévoiler le réel par petites touches sans en connaître rien d’avance : c’est justement de cette profusion que viendront les découvertes majeures de demain.
Juste une précision sur Albert Einstein en 1905 : dire qu’il est un obscur fonctionnaire du Bureau des Brevets de Berne est réducteur et empêche de saisir l’importance de son travail de technicien. A Berne, Einstein s’occupe de valider les brevets dont la plupart portent sur la synchronisation des horloges électriques de l’industrie suisse et allemande – n’oublions pas que son grand-père et son père dirigent une fabrique d’horloges électriques synchrones – ; mais Einstein est aussi doctorant en physique et il a déjà publié un article dans les Annalen der Physik en 1901.
La question de la synchronisation des horloges électriques est capitale non seulement pour l’industrie, mais aussi pour la science du XIXe siècle : télégraphe, chemins de fer, détermination des longitudes, etc. Et elle pose des questions de physique redoutables sur l’espace, le temps, l’optique et l’électromagnétisme, auxquelles les plus grands chercheurs de ce siècle consacrent une part importante de leurs travaux, sans arriver toutefois à trouver de solution satisfaisantes.
Einstein est au courant de ces recherches en physique fondamentale, tout comme il est parfaitement au courant, par la force des choses, des techniques de synchronisation des horloges électriques, c’est-à-dire de la mise en application pratique de la science la plus fondamentale.
Et c’est en tenant compte de ces deux versants – théorique et technologique – qu’Einstein perçoit mieux que tout autre les incohérences et les impasses. En 1905, il propose une solution pragmatique qui consiste à la fois à garder le principe de base de la physique – la relativité galiléenne qui stipule que les lois de la physique sont équivalentes dans des référentiels inertiels – et à modifier le sens de la notion d’événements synchrones en se basant sur l’affirmation que la vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels inertiels. Son fameux article de 1905 : « Sur l’électrodynamique des corps en mouvement » est d’ailleurs très original car il comporte peu d’équations et il débute par des considérations très pragmatiques sur la signification de la phrase : « Le train entre en gare à 7h ».
Sur cette question, je ne puis que vous conseiller le magnifique livre de l’historien des sciences Peter Galison, heureusement traduit en français : « L’empire du temps. Les cartes de Poincaré et les montres d’Einstein ». Il a été salué comme un chef d’oeuvre d’histoire des sciences et, pourtant, il se lit comme un roman.
Pour le colloque sur Maria Borrély, je vous écris un mail.
Mais avant cela permettez-moi de répondre à l’un des intervenants de votre blog : le LHC consomme 390 GWh par an, soit 44,5 MW en puissance moyenne. Soit 3% d’une tranche de centrale nucléaire. Ce qui est, finalement, peu.
12 avril 2010 à 15:01
Merci pour les Gwh!
Va pour une petite tranche de nucléaire tant qu’il y en a!
Espérons qu’ils nous expliquent le big-bang, au moins!
Rappelons tout de même que c’est un Monsignor belge, Lemaître qui a démontré le big-bang suite aux découvertes d’Einstein. Le pauvre: ses supérieurs ont voulu lui faire dire que ce big-bang n’infirmait en rien la création du Monde par qui-vous-savez selon la Genèse…
Ils l’ont même nommé Président de l’Académie Pontificale des Sciences, mais en il en est devenu fou!
A noter que le père de Galilée était un grand bricoleur également: virtuose du Luth, il essaya d’en établir les performances en formules mathématiques: il accrochait des poids plus ou moins lourds au bout des cordes de cet instrument. Il mesurait aussi les ondes provoquées dans un verre d’eau par le glissement d’un couteau sur ses bords! (entendu sur Frinter dernièrement, par l’auteur d’une nouvelle biographie du grand martyr des « rapports », toujours tumultueux, foi-science….!)
12 avril 2010 à 15:24
@ Olivier J : Merci pour toutes ces précisions fort intéressantes.
J’attends votre mèl sur Maria et Ernest Borrely.
Très cordialement
12 avril 2010 à 23:04
@ M. Bianco : je vous ai fait parvenir un mèl ce matin.
@ Alphonse : s’il faut autant d’énergie, et donc de puissance électrique, pour produire des collisions de particules élémentaires, c’est parce que la force qui les lie est extraordinairement coriace.
Lorsque vous soulevez une pierre posée sur le sol, l’interaction gravitationnelle que vous devez vaincre est relativement faible. Ce qui explique que non seulement vous pouvez soulever des pierres, mais aussi que vous pouvez envoyer un satellite ou une sonde dans l’espace sans trop de problèmes.
Lorsque vous voulez casser la pierre que vous venez de soulever pour voir si une géode ne se cache pas en son sein, vous devez fournir un peu plus d’énergie pour rompre les liaisons électromagnétiques entre molécules. Mais enfin, un bon marteau et un vigoureux coup avec votre bras suffisent en règle générale.
En revanche dans le cas des noyaux atomiques et des particules élémentaires, l’interaction forte qui en assure la cohérence est beaucoup beaucoup beaucoup plus coriace. Songez que pour maintenir la stabilité d’un noyau atomique, la force forte doit être bien supérieure à la force électromagnétique qui pousse les protons à s’éloigner les uns des autres.
Le seul marteau dont vous pouvez disposer et qui sera en mesure de tout casser, ce sont des ions ou des protons auxquels vous allez donner une vitesse telle que l’énergie cinétique de la collision sera supérieure aux forces qui assurent la cohésion des noyaux ou des particules.
Bon, reprenons le cas de votre cailloux et admettons que vous soyez un savoyard dans les années 1692 et que vous vouliez le lancer contre les murailles de Sisteron pour les détruire avant d’envahir la Provence. Vous conviendrez qu’avec votre bras, ce ne sera pas chose aisée. Vous utiliserez donc un canon : c’est-à-dire que vous fournirez plus de vitesse donc plus d’énergie cinétique à votre cailloux. Bien sûr, en face, le maréchal de Catinat et son ami Vauban construiront des murs plus résistants. Mais enfin, globalement, vous trouverez toujours le moyen de lancer vos cailloux plus rapidement et l’énergie cinétique dépendra de l’équation bien connue : Ec=mv^2.
Pour les particules élémentaires, c’est la même chose ; sauf que l’interaction forte qui lie ces particules est bien plus forte que l’interaction électromagnétique qui lie les atomes et les molécules des pierres de la muraille de Sisteron. Il faut donc accélérer les cailloux sub-atomiques encore plus vite, beaucoup beaucoup beaucoup plus vite ; et là ce n’est plus la physique de Messieurs Galiléo et Isaac qui s’applique, mais celle de M’sieur Albert : Ec= (1/√(1 – (v/c)^2) – 1) x mc^2. Et vous aurez compris que plus vous voulez atteindre une énergie cinétique capable de briser l »interaction forte, plus il va vous falloir accélérer vos cailloux sub-atomiques à une vitesse très proche de celle de la lumière et donc leur fournir une énergie qui va croître de façon démesurée. Pour chaque m/s gagné, il va vous falloir fournir une énergie phénoménale. D’autant plus qu’en voyageant dans le tube du LHC, les particules vont perdre de l’énergie par rayonnement synchrotron… Dans le LHC, les protons et les ions qui vont collisionner auront une vitesse tout juste inférieure de quelques m/s par rapport à celle de la lumière.
Bon, vous avez compris la logique ? Vous applaudissez à cet exposé ?
Alors, il est temps de s’instruire encore un peu… Je vais vous étonner…
Lorsque vous applaudissez, l’énergie mise en jeu dans le choc de vos deux mains est de l’ordre de 1 joule ; lorsque vous laissez tomber votre cailloux sur le sol – décidément les murailles de Vauban et Catinat sont trop fortes pour vous – la collision du cailloux sur le sol va produire une énergie de l’ordre de 10 joules. Ce qui donne, en électronvolts, 10 puissance 19 ou 10 puissance 20. Soit 10 millions de TeV ou 100 millions de TeV. Autrement dit, lorsque vous applaudissez ou lorsque vous rendez les armes devant Vauban, vous mettez en jeu une énergie environ 10 millions de fois supérieure à celle des collisions du LHC, qui est de l’ordre de 14 TeV.
L’énergie d’une collision de 14 TeV ce n’est rien du tout : lorsque vous soufflez sur un pissenlit, c’est un ouragan par rapport aux 14 TeV du LHC ! Eh oui… un proton ou un ion plomb, ça ne pèse presque rien du tout et donc l’énergie qu’il faut lui fournir pour l’accélérer à une vitesse proche de celle de la lumière ce n’est pas grand chose non plus comparé à la chute d’un cailloux sur le sol !
Alors, où est le problème ? Réfléchissons : les protons ou les ions sont tellement petits qu’il faut en projeter 200 milliards les uns contre les autres sur une surface infiniment petite pour obtenir, 5, 10, 15 collisions.
Un député des Basses-Alpes a besoin de quelques dizaines de milliers de bulletins tous les 6 ans pour être élu ?
Hélas, les physiciens des particules sont des gens qui vivent dans la démesure : 15 collisions ça ne leur suffit pas ! Ils veulent plusieurs centaines de millions de collisions par seconde pour faire de la bonne physique. Pour cela il faut faire tourner des paquets de 100 milliards de protons ou d’ions 40 millions de fois par seconde dans un anneau de 27 km de long tout en assurant au bout du compte une précision adaptée aux dimensions des protons…
Et pour que l’énergie d’une collision au LHC soit concentrée sur une surface si petite, il faut que cette machine bénéficie d’une précision immense : il faut le vide le plus vide jamais réalisé par l’Homme, il faut le froid le plus froid jamais réalisé par l’homme pour faire fonctionner 10000 aimants supraconducteurs ultra-puissants qui permettent de garantir le parfait fonctionnement de l’anneau de 27 km pendant une dizaine d’heures, il faut 150 millions de capteurs qui fonctionnent lors des collisions, il faut les ordinateurs les plus puissants de la planète pour engranger 1 Go de données par seconde… et il ne faut pas oublier un peu de courant pour faire marcher les machines à café des chercheurs, des ingénieurs, des techniciens…
C’est tout cela qui consomme presque 1000 GWh.
Et au bout du compte, les physiciens espèrent observer UN boson de Higgs par journée de travail !
Et pour être certain qu’il s’agit vraiment du boson de Higgs, il faudra au moins un an d’observations…
À quoi ça sert tout ça ?
Mais à rien… si ce n’est à apporter une réponse aux questions farfelues que se posent les vieux physiciens et leurs jeunes doctorants…
Vraiment, ça ne sert à rien de faire de la physique fondamentale dans un tunnel de 27 km de long ?
Allez, encore un peu de lecture :
http://ddata.over-blog.com/xxxyyy/0/31/93/70/Sans-relativit—pas-de-GPS.pdf
13 avril 2010 à 10:46
Bref, il y a des éléments extérieurs qui veulent rentrer, s’intégrer….et des intérieurs victimes de pression fiscale insupportable qui veulent s’enfuir…
Ne pourrait-on pas tester le bouclier fiscal, dans votre tunnel?
Je suggère en tout cas à Mr Bianco de proposer Olivier pour présider la rénovation du PS, à défaut d’éclaircir les rapports entre la foi et la science.
Question préliminaire: est-il créationniste, ou pas?!