Le vertige du vide quantique

Article de Claire Eggermont
Paru dans le Hors-série n°10 de Kaizen, Le Souffle Quantique, automne 2017

Pour le sens commun, le vide n’est rien, voire « rien du tout ». Pour les hommes de sciences, il a toujours été fascinant, voire effrayant. Reconnaissant la « plénitude du vide », les avancées de la physique quantique bouleversent notre vision du monde. Dans l’espace prétendument vide se cacherait une énergie infinie !
Nous sommes faits de vide. A plus de 99,99%, l’atome en est empli ! Et comme tout corps est fait d’atomes, le moindre objet et toute matière vivante sont eux-mêmes bâtis sur du vide. Si elle a mis des millénaires à s’imposer, cette omniprésence du vide est aujourd’hui reconnue par la science. Comme le dit l’astrophysicien Stanley Eddington, « si nous éliminons tout cet espace de notre corps et rassemblons nos protons et électrons en une seule masse, nous serions réduits à un point à peine visible à la loupe. » Ainsi, ce que nous voyons comme notre réalité matérielle ne représente en fait que 0,000001% de ce qui existe. Alors peut-être devrions-nous porter notre attention sur cet immense vide qui semble être le socle et le ciment soutenant tout ce qui est ?

Voyage au cœur de la matière

Depuis l’Antiquité, les hommes n’ont cessé de chercher la plus petite unité de matière existante, que certains aiment appeler la « particule de Dieu ».  Déjà, au IVème siècle avant Jésus-Christ, le philosophe grec Démoclite décrivait la matière comme un ensemble de tout petits grains durs et insécables, nommés « atomes », du grec atomos signifiant « indivisible ». Pour lui comme pour beaucoup d’autres, les atomes étaient les constituants ultimes de notre réalité et il ne pouvait rien y avoir en-dessous.  D’après Trinh Xuan Thuan,  célèbre astrophysicien américain auteur de nombreux ouvrages de vulgarisation, les hommes de science occidentaux semblent avoir longtemps ressenti de l’effroi à l’égard du vide, l’assimilant à une sorte de chaos primordial. « Pour les Grecs, l’univers primordial n’était pas le vide, c’était déjà « quelque chose » composé des quatre éléments (eau, air, terre, feu) », précise-t-il dans son livre La Plénitude du Vide. A ces quatre éléments, Aristote en ajouta un cinquième,  la quintessence ou l’éther. Selon lui, le ciel était empli de cette substance parfaite qui ne pouvait être ni détruite ni altérée en rien d’autre.  Son idée selon laquelle « la nature a horreur du vide » a influencé l’Occident pendant vingt siècles, jusqu’à la Renaissance. Il a fallu attendre le XVIIème siècle pour que Galilée, suivi de son élève Evangelista Torricelli, infirmèrent ces théories en parvenant à créer un vide physique dans un tube rempli de mercure, notre premier baromètre. Plus tard, Newton fit resurgir la notion d’éther comme la substance permettant de transmettre la force de la gravitation. Mais en 1905, l’éther tomba aux oubliettes avec la théorie de la relativité d’Einstein, celle-ci présupposant que l’espace était complètement dénué de substance.

Parallèlement, dès la fin du XIXème, les physiciens découvrirent que les atomes  – prétendument indivisibles -, sont faits en réalité de particules encore plus petites, à savoir d’électrons circulant dans un vaste espace vide autour d’un noyau extrêmement réduit. Puis, en plongeant au cœur même du noyau atomique, d’autres chercheurs réalisèrent que celui-ci est composé lui-même de grains minuscules : les protons et les neutrons. Mais ce n’était pas fini. En continuant de zoomer sur ces grains, on trouva d’autres fragments toujours plus petits. En 1960, dotés d’accélérateurs de particules ultra sophistiqués, les chercheurs du CERN[1] à Genève prouvèrent qu’à l’intérieur des neutrons et des protons existent des particules de taille mille fois inférieure : les quarks. S’en suivit la quête d’autres particules insaisissables comme les neutrinos, et celle, bien sûr, du célèbre boson de Higgs…

DES CHAMPS EN ÉBULLITION

Ainsi, le surgissement de la physique quantique permit aux scientifiques de prendre conscience qu’à l’échelle de l’infiniment petit, la matière ne pouvait être fractionnée en unités indépendantes, ni même décrite complètement. Les particules subatomiques ne seraient pas des objets solides et séparés comme des boules de billard se percutant de manière prévisible, mais des paquets d’énergie indéfinis et vibrants. Comme l’a révélé le principe énoncé par Heisenberg, à cette échelle, tout objet se comporte tantôt comme une particule tantôt comme une onde, parfois même comme les deux à la fois dans une sorte d’état superposé. Les relations de cause à effet ne tiennent plus et un électron isolé peut avoir un effet instantané à distance sur une autre particule quantique, même en l’absence de force ou d’énergie entre eux.

Déjà, au XIXème siècle, se penchant sur les phénomènes avérés démontrant des influences à distance, comme la gravité ou le magnétisme, les physiciens avaient décrypté un autre niveau de réalité. Finalement, avec l’approche quantique, ils s’éloignèrent de la physique des particules et posèrent les bases de la « physique des champs » décrivant la matière comme une multitude de champs d’énergie exerçant une influence les uns sur les autres, même à distance.

Au fil des années et des progrès scientifiques, ils descendirent encore plus bas sur l’échelle de l’infiniment petit, jusqu’à atteindre le seuil de 10-35 appelé « mur de Planck ». Les physiciens se rendirent compte qu’à ce niveau, à l’échelle du milliardième du milliardième du milliardième de milliardième de mètre, il n’y avait plus rien. Du moins, plus rien de tangible : le réel ne faisait que fluctuer et bouillonner en permanence. Toute particule était constamment en mouvement en raison d’un champ fondamental d’énergie qui semblait interagir avec la matière subatomique. Ce champ primordial, océan de vibrations microscopiques, fut nommé par certains le « champ du point zéro » ou encore la « mer de Planck ». Einstein avait lui aussi reconnu que « la seule réalité fondamentale de la matière était l’entité sous-jacente, soit le champ lui-même ».

Des fluctuations du vide à la matière

D’après les recherches résumées par Lynne Mc Taggart dans son livre Le Champ, cette énergie du vide se manifeste par des fluctuations quantiques, aux effets aussi discrets qu’extravagants. De manière simplifiée, disons que selon les fluctuations de ce vide, l’énergie peut se densifier et devenir matière, se condenser et prendre corps. Pour certains cosmologistes d’ailleurs, l’univers serait lui-même né d’une fluctuation du vide quantique.

Mais, aussi vertigineux que soit l’exercice, osons regarder de plus près ces fluctuations. Pour le Professeur Marc Henry, enseignant chercheur à l’Université de Strasbourg, « la loi d’interaction entre la matière et le rayonnement se fonde sur des actions virtuelles. Le vide quantique est une entité qui fourmille de particules fugitives apparaissant et disparaissant dans un laps de temps très court ».  D’après la théorie du champ quantique, tout grain de matière, toute entité individuelle, serait ainsi transitoire et impalpable. Lors d’une fluctuation, le vide prêterait l’énergie nécessaire à la création des particules virtuelles, potentielles, n’existant que le temps d’un instant infime, avant de retourner au néant, restituant l’énergie empruntée.

Dès lors, le monde matériel que l’on pensait concret et stable ne serait pas plus consistant ni permanent que les vagues à la surface de l’océan ! Nous serions en fait témoins d’un tour de passe-passe quantique qui fait apparaitre de l’énergie et de la matière à partir de rien. Ses propos sont partagés par le Docteur Deepak Chopra qui explique dans son ouvrage Le Livre des coïncidences qu’avec des yeux quantiques, « nous verrions que tout ce que nous considérons comme solide, entre et sort en alternance d’un vide infini à la vitesse de la lumière. La continuité et la solidité du monde n’existent que dans l’imagination altérée par nos cinq sens incapables de percevoir les mouvements plus subtils. En réalité, nous sommes tous dans et hors l’existence, par intermittence, comme si nous clignotions. »

Mais alors comment peut-on encore se cogner contre un mur et palper le monde concret si tout n’est que fantômes et feux follets dès qu’on l’examine de plus près ? Pourquoi les atomes sont-ils si durs et stables ? Les physiciens ont longtemps buté sur ce problème avant que certains, comme l’américain Hal Puthoff, démontrent que l’état de stabilité de la matière dépend de l’échange dynamique entre les particules subatomiques et le champ du point zéro.  La matière ne serait donc pas synonyme d’immobilité mais de mouvements continuels impliquant, selon Marc Henry,  « création et annihilation incessantes ».  « Notre sentiment de quelque chose de solide est seulement et totalement du au lien entre les particules subatomiques sur fond d’une mer d’énergie », confirme la journaliste Lynne Mc Taggart. Et le vide, indispensable toile de fond abritant toutes les interactions entre particule, tirerait les ficelles de la matière !

Un vide porteur d’une énergie infinie !

D’après la mécanique quantique, la matière se révèle donc être de l’énergie concentrée. La formule bien connue d’Einstein E=mc2 exprime qu’une matière de masse inerte m dispose d’une énergie intérieure égale à m fois la vitesse de la lumière, soit une énergie considérable ! Pour illustrer ces équations – indigestes pour beaucoup d’entre nous -, prenons l’exemple d’une boule creuse. Enlevons toute matière à l’intérieur, protégeons-la de tout rayonnement extérieur et baissons la température au zéro absolu (-273°C) afin d’éviter toute influence de chaleur. Notre boule nous parait vide… Et bien non ! Si nous la branchons sur un électroencéphalogramme, celui-ci n’est pas plat et montre au contraire une somme infinie de vibrations régulières aux longueurs d’ondes de plus en plus petites. En vertu des lois quantiques, plus ces vibrations ont une petite longueur d’onde, plus leur énergie est grande. Alors qu’elle serait sensée contenir une énergie minimale voire nulle, la boule contient en fait une énergie infinie !

Et voilà qu’un nombre croissant de scientifiques s’intéressent non plus aux qualités inertes du vide, mais à ses qualités vivantes, créatrices et dynamiques. Électricité inépuisable, révolution nanotechnologique, vols interstellaires, etc. : l’énergie qui se cache dans les fluctuations du vide fait rêver les ingénieurs qui cherchent comment la récupérer. Le concept d’énergie libre fait débat. Pour certains, il s’agirait d’une forme d’énergie qui proviendrait du vide et pourrait être accessible librement et de manière illimitée. « En faisant intervenir les particules virtuelles de la physique quantique pendant un temps suffisamment bref et de manière répétitive, il est théoriquement possible de tirer de l’énergie du vide, postule le Pr Marc Henry dans une interview pour le magazine Inexploré. L’idée est donc de dépasser l’incertitude d’Heisenberg pour rendre les particules virtuelles réelles. » Déjà en 1892, l’ingénieur Nikola Tesla déclarait que « dans quelques générations, nos machines seront animées grâce à une énergie disponible en tous points de l’univers ». Mais tous les physiciens ne sont pas d’accord sur la faisabilité de ce projet, qui, en outre, semble déranger les lobbys les plus puissants de la planète dont les intérêts financiers seraient quelque peu amoindris par une source d’énergie libre et gratuite…

Il n’en reste pas moins qu’en osant plonger dans le vide, les physiciens quantiques nous ont permis de sortir d’une vision du monde dans laquelle tout était séparé, divisé et déterminé, pour rejoindre un nouveau paradigme d’unité et d’interconnexion.  Réceptacle de tous les champs, le champ du point zéro fait étrangement penser aux notions de vide primordial ou de grande matrice, chères aux traditions orientales. « Le plein provient du vide et le vide continue à agir dans le plein », déclarait déjà le sage chinois Lao Tseu en 600 av. J-C. !

En savoir plus :
Le champ de la cohérence universelle, Lynne Mac Taggart, éd. Ariane, 2008
La plénitude du vide, Trinh Xuan Thuan, éd. Albin Michel, 2016
[1] CERN : acronyme désignant l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire. C’est l’un des plus grands et des plus prestigieux laboratoires scientifiques du monde, situé près de Genève.

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