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Petite chronologie des relations tumultueuses de la matière et du vide

vendredi 4 septembre 2009

« Il y a de nombreux états du vide qui seraient difficilement interprétables en concevant l’espace comme « vide ». Un champ quantique a toujours une énergie de base résiduelle non nulle (…) activité résiduelle qui se maintient en l’absence d’excitations du vide sous formes de quanta, activité qui se manifeste dans les expériences. Si nous considérons le champ électromagnétique, par exemple, alors les fluctuations de celui-ci peuvent être interprétées comme des créations et annihilations spontanées de photons virtuels, ou de couples virtuels de particule/antiparticule (polarisation du vide). Quand le champ électromagnétique est en interaction, disons avec un électron (ou avec toute particule ou champ), la polarisation du vide peut produire des changements observables, comme ceux de la structure hyperfine de l’hydrogène (dédoublement des raies appelé effet Lamb shift). Dans la physique des particules, la notion d’état du vide joue un rôle croissant. Il y a plusieurs états du vide, avec notamment les notions de « faux vide », d’effet tunnel d’un état du vide à un autre (Coleman, 1977), d’états particuliers du vide (Emch, 1972), etc. (…) Mon opinion est que ces états du vide qui sont des niveaux de base se fondent sur une sorte de structure de niveau inférieur qui joue un rôle dans la structure inertielle de l’espace-temps (…) Ce qui apparaît du vide pour un observateur peut apparaître comme de la matière pour un observateur accéléré. »

B. J. Hiley dans « La philosophie du vide » (ouvrage collectif dirigé par Saunders et Brown)

« Aujourd’hui, le vide est reconnu comme un milieu physique riche, sujet de transitions de phase, et dont la symétrie brisée par les fluctuations du vide qui ne s’éteignent pas sont à la base des propriétés de magnétisme qui sous-tendent l’émission, la propagation et l’absorption des particules. »

David Finkelstein dans « La philosophie du vide » (ouvrage collectif dirigé par Saunders et Brown)

« Les particules ne sont pas des objets identifiables. (...) Elles pourraient être considérées comme des événements de nature explosive (...) On ne peut pas arriver – ni dans le cas de la lumière ni dans celui des rayons cathodiques - à comprendre ces phénomènes au moyen du concept de corpuscule isolé, individuel doué d’une existence permanente. (...) La meilleure connaissance possible d’un ensemble n’inclut pas nécessairement la meilleure connaissance possible de chacune de ses parties. (...) Selon la vieille conception leur individualité (des particules et des atomes) était basée sur l’identité des matériaux dont elles sont faites. (...) Dans la nouvelle conception, ce qui est permanent dans ces particules élémentaire sous ces petits agrégats, c’est leur forme ou leur organisation. »

Erwin Schrödinger dans « Physique quantique et représentation du monde »

« On ne compte pas les électrons ou les photons comme on compte les objets que nous rencontrons autour de nous. »]

Georges Lochak, Simon Diner et Daniel Fargue dans « L’objet quantique »

« L’espace vide, quel qu’il soit, contrôle la dynamique des corps matériels, car, quand on considère l’électromagnétisme, il semble que la matière, et les relations fonctionnelles entre particules de matière, ne sont pas capables d’accomplir seuls le travail. Bien sûr, l’espace lui-même pourrait être conçu comme un principe d’organisation appliqué à la matière. (...) Le vide, tel qu’il apparaît ainsi, est riche : suivant les cas, un bipole ferromagnétique, un milieu diélectrique, un supraconducteur, et une phase thermodynamique. »

S. Saunders dans « The philosophy of vacuum »

« Nos théories physiques nous apprennent qu’il y a quelque chose d’étrange et de contre-intuitif dans la nature de la matière. Nous ne pouvons pas tirer un trait net de séparation entre ce que nous appelons matière ou substance et ce que nous appelons espace vide – le vide étant supposé l’espace entièrement dépourvu de matière de toute sorte. »

R.Penrose dans « The philosophy of vaccum »

“Un électron, qu’il soit libre ou lié, est toujours le sujet de forces stochastiques produites par les fluctuations du vide dans le champ électromagnétique, et il en résulte qu’il exécute un mouvement brownien. (…) le fameux Lambshift entre les énergies des électrons s et p de l’atome d’hydrogène. Welton (1948) montra que le shift provenait d’effets induits par le mouvement brownien. (…) Si un atome est dans un état excité, on peut s’attendre à ce qu’il subisse une transition vers un état fondamental, en émettant en même temps un ou plusieurs quanta de radiation. (…) L’atome qui est à son état fondamental y est maintenu en émettant et recevant continuellement des radiations d’énergie de la part des fluctuations du champ électromagnétique du vide (…) De ce point de vue, l’atome d’hydrogène a un état stable de base qui fait que l’électron ne tombe pas sur le proton seulement parce qu’il pompe de l’énergie du champ électromagnétique du vide. (…) Nous devrions considérer le Lamb Shift et la chute spontanée de l’atome vers son état de base comme une manifestation des fluctuations du vide. »

D. W. Sciama dans « The philosophy of vaccum »

« Si un électron entre et sort d’une boite (une zone par exemple) (...), on ne peut pas dire que c’est le même électron qui entre et qui sort. (...) La masse est longtemps apparue comme une propriété fondamentale. N’est-il pas surprenant de la voir maintenant apparaître comme une propriété purement dynamique, liée aux propriétés du vide et à la façon dont elles affectent les particules qui s’y trouvent ? (...) Cette nouvelle conception de la masse est une révolution importante. Ce qui apparaissait comme une propriété intrinsèque et immuable se voit relégué au rang d’effet dynamique dépendant des interactions et, avant tout, de la structure du vide. »

Maurice Jacob dans « Au cœur de la matière »

Petite chronologie des conceptions du vide en relation avec la matière et la lumière (terme englobant tout l’électromagnétisme)

1ère étape : Parménide, Zénon, Démocrite, Aristote

Pour Parménide, « si le vide est le rien, il ne peut exister » donc, si le vide existe, il doit être plein. Le mouvement d’un objet identique à lui-même au sein d’un vide inchangé est dès lors impossible. Zénon argumente sur ces questions, en abordant le problème de la divisibilité à l’infini, de la discontinuité, du temps, de l’espace et de la matière. Il montre que le mouvement n’est pas possible si on admet cette divisibilité du temps, de l’espace ou de la matière à l’infini. Démocrite invente l’idée de l’atome. Celle-ci suppose non seulement l’indivisibilité de particules fondamentales mais aussi leur séparation par le vide. Pour Aristote, partisan d’une nature équivalent à l’ordre, à l’opposé des philosophes précédents qui défendent une philosophie du changement, le vide est le lieu où la matière peut passer ou ne pas passer : c’est le contenant et la matière est le contenu. Pour Aristote, « La nature a horreur du vide. » L’horreur du vide est à l’oeuvre encore quand un vase fermé rempli d’eau se brise quand il gèle : en effet, l’eau se contracte à cause du gel. L’existence du vide est farouchement niée par Aristote, dont le système grandiose fut accueilli avec enthousiasme aussi bien par les savants arabes que par les universitaires d’Occident aux XIIème et XIIIème siècles. La force de séduction de la pensée d’Aristote réside dans sa merveilleuse cohérence : il articule sa conception d’un univers plein, sphérique, fini et immobile sur sa théorie du mouvement des corps et sur sa théorie des causes elle-même. Que l’on tente de modifier l’un des éléments du système, et l’absurdité éclate de toutes parts. Ainsi, admettez le vide, et le monde pourra s’étendre à l’infini ; il ne sera plus sphérique, ni immobile ; il n’y aura plus de haut ni de bas ; vous abolirez la différence entre repos et mouvement, celui-ci pourra être infiniment rapide, et vous devrez même admettre le mouvement sans cause.

2ème étape : Descartes, Hegel

Descartes affirme que le vide est impossible. Il affirme ainsi que deux corps ne peuvent être séparés par une distance sans qu’il n’y ait rien entre eux. En somme, s’il n’y a rien entre les deux, ils devraient être en contact. La seule manière qu’existe une distance entre des objets pour Descartes est qu’il y ait d’autres objets dans l’espace et que ces objets définissent une extension. Allant jusqu’au bout de son idée qu’il ne peut pas y avoir d’espace sans matière, il en conclue que matière et espace vide sont de même nature et que, entre eux, seuls changent les propriétés géométriques de cet espace. L’espace est divisé en régions, certaines de matière et d’autres de vide avec possibilité de déplacement des unes par rapport aux autres. L’espace de matière est identique, pour Descartes, à l’espace de vide. Hegel distingue l’actualité de la matière de sa réalité. Pour Hegel, pas d’énergie sans une forme ou une autre de matière : la matière et le vide ne s’opposent pas diamétralement mais s’interpénètrent et tous deux ne sont pas seulement réels par leur actualité mais aussi par leurs potentialités. Il y a unité de la matière et du vide, de la matière et du mouvement, de l’attraction et de la répulsion, du positif et du négatif. Hegel critique la représentation purement abstraite de la matière, notamment celle des mathématiques. Pour lui, la matière ne se ramène jamais au nombre. Hegel affirme que le mouvement est contradictoire, ce qui ne veut pas dire qu’il n’existe pas. Si un objet entre en mouvement à l’instant t, cela signifie qu’à cet instant il est à la fois là et ailleurs, à vitesse v et à vitesse nulle, donc contradictoire, possédant à la fois des propriétés opposées. Pour Hegel, pas d’espace sans matière, pas de temps sans disparition/destruction/négation, pas de mouvement sans contradiction, pas de matière sans mouvement et sans changement, pas de repos sans mouvement. Le mouvement et le changement sont sans fin. Le repos n’est qu’apparence, équilibre des contraires.

3ème étape : Maxwell, Newton

Au contraire de Descartes, pour Newton, le vide n’est pas un milieu physique. Le vide n’est rien : les forces s’y propagent instantanément et à distance. Pour Newton, la matière se déplace dans un espace vide et la lumière est de type particulaire comme la matière. Le vide serait, selon lui, un espace fixe indéformable porteur d’une métrique et d’un temps absolus. Tous les phénomènes semblent devoir se ramener à des mouvements mécaniques. Newton : « Les projectiles n’éprouvent ici-bas d’autre résistance que celle de l’air, et dans le vide de M. Boyle la résistance cesse, en sorte qu’une plume et de l’or y tombent avec une égale vitesse. Il en est de même des espaces célestes au-dessus de l’atmosphère de la terre, lesquels sont vides d’air. » Maxwell montre que lumière, électricité, magnétisme et radiation sont de même type : propagation dans le vide d’une onde qui transforme de manière ondulatoire les propriétés de l’espace vide, avec des phénomènes associés comme l’interférence des ondes. Le vide n’est pas un rien. Il s’y propage des ondulations..

4ème étape : Lorentz, Poincaré, Planck, Einstein, De Broglie

L’éther fixe (milieu qui emplirait le vide et dont les transformations et le mouvement porteraient la lumière) est remis en question (expérience de Michelson et Morley) et c’est la vitesse de la lumière dans le vide qui devient un absolu. La relativité introduite par Lorentz, Poincaré et Einstein nous apprend que la présence de matière transforme l’espace-temps du vide. En particulier, le temps s’écoule plus vite près des masses. Et, dans un mouvement accéléré, les longueurs changent. Longueurs et temps sont donc relatifs à l’observateur. Cependant, Lorentz montre qu’il existe une quantité qui relie espace et temps et se conserve : la « distance » en termes d’espace-temps entre deux événements. Il n’y a même pas de caractère absolu de la propriété de simultanéité des événements. Après que la relativité (restreinte) ait remis en question l’existence d’un vide plein, d’un éther, la relativité (générale) reconstruit un vide (l’espace-temps einsteinien) qui est porteur de transformations géométriques construisant la gravitation. Les particules y apparaissent comme des singularités du vide. Même si Einstein est surtout connu pour avoir détruit l’idée d’éther, un milieu physique du vide, notamment à cause de la vitesse constante de la lumière dans le vide qui ferait qu’un mouvement mécanique de ce milieu serait imperceptible, il a également pensé possible de concevoir le vide comme un milieu réel :

« L’éther pourrait être une réalité physique aussi bonne que la matière. »

Einstein dans « Sur l’éther » (1924)

Albert Einstein explique dans « L’évolution des idées en physique » : « Il fallait une imagination scientifique hardie pour réaliser pleinement que ce n’est pas le comportement des corps qui compte, mais le comportement de quelque chose qui se trouve entre eux (..) qui est essentiel pour comprendre et ordonner les événements. »

La dualité onde/particule, mise en évidence par Planck, Einstein et De Broglie, montre que particule de matière, radiation électromagnétique et espace sont de même nature : des quanta d’action. Toute particule a un espace (onde) associé et toute onde (modification de l’espace) correspond à un corpuscule.

5ème étape : Bohr, Heisenberg, Pauli

La mécanique quantique, première version (sauts quantiques, quanta de matière et de lumière, onde de probabilité de présence, perte d’individualité des particules, principe d’incertitude), montre que la matière ne peut être perçue comme des objets se déplaçant dans un vide indifférent. Des systèmes séparés de grandes distances peuvent interagir. Jean-Marc Lévy-Leblond résume ainsi les changements considérables de la nouvelle physique dans « La quantique à grande échelle », article de l’ouvrage collectif « Le monde quantique » : « Stabilité de la matière - « La théorie quantique eut parmi ses premiers objectifs de comprendre la stabilité des édifices atomiques. En effet, un « électron classique » (non-quantique) pourrait orbiter à une distance arbitraire d’un « noyau classique ». Rayonnant de l’énergie électromagnétique, il pourrait se rapprocher indéfiniment du noyau, perdant dans cette chute une quantité d’énergie … infinie ! La théorie quantique, en corrélant l’extension spatiale d’un électron à son énergie cinétique (inégalités d’Heisenberg), interdit une telle catastrophe et assure l’existence d’atomes stables, dont l’énergie ne peut descendre en dessous d’un certain plancher absolu (niveau fondamental). Mais Pauli fit remarquer, dès les années 1925, que cette stabilité individuelle des atomes, si elle est nécessaire, ne suffit en rien à assurer la stabilité de la matière. (…) Si le principe de Pauli n’intervenait pas pour tenir les électrons à distance mutuelle, la matière serait incomparablement plus concentrée, d’autant plus que la quantité en serait plus grande. (…) Ajoutons enfin que le rôle du principe de Pauli ne se borne pas à assurer l’existence de la matière, mais conditionne toutes ses propriétés électroniques détaillées, en particulier la conductivité ou la semi-conductivité des matériaux qu’utilise la technologie électronique. » Le principe d’incertitude entraîne qu’il n’y a pas de niveau inférieur d’énergie qui soit fixe. On découvre les fluctuations du niveau zéro d’énergie. Le vide fourmille en permanence d’une activité éruptive. La physique quantique a des conséquences inattendues en ce qui concerne le vide comme l’expose Franco Selleri dans « Le grand débat de la théorie quantique » : « Les neutrons sont des particules instables et finissent par se désintégrer en proton + électron + antineutrino au bout d’un temps correspondant à leur vie moyenne. Celle-ci est d’environ mille secondes (...) des neutrinos peuvent vivre beaucoup moins (disons cent secondes) ou beaucoup plus (disons trois mille secondes) que leur vie moyenne de trois mille secondes. Le problème se pose très naturellement de comprendre les causes qui déterminent les différentes vies individuelles dans les différents systèmes instables. (…) (ces variations peuvent s’expliquer) par des fluctuations du vide dans de petites régions entourant la particule ». On ne dispose par contre d’aucune description de l’objet neutron ou de l’objet particule qui explique ces vies de durées diverses et cette durée moyenne. Mais nous verrons que la physique quantique va plus loin et remet carrément en question que la particule soit un objet individuel : « En théorie quantique, tous les concepts classiques, une fois appliqués à l’atome, sont aussi bien ou aussi mal définis que « la « température de l’atome. (...) Le concept d’existence de l’électron dans l’espace et le temps conduit à un paradoxe. » D’où la nécessité de définir la particule comme une structure émergente issue des interactions du vide et non comme une chose préexistante et fixe. « Dans cette théorie, par conséquent, il n’y a pas de particule qui garde toujours son identité (...) Le mouvement est ainsi analysé en une série de re-créations et de destructions, dont le résultat total est le changement continu de la particule dans l’espace. » expose David Bohm dans « Observation et Interprétation ».

6ème étape : Dirac, Feynman, Higgs, Diner

Découverte de l’antimatière qui se comporte comme si le temps marchait à rebours. L’énergie du vide peut se transformer en matière et inversement : apparitions et disparitions de couples particules et antiparticules. Particules élémentaires durables et éphémères – le stable n’est pas plus fondamental. Le vide est un milieu diélectrique, supraconducteur, polarisable, dynamique et porteur d’énergie, de bruit, d’une topologie de l’espace, d’une mesure de la chiralité (spin) Le vide est instable et plein d’énergie de brève durée - manifestations du vide quantique, fluctuations – le vide n’est pas rien – Il contient des photons et des particules qui sont éphémères et sont appelés virtuels. Les particules subissent des transitions très rapides en permanence, transitions par lesquelles elles s’échangent avec les particules du vide et les photons du vide. Recomposition permanente entre matière et vide – l’apparente stabilité est fondée sur une interaction dynamique et ultra-agitée entre structures transitoires de la matière, de la lumière et du vide. Nouveauté fondamentale de la théorie quantique des champs : dans un état donné du champ, même parfaitement déterminé, le nombre de particules n’est pas toujours défini. C’est (entre autres) ce qui interdit d’employer systématiquement une description purement corpusculaire de la matière. Cela interdit aussi de considérer que le vide ne contient pas de particules. Il contient des particules virtuelles qui peuvent être actualisées par un apport d’énergie. Ces particules (et antiparticules) virtuelles se lient pour former des photons. Particules et antiparticules du vide sont virtuelles au sens où ils ont une durée de vie trop brève pour être mesurables par des expériences matière/lumière à notre échelle, par nos instruments en somme. Le vide est polarisé. Les fluctuations du niveau zéro d’énergie peuvent être interprétées comme des apparitions et disparitions de photons virtuels ou de couples particule/antiparticule virtuels. La présence de l’électron trouble l’activité du vide, et cette distorsion agit en retour sur l’électron lui-même. Tout ceci complique énormément la description quantique qui doit prendre en compte tous ces phénomènes. Or, la diversité infinie de ces interactions fantômes implique des quantités infinies d’énergie. L’exemple le plus simple est celui de deux particules, deux électrons par exemple, échangeant un photon. Entre son émission et sa réception, ce dernier interagit en chemin avec d’autres particules avant d’atteindre l’autre électron. Cela peut se traduire par la transformation du photon en une paire électron - positron (virtuels) ; les membres de cette nouvelle paire peuvent échanger à leur tour un autre photon virtuel ; puis s’annihiler en engendrant un nouveau photon, qui est cette fois absorbé par l’électron récepteur. Ce n’est qu’en 1949 que Julian Schwinger, Richard Feynman, Sin-Itiro Tomonaga et Freeman Dyson parviennent à résoudre ce problème des quantités infinies des diagrammes en boucle : ils le contournent en inventant une méthode de calcul ingénieuse appelée renormalisation. Elle introduit enfin les concepts quantiques de façon cohérente dans la théorie de Maxwell. Cette nouvelle théorie est appelée électrodynamique quantique. L’électrodynamique quantique est valable jusqu’à une certaine distance minimale qu’on choisit plus ou moins arbitrairement : l’addition des diagrammes de Feynman en boucle sur tous les points de l’espace-temps s’arrête alors à cette distance. On peut toujours descendre de niveau mais on ne peut jamais descendre dans l’infiniment petit, sous peine d’en tirer des infinis grands qui ne sont pas observés dans les expériences. La renormalisation n’est pas seulement une astuce de calcul : elle rapporte une propriété fondamentale : cette notion de distance minimale indispensable pour que les calculs ne rendent pas des résultats infinis entraîne une conséquence fondamentale : la discontinuité de l’univers. D’autre part, la discontinuité fait un autre pas en avant : la notion de trajectoire d’objets se déplaçant en continu est abandonnée : dans les diagrammes de Feynman, un électron peut être émis à un point donné de l’espace-temps et absorbé à un autre.

7ème étape : Wilson, Gell-mann, Cohen-Tannoudji, Hiley, Gunzig, Finkelstein

Brisure de symétrie et renormalisation donnent une nouvelle image de la formation de matière à partir du vide. Lorsque deux particules (par exemple, deux électrons) interagissent, elles peuvent le faire « simplement », en échangeant un seul photon. Mais ce photon peut lui-même se matérialiser puis de dématérialiser en chemin. Sur le schéma du bas, par exemple, il crée une paire électron-positron qui recrée ensuite le photon. Si l’on tient compte de cette aventure, la description de l’interaction des deux électrons de départ n’est plus la même. Cela n’est en fait que la « première correction ». En effet, il peut arriver au photon des histoires beaucoup plus compliquée qui représentent des corrections d’ordre 2,3,4… La physique quantique exige de tenir compte de l’infinité de ces corrections pour le moindre calcul. Cette difficulté considérable a conduit à incorporer à la physique quantique l’idée de renormalisation. Les échanges toujours plus emmêlés entre différents types de particules virtuelles tissent une sorte de réseau ; des particules fantômes entrent et sortent, apparaissent et disparaissent dans un enchevêtrement vibrant d’énergie. La séparation entre matière, lumière et vide est dépassée. La matière peut se transformer en énergie du vide et inversement. La séparation réel/virtuel est relative à l’observateur accéléré. Production d’un espace et d’un temps par le virtuel et le virtuel de virtuel. Pas d’indépendance des particules par rapport à l’espace-temps du vide – la matière est une propriété (et non un objet) qui naît du vide et s’y déplace d’une particule virtuelle à une autre (Higgs). Michel Spiro explique ce mécanisme dans son article pour « Les dossiers de La Recherche » de juillet 2006 : « La masse des particules ne serait pas une propriété intrinsèque des particules elles-mêmes : elle serait liée à la manière dont celles-ci interagissent avec la structure quantique du vide. » Le vide est un véritable milieu dynamique. Le vide a, implicitement, toutes les propriétés qu’une particule peut avoir : spin, polarisation dans le cas de la lumière, énergie, etc. Il a lui-même différents niveaux de structure. De nombreux effets s’avèrent interprétables par les fluctuations du vide polarisable : – effet Debye de dispersion des rayons X par les solides – effet Casimir – effet proton-proton ou effet Hillman – effet Ahoronov-Böhm – effet Unruh – effet Compton – principe de Pauli – stabilité de l’atome (l’électron ne tombe pas sur le noyau) – décalage des raies Lambshift par réfraction du vide – Radiation de type « corps noir » (thermodynamique du vide) Nottale explique dans « La complexité, vertiges et promesses » que les diverses échelles de la matière/vide coexistent et interagissent : « Un objet, comme l’électron, vu classiquement comme un simple point, devient compliqué vers les petites échelles : il émet des photons, les réabsorbe, ces photons deviennent eux-mêmes des paires électrons-positons, etc… »

L’histoire du vide au travers de l’expérimentation

5 Messages de forum

  • Erwin Schrödinger dans « Physique quantique et représentation du monde »

    « On ne compte pas les électrons ou les photons comme on compte les objets que nous rencontrons autour de nous. »]

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  • S. Saunders dans « The philosophy of vacuum »

    « Nos théories physiques nous apprennent qu’il y a quelque chose d’étrange et de contre-intuitif dans la nature de la matière. Nous ne pouvons pas tirer un trait net de séparation entre ce que nous appelons matière ou substance et ce que nous appelons espace vide – le vide étant supposé l’espace entièrement dépourvu de matière de toute sorte. »

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  • . J. Hiley dans « La philosophie du vide » (ouvrage collectif dirigé par Saunders et Brown)

    « Aujourd’hui, le vide est reconnu comme un milieu physique riche, sujet de transitions de phase, et dont la symétrie brisée par les fluctuations du vide qui ne s’éteignent pas sont à la base des propriétés de magnétisme qui sous-tendent l’émission, la propagation et l’absorption des particules. »

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  • L’énergie du vide peut se transformer en matière et inversement : apparitions et disparitions de couples particules et antiparticules. Particules élémentaires durables et éphémères – le stable n’est pas plus fondamental. Le vide est un milieu diélectrique, supraconducteur, polarisable, dynamique et porteur d’énergie, de bruit, d’une topologie de l’espace, d’une mesure de la chiralité (spin) Le vide est instable et plein d’énergie de brève durée - manifestations du vide quantique, fluctuations – le vide n’est pas rien – Il contient des photons et des particules qui sont éphémères et sont appelés virtuels. Les particules subissent des transitions très rapides en permanence, transitions par lesquelles elles s’échangent avec les particules du vide et les photons du vide. Recomposition permanente entre matière et vide – l’apparente stabilité est fondée sur une interaction dynamique et ultra-agitée entre structures transitoires de la matière, de la lumière et du vide. Nouveauté fondamentale de la théorie quantique des champs : dans un état donné du champ, même parfaitement déterminé, le nombre de particules n’est pas toujours défini. C’est (entre autres) ce qui interdit d’employer systématiquement une description purement corpusculaire de la matière. Cela interdit aussi de considérer que le vide ne contient pas de particules. Il contient des particules virtuelles qui peuvent être actualisées par un apport d’énergie. Ces particules (et antiparticules) virtuelles se lient pour former des photons. Particules et antiparticules du vide sont virtuelles au sens où ils ont une durée de vie trop brève pour être mesurables par des expériences matière/lumière à notre échelle, par nos instruments en somme.

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  • 1ère étape : Parménide, Zénon, Démocrite, Aristote

    Pour Parménide, « si le vide est le rien, il ne peut exister » donc, si le vide existe, il doit être plein.

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