With quantum machanics, vacuum is no more empty. During Antiquity, Nature was supposed to have a "horror of vacuum". It is only during the XVI th century that Baise Pascal was able to demonstrate experimentally the existence of vacuum. When the existence of electromagnetic waves was discovered, space was supposed full of a substance called ether which was the propagation medim for the waves. With his relativity theory, Einstein has shown that the ether was not any more needed, and that electromagnetic waves were propagated through vacuum. But quantum mechanics have shown that this vacuum is not void of anything. Due to the uncertainty principle, quantum fluctuations occur permanently, creating and destroying pairs of particles and antiparticles. Energy is present in this vacuum: thus a force is exerted between two plates placed within a vacuum, because the amount of energy between the plates varies with the distance of the plates. Furthermore, vacuum can be considered as a "Higgs ocean", the existence of the Higgs particle being required for explaining the origin of mass. Finally, intersideral space is apparently full of a "dark energy", which might represent around 68% of mass and energy present in the Universe. The vacuum of present Physics appears as "living, effervescent and boiling". It becomes quite close to the conception of Tao, the primordial Void of ancient China. As the taoist Master Laozi was saying: "the great fullness is void, then it becomes inexhaustible". Fullness and void create mutually each other.
La mécanique quantique a aussi comme conséquence de modifier la conception du vide, telle qu’elle ressort des théories physiques. Durant l’Antiquité, le concept de vide a été considéré comme incompatible avec la réalité de l’univers. Pour cette raison, Aristote considérait que l’espace entre les sphères célestes était rempli d’éther ou quintessence. La nature était supposée « avoir horreur du vide ». Il fallut donc attendre les expériences de Pascal au XIXe siècle, pour montrer que le vide peut être créé expérimentalement et expliquer ses effets par les lois de l’hydrostatique. A l’époque de Pascal, l’espace intersidéral était devenu vide de toutes choses, ce qui était d’ailleurs la condition requise pour que les planètes puissent parcourir indéfiniment leurs orbites, sans l’aide d’un Premier Moteur.Les équations de Maxwell décrivant la propagation des ondes électromagnétiques, semblaient impliquer l’existence d’un « éther » comme milieu de propagation. Le vide était donc rempli d’une substance que l’on ne connaissait pas et dont les propriétés paraissaient mystérieuses. En posant les bases de la relativité restreinte, Einstein montra que l’hypothèse de l’éther n’était pas nécessaire. Comme rien ne démontrait son existence, il valait mieux abandonner ce concept. On revenait ainsi à l’idée du vide initial. Il est apparu toutefois rapidement que ce vide était loin d’être un néant.
La première raison pour cela tient à la mécanique quantique. En mécanique quantique, le vide est défini comme l’état de moindre énergie (énergie de point zéro). En raison du principe d’incertitude, lorsqu’un vide quasiment parfait est opéré à l’intérieur d’une enceinte, même s’il est effectué à une température proche du zéro absolu pour éviter la présence d’un champ de rayonnement thermique, des fluctuations quantiques du champ électromagnétique sont néanmoins observées.
Ces fluctuations expliquent notamment qu’une force s’exerce entre deux plaques conductrices plongées dans le vide (effet Casimir). Les plaques sont attirées entre elles, du fait que l’énergie du vide dans l’espace situé entre les plaques est inférieure à l’énergie du vide en dehors des plaques. La présence des plaques impose en effet des fréquences de résonance, pour lesquelles la longueur d’onde est un sous-multiple de la distance entre plaques. L’énergie du vide dans l’espace situé entre les plaques dépend ainsi de l’écart entre plaques.
Les fluctuations quantiques du vide entraînent également la formation continuelle de couples comprenant une particule et une antiparticule, qui s’annihilent mutuellement presque instantanément. Ces particules sont qualifiées de virtuelles, du fait qu’elles ne sont pas détectées directement.
En outre, le vide peut être considéré comme un « océan de Higgs ». Le champ de Higgs a comme propriété d’être à l’origine de la masse des particules élémentaires. Sa mise en évidence expérimentale en 2012 sur l’accélérateur du CERN, confirmée en 2013, semble avoir établi définitivement la validité du modèle standard de la physique des particules. La théorie du boson de Higgs a valu le prix Nobel de physique à François Engler et Peter Higgs en 2013.
Enfin, on sait que l’Univers est peuplé d’une mystérieuse matière noire et d’une tout aussi mystérieuse énergie noire, qui restent invisibles aux observations. On déduit l’existence de la matière noire et de l’énergie noire du mouvement des astres. On admet actuellement que la matière ordinaire, formée de toutes les particules élémentaires telles que protons, neutrons et électrons, représente seulement 5% de la totalité de la masse et de l’énergie contenues dans l’Univers, la matière noire 27% et l’énergie noire environ 68%.
L’énergie noire a un effet répulsif, inverse de celui de la gravité. Sa présence est déduite notamment de la vitesse avec laquelle s’éloignent les supernovae (vitesse de récession), dans le mouvement général d’expansion de l’univers. Différentes hypothèses ont été avancées pour décrire la composition de la matière noire et de l’énergie noire, mais aucune de ces hypothèses ne semble avoir été démontrée jusqu’à présent.
Le vide de la cosmologie actuelle est donc un vide largement peuplé. C’est aussi un vide actif, qui intervient dans le mouvement des astres. Enfin, c’est un vide soumis à des fluctuations qui font apparaître et disparaître des champs et des particules. C’est un vide « vivant, effervescent, bouillonnant d’énergie ». La conception du vide de la cosmologie actuelle est ainsi très proche de celle qui avait été adoptée par la sagesse chinoise antique. Le Vide, selon cette tradition, est source de plénitude Ainsi Lao-tzu a pu dire : « la grande plénitude est comme vide ; alors, elle est intarissable ». La voie à suivre, le Tao, a pour origine le Vide. Le vide et le plein s’engendre mutuellement, comme le yin et le yang.
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