... et au First Tuesday du 26 avril @ EPFL - 18h15 Et si la physique quantique avait déjà envahi notre quotidien"

par François Cochet, Quantum Photonics

L’année 2005 est l’année mondiale de la physique, sous l’égide de l’ONU et de l’UNESCO. La physique fait partie de la connaissance humaine depuis des temps immémoriaux, dans la mesure où les grands prêtres des religions antiques et les grands philosophes ont toujours cherché à comprendre et à expliquer aussi bien le cosmos que notre environnement terrestre.

Mais c’est depuis Galilée que la physique est entrée dans son ère moderne et est devenue une composante majeure de la science. Ce grand philosophe a introduit une démarche nouvelle qui consiste à confronter les modèles que nous nous faisons de l’univers avec des expériences permettant de les vérifier. Et c’est ce constant échange entre modèle et observation qui a permis à Newton et Maxwell, entre autres, d’établir des théories en mécanique et en électromagnétisme qui ont été à la base de notre civilisation technique occidentale. Les développements techniques ont permis à leur tour de développer des moyens d’investigation tellement précis que nous avons pu mesurer les limites de ces théories. Une des plus fameuses découvertes a été celle de l’invariance de la vitesse de la lumière, qui a plongé nombre de physiciens et de philosophes dans une sorte de scepticisme, poussant certains jusqu’à prédire la «faillite de la science » en ce sens que toute nouvelle théorie est vouée tôt ou tard à l’échec.

Par le regard neuf et non pollué qu’il a porté sur certaines impasses de la physique, Einstein a montré au début du XXe siècle un exemple tendant à prouver que nos théories ne sont que des approximations et qu’il faut constamment les reformuler dans un cadre plus général et plus élevé pour leur redonner une validité expérimentale, jusqu’au prochain développement technologique qui nécessitera à son tour un changement de paradigme. C’est dans ce cadre que nous fêtons cette année le centenaire Einstein et plus particulièrement trois articles qu’il a publiés en 1905 et qui ont radicalement modifié chez les scientifiques la façon d’aborder la mécanique et l’électromagnétisme. Le premier de ces articles a généralisé à l’ensemble des phénomènes liés au rayonnement la relation entre énergie et fréquence et promu la constante de PLANCK au rang de constante générale. Il a ainsi prédit l’existence de photons qui ont pû être observés expérimentalement par l’effet photoélectrique. Cet article est celui qui lui a valu son Prix Nobel en 1921. Le deuxième article porte sur la théorie des mouvements brownien et décrit les fluctuations thermiques d’un ensemble d’atomes autour de l’état d’équilibre. Il fut alors possible de prouver l’existence des atomes par l’observation du comportement macroscopique d’un ensemble. Enfin le troisième article lève l’incompatibilité entre équations de Maxwell et invariance galiléenne, en érigeant c, vitesse de la lumière, au statut de constante universelle et en écrivant les équations de passage entre repères galiléens conservant c invariant. De cette théorie de la relativité restreinte, découlera en addendum la célèbre équation décrivant la masse au repos E=mc2.

En se focalisant plus particulièrement sur l’article d’Einstein couronné par son Prix Nobel et les développements qui ont suivi, le First Tuesday du 26 avril permettra aux personnes pas forcément familiarisée avec ces problématiques de se faire une idée sur l’évolution des idées en physique et la place qu’a cette branche de la science dans le développement de la connaissance que l’homme a du monde qui l’entoure. Ils s’apercevront aussi que la physique moderne a envahi notre quotidien et que bien nombre d’applications courantes découlent directement de ces travaux de pionnier.