Nature quantique de l’eau

Domaines de cohérence

Marc Henry, nous explique ici comment la notion matérielle de la matière peut délibérément échapper à l’observateur non averti de sa nature quantique.

Mon but n’est pas de transformer mon lecteur en scientifique accompli, mais au moins de lui faire visiter des notions fondamentales permettant de relativiser les certitudes matérialistes… limitatives.

Physique quantique des champs

(je cite ici Marc Henry)

Une particularité liée à la physique quantique des champs est que, pour un état quantique donné, 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 définir le vide comme un milieu qui ne contient aucune particule. Ainsi, lorsque deux particules (par exemple, deux électrons) interagissent, elles peuvent le faire « simplement », en échangeant un seul photon.

Toutefois, ce photon peut, une fois qu’il a été émis par le premier électron, disparaître. Ce faisant, il génère une paire de particule/antiparticule. Il peut aussi réapparaître un moment plus tard, avant l’absorption par le deuxième électron, par recombinaison de la paire créée de manière furtive. Ceci implique, entre autres, que la masse des particules ne serait pas une propriété intrinsèque des particules elles-mêmes, mais serait étroitement liée à la manière dont celles-ci interagissent avec la structure quantique du vide.

Particules virtuelles

La conséquence principale de cette particularité est l’impossibilité de considérer la matière comme étant constituée d’une somme de particules élémentaires, se déplaçant dans le vide. Ceci implique que l’élémentarité ne peut plus se concevoir en termes d’objets. Le vide contient en effet des particules « virtuelles » qui sont clairement responsables de la masse au repos des choses. Le vide ne se contente donc pas de s’opposer à la matière. Il devient un composant incontournable de la matière. Le fait que la matière puisse échanger de l’énergie virtuelle avec le vide qui la constitue a des conséquences tout à fait remarquables.

Pour comprendre cela, considérons N quanta vibrant avec une fréquence f. Selon la relation de Planck-Einstein, chaque quanta véhicule une énergie E = h·f, où h désigne la constante de Planck. Dans ces conditions, l’énergie E totale associée à N quanta tous identiques s’écrira : E = N×(h·f). Toutefois, en physique quantique des champs, le nombre de particules est autorisé à fluctuer d’une quantité ∆N. Il en découle alors un flou énergétique ∆E = ∆N×(h·f). D’autre part, l’angle de phase φ de l’onde associée au quanta de fréquence f varie comme φ = 2π·ν·t. On aura donc pour une résolution temporelle ∆t, un flou sur la phase ∆φ = 2π·ν·∆t. Or, selon de principe d’incertitude d’Heisenberg, le flou en énergie ∆E et le flou en durée de vie ∆t doivent toujours être tels que ∆E·∆t ≥ ħ/2.

Cohérence et incohérence

Ceci conduit directement à la relation d’incertitude fondamentale de la physique quantique des champs : ∆N×∆φ ≥ 1/2. Cette relation nous informe sur l’existence de deux types d’états pour la matière. Un état « séparable » ou encore « incohérent » où le nombre d’objets ne fluctue pas, soit ∆N = 0. Ceci entraîne bien sûr ipso facto une incertitude totale sur la phase quantique. Ces états incohérents nous sont bien familiers, car ils interviennent dès qu’il est possible de compter les choses. Comme beaucoup de choses naturelles sont dénombrables, cela permet d’ignorer l’existence d’une phase quantique.

Toutefois, cet état d’incohérence s’oppose à un autre état « inséparable » ou encore « cohérent ». Ici, il peut exister d’énormes fluctuations du nombre total d’objets qui ne cessent d’être créés ou détruits. La conséquence est que la phase quantique prend une valeur de plus en plus précise puisque dans ces conditions ∆φ → 0. Cohérence signifie ici qu’il est  parfaitement vain de vouloir compter le nombre de constituants élémentaires. Même si ces derniers sont séparables par la pensée, ils se comportent physiquement comme un seul bloc. En fait, ils forment une seule entité indissociable, car soudée par la cohérence de phase qui règne au sein de cette entité.

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