L’ENERGIE DU
VIDE

Suite
à de nombreuses découvertes aussi bien théoriques qu’ expérimentales, les
physiciens affirment qu’il faut désormais considérer le couple Matière + Vide
comme formant un tout indissociable.
 

Ceci semble valable
également en ce qui concerne les lois de conservation d’énergie et celle de la
quantité de mouvement.

Pourquoi ne
l’a-t-on pas remarqué plus tôt ?

Il
est un fait acquis depuis longtemps qu’en Electrodynamique Quantique le vide
était considéré comme une “banque” d’énergie dans laquelle il était permis
d’emprunter un certain montant.
Cependant, en vertu du principe d’incertitude d’Heisenberg, le remboursement
devait se faire d’autant plus rapidement que la quantité empruntée était
importante.
Les interactions fondamentales étaient donc supposées toujours respecter une
“symétrie" : elles sont calculées dans le cadre de théories faisant appel à une
“symétrie de jauge”.
Ces théories sont dites “renormalisables”, càd que l’on doit pouvoir supprimer
tous les termes divergents vers l’infini, tels ceux apparaissants suite à la
prise en compte de ces fameuses fluctuations des champs du point zéro.
Cependant, divers auteurs (Bohm, Felden,..) ont fait remarquer la nature “ad
hoc” de ces diverses procédures de renormalisations, qui sont souvent créées au
cas par cas et n’interviennent finalement que pour permettre de retrouver un
résultat de calcul correspondant à des expériences scientifiques précises.

Car de deux choses l’une
(application du principe du rasoir d’Occam) :
 

• ou bien il s’agit d’un artefact mathématique de la théorie
  quantique, auquel cas aucun effet réel ne peut jamais résulter de la
  seule prise en compte de ces fameux champs du point zéro ;
  
   -ou alors ces champs existent réellement, comme semblent l’indiquer les
  expériences scientifiques citées plus haut, et la physique doit maintenant
  évoluer pour les intégrer dans des théories décrivant mieux encore l’ensemble de
  la réalité (matière + vide).
  Il apparait clair qu’il n’existe pas de place pour une solution intermédiaire.
  On peut (et l’on va) évidemment remettre en question les définitions
  fondamentales de l’énergie et de la matière : qu’est-ce que la masse, qu’est-ce
  que le champ électrique, etc.. Voir : Haisch, Puthoff, Cole, etc
  Mais le problème est plus général : l’étape suivante de la physique est
  d’intégrer ces nouvelles données et de considérer les théories actuelles, si
  efficaces qu’elles aient été jusqu’à présent, comme des cas limites
  (particuliers ?) d’un ensemble plus vaste.

  Quelques
  auteurs célèbres s’expriment à ce sujet :
  

  Marceau Felden :professeur
  à l’université à Paris-sud et à l’école supérieure d’Electricité
  Citations de son ouvrage “Le modèle geométrique de la physique”, éd. Masson,
  1992
  N.B. : Dans le texte qui suit, “P” est l’ensemble des phénomènes physiques
  réels, et “G” est le modèle géométrique (ou mathématique) supposé pouvoir
  décrire les phénomènes observés dans l’ensemble “P”.
  
  p.16 : “Selon ce shéma, tout ce que contiendrait P, en particulier
  toutes les interactions, serait le résultat d’effets géométriques dans un
  hyperespace “vide”. Les propriétés de G conduisent ainsi à envisager que P ne
  soit que du “néant structuré”, l’électrodynamique quantique et la théorie
  quantique des champs n’étant finalement que l’étude du vide mais pas n’importe
  lequel !”

  Ilya Prigogine :Prix Nobel
  de chimie 1977, directeur des Instituts internationaux de Physique et de Chimie
  Solvay à Bruxelles et du centre de mécanique statistique à l’Université du Texas
  à Austin.
  Citations de son ouvrage “Entre le Temps et l’Eternité”, avec I. Stengers, éd.
  Fayard, 1988
  
  p.157 : “Mais posons-nous d’abord la question : une genèse de notre
  Univers matériel pourrait-elle être compatible avec les lois physiques ? Ne
  devrait-il pas s’agir d’une création ex-nihilo , par définition en
  dehors de ces lois ? C’est ici qu’il faut rappeler une conception aujourd’hui
  très répandue, qui ferait de la genèse de l’Univers un “free lunch”, un
  événement gratuit. (...) En effet, dans l’Univers, l’énergie se trouve sous deux
  formes : l’énergie liée à la gravitation, qui est une force d’attraction, et
  l’énergie liée à la masse par la célèbre formule d’Einstein, E=mc².
  Or, au bilan, l’énergie liée à la gravitation apparaît avec un signe négatif,
  alors que celle qui est liée à la masse a un signe positif. De ce point de vue,
  on pourrait donc affirmer qu’il n’y a pas de différences énergétique entre notre
  Univers et un Univers vide, l’Univers de Minkowski auquel nous avons déjà fait
  allusion : un bilan énergétique nul peut tout aussi bien résulter de la somme de
  deux zéros (Univers vide) que de la somme de deux quantités égales et de signes
  opposés (Univers matériel). En d’autres termes, du point de vue de l’énergie, il
  n’y aurait donc pas de prix à payer pour passer de la non-existence à
  l’existence. L’Univers,(...) pourrait n’être qu’une autre expression du néant et
  pourrait donc surgir spontanément de ce néant : sa création ex nihilo ne soulève
  en effet aucune contradiction du point de vue énergétique. La naissance de
  l’Univers serait alors assimilée à une fluctuation spontanée du vide.”
  p.162 : “Il (le mécanisme du “free lunch”) extrait du réservoir
  d’énergie négative que constitue la structure géométrique de l’espace-temps
  décrite par les équations d’Einstein, l’énergie positive nécessaire à la
  matérialisation des particules virtuelles.”

  Michel Cassé
  :astrophysicien au C.E.A., le Commissariat à l’Energie Atomique français
  Citations de son ouvrage “Du vide et de la Création”, Editions Odile Jacob,
  1993.
  p. 17 : “(...) 2. Qu’on ne peut dire que l’énergie du vide est nulle en
  permanence. Malgré son apparence absente, impavide, le vide se laisse deviner
  par ses fluctations aléatoires, comme l’air par le vent.
  3. Que le vide sensitif est une substance ayant une densité d’énergie et une
  pression bien définie jouant, à certaines périodes, sur l’expansion de
  l’Univers.(...)
  4. Que la matière est une conséquence nécessaire des lois de destruction du vide
  (...)
  5. Et enfin, que l’univers observable n’est qu’une bulle dans un champage de
  vide généralisé.”
  p.134 : ““Vide” et “Matière” : leurs propriétés sont mutuellement
  complémentaires. Le vide est l’état latent de la réalité, la matière ordinaire
  composée de particules élémentaires, l’état manifeste.De fait, la matière seule
  ne constitue pas un système fermé, le vide n’est pas l’autre être de la matière,
  mais son complément et c’est le système matière + vide qui
  est le berceau de l’immortalité. La loi de conservation de l’énergie s’applique,
  en effet, à la somme des deux.(...). Le vide assure au monde l’unité de son
  fonctionnement. Il est l’essence originelle de tous les corps. Il crée la
  matière et les forces qui s’exercent sur la matière. Il crée l’inertie, la masse
  qui résiste aux forces. Il est, par là, la source des trois principes, matériel,
  dynamique et inertiel.”
  p.162 : “Par cette ruse de language, on s’accorde la liberté de
  considérer que l’énergie minimale du vide n’est pas forcément nulle, ce qui
  revient, le cas échéant, à lui attribuer un contenu. Et en lui affectant une
  énergie non nulle, on lui donne une chance d’évoluer.”
  p.163 :”Nous venons de définir le vide négativement, par privation,
  comme espace sans particules réelle. On peut aussi en donner une définition
  positive, dont l’intérêt est de nous faire comprendre, précisément, ce que nous
  qualifieront d’énergie du vide : c’est, comme nous n’avons cessé de l’affirmer,
  un océan de particules virtuelles. Celles-ci, bien qu’éphémaires, interagissent
  très légèrement entre elles et avec la matière alentour, et confèrent au vide
  une certaine énergie potentielle.
  (...) Dès que l’on admet la réalité du vide quantique, il n’y a plus aucune
  contradiction entre l’être et le non-être matériel. La Matière est le dernier
  masque du Vide.”
  Sur la valeur apparemment nulle de la constante cosmologique calculée dans le
  cadre classique des théories d’Einstein :
  p.172 : “Il est très difficile, sinon impossible, d’expliquer ce fait
  cosmologique. En effet, la densité d’énergie du vide électromagnétique, dont
  l’effet Casimir donne une preuve expérimentale directe, à lui seul donne
  naissance à une valeur titanesque de 10exp⁹² grammes par cm3, ce qui
  est 120 ordres de grandeurs supérieur à ce que l’observation permet ! (...) Tant
  que cette contradiction ne sera pas levée, aucun physicien, aucun cosmologiste
  ne pourra dormir en paix. La physique, de tout évidence, aborde une nouvelle
  crise majeure. (...) Une physique inconnue joue probablement le rôle décisif.”
  

  Basarab Nicolescu :
  physicien théoricien au CNRS
  Citations de son ouvrage “Nous, la particule et le Monde”, Editions Le Mail,
  1985
  
  p.72 : “Le Vide quantique - un vide “plein” : (...) Quand nous
  pénétrons dans une région de plus en plus petite de l’espace nous découvrons une
  activité de plus en plus grande, signe d’un perpétuel mouvement.
  La cléf de la compréhension de cette situation paradoxale est fournie à nouveau
  par le principe d’incertitude de Heisenberg. Une toute petite région de l’espace
  correspond, par définition, à un temps très court et donc, conformément au
  principe de Heisenberg, à un spectre très large d’énergies. Par conséquent, pour
  des intervalles de temps très courts, la loi de conservation d’énergie peut être
  violée : tout se passe comme si les quantas de matière sont créées à partir de
  rien. Plus précisément, les “fluctuations quantiques” du vide déterminent
  l’apparition soudaine de paires particules-antiparticules “virtuelles” qui
  s’annihilent ensuite réciproquement, ce processus ayant lieu dans des
  intervalles de temps très courts.”
  Sur la nature de la “réalité” quantique et la découvertes de “nouvelles”
  propriétés de la Nature :
  p.75 : “On pourrait aussi se poser des questions sur la véritable
  signification de la confirmation expérimentale d’une théorie. Le vide quantique
  contient d’infinies possibilités d’existence “expérimentale”. Dans nos
  réflexions nous effectuons nécessairement un choix, une sélection des “faits
  expérimentaux” que nous considérons comme “significatifs”. On pourrait aussi
  penser, comme Andrew Pickering et d’autres représentants de l’école
  anglo-saxonne de sociologie des sciences, que nous sommes engagés inévitablement
  dans une “construction sociale” de la Réalité. Mais on peut aussi penser que
  notre rôle est à la fois de trouver et de donner un sens à la réalité.
  Le vide quantique est, je crois, une merveilleuse facette de la Réalité, qui
  nous montre que nous ne devons pas nous arrêter aux “illusions” créées par notre
  propre échelle. Les quantas, les vibrations, qu’ils soient “réels” ou
  “virtuels”, sont partout. Le vide est “plein” des vibrations.. Il contient
  potentiellement toute la Réalité.”
  p.76 : “D’un échec le problème des “infinis” a été transformé en
  triomphe. La croyance qu’une théorie, pour être “réaliste” doit être
  “renormalisable” fait d’ailleurs partie intégrante du “dogme” actuel de la
  théorie quantique des champs.”
  p.149 : “Toute l’histoire des sciences témoigne de la lutte incessante
  et acharnée contre l’inconnu et on pourrait affirmer que l’inconnu est la source
  même du progrès scientifique. Beaucoup d’aspects qui ont été considérés à une
  époque comme irrationnels, bizarres, paradoxaux sont devenus ensuite, par la
  démarche scientifique, rationnels, normaux, intégrés dans une description
  scientifique cohérente.”

  David Bohm , le célèbre
  physicien anglais, récemment décédé, écrit dans l’un de ses plus important
  ouvrage "Wholeness and the implicate Order" datant de 1980 , (publié en français
  sous le titre "La plénitude de l’Univers" aux Ed. du Rocher, 1987),sa vision de
  l’univers ainsi que son interprétation des théories actuelles et à venir.
  Stanislas Grof commente pour nous les conceptions de Bohm dans la préface et
  nous livre les réflexions suivantes :
  
  p.13 : "(...)Bohm insiste sur la nature dynamique et le flux continu de
  l’Univers. A la fois la mécanique quantique et la théorie de la relativité
  impliquent clairement que la relativité doit être comprise, non comme un
  assemblage d’objets ou entités séparées, mais comme un processus de plénitude
  indivise en état de flux et de changement constant.(...)
  Le modèle de Bohm introduit aussi un changement radical dans la compréhension de
  l’espace et du temps. Contrairement à ce qui se produit dans la physique
  classique, l’espace n’est pas vide dans la théorie du holomouvement ; ce que nous
  percevons à travers nos sens comme du vide est en réalité un plein, il contient
  une quantité énorme d’énergie. Selon les calculs de Bohm, chaque centimètre cube
  d’espace vide contient plus d’énergie que ce qu’on pourrait trouver dans toute
  la matière de l’Univers connu.(...) C’est cet arrière-plan énergétique caché qui
  engendre les projections tridimensionnelles constituant le monde phénoménal que
  nous percevons dans notre vie de tous les jours."
  
  Mais laissons s’exprimer Bohm lui-même :
  p.192 : "Comme la proposition l’implique, ce que nous appelons "espace
  vide" contient un immense arrière-plan d’énergie, et la matière, telle que nous
  la connaissons, est une petite excitation "ondo-particulaire quantifiée" à la
  surface de cet arrière-plan, plutôt comme minuscule ride sur une vaste mer. Dans
  les théories physiques courantes, on évite la considération explicite de cet
  arrière-plan en calculant seulement la différence entre l’énergie de l’espace
  vide et celle de l’espace qui contient de la matière.(...) Toutefois, des
  développements ultérieurs en physique pourraient permettre de prouver d’une
  façon plus directe l’arrière-plan décrit ci-dessus. Plus encore, même à présent,
  cette vaste mer d’énergie peut jouer un rôle essentiel dans la compréhension du
  cosmos comme un tout.
  Selon ce point de vue, on peut dire que l’espace, qui a tellement d’énergie, est
  plein plutôt que vide."

  NB : ces passages sont
  extraits de la version française imprimée en 1990.

   

     
   Marc
  HERMANS, ©
  2003