Nos sens, l'imperceptible - rayonnements, espace-temps, matière..

La lumière et le son - la vue et l'ouïe

Lumière et éclairage. L'éclairage modifie notre perception des choses ; si quelque chose n'est éclairé que partiellement, une partie étant cachée dans l'ombre, cette chose peut être vue et identifiée de manière très différente selon les témoins. L'éclairage du matin n'est pas celui du soir et notre perception des choses est bien plus dépendante de l'environnement que nous le pensons, surtout quand la lumière diminue à la tombée de la nuit ou encore en contre-jour. Elle est bien souvent dépendante de nos préoccupations ou de ce que l'on pense ou aimerait voir.

Persistance lumineuse et cinéma. Un éclair nous aveugle et persiste sur notre rétine après sa disparition.
Cette persistance lumineuse a ouvert la voie au cinéma, car un film projette une succession d'images fixes, dont chacune diffère un peu de la précédente et de la suivante; la cadence de remplacement d'une image par la suivante est de 25 à 30 par seconde pour la télé, et 24 pour l'ex-cinéma en bobine. Depuis l'arrivée d'appareils de prise de vue se contentant d'une faible lumière, la tendance est à l'accélération, laquelle permet des effets d'observation, ralenti, éventuellement relief ou projection de deux films simultanés !

Avec notre persistance lumineuse, on voit donc double en quasi permanence, tandis que l'œil et le cerveau s'en accommodent au mieux, créant une continuité en "fondu enchaîné" quelque peu floue.
Le premier effet de mouvement a peut être été crée avec une pièce métallique gravée d'un même dessin légèrement différent sur chacune de ses deux faces. En la faisant pivoter, on voit l'image bouger (cela existe encore en porte-clefs); il y a eu des sortes de lanternes tournantes, avec bougie au centre projetant les images, des carnets de dessins dont on lâchait rapidement les pages etc.

En passant le film au ralenti, le cinéma a permis de décomposer pour la première fois le galop d'un cheval et son mouvement de jambes, ouvrant ainsi une nouvelle perspective à la science. Avec des milliers de vues à la seconde, on peut voir une balle de fusil stoppée en traversant une plaque ou les très chorégraphiques mouvements de l'eau lors de la chute d'une goutte.

La prise de vue répétitive périodique. Elle permet de décomposer un mouvement répétitif que l'on ne peut observer. Pour cela, on éclaire périodiquement l'objet à étudier en faisant varier la vitesse des éclairs. C'est l'éclairage stroboscopique. Lorsque la fréquence des éclairs de lumière est la même que celle de l'apparition de la partie en mouvement, la partie ainsi éclairée ne paraît plus bouger !
exemple : La meilleure illustration est dans les Westerns, avec les roues de charriots qui tournent à l'envers ! lorsque la roue du chariot ne tourne plus, c'est que chaque barreau a remplacé l'autre au même rythme que l'obturateur soit tous les 1/25me de seconde ! si la roue tourne moins vite, elle tournera à l'envers à l'écran; donc au démarrage, elle tourne à l'envers, le charriot accélère, ça se stabilise un peu puis elle repart normalement en avant ! et ça peut recommencer si la vitesse du charriot double triple etc.

Expérimentation

: Vérifions avec un éclairage néon, lequel s'allume et s'éteint avec la fréquence du courant électrique, soit 50 fois par seconde (le double d'un caméscope ancien Mini DV); Confectionnez un disque de carton raide de 20 ou 30 cm de diamètre; faites un point ou tracez un trait épais sur le pourtour. Piquez le au centre sur une planchette et lancez le vivement en rotation, près d'un éclairage néon (ou peut-être lampe à basse consommation, non vérifié). En ralentissant, vous verrez le disque s'arrêter, puis tourner à l'envers et redémarrer. On peut observer ainsi un phénomène mécanique trop rapide en l'éclairant périodiquement (réglage de l'avance à l'allumage des moteurs).

Lumière laser. Elle tire son nom du composant électronique qui la produit, la diode laser. C'est une onde lumineuse mono fréquence qui n'émet donc qu'une seule couleur, très pure et synchronisée. Elle a été crée par l'homme et qui n'a pas d'existence dans la nature, ce qui est exceptionnel; explication: la lumière que nous percevons est émise par un "source", telle que lampe ou soleil, ou encore est réfléchie, par la lune, et tous les êtres et matériaux de notre planète.

Toute lumière normale émise est produite par de multiples points lumineux, par exemple tout le long du filament surchauffé d'une lampe. La température élevée fait que dans des atomes du filament, un ou plusieurs électrons tombent sur un niveau de rotation inférieur (voir matières et atomes). Chaque atome émet donc un rayonnement lumineux sans se soucier de ce que fait le point voisin : il émet son onde au moment où ses atomes tombent un niveau au-dessous car cela correspond à une perte d'énergie instantanée et comme "rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme" la perte d'énergie se retrouve sous forme d'une émission d'énergie lumineuse.

Interaction des ondes. Prenons ce qui est visible et bien matérialisé, une étendue d'eau, car la mer nous apporte son enseignement, avec des visions parfois angoissantes. Peut-être connaissez vous cette mer que l'on dit "croisée" en raison de vagues qui ne vont pas dans le même sens, qui se heurtent et forment des mouvements complexes agitant le bateau dans tous les sens. A l'occasion, observez le flux et le reflux de l'eau au bord d'une plage, près d'une digue. L'eau renvoyée par la digue va revenir "en travers" sur le flux principal qui se dirige vers la plage et les deux flux vont composer de beaux "croisements d'eau", des drapés de tout beauté si la plage de sable est plate pour que l'eau s'y étale sur une longue distance.

On peut tenter une expérimentation semblable dans une flaque ou une cuvette, en jetant deux pierres distantes. Les deux sources de vagues en cercles vont se composer pour former ce que l'on doit nommer "interférences". Qu'apporte l'interférence ? une nouvelle onde qui vibre sur un rythme différent. Mais ce n'est pas tout: si les variations (longueur d'onde, fréquence..) des deux ondes qui se rencontrent et se conjuguent sont proches l'une de l'autre, elles déclenchent un "un battement". Pour imager l'affaire, le battement, c'est un peu le bruit d'un moteur de camion déréglé, au ralenti, qui se ralentit, puis reprend des tours, se ralentit etc. Ou celui qui s'installe à vive allure dans une voiture, avec un bruit lancinant sur la durée. Le bruit augmente, passe par un maximum, décroît et ainsi de suite. ouin ouin ouin ouin

ondes électromagnétiques

Le monde rayonnant. Pour les ondes, voir aussi "marée et ondes sinusoïdales", physique1)

Les ondes électromagnétiques offrent une infinie palette d'effets et d'usages. De la radio d'Antan qui existe toujours (grandes ondes, moyennes et courtes), au téléphone cellulaire et réseaux aéronautiques et militaires, pas loin des micro-ondes (qui chauffent l'eau), avec leurs confrères les rayons infrarouge (qui nous chauffent) , on atteint notre lumière visible, qui nous font passer aux coups de soleil avec les rayons UV (ultra violets). Puis les rayons X pénétrants (radios médicales et industrielles) et gamma, également très énergétiques, et des rayons traversant tout, cosmiques.

Pour mémoire, nos rayonnements visibles commencent au rouge pour finir au violet (violet indigo bleu vert jaune orange et rouge sont les couleurs théoriques de l'arc en ciel, fixées à l'époque en partie pour satisfaire la convenance du moment (agrément). Il y a donc de part et d'autre du spectre visible, les rayons ultra violets (les fameux UV A et B pour les lunettes de soleil et les crèmes de protection solaire) et à l'autre bout, les infra rouges. Ultra, la fréquence augmente (vers la droite sur ce diagramme); infra, elle diminue.

Les ondes électromagnétiques (dessin extrait de Sciences et Avenir, 05 09)

Les ondes produites par les fours à micro-ondes sont proches des rayonnements lumineux infra rouges - tout comme celles des téléphones portables de deuxième et troisième génération, ainsi que des réseaux WI-FI. Notez l'étroitesse du spectre visible (notre créneau de vue), en cliquant sur le lien "rayonnement" (tableau semblable),

Les rayonnements. Nous sommes quotidiennement traversés par de multiples rayonnements dont les rayons cosmiques (plusieurs sortes). Sans notre atmosphère ou le champ magnétique de la terre, certains nous tueraient à coup sûr. ; voici deux de leurs effets : il a été prouvé que le couleur des crabes en dépendait ! Il serait désormais admis que les éclairs nuages - sol ou nuages - nuages leur seraient imputables, car ils ioniseraient fortement le sommet des nuages (perte d'un électron dans un atome suite à un choc. voir Physique 1).

Parmi eux comptent les rayons gammas, très énergétiques. Mal connus depuis leur découverte, dans les années 60, on avance désormais une hypothèse : ils résulteraient de la collision d'étoiles hyper denses (étoiles de neutrons) situées à des milliards d'années lumière et seraient des "déchets" (électrons, protons, neutrinos, noyaux d'hélium .. chaque seconde, 10.000 particules microscopiques ou nanoscopiques, arrosent chaque mètre carré de notre planète.
Pour étudier les plus dévastatrices, on tente de les piéger dans de grandes piscines. Ces ultra puissantes ont l'énergie d'une balle de fusil dans un corps un milliard de milliard de fois plus petit ! l'une d'elles a été mesurée à 0,32 zetta Electronvolts (320 milliard de milliards dEv), soit encore 300 millions de fois celle obtenue dans le plus puissant des accélérateurs de particules. Autant dire que rien ne les arrête. (Le Point, décembre 2005).

Le rayonnement solaire. >En dehors du bien-être, du bronzage ou des brûlures ou cancers qu'il occasionne, l'une de ses anifestations moins connue est assez curieuse : il permet de fixer le calcium sur les os par l'intermédiaires des pupilles. Un os vivant perd régulièrement dela matière et se régénère en permanence. La décalcification provient du fait que l'apport de calcium est soit ralentie, soit moins rétabli et ne compense plus la perte. Dans un pays nordique, un traitement par séances de lumière fait paraît-il beaucoup de bien et connaît un grand succès. Je ne sais pas si ils fixent mieux le calcium. Les Nordiques ont en effet un déficit de lumière (soleil toujours bas) et cela explique leur défoulement festif au printemps.

Chacun connaît le frisson du soir au coucher du soleil, alors que la température n'a pas encore bougé, ou l'impression de froid l'hiver chez soi, sans soleil, malgré un bon chauffage. Récemment, j'ai eu froid pendant deux jours alors qu'il faisait chaud; puis c'est passé ; je n'avais pourtant rien de particulier. Ça peut provenir d'un déficit de rayonnement, en tous cas le soir, au coucher du soleil, ou les jours de pluie, c'est net. Nos thermomètres sont parfois contestables..
Le rayonnement lunaire. C'est un rayonnement indirect, une réflexion du rayonnement solaire (on dit "l'albédo"), ce qui lui confère d'autres effets; par exemple, à la pleine lune, il jaunit le linge laissé dehors, bien davantage que le soleil lui-même. Il y en a peut-être d'autres, insoupçonnés.

Nous ne voyons qu'une infime partie du rayonnement solaire, (les couleurs de l'arc en ciel) ; le noir est l'absence de lumière et le blanc la composition de toutes. Au-delà du visible s'étend l'infini de l'ultraviolet et en deçà celui de l'infrarouge. Les ondes lumineuses du soleil, les ondes du micro-ondes et des téléphones portables en font partie ; oui, les ondes radio sont (seraient) du même type que l'ensemble de toutes ces ondes dites "électromagnétiques", et situées côté infrarouge. Tout un monde que nous ne voyons pas, que ne percevons même pas.

Les couleurs elles-mêmes nous influent, alors qu' elles ne se différencient que par une infime variation de fréquence électromagnétique. Elles agissent sur notre moral, notre équilibre, notre paix.

Le mouvement Brownien. On dit que chaque particule est accompagnée d'un rayonnement vibratoire.
Je l'ai découvert il y a fort longtemps à Paris, lorsd'une exposition scientifique de vulgarisation. L'expérimentateur allumait une cigarette et lançait une bouffée de fumée sur un écran où l'image des particules de fumée étaient très agrandie. On voyait alors redescendre par pesanteur des milliers de petits points (de fumée) qui tremblotaient/vibraient aléatoirement sans cesse. Puis il mettait un champs magnétique : les petits points descendaient cette fois en biais, toujours en tremblotant (voir plus haut "la cellule magnétique").

Ce tremblotement/vibration est tellement incongru qu'on n'y croit pas. Pourtant, toutes les particules de tous les corps y sont soumis. Et c'est tout "notre monde minuscule" (ci-dessus), qui tremblote indéfiniment comme atteint d'une maladie de Parkinson miniature (l'amplitude de cette vibration n'est visible qu'au travers d'un puissant microscope). Pourquoi cette agitation des atomes ? Pour être plus précis, les atomes des gaz (comme notre fumée de cigarette) sont très libres - liaisons entre eux lâches - sont en mouvement permanent désordonné.

Ceux des liquides oscillent avec bien moins d'ampleur et ceux des solides bougent à peine. Il faut atteindre le froid absolu (- 273 degrés) pour atteindre l'immobilisme-raideur. A ce moment, les propriétés des corps changent. Par exemple, les aciers les plus durs cassent comme du verre, ou le cuivre n'offre plus aucune résistance au courant électrique, qui une fois lancé, ne demande plus aucune énergie pour être maintenu. On utilise cette propriété pour réduire les pertes électriques.

Vibrations, Ondes et Rayonnements. Pour tenter d'éclairer" le sujet, prenons la lumière en exemple, le pire des cas peut-être. Longtemps considérée comme une vibration pure, c'est à dire se propageant en bousculant simplement les particules voisines de droite, qui s'empressent d'en faire autant avec les suivantes, chacune oscillant ainsi sur place, un peu comme le jeu de dominos dont la chute de l'un va faire tomber tous les autres en cascade jusqu'au dernier.

La lumière était alors comparable à la simple vibration, comme la houle en mer, une onde dont l'eau ne se déplace pas sur le trajet, alors que la houle s'y propage. Pour être clair, un bateau ou un bouchon va monter et descendre au passage de la houle, mais ne bougera que très peu. Sauf si le vent les pousse, naturellement. Au bord de la côte, la houle s'étale par manque de fond et l'eau s'avance affectivement un peu pour se retirer ensuite.

Si l'eau avançait vraiment, une énorme masse liquide inonderait tout à l'arrivée et son équivalent disparaîtrait au point de départ !! Pour revenir à la lumière, il a été ensuite admis que des particules sont transportées, des photons, en même temps que la vibration de l'onde lumineuse. Le poids annuel de lumière reçue par notre planète en provenance du soleil est même calculé (mais comment vérifier (?).
Tout le problème tient donc là : y a-t-il déplacement de matière ou pas ? les avis sont souvent partagés, mais on sait que la houle n'en transporte pas, que la lumière doit en transporter, ce qui est déjà ça de sûr. Un autre point à souligner est que pour faire vibrer quelque chose, il faut qu'il y ait quelque chose à faire vibrer. Cette lapalissade est utile car justement, on se demandait ce qui pouvait bien vibrer dans le vide intersidéral (que l'on ne dit pas si vide que ça de nos jours). La propagation de la lumière posait alors un sérieux rébus. Puisqu'elle arrive avec ses photons vibreurs, le mystère disparaît. Enfin presque car elle serait l'association d'ondes électrique et électromagnétique.

Pour certains, le courant électrique pourrait être une vibration des atomes qui, tout en restant sur place, mais se bousculant sous l'effet d'un champ électrique, provoqueraient pertes puis gains de particules électriquement chargées. Comme pour l'eau, on aurait finalement l'impression que des charges électriques circuleraient alors qu'elles n'auraient une existence éphémère que de proche en proche. Pour d'autres, il y a transport de charges, mais comme on ne sait pas les voir circuler ou non dans le conducteur, on en reste là. Prenons une file de voitures à l'arrêt.

Arrive une voiture qui percute la dernière. Le choc se propage et dans chaque voiture, les passagers partent en avant puis sautent. Au bout de la file, devant, dans la dernière voiture percutée, les passagers reproduisent les mouvements des premiers.
C'est le principe de transmission de mouvement, un mouvement éphémère en chaque point, qui parvient au bout de la chaîne. Comme un son se propage en faisant vibrer tour à tour les particules contenues dans l'air, l'eau, ou un solide. Le son se propage mais pas l'air, ni l'eau, ni la matière du solide. Et il ne se propage pas dans le vide puisqu'il n'y a pas de matière !

Y a-t-il déplacement de matière ou pas ? on voit que les questions sont encore nombreuses ; les ondes radio dites électromagnétiques - soit de même nature que la lumière devraient donc transporter des particules. Qu'en est-il des rayons cosmiques, de l'électromagnétisme ?

Les rayonnements radioactifs. Le soleil brûle chaque seconde par une réaction atomique dite de fusion qui nous envoie toute cette énergie lumineuse et calorifique mais également des rayonnements qui seraient mortels si ils n'étaient pas absorbés par notre atmosphère ou mieux, par le magnétique terrestre qui dévie aussi les bouffées (éruptions) qui le secouent périodiquement.
Il y a un rayonnement radioactif naturel de certaines roches qui peut être assez fort et supposé dangereux en quelques endroits (on cite parfois la Bretagne, le Massif Central, mais je ne sait rien de plus, bien qu'il y ait de l'uranium exploité dans ces régions mais aussi ailleurs.
Le rayonnement des bombes atomiques et des centrales nucléaires provient de la fission (éclatement) du noyau d'atomes lourds et non de la fusion (composition d'atomes, en l'occurrence l'hydrogène pour le soleil). La fission émet de complexe et très nocives particule comme chacun le sait, dont un plutonium (mortel à un millionième de gramme). Les recherches pour produire de l'énergie par fusion, "plus propre", sont à ce jour infructueuses (industriellement). La radioactivité des matières émises a le triste privilège de durer parfois quasi indéfiniment à notre échelle. Un corps radioactif perd sa matière tout au long de son existence. On appelle période (ou durée de vie) le temps que met cet élément pour perdre la moitié de son poids.

Les ondes gravitationnelles. L'attraction des corps, qui nous plaque sur terre ou que nous constatons par les les orbites des astres, planètes ou nos satellites, serait due à des ondes gravitationnelles. Cette théorie ouvre un de grandes espérances car si nous pouvions nous libérer de ces ondes, on ne pèserait plus rien et nous pourrions en théorie nous évader dans le cosmos sans dépenser d'énergie de lancement.
Les forces mises en jeu par les ondes gravitationnelles sont très faibles, mais leur portée est infinie : il faut des masses importantes pour obtenir un résultat perceptible (la masse de la terre sur nous) et dans ce cas, l'effet s'exerce à des distance que l'on peine à concrétiser (années lumière, voir physique 1, renvoi ).

Champs magnétique et électrique.

A l'inverse des ondes gravitationnelles, un champs magnétique peut être puissant, mais ne s'exerce qu'à proximité immédiate, ce que chacun peut constater avec un aimant. Il s'affaiblit vite mais ne disparaît pas pour autant et son influence peut s'exercer très loin, entre terre et soleil par exemple. Ce champ nous influe certainement comme toutes les ondes mais ses effets ont toujours souffert d'une contestations de principe depuis son adoption par les magnétiseurs. Même les sourciers, dont le résultat n'est plus à prouver, sont toujours très contestés par la science. Tous utilisent des ondes magnétiques émises ou leurs variations, car notre corps y est sensible.

Champ magnétique terrestre. Ses lignes de force "sortent" tout près du pôle nord géographique et entrent au pôle sud après avoir entièrement enveloppé et même traversé a terre, de sorte qu'il n'y a pas d'endroit à ma connaissance où la boussole serait déboussolée car elle suit les lignes du champ magnétique, même si elles sont très distordues par endroit; il y a deux lieux particuliers, le pôle nord et le pôle sud, où elle plonge verticalement vers le sol, avec une boussole le permettant ou encore s'affolerait comme d'autres le rapportent, les deux étant peut-être vrais. Le champ magnétique se coule donc partout, creux ou bosses et traverse tout ou presque. Ce fait si extraordinaire n'étonne personne; seul le fer ou de rares métaux le piègent. Est-il dû au noyau de fer de la terre ? on l'affirme. Nul ne sait, le fer concentre le magnétisme et ne peut en produire par réaction qu'en tournant dans un champs. Celui du soleil ?
Il oscille lentement et ses pôles se déplacent un peu chaque année. Il a déjà été inversé. Ende nombreuses zones du globe, la différence d'indication entre le nord magnétique et le nord géographique peut dépasser les 20° (en Nouvelle Zélande par exemple, écart énorme qui vous fera rater votre destination si vous ne corrigez pas la boussole !
Les russes occupent en Antarctique une base située au pôle sud magnétique, à 1100 km du pôle sud géographique où sont les américains.

Le pôle sud est très différent du pôle nord (Arctique); tout d'abord, sa glace repose sur un continent enfoncé par ce poids supplémentaire, alors qu'au pôle nord, le continent le plus proche est le Grœnland ; ensuite il y fait très froid (jusqu'à -80 degré au pôle magnétique, -30 étant considéré comme de la douceur, avec des blizzards de 130 km/h). On n'y voit jamais tomber la neige tellement les particules sont fines.

Enfin, il est moins touché par le réchauffement et c'est toujours au pôle nord et particulièrement en Europe du nord que ça se passe (il y a eu des mers tropicales en France et de la vigne en Grande Bretagne, voir "fond documentaire 1" ).

Au regard de sa bénéfique protection contre de mortels rayonnements venus du soleil et de l'espace, le champ magnétique terrestre est d'une importance vitale ; comment imaginer qu'un protecteur si puissant n'est aucune influence sur nous, sachant qu'un oiseau puisse se repérer avec le champ magnétique terrestre et que nous utilisons les ondes électromagnétiques en médecine pour voir l'intérieur de notre corps (résultat obtenu avec un appareil qui s'appuie sur le phénomène de résonance magnétique de nos cellules, en fait, de l'hydrogène qu'elles contiennent.

Champ électrique. Un champ électrique existe naturellement dans l'atmosphère par beau temps et nous baignons dedans à raison d'une centaine de volts par mètre de hauteur (tant pis pour les grands !). Sous la douche, le jet d'eau en crée un de 800 volts/ mètre ! ce qui attire le rideau car on est électrisé. Pourtant, nous ne sommes pas électrocutés ! Les décharges que l'on voit se ramifier et sautiller dansdes boules transparentes, les feux de st Elme, aigrettes, halos lumineux, lueurs sont dus à des champs électriques qui ionisent l'air.

Par temps d'orage, sous un cumulo-nimbus traînant sa base à 2 ou 3 km du sol, le champ électrique peut atteindre des dizaines de millions de volts,à raison de 12.000 à 20.000 volts par mètre d'atmosphère. Pas étonnant qu'on se sente électrisé ! Ces tensions augmentent encore jusqu'au million de volts par mètre, valeur qui ionise l'air (les atomes perdent leurs électrons (négatifs) qui deviennent libres, l'atome devenant du fait positif). A ce moment les décharges (éclairs) se déclenchent, produisant pendant quelques millièmes de seconde seulement, des courants de plusieurs dizaines de milliers d'ampères et exceptionnellement, 100.000 ampères.

La matière ; atomes, électrons et électricité.

Tous les corps (matières) de notre planète sont constitués d'atomes, considérés comme étant l'ultime fraction de la matière, bien qu'ils soient eux-mêmes fractionnés en d'autres morceaux ! ; ils ne peuvent être visualisés directement et demeurent donc une théorie : à ce niveau, la matière n'est que du vide car un atome pourrait être représenté par une petite orange au centre de la place de la Concorde à Paris, avec des billes ou des balles de ping-pong tournant sur différentes sphères jusqu'à la périphérie. Ces sphères imaginaires sur lesquelles chaque électron parcours un cercle sont appelées couches ou niveaux d'énergie). Un niveau d'énergie (couche ou sphère) peut recevoir plusieurs atomes. Les atomes diffèrent par leur noyau et le nombre d'électrons qui gravitent (tournent) autour. Plus le nombre d'atomes est important et plus le noyau l'est également. L'atome est en équilibre électrique, les charges positives contenues dans le noyau compensant celles, négatives, des électrons. Si on arrache des électrons, ceux-ci vont sans cesse chercher à retrouver "un noyau d'accueil" ; quant au noyau, il devient positif et cherche à capter des électrons solitaires (dits "libres"). C'est ainsi que naît l'électricité statique (en arrachant des électrons par frottement), de même que le courant électrique, constitué d'électrons libres en mouvement d'un pôle (+) à un autre (-).

Le noyau des atomes possède aussi d'autres particules, dont les neutrons, souvent en plus grand nombre que les protons. L'uranium 235 (92 protons) ne diffère de l'uranium 238 (toujours 92 protons) que par le nombre de neutrons (trois de plus). On dit qu'ils sont isotopes. On pensait que les particules du noyau étaient organisées en couches (niveaux), comme les électrons, mais les formes bizarres d'ectoplasmes que l'on attribue maintenant aux noyaux semble aller contre cette théorie.

Les recherches sur les atomes ne cessent d'évoluer et le modèle admis jusqu'à présent est bien controversé par certains constats : par exemple, il y aurait des atomes qui n'auraient pas de proton, ce qui remettrait en cause tout le système d'équilibre électrique entre noyau et électrons admis jusqu'à présent. Les noyaux eux-mêmes posent problème car leurs formes seraient diverses et variées au point que qu'ils ressembleraient parfois à des molécules !

Certains Des noyaux sont anormalement gros comme celui du lithium 11 qui, avec ses 3 protons (et 8 neutrons), est aussi gros que celui de l'uranium avec ses 92 protons ! .. et des atomes lourds, en principe instables comme si ils peinaient à rassembler l'ensemble de leurs particules, seraient parfois très stables. (Sciences et Avenir, 09 04). La découverte de l'infiniment petit ne fait que commencer. Pas après pas, les atomes semblent évoluer vers un autre monde. Les effets d'échelle sont effrayants.

Echelle comparative: Un atome mesurerait environ 1/10000000000 de mètre (un dix millionième de millimètre), soit 1 Angströn (voir au début de la page), qui se dit aussi 1 puissance moins 10 (un 10 et un petit -10 en haut à sa droite). Le noyau de cet atome serait environ de 1m divisé par 1 suivi de 15 zéros et l'électron bien plus petit encore. L'écart est de cinq zéros, donc dans ce cas, notre noyau serait 100.000 fois plus petit que l'atome.

Les molécules, mais aussi les atomes possèdent un propriété magnétique que l'on utilise en médecine pour obtenir des images par "résonance magnétique encore appelée IRM" (MRI en anglais). Un très puissant champ magnétique de 3 Tesla (soit par comparaison, 60.000 fois plus intense que le champ terrestre) permet d'observer les molécules d'eau, ou plus précisément les atomes d'hydrogène qu'elles contiennent, à condition qu'ils soient magnétiquement bien orientés: ils entrent alors "en résonance" (en accord de phase).

La difficulté est qu'un atome sur un million seulement est magnétiquement bien orienté par rapport au champ émis; on cherche à ajouter des produits qui augmenteraient le nombre d'atomes bien orientés. Ce procédé permet de visualiser différentes parties et organes de notre corps. électromagnétiques. Le procédé impose des vérifications sérieuses préalables (aucun grain de métal ferreux dans la tête, les yeux car ils pourraient provoquer des lésions, étant attirés par le champ magnétique.

Il y a des millions de millions de cellules pour un millième de gramme de matière, alors qu'une molécule "typique" est elle-même constituée de 10 suivi de 25 zéros particules élémentaires (les atomes) ! On dit aussi 10 puissance 25, qui s'écrit 10 et un petit 25 en haut à sa droite).

Le nombre de nos cellules est insaisissable et les chiffres cité sont bien souvent très approximatifs sinon fantaisistes ; les seuls globules blancs (lymphocytes) seraient 1000 milliards, soit 10 suivi de 12 zéros. Ils produiraient 100 milliards de milliards (10 puissance 20) de molécules d’anticorps (le QUID 2004). Ils sont renouvelés à raison de 200 milliards par jour (ne vivent que 3 à 4 semaines).

J'ai entendu citer un chiffre pour le nombre de nos cellules : 10 puissance 13, soit le nombre 10 suivi de 13 zéros. Mais il suffit de reprendre les estimations précédentes pour voir l'anomalie, soit 1000 milliards de globules blancs (1 suivi de 12 zéros !). Cela est également à rapprocher d'une autre estimation : "des millions de millions de cellules dans un millième de gramme de matière" (quelle matière ?), soit pour un être de 60 kilos. 60.000.000 milligrammes multiplié par "des millions de millions", soit pris au hasard 6 millions de millions = 6.000.000.000.000 multiplié par nos 60.000.000 milligrammes = 36 suivi de 19 zéros !! nous voilà encore bien au-delà ! il semble que devant les trop grands nombres, tout le monde s'égare.

Matière des êtres vivants (source, le Quid 2004 et 2005) corps humain : 60 % d’eau, 39 % de lipides (graisses), glucides (sucres), protides et 1 % de sels minéraux : la quantité d’eau varie selon les moments, la chaleur (on enfle l’été), d’où les fluctuations de poids. Composition du corps (éléments en kilo) ; pour un individu de 70 kg : oxygène 45,5 - carbone 12,6 - hydrogène 7 - azote 2,1 - calcium 1. macro-éléments : soufre, phosphore, magnésium, fer, calcium ; oligo-éléments (quantités infimes) : bore, cobalt, cuivre, manganèse, molybdène, zinc. Quantités en grammes : magnésium 39 - fer 3 - zinc 2 - manganèse 0,2 - cuivre 0,15 - iode 0,03 - traces de nickel, cobalt, aluminium, molybdène, vanadium, plomb, étain, titane, brome.

Toute création de la terre commence sa vie par une seule cellule.
Cette cellule, une "graine", un "œuf" est déjà un être qui va en quelque sorte, en se développant et en créant l'ensemble des animalcules et fonctions exigées, former une colonie, un essaim prédéterminé : une baleine, une puce, un humain. Pour l'espèce humaine, la graine, l'œuf, c'est l'ovule. On ne comprend pas comment les cellules peuvent se reproduire et surtout se différencier à partir de "cellules souche", capables de produire n'importe quel type de cellule.

Atomes.
Liste de quelques éléments connus, avec leur nombre de protons (en général égal à celui des électrons satellitaires), suivi de leur masse atomique. Notons que le nombre d'électrons ne suffit pas pour définir un corps (densité, état gazeux, liquide, solide). Par exemple l'iridium (77 électrons) est un métal extrêmement dur alors que le mercure (80 électrons) est liquide.

par contre, le nombre d'électron sur la couche extérieure permet de classer les corps par catégories. En effet, seule cette couche d'électrons réagirait avec les électrons d'autres atomes ou isolés (dits "libres")

- hydrogène simple (H) 1 électron et masse atomique 1 - lithium (Li) 3 et 6,9 - sodium (Na) 11et 23 - magnésium (Mg), 12 et 24,3 - potassium (K), 19 et 39,1 - calcium (Ca) 20 et 40,1 - titane(Ti) 22 et 47,9 - Vanadium (V) 23 et 51 - chrome (Cr) 24 et 52 - fer (Fe) 26 et 55,8 - cobalt (Co) 27 et 58,9 - nickel (Ni) 28 et 58,7 - cuivre (Cu) 29 et 63,5 - krypton (Kr) 36 et 83,8 - cadmium (Cd) 48 et 112,4 - étain (Sn) 50 et 118,7 - iode (I) 53 et 126,9 - xénon (Xe) 54 et 131,3 - tungstène (W) 74 et 183,9 - platine (Pt) 78 et 195,2 - or (Au) 79 et 197,2 - mercure (Hg) 80 et 200, 6 - plomb (Pb) 82 et 207,2 - radium (Ra) 88 et 226 - uranium (U) 92 et 238,1 - plutonium (Pu) 94 (le plus lourd, le plus toxique, le plus longtemps (centaines ou milliers d'années); dose mortelle = 1 millionième de gramme (1 micro gramme).

Petite digression sur le monde microscopique (voir physique 1)

Nous ne pouvons pas vraiment nous faire une petite idée du monde sidéral (et sidérant) qui nous environne; sa dimension condamne à l'avance toute représentation physique de ce qu'il pourrait être à nos yeux. Bien sûr, on récuse tout idée de vivre sur une croûte d'un animal géant, alors que c'est bel et bien le cas d'un micro organisme, dont on ne s'imaginer qu'il ait conscience de vivre dans un être vivant, qui est sur une planète. Il est donc, ne serait-ce qu'en apparence, plus facile de se représenter ce qui est plus petit (mais pas trop non plus). L'extrêmement petit nous pose également de sérieux problèmes puisqu'à l'échelle de l'atome, on retrouve un peu notre vide sidéral.
Si l'on veut mesurer la longueur des côtes françaises de l'Atlantique, il faut définir une échelle de mesure "acceptable à notre compréhension": nous allons suivre toutes les baies, mais "pas les trop petites", ni les modestes anfractuosités, encore moins les aspérités, ou les molécules de chaque aspérité. Cela n'aurait aucun sens, bien qu'il y ait encore après les atomes, puis ...etc.. dans ce cas, la mesure serait infinie !! Le chiffre retenu pour la longueur de la côte ne sera en définitive que ce notre propre échelle nous permet d'accepter.

"L'infiniment petit proche" nous est désormais accessible par des artifices qui nous permettent d'en obtenir une image, quitte à aller taquiner l'atome avec un stylet atomique. Une représentation imagée en tous cas commode et satisfaisante à nos yeux. Les nanotechnologies naissantes font partie de ce monde. Ca n'arrange rien.

On y arrange les molécules et les atomes pour fabriquer des appareils ou des produits de taille moins que "microniature". Cela afin de remplacer l'actuelle électronique, produire de nouveaux matériaux (fibres et autre structures telles que des boules ajourées ou nids d'abeilles), améliorer la diffusion des produits, augmenter considérablement les surfaces actives (batterie), dispenser des médicaments ou aller explorer le corps, de l'intérieur. La difficulté est que ce n'est pas de la chimie conventionnelle, ni de la biologie, et que rien ne peut être entrepris pour en évaluer les effets secondaires. On est à l'échelle en dessous, au niveau des composants des cellules et même celui des atomes A ces niveaux, la chimie et la biologie ne s'appliquent donc plus.

Les myriades d'acteurs de la vie microscopique, cellules, bactéries, enzymes, et tant d'autres, sont de véritables usines infiniment plus complexes que la plus complexe des usines humaines. On pourrait dire que ce sont des usines nano technologiques. Les diatomées par exemple, organismes unicellulaires, "travaillent" les éléments chimiques pour en produire à base de silice. Elles font "à froid", ce que nous ne saurions peut-être produire qu'à des températures élevées. En les imitant, on a ainsi pu produire des revêtements ultraminces à base de silice qui, avec leurs multiples variantes isolent de la chaleur ("tuiles" de la navette spatiale), durcissent la surface du plastique (verres "plastique" de lunettes), colorent le verre en surface au lieu de le teinter dans la masse (flacons..), ce qui facilite en plus son recyclage, ou rendent le verre hydrophobe (pare-brises d'avions modernes..).

La matière dans tous ses états.

A notre échelle, nous avons une certitude sur les corps que nous utilisons, notamment sur leur aspect extérieur (lisse, granuleux, brillant, coloré), leur consistance (rigidité, élasticité..) ou leur dureté. Pour nous, un corps dur est compact et l'on imagine guère qu'il puisse en être autrement. Ce n'est qu'une question d'échelle.
Fortement grossi, mais encore très loin de l'échelle moléculaire, un corps compact comme de la porcelaine de bougie de voiture, qui paraît lisse et brillante comme un verre opaque, n'est qu'un énorme entassement de gros blocs plein d'interstices (photo ci-contre). Les virus traversent aisément cet univers caverneux (dits virus filtrant). Nos os, ongles, dents, métal poli brillant etc, ont le même aspect. Jusqu'où pouvons nous observer l'infiniment petit ? En gros, si je puis dire, jusqu'aux petites molécules. Un progrès décisif a été réalisé par des physiciens américains et allemands, qui, encombrant deux types de microscopes électroniques (transmission et balayage), ont atteint la résolution du 5 centièmes de nanomètres. A ce niveau de finesse, on peut mesurer les intervalles entre groupes d'atomes. Le "TEAM" devait permettre de voir comment les atomes se combinent.

Propriétés physiques. Ces corps ne sont dans l'état que nous leur connaissons, que dans les conditions normales. Qu'est-ce à dire ? ce n'est pas un scoop, les corps peuvent fondre à la chaleur, être liquides à basse température (azote) et gazeux à température normale. Egalement devenir mou ou liquide sous la pression (glace(*), beurre, peintures modernes). Le gaz est d'ailleurs stocké en bouteilles sous forme liquide (butane, propane), ce qui permet d'en mettre considérablement plus.

suite haut colonne de droite

(*) En ce qui concerne la glace, le phénomène peut être particulièrement critique pour les sauveteurs des glaciers (film présenté par un sauveteur) : la corde qui pend dans la crevasse de glace, avec le sauveteur et l'accidenté accrochés, s'enfonce lentement dans la glace de la surface, sous le "tirage" (la pression), de sorte que le sauveteur, en remontant, ne retrouvera plus le bord de la crevasse ; il sera un bon mètre plus bas ! il lui faut alors, après un effort déjà considérable, creuser un passage au piolet, en suivant la corde, pour pouvoir pied. Vous pouvez en faire l'expérience avec un glaçon, en pressant un fil fin dessus (avec un fil à couper le beure ou le fromage, c'est mieux). Il va rentrer dedans et traverser lentement, la glace se reformant dessus. Ce n'est pas la température qui fait fondre la glace puisque le fil est presque à sa température. A défaut de fil, appuyez avec une lame de couteau fine.

Dans une cocotte minute, on peut obtenir de l'eau qui bout à un peu plus des cent degrés fatidiques (sous la pression), le phénomène étant réversible (si l'on diminue la pression en dessous de la valeur normale de l'atmosphère, l'eau bout avant les cent degrés). Mieux que la température ou la pression, le temps (durée) peut aussi changer les choses. Le verre dit-on, est un liquide en surfusion - terme scientifique obscur - c'est à dire qu'à une autre échelle des temps, ce serait une pâte qui s'avachirait lentement sur elle-même, ce que nous ne percevons pas au cours d'une vie, ni même de nombreuses. Cependant, un évènement (dont généralement nous doutons, surchauffe ?) pourrait accélérer le processus : des bouteilles retrouvées naturellement déformées dans la nature - partiellement fondues - accréditeraient la thèse.

Nous savons, mais c'est tout de même fortement dérangeant pour notre compréhension, que nous sommes traversés ou écorchés par d'innombrables rayonnements. Dont les rayons dits "cosmiques" parce qu'ils viennent d'on ne sait trop où. Certains de ces rayons font froid dans le dos : les plus énergétiques d'entre eux peuvent traverser un corps très dur sans aucune difficulté, même sur des kilomètres d'épaisseur !

La dureté d'un corps est la résistance qu'il oppose à la pénétration (rayure, pénétration) ; la pénétration peut dépendre de la vitesse (énergie du corps pénétrant) donc finalement de la pression qu'il peut exercer. Un corps très dur ne résistera donc pas à une très très forte pression. C'est ainsi que l'on découpe du métal ou de la roche avec un très fin et très puissant jet d'eau. Dans le passé, nous n'y aurions jamais cru. Aujourd'hui, avec un simple nettoyeur haute pression, on comprend déjà mieux, car il peut faire sauter l'enduit du mur ! ; et un très puissant modèle professionnel peut vous traverser la main.

>L'eau à son tour peut devenir très dure si on veut y pénétrer trop rapidement. Plonger de haut et retomber sur le ventre ou plié en arrière peut être fatal et les bateaux de grande vitesse explosent littéralement sur la surface en cas de perte de contrôle. Marcher sur l'eau serait donc possible, sans être ni Dieu ni Prophète. Pour preuve, un lézard fuyant un ennemi réalise cet exploit. S'élançant sur l'eau en se déhanchant sur ses pattes arrières avec une incroyable vélocité, il peut réellement s'appuyer sur l'eau (sur plusieurs centaines de mètres si nécessaire paraît-il).
Ce record serait à notre portée si nous pouvions développer une telle énergie (se reporter au chapitre "masse et énergie" pour l'explication). Une machine légère et puissante serait à même de pouvoir le faire. On traverserait alors l'Atlantique sur une machine qui court. J'ai vu ce lézard lors d'une émission de télé et on nous y a montré que l'homme pouvait néanmoins courir ainsi sur de la crème anglaise coulée dans des goulottes !! On peut tenir sur de l'eau à vitesse bien plus élevée, puisque le record de ski nautique sans ski, c'est à dire pieds nus, est établi à 240 km/h, le skieur mexicain étant tracté par un hélicoptère volant très près de l'eau (une vidéo a enregistré le record).

Les nanoparticules.

texte selon B Hervé-Bazin, (La Recherche, janv. 2007). Je cite : "Les nanoparticules existent depuis toujours, sous forme longue (fibre) ou ronde.

L'atmosphère contient des "nanodébris" d'ex matière vivante ou minérale, de fumées, de combustion diesel, de pneumatiques (dont du noir de carbone, de la silice) etc. Une atmosphère propre contient quelques dizaines de milliers de nanoparticules par millilitre d'air. Danger supposé ou identifié des nanoparticules : depuis l'avènement technologique des nano-techniques dans de nombreux domaines (dont peintures, cosmétiques..), la possible présence en grande concentration et leur pouvoir de pénétration (dont au travers de la peau, et dans les poumons, avec des pathologies respiratoires mais aussi cardiovasculaires); ensuite leur taille, qui leur confère un très grand rapport surface extérieure/ masse, facteur qui accroît leur possible réactivité avec le milieu environnant" fin de citation.La preuve en est qu'un bonne partie des recherches s'appuie sur cette propriété, par exemple dans les batteries : plus les particules réactives sont fines, plus la surface réactive est accrue et à l'échelle "nano", il est très conséquent (amélioration du rapport poids/ énergie contenue).

Une autre branche de la recherche est d'ordre mécanique; par exemple, la fabrication de pompes ou de moteurs.
l'US Environmental Protection Agency vient de publier des règles pour les produits qui comporteraient des nanotechnologies, afin que leur toxicité soit évaluée.

- "Pour être classé nanoparticule, un fragment de matière doit avoir au moins deuxdimensions dans l'espace inférieures à 100 nanomètre. L'échelle nanométrique est le milliardième de mètres, soit une dizaine de diamètres d'atomes. Pourquoi ce seuil, est-il arbitraire ? non, pas du tout car les propriétés de la matière changerait brusquement à partir de cette taille, soit selon la matière considérée, entre 10 et 100 nanomètres".

Les "nano" matériaux se multiplient, souvent sous forme de nano fibres ; ils ont investi bien des produits dont les crèmes solaires et de beauté, avec des particule d'oxyde de titane ou de zinc (transparentes du fait de leur taille) ce qui leur permettrait de passer dans le corps, vu leur taille, ne serait-ce que par des plis ou écorchures à peine visibles. Comme pour la génétique, l'homme est bien incapable d'en évaluer les effets sur le long terme. Comme également ceux des quelques 100 ou 150.000 produits chimiques (évaluation 20005), de leurs transformations ultérieures et de leurs"assemblages".

L'espace-temps.

L'espace et le temps.
Pris séparément, c'est une notion qui ne nous empêche pas encore de dormir. Que le temps soit une notion relative et variable, tout au moins dans sa perception, chacun de nous l'admet; moins sans doute quand on est jeune et qu'il s'étire, davantage sans doute quand on vieillit et qu'il s'accélère. En vieillissant, l'on peine à situer les évènements dans le temps; certains, très anciens, paraissent être d'hier et vice et versa.

On voit bien là que le temps pose problème. Et la démonstration est vite faite: Prenons quelque de très simple: le changement horaire été - hiver; c'est incompréhensible, on se livre à tout un tas de supputations, des mimiques, pour savoir si l'on doit avancerou reculer les aiguilles ! finalement, on finit par l'appendre par cœur. Ma femme dit, "la première fois (de l'année), on avance et la suivante, on recule". C'est simple et l'on ne réfléchit plus, ce qui nous arrange bien. Comment admettre, en voyageant en avion, que l'on puisse arriver plus tôt que l'heure à laquelle on est parti. On l'admet, mais ça nous dérange. Pire, on peut gagner ou perdre un jour ! dans le tour du monde en 80 jours, Phileas Fogg pensait avoir perdu son pari quand il fut sauvé par la ligne de changement de date (dans le Pacifique, entre Tahiti et la Nouvelle Calédonie). En passant cette ligne, on gagne un jour entre Tahiti et la Nouvelle Calédonie et l'on en perd un en sens inverse, cas de Phileas Fog. Pas évident quand on organise son voyage et que l'on pense arriver un jour trop tôt, comme nous le pensions en quittant Tahiti pour Nouméa ! rien de cela nous met à l'aise.

Que le temps puisse dépendre de la vitesse, ça, nous le refusons ! C'est pourtant vrai et vérifié !mais c'est également toujours relatif à ce qui a une vitesse différente. "Dans le même bateau", rien ne change !
Voici l'explication du professeur Jacquard : un train part de Marseille pour Lyon, à cet instant, les pendules des deux gares et la montre du voyageur indiquent la même heure (avec une précision diabolique). Arrivé en gare de Lyon, la montre du voyageur n'indique plus la même heure que celle de la gare de Lyon ! elle est en infime retard. Bon, de combien ? avec la distance et la vitesse considérées, ce n'est pas observable, pas plus qu'en avion en faisant le tour de la terre; c'est une fraction comportant tant de zéros au diviseur qu'il vaut mieux l'oublier. Explication: la vitesse a compressé le temps (levoyageur a moins vieilli par rapport à ceux qui n'ont pas voyagé). Suite, le GPS

Surprise, le GPS (Global Positionning System) nous offre un exemple réel et tangible. Les mesures faites par les systémes de différents satellites ne peuvent être bonnes que si l'heure mesurée est la même partout avec une très grande précision. Or, en conformité avec la théorie de la relativité énoncée pour la première fois par Einstein, la vitesse décale le temps. Ce qui explique l'écart des horloges "des satellites", par rapport à celles "au sol", qui ne sont pas à la même vitesse (alors qu'en chaque lieu immobile au sol, elles marquent toujours la bonne heure !). Ce décalage atteint 30 millisecondes par jour, que l'on doit obligatoirement rectifier. En d'autres termes, on peut dire que l'on est obligé de dérégler des horloges identiques et extrêmement précises. Ou celles du sol, ou celles qui se déplacent.

Rajeunir en voyage interstellaire ? Essayons maintenant un voyage interstellaire dans notre galaxie, à une vitesse proche de celle de la lumière (300.000 km/sec), le phénomène doit devenir nettement perceptible. Est-ce à dire qu'on pourrait se payer le voyage pour une cure de rajeunissement ? "hélas non, on ne gagne que par rapport à ceux qui n'ont pas bougé". En fait, bien que le temps écoulé "en l'air et en vitesse" soit le même que pour ceux restés au sol, et donc le vieillissement identique, une fois placés côte à côte au retour, ceux qui sont partis seront plus jeunes que ceux restés au sol. De quoi perdre la tête. Et que de problèmes à surmonter, on demande à voir ! Je le disais, tout est relatif ! Bonne journée.

La vie, les microscopiques - les mondes.. liquide, gazeux, minéral, végétal.

hibis Idées retour au début de page