Orages

Sacré Richard Feynman!

Son cours d'électro-magnétisme est époustouflant. Il fait tout le contraire de ses collègues, prend le contrepied de décennies de bêtises de prof de physique, et tout devient évident. Enfin presque...

Au lieu de reprendre 1 par 1 les expériences qui ont permis d'élaborer difficilement les concepts, jusqu'à arriver aux équations de Maxwell :
- il commence par les balancer (Vlan!), avec juste quelques explications sur les notations vectorielles, les opérateurs et les champs.
- il les résout dans les cas simples, de la statique à la dynamique, et retrouve toutes les lois découvertes au XIXème siècle (Gauss, Coulomb, Stokes, Green, Curie et Curie-Weiss, etc)
- il explique les phénomènes observés par le comportement des particules et atomes au niveau de la mécanique quantique. Enfin on comprend les diélectriques, les plasmas, le ferro-magnétisme, la piézo-électricité! La physique du XXème siècle. Le magnétisme n'est que l'effet relativiste dû au déplacement des charges!

Que ne me l'a-t-on dit plus tôt!

Une application marrante est celle de la terre : la surface de la terre porte des charges négatives, et, vers 50 km d'altitude, il y a des charges positives d'ions. Notre atmosphère est donc un gigantesque condensateur de 400 000 Volts, avec un champ de 100 Volt/mètre au niveau du sol (d'où l'énergie de Sarko, de 155 Volts entre sa tête et ses pieds. Carla, je vous dis pas).

Ce condensateur "fuit" un peu, et c'est en permanence un flux de 1 800 ampères qui atteint la terre, soit une puissance de 700MW. Bouh!

Comment se recharge ce condensateur, parce qu'à ce rythme là, il devrait être bientôt à plat. Et bien, par les orages. Il y a environ 300 orages par jour dans le monde, et presque 100 impacts de foudre par seconde. La configuration des terres émergées est telle que le maximum a lieu chaque jour à 19h GMT!

Les orages ont l'intelligence de séparer les charges positives et négatives au sein de chaque cellule. L'éclair porte des charges négatives à la terre (en fait l'éclair "monte"), environ 4 à 5 coulombs à chaque fois, et recharge nos "batteries".

Etonnant, non?

Histoire de chat

Vous connaissez mon admiration pour Richard Feynman. Un physicien américain, Nobel, le seul capable de vous expliquer la mécanique quantique, jusqu'à ce qu'il explique : "là, on ne sait plus, on ne comprend pas encore".

Le monde de l'infiniment petit est vraiment étrange, déroutant pour nos sens habitués aux phénomènes macroscopiques.

Prenez l'équivalence onde-particule (merci à M Louis de Broglie) : c'est pareil, mais plus ils ont une fréquence élevée, plus ils ressemblent à une particule.

Prenez le principe d'incertitude d'Heisenberg (un bon Allemand, à qui Hitler confia le soin de faire la bombe, mais qui a raté) : si on sait où est une particule, on ne sait pas à quelle vitesse (plus exactement quelle quantité de mouvement) elle va, et réciproquement. Il ne faut pas dire qu'au zéro absolu, les atomes ne bougent plus, car alors on saurait où ils sont!

Prenez le principe d'exclusion de Pauli (pas 2 particules dans le même état quantique, autrement dit, chacun a sa place, et les autres dehors), ou l'équation de Schrödinger (elle donne la valeur de la "fonction d'onde", elle est juste, mais on a mis 20 ans à comprendre ce qu'elle signifiait). C'est fascinant.

Mais surtout règne l'incertitude. Du vide peut surgir 2 particules : pourquoi? Comment? 1000 atomes peuvent avoir un comportement statistique prévisible (par exemple, 50% se désintègreront en un temps T donné), mais chacun est imprévisible : comment font-ils pour se mettre d'accord?

Einstein avait opposé : "Dieu ne joue pas aux dés". Bohr avait répondu : "mais qui êtes-vous, M Einstein, pour dire à Dieu ce qu'il doit faire?"

L'ennui est que ces vérités ne s'approchent que par une mathématique très compliquée, faite pour essentiellement. On ne sait pourquoi mais les résultats du calcul concordent avec l'expérience. Seul Feynman arrive à nous faire comprendre -un peu- la réalité physique qui est derrière.

Pourquoi un chat : à cause du paradoxe du chat de Schrödinger (le même). Prenez un chat, mettez-le dans une boite avec un atome radioactif dont la période est T. Si l'atome se désintègre, le chat est mort.

Fermez la boite. A la fin du temps T, l'atome a une chance sur 2 de s'être désintégré. Le chat est-il vivant, ou mort? Ouvrez la boite : mort ou vivant?

A lire : le cantique des quantiques de Pharabot et Ortoli), et les cours de Physiques de Feynman.

Le mystère de la loi de la gravitation (1)

Comment, un mystère dans une loi aussi connue ? Beaucoup, même. C’en est même fascinant.

Aujourd'hui, posons simplement quelques bases du mouvement à 2 corps dans un référentiel fixe, dit "Galiléen". (Rappel : à l'époque de Newton, Einstein n'était pas né...)

Deux corps A et B, de masse mA et mB , exercent l’un sur l’autre une force dite de gravitation, de valeur :


(1) F et AB sont des vecteurs (orientés).

Ca se démontre, mais la plus belle démonstration est celle, géométrique, donnée par Richard Feynman. je vous en parlerai une autre fois.

Les corps A et B subiront donc une accélération telle que :

(2)

Ce qui donne :

(3)

Par intégration, on en déduit que la quantité de mouvement est constante :

(4)

De même, O étant un point du référentiel fixe : .
(5)

Par définition : G étant le centre de gravité :

Le centre de gravité des 2 masses a donc un mouvement uniforme, que l'on détermine ainsi, en fonction des conditions initiales :

- le point de départ est celui de G au temps t=0

- sa vitesse initiale, constante, est égale à (mA vA0 + mB vB0)/(mA + mB)

Mais où vont-ils comme ça, ces corps A et B, et leur centre de gravité G situé quelque part entre eux? On dit qu'ils sont dans un plan. Mais il y a une infinité de plan qui passent par A et B! Serait-ce donc un truisme?

La suite au prochain numéro