Pourquoi le ciel est-il bleu ?
C'est avant tout l'atmosphère gazeuse autour de la Terre qui rend notre ciel bleu dans la journée, et non noir, comme celui que peuvent observer les astronautes. Lorsque la lumière solaire traverse le vide spatial, elle se propage en ligne droite, car rien ne vient perturber son trajet. Arrivée dans I'atmosphere, elle se heurte aux molécules d'azote (78 %), d'oxygène (21 %), de gaz carbonique et d'eau, ainsi qu'à toute sorte de particules (poussières, cendres, pollens) qui la composent. Ces molécules sont agitées d'une vibration naturelle qui diffuse la lumière dans toutes les directions jusqu'à notre rétine. Mais elle n'en diffuse qu'une partie, qui dépend de la nature des molécules. Les rayons solaires visibles sont en effet des ondes électromagnetiques de longueur d'onde comprise entre 400 nanometres (nm) pour Ie violet et 700 nm pour le rouge. Or, les molécules de l'air diffusent mieux les longueurs d'ondes les plus courtes. Ce phénomène obéit à une loi physique, établie par Robert John Rayleigh (1875-1947) : le bleu est diffusé seize fois plus que le rouge par les particules de l'atmosphère. Théoriquement, on devrait ainsi voir le ciel en violet, de longueur d'onde encore plus courte que le bleu, mais l'oeil humain perçoit assez mal cette couleur. En outre, les particules de poussières blanches qui flottent dans I'atmosphère atténuent le violet.
Science & Vie "200 questions de la vie, 200 réponses de la science", chez Solar
Le paradoxe du chat de Schrodinger
Un chat est enfermé dans une boîte percée d'un hublot, que l'on suppose totalement isolée du reste du monde. Dans un coin de la boîte, un échantillon d'uranium radioactif et un détecteur conçu pour ne fonctionner qu'une minute. Pendant cette minute, il y a une chance sur deux pour qu'un atome d'uranium se désintègre. Quand une désintégration se produit, l'uranium éjecte un électron qui vient frapper le détecteur. Celui-ci réagit alors en actionnant un marteau qui tombe... sur une fiole de cyanure. Et le matou monte au ciel. Une des questions que posait Schrëdinger est la suivante: juste avant de regarder par le hublot, dans quel état se trouve le chat?
Si l'on suit la plupart des physiciens fondateurs de la physique quantique, le chat doit être, juste avant le coup d'oeil par le hublot, NI mort Ni vivant, À LA FOIS mort ET vivant.
Le noeud de l'affaire est dans l'échantillon d'uranium posé dans la boîte. Aucun physicien au monde ne peut vous dire QUAND aura lieu une désintégration. Dans dix secondes, une heure, cent ans? Mystère. Tout ce que la science peut faire, c'est calculer les probabilités de cet événement. Dans ce cas précis, il y a 50% de chances pour qu'n atome d'uranium se désintègre dans la minute qui suit la fermeture de la boite. Et 50% de chances qu'il ne se désintègre pas. La physique quantique affirme que ces deux possibilités se chevauchent réellement. L'atome d'uranium est un être quantique, qui vit dans deux états superposés : intact et désintégré. Ni l'un ni l'autre et les deux. En physique quantique, en effet, observer une particule - électron, proton, ou autre - la force à se choisir un état. Elle ne peut alors plus rester dans sa superposition d'états...
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Le paradoxe du chat de Schrëdinger a déchaîné les passions parmi les physiciens. Car il pose un vrai problème, celui de la mesure en physique quantique. En gros, est-ce la mesure, l'observation qui décide vraiment si le chat est mort ou vivant. ? En d'autres termes, sont-ce les mesures, les observations qui décident de la réalité des choses? Alors si les humains n'existaient pas, le monde non plus n'existerait pas! Certains physiciens (une petite minorité) ont répondu oui à cette question épineuse en suggérant des solutions bizarres.
La première a été soutenue par un prix Nobel de physique, Eugène Wigner. En gros, ce ne serait pas l'appareil de mesure mais la conscience de l'observateur qui "déciderait" finalement si le chat est mort ou vivant. En regardant par le hublot, l'oeil (dans ce cas, c'est lui l'appareil de mesure) se met dans une superposition d'états. D'un côté, un état A: uranium désintégré, détecteur excité, marteau baissé, fiole cassée, chat mort. De l'autre, un état B : uranium intact, détecteur non excité, marteau levé, fiole entière, chat vivant. Le nerf optique achemine au cerveau une onde qui est aussi dans une superposition des états A et B et les cellules réceptrices du cerveau suivent le mouvement. C'est alors que la conscience, brutalement, fait cesser le double jeu, obligeant la situation à passer dans l'état A ou dans l'état B (mais attention: rien ne nous dit POURQUOI ce serait A ou B). Comment? Ca, Wigner ne le dit pas. Mais les conséquences de sa positions sont hallucinantes: rien n'existe vraiment en dehors de ce que perçoit notre conscience !
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Seconde hypothèses: la conscience n'intervient pas, les deux états A et B se séparent bien lors de la mesure mais rien ne vient trancher entre eux. Résultat: ils survivent dans deux univers parallèles ! Le chat est mort dans un univers et vivant dans l'autre! Notre conscience existe dans l'état A dans le premier univers et dans l'état B dans le second. Comme nous réalisons sans cesse des actes d'observation, cela voudrait dire qu'à chaque fois, nous nous dupliquons. Il y aurait ainsi une infinité d'univers parallèles, sans possibilité de communication entre eux, où nous existerions dans une multitude d'états différents!
Science et Vie Junior n°34

Poussières d'étoiles
Il y a de minuscules météorites dans vos cheveux
Les micrométéorites sont de minuscules particules venues de l'espace et qui ne sont visibles qu'au microscope. Elles tombent constamment à la surface de la Terre. Chaque fois que vous sortez, certaines vous tombent dessus. Mais sans les équipements de laboratoire et les techniques d'analyses les plus avancées, elles sont impossibles a détecter. Elles se perdent dans la grande masse des pollens, des poussières de toutes sortes, et probablement aussi (je suis désolé de le dire) des pellicules qui se trouvent au-dessus de votre tête.
Stephen Maran et Pascal Bordé, "L'astronomie pour les nuls" 2e édition
Stephen Hawking
Stephen Hawking a hérité du statut d'icone scientifique d'Albert Einstein. Paralysé presque totalement par une maladie dégénerative des muscles, Hawking est confiné à un fauteuil roulant et communique à l'aide d'une voix créée par ordinateur. L'image d'un esprit vif et aiguisé dans un corps impotent lui a valu une célébrité mondiale. Cependant, sa stature dans le monde scientifique repose sur son travail en physique théorique, qui l'a vu prendre le poste académique à l'université de Cambridge jadis occupé par Sir Isaac Newton.
Hawking naquit a Oxford en 1942. Le début de sa carrière académique à l'université de
sa ville natale fut ordinaire. Alors en pleine santé, le jeune Hawking préférait sortir avec des amis qu'étudier. En 1962, il quitta Oxford pour effectuer un doctorat à l'université de Cambridge, et tomba malade peu après. C'est aussi à cette époque que Hawking fut pris d'un intérêt pour la cosmologie, étude de l'origine et du destin de l'Univers. La cosmologie à Cambridge allait devenir l'oeuvre de sa vie.
Dans les années 1970, Hawking devint un expert en trous noirs. Aujourd'hui, la majorité des gens ont entendu parler de trou noir, et beaucoup savent que ce sont des objets ultradenses qui ont une gravité si forte que rien, pas même la lumière, ne peut échapper à leur attraction. Toutefois, en 1974, Hawking avait déjà porté cette définition au niveau supérieur. Les trous noirs contiennent des milliards de tonnes de matière, mais peuvent être aussi petits qu'un proton. Ces objets massifs, mais également minuscules, peuvent être décrits à la fois en termes de relativité (une théorie sur les choses de grande taille) et de mécanique quantique (une théorie sur les choses de petite taille). Hawking utilisa ces deux théories pour montrer que les trous noirs laissent en fait s'échapper de la matière sous forme de minuscules particules, phénomène appelé depuis « rayonnement de Hawking » ou « évaporation des trous noirs ».
En 1988, Hawking publia "Une brève Histoire du temps", un des ouvrages de cosmologie les plus vendus de tous les temps. Depuis, son statut de célébrité a valu à sa voix d'être utilisée dans des morceaux de musique pop et dans des publicités. En 2007, Hawking a fait l'experience de l'apesanteur dans un aéronef d'entrainement avec l'aimable autorisation de la NASA, et a préparé un vol dans l'espace en 2009.
Paul Parsons, "3 minutes pour comprendre les 50 plus grandes théories scientifiques", Le courrier du Livre

La matière et la vie
Nous classons le cristal parmi les objets inanimés. Pourtant, les phénomènes qui se déroulent en son sein résultent du jeu des mêmes lois naturelles que ceux qui se produisent au coeur d'une bactérie, d'une plante ou d'un animal, classés parmi les êtres vivants. La différence fondamentale entre ses deux catégories ne tient pas dans le fait que les seconds possèdent une caractéristique spécifique que l'on dénommerait "vie". Elle réside dans leur hypercomplexité. Et cette hypercomplexité leur apporte, tout naturellement, des pouvoirs inédits. Ce cheminement, du simple initial au complexe actuel s'est opéré sans rupture. Des seuils ont successivement été dépassés, mais sans rompre une continuité qui permet de voir dans les êtres d'aujourd'hui, si fabuleux soient-ils, l'aboutissement d'un processus commencé aussitôt après le Big Bang.
Albert Jacquard "La matière et la vie"
Dieu et la science
Devant moi, sur le rebord de la fenêtre, il y a un papillon, posé près d'un petit caillou. L'un d'eux est vivant, l'autre ne l'est pas, mais quelle est au juste la différence entre les deux? Si nous nous plaçons au niveau nucléaire, c'est à dire à l'échelle des particules élémentaires, cailloux et papillon sont rigoureusement identiques. Un palier au dessus, au niveau atomique. quelques différences se manifestent, mais elles ne concernent que la nature des atomes et restent donc faibles.
Franchissons encore un stade. Nous voici au royaume des molécules. Cette fois les différences sont beaucoup plus importantes et concernent les écarts de matière entre le monde minéral et le monde organique. Mais le saut décisif est franchi au niveau des macromolécules. A ce stade, le papillon semble infiniment plus structuré, plus ordonné que le caillou.
Ce petit exemple nous a permis de saisir la seule différence de fond entre l'inerte et le vivant: l'un est tout simplement plus riche en informations que l'autre.
J. Guitton, I. et G. Bogdanoff "Dieu et la science"
Cosmos
Lorsqu'ils discutent de la structure à grande échelle du Cosmos, les astronomes aiment à dire que l'espace est courbe ou que le cosmos n'a pas de centre, ou que l'univers est fini mais sans limite. Qu'entendent-ils donc par là ?
Imaginons que nous vivions dans une étrange contrée où tous les habitants seraient parfaitement plats : le Flatland. là, certains d'entre nous sont des carrés, d'autres des triangles, d'autres ont des formes plus complexes. Nous entrons et sortons de nos maisons plates, préoccupés par nos affaires et nos idylles également bidimensionnelles. Chacun, dans le Flatland a une longueur et une largeur, mais pas de hauteur. Nous savons reconnaître la droite de la gauche, ce qui est devant et ce qui est derrière, mais nous n'avons pas la moindre idée de ce que peuvent signifier "en haut" et "en bas". les mathématiciens (plats) essaient bien de nous expliquer: "Ecoutez, c'est pourtant facile. Imaginez: droite, gauche, en avant, en arrière. Tout va bien jusqu'ici ? Bon, alors imaginez une autre dimension qui coupe à angle droit les deux autres."
Et nous répondons: "Mais de quoi êtes-vous en train de parler? A angle droit par rapport aux deux autres? Il n'existe que deux dimensions. Montrez-nous donc la troisième. Où se trouvent-elle ? " A ce point les mathématiciens démoralisés abandonnent la partie. Personne n'écoute les mathématiciens.(...)
Un jour, une créature à 3 dimensions – mettons qu’elle ait la forme d’une pomme - arrive dans le Flatland, planant au dessus de ce qui l'entoure. Ayant remarqué un carré particulièrement sympathique qui entrait dans sa maison plate, la pomme décide, en un geste d'amitié interdimensionnelle, de le saluer.
"Comment allez-vous? demande le nouveau venu. Je suis un visiteur de la troisième dimension." Le pauvre carré fait le tour de sa maison fermée et ne voit personne. Pis encore, il a l'impression que ces salutations, qui pourtant lui viennent d'en haut, émanent de son propre corps (plat), comme une voix intérieure. Il fait preuve de cran, se rappelant peut-être qu'il y a un petit grain de folie héréditaire dans sa famille.
Exaspérée qu'on la prenne pour une aberration mentale, la pomme pénètre dans le Flatland, prouvant qu'une créature tridimensionnelle peut y exister, du moins partiellement, car on ne peut en voir qu'une section : les points de contact avec la surface plane du Flatland. Une pomme s'insérant dans le Flatland apparaîtrait tout d'abord comme un point s'agrandissant progressivement en une tranche à peu près circulaire. Le carré voit apparaître ce point dans une chambre fermée de son monde à deux dimensions, un point qui grossit lentement jusqu'à former une sorte de cercle. Une créature de forme étrange et changeante a surgi de nulle part.
Mortifiée, mécontente de trouver ces gens plats aussi obtus, la pomme envoie d'une pichenette le carré voleter et tournoyer en l'air, dans cette mystérieuse troisième dimension. Pour commencer, le carré ne comprend pas ce qui lui arrive et qui est sans commune mesure avec l'expérience qu'il peut avoir. Puis il finit par se rendre compte qu'il a du Flatland une vision privilégiée : plongeante. Il peut voir à l'intérieur des chambres fermées, à l'intérieur de ses concitoyens. Il contemple son univers d'un point de vue unique, incroyable... Du point de vue des autres habitants du Flatland, il a disparu, sans qu'on sache comment, d'une chambre fermée, et puis s'est matérialisé à partir de nulle part.
(...)
Si une créature quadridimensionnelle existait elle pourrait, dans notre univers tridimensionnel, se matérialiser et disparaître à volonté, changer considérablement de forme, nous arracher hors d'une pièce fermée à clef et nous faire ressurgir de nulle part. Elle pourrait aussi nous retourner comme un gant. Pour cela, différents moyens sont possibles. Le moins agréable aurait pour résultat d'exposer à l'extérieur nos viscères, tandis que le cosmos tout entier - galaxies, planètes, vraiment tout - serait au dedans de nous. Je ne suis pas sûr que cette idée me plaise.
Carl Sagan "Cosmos"

