Le mystère nu de la nature

Le mot "Nature" est un terme très large. Il peut être utilisé pour désigner des choses très différentes. Par exemple, un prédateur chassant une proie est une manifestation de la nature, un volcan en éruption (ou non) fait partie de la nature, la le cycle climatique, le mouvement des plaques tectoniques, la biodiversité de la planète, les ressources minérales, les reliefs, les constellations, les étoiles, etc. sont le genre de choses qui viennent à l'esprit quand on se réfère au terme "nature" .

Ensuite, il y a la nature qui ne se produit pas naturellement.

Le monde artificiel créé par l'homme fait aussi partie de la nature. Le système de climatisation de ma chambre, l'alimentation électrique, l'appareil sur lequel j'écris cet article, et Internet où j'espère partager mes réflexions avec vous, font aussi partie de la nature.

Pour le naturaliste là-bas, les choses faites par l'homme pourraient ne pas être aussi majestueuses et saintes que celles faites par Dieu. Pour le physicien, au contraire, les choses faites par Dieu et les choses faites par l'homme sont toutes faites de la même matière. Le prédateur et le clavier sont tous deux constitués d'atomes, et le prédateur chassant la proie et le clavier tapant une lettre sont tous deux des manifestations des mêmes lois de la nature. Ces lois de la nature présentent quelques mystères alors que nous creusons profondément dans les éléments constitutifs de la matière et de l'énergie. Ces blocs de construction peuvent être commodément appelés quanta. Nous en discuterons plus en détail dans un moment.

La nature au niveau « quantique » le plus élémentaire

La nature au niveau des éléments constitutifs de la matière et de l'énergie est très différente de la façon dont nous la vivons dans notre vie quotidienne. Dans notre vie de tous les jours, nous faisons l'expérience qu'une balle lancée vers un mur va heurter le mur et rebondir. Avec de la pratique et plus d'expérience, nous pouvons prédire où la balle frappera le mur. Ce déterminisme est la marque du monde qui nous entoure, et il disparaît lorsque nous abordons la nature au niveau le plus élémentaire.

Une boule quantique lancée contre un mur peut ou non rebondir. Il peut juste creuser un tunnel à travers le mur. Même s'il rebondit, il n'y a absolument aucun moyen de savoir où il heurtera le mur. C'est un mystère de la nature.

La nature cherche à cacher l'information au niveau le plus fondamental.

Éléments constitutifs de la matière et de l'énergie

Regardons les exemples de la boule quantique discutés ci-dessus --- les éléments constitutifs de la matière et de l'énergie. Les éléments constitutifs de la matière sont les atomes. Ils sont eux-mêmes constitués de particules subatomiques. Le plus intéressant est l'électron. Les électrons en mouvement constituent le courant électrique que nous connaissons tous (il fait fonctionner tous nos appareils électriques et électroniques). Un seul électron tiré vers une plaque chargée négativement est un exemple d'une boule quantique frappant le mur.

Les éléments constitutifs de l'énergie (pour notre propos aujourd'hui) sont les photons. Celles-ci sont un peu difficiles à expliquer, mais une compréhension pratique est tout ce dont nous avons besoin pour suivre l'argument.

Regardez la source de lumière dans votre chambre. La lumière qui vient vers vous se compose essentiellement d'un grand nombre de photons. Plus la lumière est brillante, plus les photons sont abondants. Si vous réduisez l'intensité de la lumière, par exemple en plaçant un écran devant vous, vous réduisez le nombre de photons qui vous parviennent. Les choses que nous voyons sont dues aux photons qui atteignent nos yeux --- soit directement émis soit diffusés par ces choses (il y a aussi une partie de la vision que nous ne voyons pas réellement et que nous concoctons simplement dans notre cerveau. C'est l'histoire d'un autre mystère).

Interactions entre blocs de construction

Les interactions entre les éléments constitutifs de la matière et de l'énergie sont simples. Un atome peut absorber un photon et passer à l'état d'énergie excité. Il peut ensuite émettre cette énergie et revenir à son état fondamental préféré. Ce simple échange d'énergie est au cœur d'une technique qui identifie de manière unique tous les éléments de l'univers et qui est utilisée efficacement par les scientifiques depuis 200 ans.

Le mystère

Le mystère impliqué dans le simple échange d'énergie est que la nature ne nous permet pas de savoir quand un atome va absorber le photon . S'il y a un tas d'atomes, on ne peut pas savoir lequel va l'absorber . Une fois qu'un atome passe à l'état excité, nous ne savons pas quand il émettra de la lumière pour revenir à l'état fondamental . On ne peut pas savoir dans quelle direction ira le photon émis . Nous ne pouvons pas savoir quel atome il excitera ensuite.

Les questions apparemment simples ont tendance à être des secrets profondément gardés de la nature.

La réponse de la nature à toutes les questions ci-dessus est la suivante : " Dieu jouera un dé, et une sortie aléatoire sera sélectionnée ". Ce hasard est le mystère de la nature. La nature au niveau quantique joue une danse entre les atomes et les photons, et nous ne sommes jamais autorisés à connaître la prochaine étape. C'est l'un des mystères les plus secrètement gardés de la nature et une limite fondamentale à notre connaissance.

Loin de ce niveau profond, la nature n'a aucun problème à ce que nous découvrions ses secrets. Il nous a permis d'entendre les murmures de l'univers qui ont été prononcés il y a plus d'un milliard de dollars. Il nous a très récemment permis de regarder la toute première lumière de l'univers. Mais cela pose des problèmes si nous demandons quel photon nous verrons ensuite. Si vous trouvez cela un peu inconfortable, alors vous n'êtes pas seul. Cet état de choses a troublé certains de nos meilleurs esprits .

Nous restons inconscients du mystère car nous assistons rarement à des événements quantiques individuels. Nous vivons toujours une si grande collection de ces événements qui se déroulent si vite que la danse sous-jacente et le mystère sont complètement masqués. Cependant, il existe des moyens d'explorer et d'apprécier le mystère.

Une expérience de pensée

Imaginez-vous dans une pièce bien éclairée avec quelques personnes de plus. Vous pouvez tous vous mettre d'accord sur tout ce que vous voyez dans la pièce, y compris la couleur de la lumière. Nous considérons que la couleur de la lumière est blanche pour être plus dramatique. Voici maintenant la première surprise.

Il n'y a pas de photons blancs.

La couleur blanche que vous voyez est la façon dont votre cerveau fait face à un nombre énorme de photons de couleurs différentes. « À quel point ce nombre est-il énorme ? » peut être facilement recherché sur Google ou lu dans un autre message .

Maintenant ralentissons les choses. Imaginez que nous réduisions l'intensité de la lumière. Cela réduira le nombre de photons disponibles, la pièce deviendra plus sombre et il sera difficile de distinguer les couleurs. C'est une limite de notre vision. Nos yeux ne sont pas conçus pour voir les couleurs dans le noir. Les récepteurs de vision nocturne de nos yeux sont différents de ceux que nous utilisons à la lumière du jour. Cependant, nous pouvons surmonter cette limitation en prétendant que nous avons des personnes avec une vision exceptionnellement bonne (après tout, c'est une expérience de pensée).

Si nous continuons à réduire l'intensité de la lumière, nous atteindrons un point où seuls quelques photons seront émis par la source à la fois (les sources à photon unique sont disponibles dans le commerce). À ce stade, il fera nuit noire et le mystère se révélera.

La source continuera à émettre des photons --- un à la fois, mais tous ces photons n'atteindront pas les yeux des personnes présentes dans la pièce. La plupart du temps, ils ne signaleront aucune lumière. De temps en temps, quelqu'un dans la pièce signalera une petite étincelle lumineuse. A chaque fois que cela arrivera, il sera seul à le signaler. Personne d'autre dans la pièce ne le verra. Deux personnes ne rapporteront jamais la même étincelle. Lorsque vous voyez l'étincelle, personne d'autre dans la pièce ne pourra la voir, et quand quelqu'un d'autre la verra, vous ne pourrez pas la voir. Un seul photon peut aller n'importe où dans la pièce, mais il ne peut être vu que par un seul individu (un seul récepteur dans un seul œil).

De plus, la couleur de l'étincelle ne sera jamais blanche simplement parce qu'il n'y a pas de photons blancs. Chaque fois que la lumière est émise, elle aura une couleur différente qui peut être rouge, verte ou bleue. Chaque fois qu'une personne signale l'étincelle lumineuse, elle signalera une couleur différente. Chaque événement sera désormais une expérience subjective différente.

Si vous visualisez le scénario décrit ci-dessus, vous pouvez apprécier la nature de la danse quantique qui joue. Maintenant, voici quelque chose pour dérouter votre sens de la réalité.

La danse quantique se déroule en ce moment devant nous tous.

Le scénario discuté dans l'expérience de pensée ci-dessus est la réalité qui se déroule actuellement devant nous tous. La partie de la lumière que vous voyez en ce moment ne peut être vue par aucune autre personne. L'autre personne voit l'autre partie de la lumière. La seule chose est que nous avons tellement de lumière disponible que toutes les expériences subjectives se fondent en une seule réalité objective. Dans notre expérience, si nous rétablissons la lumière à son intensité normale, la danse quantique disparaîtra et tout le monde recommencera à signaler la lumière « blanche ».

Le mystère nu de la nature

Le mystère a ses usages. Le caractère aléatoire et l'indéterminisme qui en découle peuvent nous aider à trouver une explication satisfaisante du libre arbitre. Nous pourrions peut-être régler le débat séculaire concernant l'émergence de la vie sur la planète et notre existence. Nous pourrions proposer de nouvelles philosophies à la lumière de la façon dont la nature se comporte au niveau le plus fondamental .

La danse quantique aléatoire qui se déroule dans la nature au niveau le plus basique est un mystère nu. C'est un mystère car la nature ne nous permet jamais de deviner la prochaine étape, et elle est nue car la danse se déroule devant nous tous tout le temps.

Merci d'avoir lu le message. J'espère que vous l'avez apprécié. Vous pouvez en savoir plus sur la théorie quantique (dans une description non technique) ici .