Un site pour les amateurs de physique mathématique
© Thierry PERIAT
Cette page expose, très grossièrement, trois phénomènes physiques apparemment sans lien les uns avec les autres mais qui, à mon avis, porte une information commune.
La réalité ne se laisse pas résumer à ce qui est visible. Un monde invisible existe et nous en mesurons indirectement la présence.
La physique contemporaine fait face depuis un siècle environ à une énigme qu'elle résume à une question apparemment anodine mais en réalité fondamentale :
« Quelle est donc la densité volumique d'énergie contenue dans les régions vides de l'univers ? »
Elle condense en quelques mots et un point d'interrogation le désarroi né des réponses contradictoires qui lui sont apportées par deux approches théoriques patentées : la théorie de la gravitation et celle des champs quantiques.
Pour la première, il n'y a pratiquement rien ou pas grand-chose dans les zones vides ; pour s'en persuader :
La densité volumique de matière perceptible dans le vide intergalactique (entre les galaxies) vaut environ 0,2 proton par mètre cube (10-30 g/cm3).
Dans le vide interstellaire (entre les étoiles) elle est d’environ un million d’atomes par mètre cube (10-21 g/cm3).
Les meilleurs laboratoires du monde terrestre savent créer des ultravides atteignant la valeur de 10-13 g/cm3.
Concomitamment à ces mesures, il n’échappe à personne que les régions vides constituent - et de loin- l’écrasante majorité des volumes de l’univers.
Ce constat alimente l’idée aujourd’hui jugée iconoclaste ou hérétique selon laquelle les particules matérielles ne constituent que la partie émergée et perceptible d’un iceberg énergétique invisible.
Ce que semblent suggérer les estimations issues de la seconde approche (la théorie quantique des champs), ... en dépit de tous les efforts de renormalisation réalisés pour réduire le hiatus la séparant de la vision relativiste.
Je ne me lancerai pas dans une nième description de cette célèbre expérience réalisée en 1801 et je rappellerai seulement qu'elle se comprend parfaitement dans le cadre de la théorie de l'optique ondulatoire grâce à la notion d'interférence ; celles-ci étant parfois constructives et parfois destructives.
La physique quantique affuble les particules d'une probabilité de présence et de la notion d'orbitale. Il y a là une conséquence indirecte du principe d'incertitude d'Heisenberg concernant la paire (position spatiale, vitesse spatiale).
« Y a-t-il un fil conducteur liant les informations physiques contenues dans les trois exemples ? »
Les deux piliers théoriques de la physique contemporaine semblent globalement et largement corrects, chacun dans son domaine de validité.
Se pourrait-il alors que ces deux théories ne mesurent peut-être pas exactement les énergies de la même manière ou des types différents d'énergies ?
Il y a en effet en physique de multiples types d’énergies : cinétique, thermique, potentielle, de rotation, etc.
La théorie de la gravitation estime, observe et mesure des énergies visibles souvent liées aux manifestations matérielles ; celle des champs quantiques estime les énergies d'oscillations partiellement invisibles.
Si deux grandes familles d’énergies coexistent, la visible et l'invisible, la recherche d'erreurs dans les modèles théoriques n’a aucun intérêt ; elle devient une perte de temps.
Il vaut mieux alors partir d'un principe physique admettant l'existence de ces deux types d'énergies et rechercher des outils mathématiques permettant la transmutation d'un type dans l'autre.
Les nombres complexes, les quaternions ou encore des octonions ont une structure formelle analogue. Ils ont tous une partie réelle et une partie imaginaire. Leurs tables de multiplications respectives ont toutes la même propriété remarquable : le produit d’un élément imaginaire par un autre fournit un nouvel élément dont la partie non-imaginaire n’est pas nécessairement nulle.
J’y vois là une invitation à se servir de ces nombres comme d’outils potentiellement capables de réaliser les passages entre ce qui est imaginaire (l'invisible, l'imperceptible) et ce qui ne l’est pas (le visible, le perceptible).
© Thierry PERIAT
Page mise à jour le 23 octobre 2026