La physique quantique pour les nuls – Blandine Pluchet

Niels Bohr avait dit : « Quiconque n’est pas choqué par la théorie quantique ne l’a pas comprise ».

Et bien aborder ce domaine même en tant que simple lecteur, reste une gageure. Mais heureusement, avec une physicienne qui écrit aussi des livres pour enfants, cela devient tout d’un coup beaucoup plus simple à appréhender. On est émerveillé par cette science qui a vu le jour au début du XXe siècle. L’émerveillement était déjà là lors de la lecture du Big Bang chez le même éditeur.

Troisième livre de Blandine Pluchet aux éditions First dans la collection pour les nuls. Après le Big Bang, puis l’astronomie, voici la physique quantique. Comme pour les deux livres précédents, j’ai aimé sa manière de présenter des sujets complexes, de vulgariser une science qui déroute bon nombre de personnes.

Malgré son étrangeté (et le mot est faible), la physique quantique fait partie de notre quotidien. Pas de smartphone, d’ordinateur, ou d’électronique sans passer par elle. Elle a un plus grand impact sur notre quotidien que la relativité d’Albert Einstein, même si ce dernier y a aussi contribué.

Reste que cette science n’a pas encore révélé tous ses secrets et nous promet de beaux jours sur le plan de la découverte. La prochaine étape, c’est l’ordinateur quantique. Non, vous n’êtes pas dans Star Trek !

La lumière est-elle ondulatoire ou corpusculaire ? Est-elle les deux ?

En s’intéressant au problème du corps noir, en 1900, Max Planck en déduit les quanta d’énergie et par la même occasion pose les bases de la physique quantique. À l’époque, on parlait de théorie des quanta. Planck définit la constante qui permet de quantifier l’énergie. Un peu plus tard, le photon est défini comme un quantum de lumière qui se déplace comme une onde, mais à un caractère corpusculaire.

1905, c’est l’année où Einstein décrit l’effet photoélectrique qui est au cœur de la physique quantique, c’est aussi l’année où il montre que l’énergie égale la masse au carré de la lumière (E=Mc²). Mais il devra attendre l’année 1921 pour avoir le prix Nobel pour l’effet photoélectrique.

Niels Bohr va ensuite définir un modèle d’atome quantique, un peu comparable à un système solaire, dont les électrons sautent d’orbite en orbite, en fonction qu’ils émettent ou absorbent de la lumière.

Sans rentrer dans les détails du livre de Blandine Pluchet, les événements qui ont jalonné la physique quantique depuis plus d’un siècle sont expliqués de manière concise. Le lecteur peut se laisser guider par les explications de l’auteure sans être confronté à un mur d’incompréhension.

Comme pour les livres précédents, je n’ai pas de critiques particulières à formuler si ce n’est l’absence de schéma ou de diagramme qui aurait aidé le lecteur à visualiser certains concepts. Je pense par exemple aux fentes de Young où deux faisceaux lumineux interfèrent, ou tout simplement le chat de Schrödinger qui peut avoir deux états différents. Je pense que les contraintes liées au format du livre expliquent l’absence de graphisme. C’est un détail et cela n’enlève rien à la qualité du texte de Blandine Pluchet.

Le dernier livre que j’avais lu sur la physique quantique c’était « Le cantique des quantiques » de Ortoli & Pharabod. Il alliait une présentation orientée vers un large public et un prix très démocratique. Le livre de Blandine Pluchet va dans le même sens en présentant la physique quantique à travers 50 mots clés. En fait, on peut faire abstraction du nombre de mots clés et lire les différents thèmes de manière continue. L’avantage c’est qu’en fin de chapitre, on nous rappelle les idées principales qui ont constitué celui-ci. Il ne faut pas plus de cinq secondes pour lire chaque idée. C’est original comme rappel.

En 264 pages, Blandine Pluchet aborde une science passionnante sans jamais ennuyer le lecteur. Que ce soit l’infiniment grand avec le Big Bang ou l’astronomie, ou l’infiniment petit avec la physique quantique, elle arrive à nous captiver. J’apprécie ses livres de vulgarisation scientifique et c’est certain que je continuerai à la suivre. Donc, un livre à conseiller à qui veut explorer l’infiniment petit, qui nous permet aujourd’hui d’utiliser des technologies dont on n’avait même pas idée il y a à peine un siècle.

La physique quantique pour les nuls, Blandine Pluchet, édition First, 2018, 264 pages

L’astronomie pour les nuls – Blandine Pluchet

Après le big bang pour les nuls, Blandine Pluchet revient avec un livre plus uniquement consacré aux premiers instants de l’univers, mais qui englobe les progrès en astronomie et astrophysique depuis les débuts de notre civilisation jusqu’à notre époque. Dans un format carré, moitié moins grand que le livre sur le Big Bang. Il peut se lire indépendamment du précédent ou compléter celui-ci.

Pas besoin de lire le livre de manière linéaire. Blandine Pluchet aborde 200 notions clés de l’astronomie et de l’astrophysique qui peuvent être lues dans n’importe quel ordre. À travers des articles de deux pages maximums, elle revient sur la création de notre univers, sur son expansion, sur sa relation avec le temps. Les différents astres qui composent notre système solaire sont décrits à tour de rôle.

La vision du monde perçue depuis des millénaires est expliquée au fur et à mesure des théories émises par différents scientifiques. Tycho Brahe, Galilée, Kepler, Newton, Einstein, Hubble, Lemaître, Planck, et plus récemment Hawking sont les acteurs principaux de ce livre. Non seulement on visite chaque planète, mais aussi les étoiles les plus proches, les nébuleuses, la Voie lactée, les amas de galaxies, jusqu’aux limites de l’univers visible, c’est-à-dire à un peu moins de 14 milliards d’années-lumière.

La relativité et la théorie quantique sont présentes dans ce livre, tout comme sont abordées la gravitation universelle, la vitesse de la lumière ou la composition des étoiles. Leur vie, leur mort, leur formation en galaxie. Les différentes forces sont abordées (électromagnétique, forte, faible, gravitationnelle).

Les questions existentielles sont également soulevées. Qu’y avait-il avant le big bang ? L’univers va-t-il continuer à s’étendre ? Y a-t-il d’autres univers ? Pourquoi existe-t-il quelque chose ? Observer l’univers c’est voir le passé. Et voir le passé c’est remonté à presque 14 milliards d’années avant notre existence. L’analyse du fond diffus cosmologique, des trous noirs ou du grand attracteur donnera peut-être un jour des réponses à certaines de ces questions.

L’astronomie est en plein essor. Les grands télescopes construits sur Terre, ainsi que ceux placés en orbite autour de notre planète on fait progresser notre connaissance de notre univers. Des projets privés et publics de missions sur la Lune, sur Mars ou de contact avec des astéroïdes relancent l’intérêt de l’espace. Sans parler de la recherche d’exoplanètes dans notre voie lactée, qui tous les jours apporte son lot de nouveautés. Aujourd’hui, on admet que d’autres civilisations existent, mais qu’elles n’ont pas encore été contactées. À brève échéance, trouver la vie ailleurs que sur Terre, sous quelle forme que ce soit, serait déjà un gage de réussite.

Ce livre ne prétend pas faire mieux que ceux de Stephen Hawking, Étienne Klein, Jean-Pierre Luminet, Hubert Reeves ou Thinh Xuan Thuan, mais il les complète parfaitement.

Blandine Pluchet a l’habitude d’écrire pour un large public, qui commence par les enfants. Elle cherche donc à rendre accessibles des connaissances scientifiques au plus grand nombre d’entre nous. Et ces différents livres vont dans ce sens. Le format du livre et son prix très démocratique (moins de dix euros) en font un très bon choix pour qui s’intéresse à notre univers.

L’astronomie pour les nuls, Vite et bien ! Blandine Pluchet, Editions First, 416 pages, 2018

Le Big Bang pour les nuls – Blandine Pluchet

D’où vient-on ? Pourquoi l’univers existe-t-il ? Comment s’est-il créé ? Des questions qui n’ont pas nécessairement une réponse exacte, mais que Blandine Pluchet aborde à travers son livre « Le Big Bang pour les nuls ». Je vous rassure tout de suite, il faut un minimum d’intérêt pour la science et l’astrophysique pour comprendre les idées qui sont développées dans ce livre. Et si comme moi vous aimez aussi la science-fiction, ça va vous donner des ailes pour lire ce livre très bien fait.

Le Big Bang qui concerne la création de notre univers il y a 13,8 milliards d’années a laissé des traces que les scientifiques continuent d’étudier à travers des observations et théories de plus en plus précises, mais aussi grâce aux télescopes et satellites d’observation qui scrutent l’univers. Blandine Pluchet qui est physicienne relève le défi en nous expliquant la naissance de l’univers et son évolution jusqu’à aujourd’hui. Pour ce faire, dans un langage compréhensible par tous, elle s’attèle à décrire cet univers tel que nos moyens actuels le permettent. Pas besoin d’un tube d’aspirine à côté de soi lors de la lecture de ce livre, mais il faut rester concentrer sur le sujet, car beaucoup de concepts scientifiques sont abordés. Contrairement à d’autres livres, Le Big Bang pour les nuls ne contient pas de photos. Blandine Pluchet compense cela avec bon nombre de concepts et de définitions encadrées qui mettent en évidence les points les plus importants.

Évidemment ma chronique ne va pas dans le même sens que celle que je fais d’habitude pour un livre de science-fiction. Ici, je suis bel et bien confronté à de la vulgarisation scientifique sur un sujet que j’adore. Au fur et à mesure de ma lecture, qui correspond assez bien à celle que je lis dans Science et Vie (et que je regarde sur la chaine TV du même nom), j’ai toujours une petite crainte de tomber sur une partie plus difficile à comprendre. Heureusement, ce n’est pas le cas, car Blandine Pluchet n’en est pas à son premier livre. Elle avait précédemment déjà écrit des romans avec une base scientifique pour un public plus jeune (Le quark et l’enfant). Ce qui peut paraitre compliqué l’est beaucoup moins lors de la lecture. Il y a chez Blandine Pluchet un vrai talent de conteuse, de vulgarisatrice, de pédagogue. La courte préface de Hubert Reeves devrait aussi rassurer les futurs lecteurs de ce livre, car Hubert Reeves aussi connu pour expliquer des choses compliquées de manière simple.

Pendant la lecture, je me disais parfois qu’il manquait un tableau explicatif pour certains détails. Et bien il n’en est rien, car il y a les annexes. À la fin du livre, on retrouve les tableaux manquants (par exemple l’organisation des particules élémentaires), accompagné d’un glossaire très complet, d’une ligne du temps, de repères historiques, de la classification périodique des éléments, et d’une bibliographie qui traite du Big Bang. Ce livre n’a pas besoin d’équations ou de graphiques pour être compris. C’est un choix de l’auteure et c’est parfait.

Donc, un livre de référence qui aurait très bien pu être édité chez un éditeur plus spécialisé dans la vulgarisation scientifique. Le ton utilisé par Blandine Pluchet est à la fois très pédagogue et en même temps anecdotique, et le lecteur n’est jamais confronté à des lourdeurs dans le texte ni à des passages trop compliqués.

Le livre est découpé en trois parties qui peuvent se lire de manière indépendante.

La première partie se focalise sur la connaissance que nous avons de la matière, de l’énergie, des différentes forces fondamentales qui composent notre univers (faible, forte, électromagnétique, gravitationnelle), sur les différentes particules et leurs interactions. On y découvre la création des premiers nucléons, la formation de la matière, alors que l’univers entre en expansion et se refroidit lentement. On assiste à la formation des premières étoiles, à la naissance des galaxies composée d’hydrogène, puis des amas et superamas de galaxies. Notre voie lactée, notre soleil et son système solaire ne sont pas oubliés, pas plus que notre bonne vieille Terre.

La deuxième partie se concentre sur les hommes et les théories élaborées au fil des siècles sur l’univers. Cela commence dans l’antiquité avec les mythes, les constellations et la pensée grecque. Cela passe par Copernic, Kepler, Galilée et Newton. Puis le XXe siècle avec Einstein et sa relativité générale, le concept d’espace-temps et de gravitation. Et la physique quantique qui s’impose au même moment. La notion d’évolution de l’univers apparait avec Friedmann, tandis que l’atome primitif est entrevu par Lemaître. Un des pères du Big Bang n’est autre que Gamow. On le voit, la théorie se préciser et prendre forme petit à petit.

La troisième partie du livre pose davantage de questions dans l’état actuel de la science. Un certain nombre d’inconnues ont fait leur apparition suite à des mesures qui ne correspondaient pas à la théorie. La matière noire, puis l’énergie noire ont été tenues en compte pour expliquer certains problèmes gravitationnels. Des théories sont élaborées, mais n’ont pas encore pu être prouvées, telles que la théorie des cordes ou la gravitation quantique. Et des questions se posent : notre univers fait-il partie d’un multivers ? Y a-t-il un grand rebond, qui indiquerait une répétition de la création de l’univers ? Les questions ne sont plus uniquement d’ordre scientifique, mais touchent aussi la philosophie et d’une certaine manière les croyances de chacun.

Le livre se termine par les séries des « dix », qui sont classiques dans la collection pour les nuls, et par un nombre conséquent d’annexes qui vont aider le lecteur à mieux comprendre certains développements scientifiques.

Personnellement, j’aime beaucoup ce genre de livre pour lequel j’ai l’impression de retrouver mon regard d’enfant tout émerveillé par les mystères de notre univers.

Reste que je me pose beaucoup de questions sur ce fameux instant zéro (que les théories actuelles ne peuvent pas décrire exactement), c’est-à-dire ce qui se passe en deçà du mur de Planck, là où la théorie d’Einstein ne fonctionne plus. Est-ce que l’expansion de l’univers s’est faite à la vitesse de la lumière, une fois le mur de Planck passé ? À partir de quel volume, de quelle densité de matière un effondrement gravitationnel produit-il une étoile ? Qu’y avait-il à l’instant zéro ? Y a-t-il eu un avant ? Notre univers, est-il une bulle parmi d’autres ? Va-t-on un jour unifier les théories qui traitent de l’infiniment grand (relativité générale) et de l’infiniment petit (théorie quantique) ?

Le Big Bang est un événement qui génère des questions toutes plus compliquées les unes que les autres, auxquelles nos scientifiques essaient de trouver des réponses. Et Blandine Pluchet nous invite justement à comprendre une partie importante de l’univers qui nous entoure. J’aurais aimé quelques schémas ou diagrammes en plus dans ce livre. Par exemple le fonds diffus cosmologique, ou l’expansion de l’univers depuis la singularité. Mais ce n’est pas vraiment indispensable pour la compréhension de ce livre déjà très bien fait.

Donc comme amateur de science-fiction, et chroniqueur, j’ai adoré ce livre qui va vraiment dans le sens de vulgariser des sujets compliqués et de démystifier la présence de notre univers depuis sa création. Il reste de grandes inconnues, mais je ne doute pas que Blandine Pluchet abordera le sujet dans d’autres livres qui tiendront compte des dernières découvertes scientifiques sur le sujet. Je pense que ce livre deviendra une référence, car il a vraiment été bien pensé et écrit.

Un livre évidemment à conseiller, qui entrouvre les portes de la connaissance et de notre univers.

Le Big Bang pour les nuls, Blandine Pluchet, Éditions First pour les Nuls, 2017, 316 pages