
Pourquoi le monde est-il ainsi et pas autrement ?
Description
Introduction au livre
« Si seulement un pouce avait été différent, le monde aurait été différent. » Pourquoi le monde est-il ainsi ? Comment sommes-nous apparus ? Pouvons-nous imaginer un monde différent du nôtre ? À quoi ressemblerions-nous alors ? Le physicien Kim Beom-jun répond à ces « questions fondamentales » explorées par les philosophes de la nature de l’Antiquité. La raison pour laquelle le monde dans lequel nous vivons est ainsi est que les constantes de la physique ont exactement ces valeurs. À la base de toute existence se trouvent les constantes universelles de la physique. Kim Beom-jun parcourt l'histoire des découvertes des valeurs fondamentales de la physique, telles que la vitesse de la lumière, la gravité, la constante de Planck, la constante de Boltzmann, la charge et la constante de Feigenbaum, et mène des expériences de pensée fascinantes pour imaginer comment le monde changerait si ces valeurs étaient ne serait-ce qu'un peu différentes. Et puis il dit : Je suis vraiment ravi que la constante ait exactement cette valeur. Si la constante gravitationnelle augmentait d'un facteur 100, nous n'imaginerions même pas ce qui se passerait si la constante gravitationnelle augmentait. En fin de compte, la quête de cette constante immortelle s'apparente au rêve humain d'éternité, à celui de transformer une vie éphémère en quelque chose de significatif. |
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Aperçu
indice
Introduction
7 À propos des nombres immuables qui ont fait du monde ce qu'il est
Chapitre 1 Si la vitesse de la lumière est la même que la vitesse à laquelle je me déplace 11
Chapitre 2 Dans un monde où la gravité est 100 fois plus forte, nous sommes 31
Chapitre 3. C'est en fait surprenant comme il est à la fois long et court. 53
Chapitre 4 : Quand l’eau bout-elle et quand le sang devient-il chaud ? 75
Chapitre 5 Si un ballon de football vole en vagues 95
Chapitre 6 : Pourquoi les choses arrivent 109
Chapitre 7 Je ne peux pas résister, Tension 125
Chapitre 8 : Ce sont les électrons qui nous ont séparés. 141
Chapitre 9 : Qu’y avait-il avant l’univers ? 157
Chapitre 10 : Heureusement, la Terre est plus grande qu’un atome 173
Chapitre 11 : Physique de la lévitation à travers les murs 185
Chapitre 12 : N'ayez pas peur du chaos 201
7 À propos des nombres immuables qui ont fait du monde ce qu'il est
Chapitre 1 Si la vitesse de la lumière est la même que la vitesse à laquelle je me déplace 11
Chapitre 2 Dans un monde où la gravité est 100 fois plus forte, nous sommes 31
Chapitre 3. C'est en fait surprenant comme il est à la fois long et court. 53
Chapitre 4 : Quand l’eau bout-elle et quand le sang devient-il chaud ? 75
Chapitre 5 Si un ballon de football vole en vagues 95
Chapitre 6 : Pourquoi les choses arrivent 109
Chapitre 7 Je ne peux pas résister, Tension 125
Chapitre 8 : Ce sont les électrons qui nous ont séparés. 141
Chapitre 9 : Qu’y avait-il avant l’univers ? 157
Chapitre 10 : Heureusement, la Terre est plus grande qu’un atome 173
Chapitre 11 : Physique de la lévitation à travers les murs 185
Chapitre 12 : N'ayez pas peur du chaos 201
Image détaillée

Dans le livre
La raison pour laquelle le monde dans lequel nous vivons n'est pas comme cela mais comme ceci, c'est que les constantes de la physique ont exactement ces valeurs.
Sans cela, ni vous ni moi ne pourrions exister dans ce monde.
À la base de toute notre existence se trouvent les lois naturelles de la physique et les constantes universelles.
Nous pouvons comprendre l'univers car les lois de la physique sont les mêmes partout dans l'univers.
L'incompréhensibilité de ce monde tient au fait que les lois de la physique sont les mêmes partout dans l'univers.
--- p.10, extrait de « Remarques introductives »
J'avais promis de retrouver mon ami, qui tient toujours ses promesses, à 8 heures du matin. Arrivé au lieu de rendez-vous, j'ai regardé l'heure : il était exactement 8 heures, mais mon ami était toujours introuvable.
Mais mon ami m'a montré sa montre, qui indiquait 8 heures, alors qu'il était arrivé à 9 heures sur ma montre.
Ainsi, dans un monde où la vitesse de la lumière est lente, si vous voulez vous promettre de vous retrouver quelque part et à une heure précise, vous devez également vous mettre d'accord sur la vitesse à laquelle vous devrez vous rendre à cet endroit.
Un monde où la vitesse de la lumière est rapide, ou plutôt un monde où nous nous déplaçons beaucoup plus lentement que la vitesse de la lumière, est un monde très pratique pour nous.
J'aime mieux le monde d'aujourd'hui, où il est facile de fixer des rendez-vous et où le temps s'écoule de la même manière pour nous tous, peu importe où nous allons chaque jour.
--- p.28-29, extrait du « Chapitre 1 Si la vitesse de la lumière est la même que la vitesse à laquelle je me déplace »
La gravité attire, elle ne pousse jamais.
La force électromagnétique est plus forte que la gravité, mais pour les objets volumineux possédant une charge importante, les forces répulsives et attractives s'additionnent et se soustraient, de sorte que l'amplitude totale de la force électromagnétique peut ne pas être si importante.
Cependant, la gravité ne peut qu'augmenter à mesure que la matière s'accumule pour former un objet de grande taille, qui peut atteindre une taille énorme.
Les forces électromagnétiques n'ont pratiquement aucun effet sur l'orbite de la Lune autour de la Terre.
Nous pouvons expliquer avec précision le mouvement de la lune en utilisant uniquement la gravité.
En ce qui concerne la force agissant entre les grands objets qui composent l'univers, il suffit de penser à la gravité.
De même que la poussière s'accumule pour former une montagne, la gravité peut croître de façon considérable.
La gravité est une force faible mais puissante.
--- p.45, extrait du « Chapitre 2 : Dans un monde où la gravité est 100 fois plus forte »
Le sungnyung se déguste meilleur chaud, et le sikhye meilleur froid.
Si vous mettez votre bouche dessus, vous pouvez ressentir très nettement la chaleur ou le froid.
Même avec une différence aussi nette, il n’est pas facile de l’exprimer sous la forme d’un nombre quantitatif appelé « température » (le professeur Jang Ha-seok, philosophe des sciences, décrit en détail les difficultés rencontrées par de nombreux scientifiques pour standardiser la température dans son ouvrage « La philosophie des thermomètres »).
De même qu'il est nécessaire d'établir une convention standard, telle que « 1 mètre équivaut à tant de longueur », pour nous permettre de comparer différentes longueurs, la température a également besoin d'une convention.
Avec le recul, il y avait beaucoup de suggestions intéressantes.
Parmi les suggestions, on peut citer le point de fusion du beurre, la température lors de la journée la plus chaude de l'été, ou encore la température dans les sous-sols de l'Observatoire de Paris.
On a même suggéré, de façon assez saugrenue, d'utiliser comme référence la température de l'eau la plus chaude dans laquelle on pouvait supporter de plonger la main.
Même Newton, vénéré par tous les physiciens, a proposé un point de référence appelé la température du sang humain, qui apparaît aujourd'hui comme peu fiable car elle change constamment.
La température corporelle de chacun varie légèrement au cours de la journée, et chez les femmes, elle change régulièrement en fonction de leur cycle menstruel.
--- p.78, extrait du « Chapitre 4 : Quand l’eau bout-elle et quand le sang devient-il chaud »
C'est l'entropie de Boltzmann qui a permis de résoudre ce paradoxe.
Ce que signifie l'affirmation selon laquelle l'entropie augmente semble désormais évident.
Selon S=kBlogW, dans le monde macroscopique, une augmentation de S signifie que les événements ayant une plus grande probabilité d'occurrence (c'est-à-dire des événements avec un W plus élevé) sont plus susceptibles de se produire.
Cela signifie qu'à l'échelle macroscopique, seul le changement de direction dans lequel la tasse se brise est observé, car le W correspondant à l'état dans lequel les morceaux de verre sont dispersés sur le sol est beaucoup plus grand que le W correspondant à l'état dans lequel ces mêmes morceaux de verre sont soigneusement rassemblés pour former une tasse.
La deuxième loi de la thermodynamique, également connue sous le nom de loi de l'augmentation de l'entropie, peut être reformulée ainsi : « tout ce qui est susceptible d'arriver, arrivera ».
C’est précisément ce que Boltzmann nous a fait comprendre.
--- p.118, extrait du « Chapitre 6 : Pourquoi les choses arrivent »
Je me souviens d'une autre expérience de mes années d'université concernant la charge des électrons.
Il s'agit d'une expérience menée par le physicien américain Robert Millikan à l'aide de gouttes d'huile.
La charge d'une gouttelette d'huile est mesurée en utilisant la force gravitationnelle agissant sur la gouttelette d'huile chargée, la force électrique due au champ électrique appliqué et la résistance de l'air agissant sur la gouttelette d'huile en mouvement.
En mesurant la charge des gouttelettes d'huile chargées, on peut constater qu'il s'agit d'un multiple entier d'une certaine valeur, et en utilisant cela, on peut calculer la charge élémentaire e d'un électron.
Ma conclusion suite à cette expérience est que Millikan avait vraiment un excellent œil.
Parce qu'il était très difficile de suivre et de mesurer la vitesse d'une seule des nombreuses gouttelettes d'huile visibles à l'œil nu.
Bien sûr, vous pouvez obtenir de bons résultats si vous n'êtes pas, comme moi, quelqu'un qui n'est pas doué pour les expériences.
--- p.150-151, extrait du « Chapitre 8 : Ce sont les électrons qui nous ont séparés »
Pi est un nombre obtenu en mesurant la circonférence C d'un cercle et en la divisant par le diamètre D (π=C/D).
Il est très important que le pi p soit donné par le rapport de deux longueurs C et D.
C’est précisément pour cette raison que, que la circonférence et le diamètre soient mesurés dans l’unité de longueur standard internationale actuelle, le « mètre », ou dans l’« pouce » américain, qui ne suit toujours pas la norme internationale, ou dans le « ja » de la dynastie Joseon, ou dans la « coudée », l’unité de longueur de l’Ancien Testament chrétien, pi donne toujours la même valeur.
(L'unité de longueur est la même au numérateur et au dénominateur de 𝝅 = C/D, elle est donc simplifiée, et par conséquent 𝝅 est un nombre sans unité, c'est-à-dire un nombre sans « dimension ».) Puisque 𝝅 est un nombre sans dimension, toute civilisation possédant des connaissances mathématiques suffisantes, qu'il s'agisse d'une civilisation ancienne sur Terre ou d'une civilisation extraterrestre vivant quelque part dans l'univers, doit savoir ce qu'est 𝝅.
Si vous leur dites que la direction de 2 heures correspond à un angle de 𝝅/3, même les extraterrestres comprendront.
--- p.165, extrait du « Chapitre 9 : Qu’est-ce qui existait avant l’univers ? »
Le rayon de Bohr joue un rôle important dans la détermination de la taille d'un atome, et il est proportionnel à l'inverse de la masse de l'électron.
Autrement dit, si la masse d'un électron augmente d'un facteur d'environ 1030, le rayon de Bohr diminue d'un facteur de 10-30.
À mesure que la taille de tous les atomes diminue de cette manière, la taille de tous les objets diminue rapidement, tout comme la charge des électrons diminue.
Un monde où la taille de la Terre est inférieure à celle d'un proton.
--- p.183, extrait du « Chapitre 10 : Heureusement, la Terre est plus grande qu’un atome »
Et si la supraconductivité pouvait être réalisée aux températures et pressions que nous rencontrons au quotidien ? La supraconductivité est déjà largement utilisée autour de nous.
L'imagerie par résonance magnétique (IRM), utilisée dans les hôpitaux, consiste à placer le corps dans un champ magnétique très puissant et à créer des images en mesurant les moments magnétiques des molécules d'eau présentes dans le corps. La création d'un champ magnétique très puissant est essentielle au fonctionnement de l'appareil d'IRM.
À cette fin, l'IRM utilise le principe de l'électromagnétisme.
Il s'agit de créer un champ magnétique en faisant circuler un courant important.
Cependant, la création d'électroaimants puissants à partir de matériaux ordinaires présente des limites.
En raison de la résistance électrique du matériau, lorsqu'un courant important le traverse, non seulement une énorme quantité d'énergie est dissipée sous forme de chaleur, mais un dispositif de refroidissement massif est également nécessaire pour résoudre ce problème.
C’est pourquoi de nombreux appareils d’IRM utilisent aujourd’hui des aimants supraconducteurs pour créer des champs magnétiques puissants.
Les supraconducteurs ont l'avantage d'avoir une résistance électrique nulle, ce qui élimine toute perte d'énergie par dissipation thermique. Cependant, le maintien de la supraconductivité exige d'atteindre des températures extrêmement basses.
Les appareils d'IRM modernes sont maintenus à basse température grâce à l'utilisation d'hélium liquide coûteux.
Sans cela, ni vous ni moi ne pourrions exister dans ce monde.
À la base de toute notre existence se trouvent les lois naturelles de la physique et les constantes universelles.
Nous pouvons comprendre l'univers car les lois de la physique sont les mêmes partout dans l'univers.
L'incompréhensibilité de ce monde tient au fait que les lois de la physique sont les mêmes partout dans l'univers.
--- p.10, extrait de « Remarques introductives »
J'avais promis de retrouver mon ami, qui tient toujours ses promesses, à 8 heures du matin. Arrivé au lieu de rendez-vous, j'ai regardé l'heure : il était exactement 8 heures, mais mon ami était toujours introuvable.
Mais mon ami m'a montré sa montre, qui indiquait 8 heures, alors qu'il était arrivé à 9 heures sur ma montre.
Ainsi, dans un monde où la vitesse de la lumière est lente, si vous voulez vous promettre de vous retrouver quelque part et à une heure précise, vous devez également vous mettre d'accord sur la vitesse à laquelle vous devrez vous rendre à cet endroit.
Un monde où la vitesse de la lumière est rapide, ou plutôt un monde où nous nous déplaçons beaucoup plus lentement que la vitesse de la lumière, est un monde très pratique pour nous.
J'aime mieux le monde d'aujourd'hui, où il est facile de fixer des rendez-vous et où le temps s'écoule de la même manière pour nous tous, peu importe où nous allons chaque jour.
--- p.28-29, extrait du « Chapitre 1 Si la vitesse de la lumière est la même que la vitesse à laquelle je me déplace »
La gravité attire, elle ne pousse jamais.
La force électromagnétique est plus forte que la gravité, mais pour les objets volumineux possédant une charge importante, les forces répulsives et attractives s'additionnent et se soustraient, de sorte que l'amplitude totale de la force électromagnétique peut ne pas être si importante.
Cependant, la gravité ne peut qu'augmenter à mesure que la matière s'accumule pour former un objet de grande taille, qui peut atteindre une taille énorme.
Les forces électromagnétiques n'ont pratiquement aucun effet sur l'orbite de la Lune autour de la Terre.
Nous pouvons expliquer avec précision le mouvement de la lune en utilisant uniquement la gravité.
En ce qui concerne la force agissant entre les grands objets qui composent l'univers, il suffit de penser à la gravité.
De même que la poussière s'accumule pour former une montagne, la gravité peut croître de façon considérable.
La gravité est une force faible mais puissante.
--- p.45, extrait du « Chapitre 2 : Dans un monde où la gravité est 100 fois plus forte »
Le sungnyung se déguste meilleur chaud, et le sikhye meilleur froid.
Si vous mettez votre bouche dessus, vous pouvez ressentir très nettement la chaleur ou le froid.
Même avec une différence aussi nette, il n’est pas facile de l’exprimer sous la forme d’un nombre quantitatif appelé « température » (le professeur Jang Ha-seok, philosophe des sciences, décrit en détail les difficultés rencontrées par de nombreux scientifiques pour standardiser la température dans son ouvrage « La philosophie des thermomètres »).
De même qu'il est nécessaire d'établir une convention standard, telle que « 1 mètre équivaut à tant de longueur », pour nous permettre de comparer différentes longueurs, la température a également besoin d'une convention.
Avec le recul, il y avait beaucoup de suggestions intéressantes.
Parmi les suggestions, on peut citer le point de fusion du beurre, la température lors de la journée la plus chaude de l'été, ou encore la température dans les sous-sols de l'Observatoire de Paris.
On a même suggéré, de façon assez saugrenue, d'utiliser comme référence la température de l'eau la plus chaude dans laquelle on pouvait supporter de plonger la main.
Même Newton, vénéré par tous les physiciens, a proposé un point de référence appelé la température du sang humain, qui apparaît aujourd'hui comme peu fiable car elle change constamment.
La température corporelle de chacun varie légèrement au cours de la journée, et chez les femmes, elle change régulièrement en fonction de leur cycle menstruel.
--- p.78, extrait du « Chapitre 4 : Quand l’eau bout-elle et quand le sang devient-il chaud »
C'est l'entropie de Boltzmann qui a permis de résoudre ce paradoxe.
Ce que signifie l'affirmation selon laquelle l'entropie augmente semble désormais évident.
Selon S=kBlogW, dans le monde macroscopique, une augmentation de S signifie que les événements ayant une plus grande probabilité d'occurrence (c'est-à-dire des événements avec un W plus élevé) sont plus susceptibles de se produire.
Cela signifie qu'à l'échelle macroscopique, seul le changement de direction dans lequel la tasse se brise est observé, car le W correspondant à l'état dans lequel les morceaux de verre sont dispersés sur le sol est beaucoup plus grand que le W correspondant à l'état dans lequel ces mêmes morceaux de verre sont soigneusement rassemblés pour former une tasse.
La deuxième loi de la thermodynamique, également connue sous le nom de loi de l'augmentation de l'entropie, peut être reformulée ainsi : « tout ce qui est susceptible d'arriver, arrivera ».
C’est précisément ce que Boltzmann nous a fait comprendre.
--- p.118, extrait du « Chapitre 6 : Pourquoi les choses arrivent »
Je me souviens d'une autre expérience de mes années d'université concernant la charge des électrons.
Il s'agit d'une expérience menée par le physicien américain Robert Millikan à l'aide de gouttes d'huile.
La charge d'une gouttelette d'huile est mesurée en utilisant la force gravitationnelle agissant sur la gouttelette d'huile chargée, la force électrique due au champ électrique appliqué et la résistance de l'air agissant sur la gouttelette d'huile en mouvement.
En mesurant la charge des gouttelettes d'huile chargées, on peut constater qu'il s'agit d'un multiple entier d'une certaine valeur, et en utilisant cela, on peut calculer la charge élémentaire e d'un électron.
Ma conclusion suite à cette expérience est que Millikan avait vraiment un excellent œil.
Parce qu'il était très difficile de suivre et de mesurer la vitesse d'une seule des nombreuses gouttelettes d'huile visibles à l'œil nu.
Bien sûr, vous pouvez obtenir de bons résultats si vous n'êtes pas, comme moi, quelqu'un qui n'est pas doué pour les expériences.
--- p.150-151, extrait du « Chapitre 8 : Ce sont les électrons qui nous ont séparés »
Pi est un nombre obtenu en mesurant la circonférence C d'un cercle et en la divisant par le diamètre D (π=C/D).
Il est très important que le pi p soit donné par le rapport de deux longueurs C et D.
C’est précisément pour cette raison que, que la circonférence et le diamètre soient mesurés dans l’unité de longueur standard internationale actuelle, le « mètre », ou dans l’« pouce » américain, qui ne suit toujours pas la norme internationale, ou dans le « ja » de la dynastie Joseon, ou dans la « coudée », l’unité de longueur de l’Ancien Testament chrétien, pi donne toujours la même valeur.
(L'unité de longueur est la même au numérateur et au dénominateur de 𝝅 = C/D, elle est donc simplifiée, et par conséquent 𝝅 est un nombre sans unité, c'est-à-dire un nombre sans « dimension ».) Puisque 𝝅 est un nombre sans dimension, toute civilisation possédant des connaissances mathématiques suffisantes, qu'il s'agisse d'une civilisation ancienne sur Terre ou d'une civilisation extraterrestre vivant quelque part dans l'univers, doit savoir ce qu'est 𝝅.
Si vous leur dites que la direction de 2 heures correspond à un angle de 𝝅/3, même les extraterrestres comprendront.
--- p.165, extrait du « Chapitre 9 : Qu’est-ce qui existait avant l’univers ? »
Le rayon de Bohr joue un rôle important dans la détermination de la taille d'un atome, et il est proportionnel à l'inverse de la masse de l'électron.
Autrement dit, si la masse d'un électron augmente d'un facteur d'environ 1030, le rayon de Bohr diminue d'un facteur de 10-30.
À mesure que la taille de tous les atomes diminue de cette manière, la taille de tous les objets diminue rapidement, tout comme la charge des électrons diminue.
Un monde où la taille de la Terre est inférieure à celle d'un proton.
--- p.183, extrait du « Chapitre 10 : Heureusement, la Terre est plus grande qu’un atome »
Et si la supraconductivité pouvait être réalisée aux températures et pressions que nous rencontrons au quotidien ? La supraconductivité est déjà largement utilisée autour de nous.
L'imagerie par résonance magnétique (IRM), utilisée dans les hôpitaux, consiste à placer le corps dans un champ magnétique très puissant et à créer des images en mesurant les moments magnétiques des molécules d'eau présentes dans le corps. La création d'un champ magnétique très puissant est essentielle au fonctionnement de l'appareil d'IRM.
À cette fin, l'IRM utilise le principe de l'électromagnétisme.
Il s'agit de créer un champ magnétique en faisant circuler un courant important.
Cependant, la création d'électroaimants puissants à partir de matériaux ordinaires présente des limites.
En raison de la résistance électrique du matériau, lorsqu'un courant important le traverse, non seulement une énorme quantité d'énergie est dissipée sous forme de chaleur, mais un dispositif de refroidissement massif est également nécessaire pour résoudre ce problème.
C’est pourquoi de nombreux appareils d’IRM utilisent aujourd’hui des aimants supraconducteurs pour créer des champs magnétiques puissants.
Les supraconducteurs ont l'avantage d'avoir une résistance électrique nulle, ce qui élimine toute perte d'énergie par dissipation thermique. Cependant, le maintien de la supraconductivité exige d'atteindre des températures extrêmement basses.
Les appareils d'IRM modernes sont maintenus à basse température grâce à l'utilisation d'hélium liquide coûteux.
--- p.197-198, extrait du « Chapitre 11 : La physique de la lévitation à travers les murs »
Avis de l'éditeur
Et si le nombre d'univers ne différait que d'un pouce ?
Une expérience de pensée fascinante pour trouver la raison de l'existence
Pourquoi le monde est-il ainsi et pas autrement ? Pourquoi est-il si bien conçu pour que nous y vivions ? La science cherche la réponse non pas en Dieu, mais dans les nombres universels qui ont créé l’univers — les constantes.
Et si on utilisait une constante ? Pour ce faire, Kim Beom-jun commence par la fin.
Il s'agit d'une expérience de pensée qui imagine ce qui se serait passé si les constantes qui composent l'univers avaient été légèrement différentes.
Que se passerait-il si la vitesse de la lumière était de 5 kilomètres par heure, soit ma vitesse de marche ? Et si la constante gravitationnelle était 100 fois plus grande ? Et si la constante de Planck était observable à l’échelle macroscopique ? Et si la constante de Boltzmann était 10 fois plus grande ?
Si la vitesse de la lumière est de 5 km/h, il s'agit d'une limite stricte que tous les êtres de l'univers doivent respecter. Ainsi, à mesure que je me rapproche de 5 km/h, ma masse devient infinie et le nombre de photons (particules de lumière) qui me parviennent de la direction où je marche augmente, ce qui rend la zone devant mes yeux incroyablement lumineuse, comme si un projecteur était braqué sur moi.
Quand on pense à la relativité restreinte, quelque chose d'encore plus étonnant se produit.
Pour un enfant qui attend à la maison pendant que ses parents partent travailler, 8 heures de travail représentent une semaine.
Si vous promettez de retrouver un ami à 8 heures du matin et que vous arrivez au lieu de rendez-vous, votre ami devra attendre longtemps.
Parce que l'heure affichée par ma montre et celle de mon ami sont différentes.
Ainsi, dans un monde où la vitesse de la lumière est lente, il ne suffit pas de décider quand et où se rencontrer, il faut aussi se mettre d'accord sur la vitesse à laquelle il faut se déplacer pour y arriver.
Si les constantes changent, même d'un seul pouce, des choses extraordinaires peuvent se produire.
Si la constante gravitationnelle augmentait d'un facteur 100, tous les êtres vivants seraient comme une courtepointe étendue sur le sol, et si la constante de Planck atteignait une valeur macroscopique, les ballons de football voleraient en vagues, et la possibilité d'attraper le ballon serait déterminée par la probabilité de la mécanique quantique.
Il est également possible de traverser les murs comme un surhomme.
Oui, c'est exact.
La raison pour laquelle nous existons dans ce monde et pouvons utiliser notre raison extraordinaire pour trouver une raison à notre existence tient au fait que la constante a exactement cette valeur, ni plus ni moins.
Voilà pourquoi nous sommes nés sur cette Terre, un petit point dans l'univers, et pourquoi nous pouvons ressentir la joie, la tristesse et l'amour.
Heureusement que la constante a cette valeur.
« Si la constante gravitationnelle est multipliée par 100, la vitesse de libération de la gravité terrestre est multipliée par 10. »
Il devient également difficile de lancer des fusées utilisant principalement l'énergie chimique au-delà de la Terre.
Même les avions construits par l'homme auraient du mal à voler sous leur forme actuelle.
Il lui faut une poussée plus importante et des ailes plus larges pour voler.
La composition de l'atmosphère terrestre change également.
La raison pour laquelle des éléments tels que l'hydrogène et l'hélium sont si rares dans l'atmosphère terrestre actuelle est que la vitesse de la lumière, due à l'agitation thermique, est si élevée qu'il est difficile pour la gravité terrestre de retenir les éléments légers dans l'atmosphère.
« Si la constante gravitationnelle était beaucoup plus grande, nous ne serions pas là à nous demander : « Que se passe-t-il lorsque la constante gravitationnelle est grande ? » » (pp. 53-54)
Cette expérience de pensée de l'auteur Kim Beom-jun n'est pas seulement une méthode d'investigation scientifique passionnante en soi, mais aussi une réflexion philosophique qui relie le caractère aléatoire de l'existence humaine à l'inévitabilité de l'univers.
L'aspiration humaine à l'éternel et à l'universel
Découvrir les lois naturelles et les constantes qui ont créé le monde
La raison pour laquelle les humains sont des êtres rationnels est qu'ils cherchent à trouver l'origine du monde et la raison de leur propre existence.
En comprenant la création de l'univers éternel, nous essayons de supporter la fugacité de la vie et de nous rapprocher un peu plus de l'éternité.
Ce qui a fasciné les philosophes de la nature depuis l'Antiquité jusqu'aux scientifiques d'aujourd'hui, c'est le fait que l'univers semble être structuré d'une manière que nous pouvons comprendre.
Les lois et les valeurs spécifiques qu'ils ont découvertes étaient régulières, universelles et identiques partout dans l'univers.
Les scientifiques s'en sont rendu compte.
Le monde n'est pas autre chose, il est simplement ainsi, et c'est grâce à ces valeurs particulières, à ces constantes, que nous existons ici et que nous pouvons utiliser notre raison pour comprendre l'univers.
À certains égards, l'histoire des sciences peut être considérée comme l'histoire de la détermination plus précise des constantes.
Au XVIIe siècle, Römer a émis l'hypothèse raisonnable que le phénomène selon lequel la période orbitale de Io, lune de Jupiter, varie en fonction du moment où elle est mesurée est dû à la vitesse finie de la lumière, et a tenté de mesurer quantitativement cette vitesse.
En utilisant la différence entre le rayon orbital de la Terre et la période orbitale d'Io, Roemer a calculé que la vitesse de la lumière était d'environ 200 000 km/s, ce qui est proche de la valeur actuelle.
Depuis lors, de nombreux efforts ont été déployés pour déterminer plus précisément la vitesse de la lumière, et les scientifiques sont parvenus à un consensus selon lequel la lumière se propage dans le vide à 299 792 458 m/s.
Cette vitesse de la lumière c est à la base de nombreuses idées novatrices en physique qui nous aident à comprendre le monde.
L'exemple le plus représentatif est la théorie de la relativité d'Einstein.
La théorie de la relativité restreinte, qui repose sur l'hypothèse que la vitesse de la lumière est la même pour tous, a fondamentalement changé la conception humaine commune du temps en concluant que le temps s'écoule différemment selon l'endroit où l'on regarde.
Par conséquent, la recherche scientifique visant à déterminer les constantes équivaut à une compréhension plus précise du monde.
La constante gravitationnelle, la constante de Planck, la constante de Boltzmann, la constante de charge, pi, le rayon de Bohr, le magnéton de Bohr, la constante de Feigenbaum et d'autres constantes fondamentales de la physique ont rendu l'univers compréhensible pour nous, insignifiants mortels.
« Nous pouvons comprendre l’univers car les lois de la physique sont les mêmes partout dans l’univers. »
« L’incompréhensibilité de ce monde tient au fait que la physique est la même partout dans l’univers. » (p. 12)
L'universalité cosmique créée par les humains
Le monde des unités composées de constantes
Trouver des constantes précises, c'est aussi créer une universalité des unités qui nous permette de comparer différentes choses à une norme commune.
Cela nous paraît tellement naturel aujourd'hui, mais en réalité, comme le dit l'auteur, « il est surprenant de comparer des choses longues et courtes ». Il est difficile pour moi d'égaler vos critères, et vous ne pouvez pas simplement prendre l'hôtel Ryugyong à Pyongyang pour mesurer la longueur de la Lotte World Tower à Séoul.
L'unification des unités, qui joue un rôle crucial non seulement dans la recherche scientifique mais aussi dans le confort de notre vie quotidienne, a été rendue possible grâce aux constantes.
Autrement dit, l'histoire des unités, comme celle des constantes, a été mouvementée.
Par exemple, au début, il y avait un pied dont la forme était primitivement basée sur la taille du pied.
Ensuite, une proposition a été faite pour utiliser la taille de la Terre afin de créer une tige métallique de la même taille que tout le monde, soit 1 mètre.
Cette tige métallique est devenue une norme internationale en raison de sa praticité, mais quelle que soit la résistance du métal, la longueur de l'objet est forcément amenée à varier légèrement.
L'idée est donc de définir 1 mètre comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en exactement 1/299 792 458 secondes.
La vitesse de la lumière est la même partout dans l'univers ; il s'agit donc d'une véritable universalité que même les extraterrestres connaissant la mécanique quantique peuvent comprendre.
Mais il y a un problème ici aussi.
Comment définir autrement 1 s (seconde) ? Cela aussi fait appel à des méthodes de mécanique quantique qui pourraient être expliquées même à des extraterrestres.
L'auteur Kim Beom-jun retrace l'histoire des unités universelles que nous considérons comme aussi naturelles que l'air, telles que le temps, la distance, la masse, la température et la pression.
De plus, cela montre que ces unités ont atteint une véritable universalité en utilisant les mêmes lois et constantes partout dans l'univers.
« L’histoire du développement des unités en science est l’histoire de nos mesures plus précises des constantes universelles de la physique » (p. 12).
L'universalité de cette unité est significative.
En effet, la poursuite des droits humains universels, tels que les droits innés dont tous les êtres humains peuvent jouir, et l'unité universelle vont dans le même sens.
C’est aussi grâce à des unités comparables que les choses fonctionnent correctement dans ce monde et que nous, les humains, pouvons penser au bien-être de nos descendants et à la durabilité de la Terre.
Comment peut-on parler de précision et de durabilité sans unités de mesure de masse, de volume et de température ?
L'unité de base, c'est la vie humaine.
Une expérience de pensée fascinante pour trouver la raison de l'existence
Pourquoi le monde est-il ainsi et pas autrement ? Pourquoi est-il si bien conçu pour que nous y vivions ? La science cherche la réponse non pas en Dieu, mais dans les nombres universels qui ont créé l’univers — les constantes.
Et si on utilisait une constante ? Pour ce faire, Kim Beom-jun commence par la fin.
Il s'agit d'une expérience de pensée qui imagine ce qui se serait passé si les constantes qui composent l'univers avaient été légèrement différentes.
Que se passerait-il si la vitesse de la lumière était de 5 kilomètres par heure, soit ma vitesse de marche ? Et si la constante gravitationnelle était 100 fois plus grande ? Et si la constante de Planck était observable à l’échelle macroscopique ? Et si la constante de Boltzmann était 10 fois plus grande ?
Si la vitesse de la lumière est de 5 km/h, il s'agit d'une limite stricte que tous les êtres de l'univers doivent respecter. Ainsi, à mesure que je me rapproche de 5 km/h, ma masse devient infinie et le nombre de photons (particules de lumière) qui me parviennent de la direction où je marche augmente, ce qui rend la zone devant mes yeux incroyablement lumineuse, comme si un projecteur était braqué sur moi.
Quand on pense à la relativité restreinte, quelque chose d'encore plus étonnant se produit.
Pour un enfant qui attend à la maison pendant que ses parents partent travailler, 8 heures de travail représentent une semaine.
Si vous promettez de retrouver un ami à 8 heures du matin et que vous arrivez au lieu de rendez-vous, votre ami devra attendre longtemps.
Parce que l'heure affichée par ma montre et celle de mon ami sont différentes.
Ainsi, dans un monde où la vitesse de la lumière est lente, il ne suffit pas de décider quand et où se rencontrer, il faut aussi se mettre d'accord sur la vitesse à laquelle il faut se déplacer pour y arriver.
Si les constantes changent, même d'un seul pouce, des choses extraordinaires peuvent se produire.
Si la constante gravitationnelle augmentait d'un facteur 100, tous les êtres vivants seraient comme une courtepointe étendue sur le sol, et si la constante de Planck atteignait une valeur macroscopique, les ballons de football voleraient en vagues, et la possibilité d'attraper le ballon serait déterminée par la probabilité de la mécanique quantique.
Il est également possible de traverser les murs comme un surhomme.
Oui, c'est exact.
La raison pour laquelle nous existons dans ce monde et pouvons utiliser notre raison extraordinaire pour trouver une raison à notre existence tient au fait que la constante a exactement cette valeur, ni plus ni moins.
Voilà pourquoi nous sommes nés sur cette Terre, un petit point dans l'univers, et pourquoi nous pouvons ressentir la joie, la tristesse et l'amour.
Heureusement que la constante a cette valeur.
« Si la constante gravitationnelle est multipliée par 100, la vitesse de libération de la gravité terrestre est multipliée par 10. »
Il devient également difficile de lancer des fusées utilisant principalement l'énergie chimique au-delà de la Terre.
Même les avions construits par l'homme auraient du mal à voler sous leur forme actuelle.
Il lui faut une poussée plus importante et des ailes plus larges pour voler.
La composition de l'atmosphère terrestre change également.
La raison pour laquelle des éléments tels que l'hydrogène et l'hélium sont si rares dans l'atmosphère terrestre actuelle est que la vitesse de la lumière, due à l'agitation thermique, est si élevée qu'il est difficile pour la gravité terrestre de retenir les éléments légers dans l'atmosphère.
« Si la constante gravitationnelle était beaucoup plus grande, nous ne serions pas là à nous demander : « Que se passe-t-il lorsque la constante gravitationnelle est grande ? » » (pp. 53-54)
Cette expérience de pensée de l'auteur Kim Beom-jun n'est pas seulement une méthode d'investigation scientifique passionnante en soi, mais aussi une réflexion philosophique qui relie le caractère aléatoire de l'existence humaine à l'inévitabilité de l'univers.
L'aspiration humaine à l'éternel et à l'universel
Découvrir les lois naturelles et les constantes qui ont créé le monde
La raison pour laquelle les humains sont des êtres rationnels est qu'ils cherchent à trouver l'origine du monde et la raison de leur propre existence.
En comprenant la création de l'univers éternel, nous essayons de supporter la fugacité de la vie et de nous rapprocher un peu plus de l'éternité.
Ce qui a fasciné les philosophes de la nature depuis l'Antiquité jusqu'aux scientifiques d'aujourd'hui, c'est le fait que l'univers semble être structuré d'une manière que nous pouvons comprendre.
Les lois et les valeurs spécifiques qu'ils ont découvertes étaient régulières, universelles et identiques partout dans l'univers.
Les scientifiques s'en sont rendu compte.
Le monde n'est pas autre chose, il est simplement ainsi, et c'est grâce à ces valeurs particulières, à ces constantes, que nous existons ici et que nous pouvons utiliser notre raison pour comprendre l'univers.
À certains égards, l'histoire des sciences peut être considérée comme l'histoire de la détermination plus précise des constantes.
Au XVIIe siècle, Römer a émis l'hypothèse raisonnable que le phénomène selon lequel la période orbitale de Io, lune de Jupiter, varie en fonction du moment où elle est mesurée est dû à la vitesse finie de la lumière, et a tenté de mesurer quantitativement cette vitesse.
En utilisant la différence entre le rayon orbital de la Terre et la période orbitale d'Io, Roemer a calculé que la vitesse de la lumière était d'environ 200 000 km/s, ce qui est proche de la valeur actuelle.
Depuis lors, de nombreux efforts ont été déployés pour déterminer plus précisément la vitesse de la lumière, et les scientifiques sont parvenus à un consensus selon lequel la lumière se propage dans le vide à 299 792 458 m/s.
Cette vitesse de la lumière c est à la base de nombreuses idées novatrices en physique qui nous aident à comprendre le monde.
L'exemple le plus représentatif est la théorie de la relativité d'Einstein.
La théorie de la relativité restreinte, qui repose sur l'hypothèse que la vitesse de la lumière est la même pour tous, a fondamentalement changé la conception humaine commune du temps en concluant que le temps s'écoule différemment selon l'endroit où l'on regarde.
Par conséquent, la recherche scientifique visant à déterminer les constantes équivaut à une compréhension plus précise du monde.
La constante gravitationnelle, la constante de Planck, la constante de Boltzmann, la constante de charge, pi, le rayon de Bohr, le magnéton de Bohr, la constante de Feigenbaum et d'autres constantes fondamentales de la physique ont rendu l'univers compréhensible pour nous, insignifiants mortels.
« Nous pouvons comprendre l’univers car les lois de la physique sont les mêmes partout dans l’univers. »
« L’incompréhensibilité de ce monde tient au fait que la physique est la même partout dans l’univers. » (p. 12)
L'universalité cosmique créée par les humains
Le monde des unités composées de constantes
Trouver des constantes précises, c'est aussi créer une universalité des unités qui nous permette de comparer différentes choses à une norme commune.
Cela nous paraît tellement naturel aujourd'hui, mais en réalité, comme le dit l'auteur, « il est surprenant de comparer des choses longues et courtes ». Il est difficile pour moi d'égaler vos critères, et vous ne pouvez pas simplement prendre l'hôtel Ryugyong à Pyongyang pour mesurer la longueur de la Lotte World Tower à Séoul.
L'unification des unités, qui joue un rôle crucial non seulement dans la recherche scientifique mais aussi dans le confort de notre vie quotidienne, a été rendue possible grâce aux constantes.
Autrement dit, l'histoire des unités, comme celle des constantes, a été mouvementée.
Par exemple, au début, il y avait un pied dont la forme était primitivement basée sur la taille du pied.
Ensuite, une proposition a été faite pour utiliser la taille de la Terre afin de créer une tige métallique de la même taille que tout le monde, soit 1 mètre.
Cette tige métallique est devenue une norme internationale en raison de sa praticité, mais quelle que soit la résistance du métal, la longueur de l'objet est forcément amenée à varier légèrement.
L'idée est donc de définir 1 mètre comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en exactement 1/299 792 458 secondes.
La vitesse de la lumière est la même partout dans l'univers ; il s'agit donc d'une véritable universalité que même les extraterrestres connaissant la mécanique quantique peuvent comprendre.
Mais il y a un problème ici aussi.
Comment définir autrement 1 s (seconde) ? Cela aussi fait appel à des méthodes de mécanique quantique qui pourraient être expliquées même à des extraterrestres.
L'auteur Kim Beom-jun retrace l'histoire des unités universelles que nous considérons comme aussi naturelles que l'air, telles que le temps, la distance, la masse, la température et la pression.
De plus, cela montre que ces unités ont atteint une véritable universalité en utilisant les mêmes lois et constantes partout dans l'univers.
« L’histoire du développement des unités en science est l’histoire de nos mesures plus précises des constantes universelles de la physique » (p. 12).
L'universalité de cette unité est significative.
En effet, la poursuite des droits humains universels, tels que les droits innés dont tous les êtres humains peuvent jouir, et l'unité universelle vont dans le même sens.
C’est aussi grâce à des unités comparables que les choses fonctionnent correctement dans ce monde et que nous, les humains, pouvons penser au bien-être de nos descendants et à la durabilité de la Terre.
Comment peut-on parler de précision et de durabilité sans unités de mesure de masse, de volume et de température ?
L'unité de base, c'est la vie humaine.
SPÉCIFICATIONS DES PRODUITS
- Date d'émission : 26 décembre 2023
Nombre de pages, poids, dimensions : 216 pages | 354 g | 138 × 214 × 13 mm
- ISBN13 : 9791166891953
- ISBN10 : 116689195X
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Langue coréenne
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