Je suis un physicien théoricien.
Mon travail consiste à créer de nouvelles théories physiques et à rédiger des articles.
Pourquoi écrire une thèse ? Il existe de nombreuses raisons pratiques, comme la promotion, la reconnaissance et la célébrité, mais la raison la plus fondamentale est que j'ai une histoire unique à partager avec les autres.
Mais les autres dont je parle ici sont d'autres chercheurs qui travaillent dans le même domaine que moi.
La cible doit être précise.
Même en regardant autour de moi, je ne trouve qu'une vingtaine de personnes qui liraient et s'intéresseraient à la thèse à laquelle j'ai consacré tous mes efforts ces six derniers mois.
Si l'on considère uniquement la motivation, écrire un livre destiné au grand public ne diffère en rien de la rédaction d'une thèse.
Quand on a sa propre histoire, quand on sent que la partager avec ses amis et collègues en privé ou sur les réseaux sociaux ne suffit pas, quand on a une histoire qui nous donne envie de mourir en la racontant, alors naît un type de personne qu'on appelle un « écrivain ».
J'ai aussi une histoire que je souhaite laisser derrière moi avant de franchir une nouvelle étape dans ma vie.
C'est une histoire de matière.

--- p.11

Ce livre ne contient aucun récit sur le vaste univers ou le monde des particules élémentaires qui remette en question le royaume de Dieu.
Le point de départ du livre est l'atome, racine et structure de la vie quotidienne, et la mécanique quantique, qui explique les atomes.
Ce livre part de l'atome et grandit progressivement.
Sortir dans le monde matériel.
Plutôt que de traiter de substances familières que l'on trouve couramment dans la vie quotidienne, il s'agit principalement du monde des substances uniques que l'on ne trouve qu'en laboratoire.
Le monde de la véritable matière quantique est semblable à celui des maîtres d'arts martiaux qui vivent reclus dans les montagnes et se consacrent exclusivement à la pratique des arts martiaux.
Je ne sors pas souvent du laboratoire.
Je voudrais vous raconter l'histoire d'une secte majeure qui domine le monde des arts martiaux.
Les classes de matériaux quantiques abordées dans ce livre comprennent les supraconducteurs, les superfluides, les matériaux à effet Hall quantique, le graphène, les matériaux de Dirac et les matériaux topologiques.
Cela peut paraître un peu étrange, mais la lumière est aussi de la matière.

--- p.13

On peut comparer la démarche scientifique au fait d'attacher une hypothèse brillante à une ficelle et de la suspendre au plafond, puis de demander à des scientifiques, dans la cuisine en dessous, de mener diverses expériences et calculs pour vérifier la validité de l'hypothèse.
Si l'hypothèse s'avère correcte, la ligne sera abaissée et toute personne travaillant en cuisine pourra la toucher et la sentir.
Cette hypothèse est désormais qualifiée de « doctrine » ou de « loi ».
Grâce à quelqu'un qui a accroché ce tas de choses hypothétiques au plafond il y a longtemps, je peux enfin me mettre au travail dans la cuisine.
C’est Démocrite qui a suspendu au plafond l’hypothèse très séduisante appelée « atomes », et les scientifiques s’affairent depuis plus de deux mille ans à ramener cette hypothèse au cœur de la pensée scientifique, au monde de la vérité.

--- pp.23~24

« Si l’on met de côté l’affirmation selon laquelle il existerait quelque chose qui ne puisse être divisé davantage, les réponses d’Empédocle, de Démocrite et de Platon sont fondamentalement correctes. »
Bien que les « réponses » données par les Grecs se révèlent inexactes à mesure qu'on les examine de plus près, les « questions » qu'ils posaient étaient des questions scientifiques très précises.
La science moderne a comblé les lacunes de leurs réponses, en utilisant un langage mathématique rigoureux plutôt qu'un langage vague.

« Je pense que les milliers d’années écoulées depuis Platon ont été consacrées au développement des outils scientifiques et du langage mathématique nécessaires pour combler ces lacunes. »
--- pp.36~37

Le moment le plus triste pour un scientifique n'est pas l'échec de ses travaux, mais leur absence de sens.
Bien que la conclusion à elle seule suggère que la théorie fut un échec, historiquement parlant, le Timée contient des éléments précieux qui pourraient être considérés comme le premier livre à contenir une théorie de la matière.
Je tiens notamment à souligner que l'aspect le plus intéressant est que les résultats de démonstrations mathématiques rigoureuses ont été appliqués à l'interprétation de phénomènes naturels.
Depuis Timée, on compte 25 siècles d'exploration de la nature de la matière.
Pour résumer la conclusion en un mot :
« Toute matière est matière quantique. »
--- p.45

Il y a un hôtel.
L'hôtel s'appelle Pauli Hotel.
Cet hôtel possède une règle unique et inviolable.
La règle est qu'un seul homme et une seule femme peuvent entrer dans chaque pièce.
Il y a des chambres vides, des chambres pour hommes seuls, des chambres pour femmes seules et des chambres pour couples, mais deux hommes et deux femmes ne sont jamais autorisés dans la même chambre.
Quel hôtel au monde exigerait une règle aussi étrange, et pour quelle raison ?
--- p.78

L'hôtel Pauli, c'est l'essence même de l'établissement.
La matière est composée d'atomes, chacun étant constitué d'un noyau contenant des protons et des neutrons, et d'électrons orbitant autour de ce noyau.
En définitive, toute matière contient un nombre d'électrons proportionnel au nombre d'atomes qui la composent.
Chaque électron est logé dans une pièce portant un numéro de pièce unique.
En mécanique quantique, ce nombre de pièces est appelé nombre quantique.
Toute la matière qui nous entoure est une sorte d'hôtel Pauli.

--- p.81

Le sujet que Heisenberg présenta à son jeune élève n'était ni le problème du monde atomique ni le problème de l'univers.
Les deux questions auxquelles il a répondu étaient : « Pourquoi un aimant est-il un aimant ? » et « Pourquoi l'électricité circule-t-elle dans le métal ? »
À une époque où le merveilleux outil de la mécanique quantique venait de naître et où tous les physiciens théoriciens compétents d'Europe étaient impatients d'en récolter les fruits, pourquoi Heisenberg s'est-il donné la peine de s'attaquer à un problème aussi enfantin et a-t-il demandé à ses étudiants de le résoudre ?
--- p.101

Il est fort improbable qu'Onus ait réalisé quoi que ce soit qui puisse être qualifié de réussite scientifique durant ces 26 années.
Il s'est contenté de concevoir l'équipement permettant de créer les meilleurs réfrigérateurs basse température au monde, d'en perfectionner les conceptions et de former des ouvriers qualifiés pour construire et entretenir cet équipement.
Bien qu'il faille certainement se garder de trop idéaliser ou d'héroïser la vie et les réalisations des scientifiques, il est impossible de ne pas ressentir une pointe d'émotion à ce stade.
Comment a-t-il pu endurer 26 ans sans publier un seul article ? Imaginez la ténacité d'Onnes, la compréhension et le soutien de son entourage, et le soutien indéfectible des Pays-Bas et de l'université de Leiden, un pays qui a soutenu les travaux de son laboratoire. Un mélange de surprise, d'envie et de respect.

--- p.114

De la démonstration par Maxwell que la lumière est une onde à la création par Schrödinger des équations de la mécanique quantique, si l'on considère le début et la fin de cette exploration, il est clair que ces changements s'apparentaient à la création d'un nouveau monde.
Mais si nous examinons le processus étape par étape, nous pouvons clairement constater le changement progressif, tout comme un gland tombe au sol, germe, grandit et finit par devenir un chêne.
Dans l'article de Planck, qui introduisait les constantes fondamentales de la mécanique quantique, le mot « quantique » n'apparaissait pas une seule fois, et dans l'article d'Einstein, qui affirmait que la lumière était une particule, le mot « photon » n'apparaissait pas.
En revanche, le terme « quantique » est utilisé librement.
La première personne à utiliser officiellement le terme « photon » fut Gilbert Lewis (1875-1946), un chimiste physicien américain, en 1926.
Le phénomène des concepts considérés comme très prudents par les aînés (universitaires) qui sont naturellement acceptés par la génération suivante et qui passent prudemment à l'étape suivante sur cette base est un schéma constant de la science, hier comme aujourd'hui.

--- p.166

Nous avons souvent tendance à considérer les choses matérielles comme des objets que nous pouvons voir, toucher et ressentir directement.
Il existe un préjugé selon lequel la matière doit être un objet tridimensionnel possédant une largeur, une longueur et une hauteur.
La science des matériaux moderne a surmonté ce biais (fondé sur l'expérience quotidienne) dans la seconde moitié du XXe siècle.
Il existe des matériaux bidimensionnels et unidimensionnels.

--- p.211

Le mot « aimant » évoque généralement des images bien plus proches des « jouets pour enfants » que de l'émerveillement et de l'admiration.
Je pensais comme ça aussi, jusqu'à ce que je devienne physicien et que j'étudie les matériaux quantiques.
En réalité, les aimants sont des substances mystérieuses que l'on ne peut comprendre que si l'on comprend correctement la nature de la mécanique quantique.

--- p.234