L'espace n’est pas seulement indivisible à l'échelle subatomique, il l'est aussi à l'échelle de l'univers entier. C'est ce que nous montre une autre expérience de physique tout aussi célèbre, celle du pendule de Foucault.
Le physicien français Léon Foucault voulait démontrer non pas que l'univers est indivisible, mais que la Terre tourne sur elle-même. En 1851, dans une expérience qui est maintenant reproduite dans nombre de musées du monde, il suspendit un pendule à la voûte du Panthéon, à Paris. Nous connaissons tous le comportement du pendule : une fois lancé, son plan d'oscillation pivote au fil des heures. Si on le lance dans la direction nord-sud, au bout de quelques heures il oscillera dans la direction est-ouest. Si nous étions aux pôles, le pendule ferait un tour complet en exactement vingt-quatre heures. À Paris, à cause d'un effet de latitude, le pendule n'accomplit qu'une fraction de tour en une journée. Pourquoi la direction du pendule change-t-elle ? Foucault répondit à juste titre que ce mouvement n'était qu'apparent : le plan d'oscillation du pendule reste fixe ; c'est la Terre qui tourne. Ayant ainsi mis en évidence la rotation de la Terre, il en resta là.
Mais la réponse de Foucault était incomplète, car un mouvement ne peut être décrit que par rapport à quelque chose qui ne bouge as. C'est le principe de relativité découvert par Galilée et développé au plus haut point par Einstein : le mouvement absolu n'existe pas. Galilée avait déjà compris que « le mouvement est comme rien ». Le mouvement n'existe pas en soi, mais relativement à un repère fixe. Le plan du pendule est fixe, mais il reste fixe par rapport à quel repère ? Quel objet détermine son comportement ? Si un objet est responsable du mouvement du pendule, il restera dans son plan d'oscillation, dont on sait qu'il est fixe. En revanche, si le mouvement du pendule n'est pas déterminé par cet objet, celui-ci finira par dériver en dehors du plan.
Prenons des objets astronomiques connus, des plus proches aux plus lointains. Orientons le plan de notre pendule vers le Soleil. Pendant le périple journalier de notre astre dans le ciel – mouvement apparent dû à la rotation de la Terre –, le plan d'oscillation du pendule semble tourner pour suivre le mouvement solaire. Serait-ce le Soleil qui détermine le plan d'oscillation de notre pendule ? Non, car notre astre sort du plan d'oscillation après quelques semaines. Les étoiles les plus proches, situées à quelques années-lumière, font de même après quelques années. La galaxie Andromède, située à 2,3 millions d'années-lumière, dérive moins, mais finit par sortir du plan. Le temps passé dans le plan s'allonge et la dérive tend vers zéro au fur et à mesure que les objets testés sont plus éloignés. C'en seulement quand le pendule est orienté vers les amas de galaxies les plus lointains, situés à des milliards d’années-lumière, aux confins de l'univers connu, que ceux-ci ne dérivent plus par rapport au plan d'oscillation du pendule.
La conclusion à tirer de ces expériences est extraordinaire : le pendule de Foucault ajuste son comportement non pas en fonction de son environnement local, mais en fonction des galaxies les plus éloignées, ou plus exactement de l’univers tout entier, puisque la quasi-totalité de la masse visible de l'univers se trouve non dans les étoiles proches, mais dans ces galaxies lointaines. En d'autres termes, ce qui se trame chez nous se décide dans l'immensité cosmique, ce qui se passe sur notre minuscule planète dépend de la totalité des structures de l'univers !
Pourquoi le pendule de Foucault se comporte-t-il ainsi ? La réponse n'est pas connue pour l'instant. Le physicien autrichien Ernst Mach (qui a donné son nom à l'unité de mesure des vitesses supersoniques) y voyait une sorte d'omniprésence de la matière et de son influence. Selon lui, la masse d'un objet – la quantité qui mesure son inertie, c'est-à-dire sa résistance au mouvement – résulte de l'influence de l'univers tout entier sur cet objet. C'est ce qu'on appelle le « principe de Mach », énoncé à la fin du XIXème siècle. Lorsque vous peinez à pousser une voiture en panne, la résistance qu'elle exerce au mouvement émane de la totalité de l'univers. Nous retrouvons là le concept bouddhiste d'interdépendance : chaque partie porte en elle la totalité, et de chaque partie dépend tout le reste. Mach n'a jamais formulé en détail cette influence universelle mystérieuse, qui est distincte de la gravité, et personne n'a su le faire après lui. En tout cas, le pendule de Foucault nous force à admettre qu'il existe dans l'univers une interaction d'une tout autre nature que celles décrites par la physique connue : une interaction qui ne fait intervenir ni force ni échange d'énergie, mais qui relie l'univers en son entier.
Le physicien français Léon Foucault voulait démontrer non pas que l'univers est indivisible, mais que la Terre tourne sur elle-même. En 1851, dans une expérience qui est maintenant reproduite dans nombre de musées du monde, il suspendit un pendule à la voûte du Panthéon, à Paris. Nous connaissons tous le comportement du pendule : une fois lancé, son plan d'oscillation pivote au fil des heures. Si on le lance dans la direction nord-sud, au bout de quelques heures il oscillera dans la direction est-ouest. Si nous étions aux pôles, le pendule ferait un tour complet en exactement vingt-quatre heures. À Paris, à cause d'un effet de latitude, le pendule n'accomplit qu'une fraction de tour en une journée. Pourquoi la direction du pendule change-t-elle ? Foucault répondit à juste titre que ce mouvement n'était qu'apparent : le plan d'oscillation du pendule reste fixe ; c'est la Terre qui tourne. Ayant ainsi mis en évidence la rotation de la Terre, il en resta là.
Mais la réponse de Foucault était incomplète, car un mouvement ne peut être décrit que par rapport à quelque chose qui ne bouge as. C'est le principe de relativité découvert par Galilée et développé au plus haut point par Einstein : le mouvement absolu n'existe pas. Galilée avait déjà compris que « le mouvement est comme rien ». Le mouvement n'existe pas en soi, mais relativement à un repère fixe. Le plan du pendule est fixe, mais il reste fixe par rapport à quel repère ? Quel objet détermine son comportement ? Si un objet est responsable du mouvement du pendule, il restera dans son plan d'oscillation, dont on sait qu'il est fixe. En revanche, si le mouvement du pendule n'est pas déterminé par cet objet, celui-ci finira par dériver en dehors du plan.
Prenons des objets astronomiques connus, des plus proches aux plus lointains. Orientons le plan de notre pendule vers le Soleil. Pendant le périple journalier de notre astre dans le ciel – mouvement apparent dû à la rotation de la Terre –, le plan d'oscillation du pendule semble tourner pour suivre le mouvement solaire. Serait-ce le Soleil qui détermine le plan d'oscillation de notre pendule ? Non, car notre astre sort du plan d'oscillation après quelques semaines. Les étoiles les plus proches, situées à quelques années-lumière, font de même après quelques années. La galaxie Andromède, située à 2,3 millions d'années-lumière, dérive moins, mais finit par sortir du plan. Le temps passé dans le plan s'allonge et la dérive tend vers zéro au fur et à mesure que les objets testés sont plus éloignés. C'en seulement quand le pendule est orienté vers les amas de galaxies les plus lointains, situés à des milliards d’années-lumière, aux confins de l'univers connu, que ceux-ci ne dérivent plus par rapport au plan d'oscillation du pendule.
La conclusion à tirer de ces expériences est extraordinaire : le pendule de Foucault ajuste son comportement non pas en fonction de son environnement local, mais en fonction des galaxies les plus éloignées, ou plus exactement de l’univers tout entier, puisque la quasi-totalité de la masse visible de l'univers se trouve non dans les étoiles proches, mais dans ces galaxies lointaines. En d'autres termes, ce qui se trame chez nous se décide dans l'immensité cosmique, ce qui se passe sur notre minuscule planète dépend de la totalité des structures de l'univers !
Pourquoi le pendule de Foucault se comporte-t-il ainsi ? La réponse n'est pas connue pour l'instant. Le physicien autrichien Ernst Mach (qui a donné son nom à l'unité de mesure des vitesses supersoniques) y voyait une sorte d'omniprésence de la matière et de son influence. Selon lui, la masse d'un objet – la quantité qui mesure son inertie, c'est-à-dire sa résistance au mouvement – résulte de l'influence de l'univers tout entier sur cet objet. C'est ce qu'on appelle le « principe de Mach », énoncé à la fin du XIXème siècle. Lorsque vous peinez à pousser une voiture en panne, la résistance qu'elle exerce au mouvement émane de la totalité de l'univers. Nous retrouvons là le concept bouddhiste d'interdépendance : chaque partie porte en elle la totalité, et de chaque partie dépend tout le reste. Mach n'a jamais formulé en détail cette influence universelle mystérieuse, qui est distincte de la gravité, et personne n'a su le faire après lui. En tout cas, le pendule de Foucault nous force à admettre qu'il existe dans l'univers une interaction d'une tout autre nature que celles décrites par la physique connue : une interaction qui ne fait intervenir ni force ni échange d'énergie, mais qui relie l'univers en son entier.
(TRINH XUAN THUAN, « Le cosmos et le lotus », 2011, Éditions Albin Michel 2011, p. 211-213)
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| Pendule de Foucault, Panthéon à Paris (France) Source : Wikipédia |
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