Dualité

Nous, les humains, sommes très attachés au concept de la dualité, le bien et le mal étant l’archétype de nos dualités. Cependant, ces deux antipodes sont des pôles et rien ne se trouve totalement à l’un ou à l’autre de ces extrêmes. La dualité accepte en fait une infinité de positions entre ces deux limites, comme il existe une infinité de fractions entre zéro et un.

La Nature physique adore également la dualité et celle qui a permis de comprendre une foule de mystères est la réconciliation de deux thèses sur la lumière, celle de Christian Huygens et celle d’Isaac Newton qui ont donné la théorie de la dualité onde-corpuscule de la lumière, deux thèses se contredisant l’une l’autre et qui pourtant sont toutes les deux vraies.

Une belle métaphore pour comprendre qu’une telle aberration puisse quand même exister est la vision de l’ombre d’un cylindre projeté, non pas sur un seul écran, mais sur deux écrans perpendiculaires alors que le cylindre est également éclairé par deux sources perpendiculaires.

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Sur le premier écran, apparait un cercle et sur le deuxième se voit un rectangle, deux objets géométriques que tout oppose, et pourtant si l’on se donne la peine de regarder «autrement», on voit et on comprend les deux ombres projetées sur les écrans et la réalité de l’objet unique qui les crée.

Lorsque nous sommes confrontés à une dualité dans nos vies, nous avons tendance à regarder et à considérer seulement une ombre sur les deux, reléguant la seconde au rang d’importune. Pourtant la vie nous montre la vraie façon d’aborder le problème. Nous ne verrons jamais ni ne comprendrons la réalité si nous persistons à ne regarder que des ombres et à les trier par des jugements de valeur alors que l’explication précise de nos questionnements se trouve tout près de nous, mais certainement pas sur la vision de l’un ou l’autre, ni même des deux écrans pris séparément, mais en synthèse, en une unique entité plus complexe et plus belle que ses seules représentations éthérées.

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Quelques questions-réponses sur la photographie d’un trou noir

Cet article fait suite à ceux de ces trois derniers jours. 2018-06-112018-06-122018-06-13

Voici une série de questions et de réponses qui pourront vous aider à mieux comprendre le résultat attendu avant la fin 2018 de la première photographie d’un trou noir.

Q — Combien de temps a duré la prise de photographie d’un trou noir en avril 2017?
R — Une semaine

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Q — Quel trou noir a été photographié?
R — La source radio ponctuelle désignée sous le nom de Sagittaire A*. Cette source émet des ondes radio et a été associée au trou noir supermassif résidant au cœur de notre Galaxie. Le trou noir n’émet évidemment pas directement ces ondes. Elles sont un effet sur son environnement lorsqu’il perturbe des nuages de gaz se trouvant dans ses parages.

Q — Est-il photographié en lumière visible?
R — Non. Entre le centre galactique et nous, il y a des poussières et des étoiles en quantités tellement grandes qu’il est absolument impossible de voir un objet en arrière-plan en utilisant les ondes visibles. Le télescope virtuel EHT utilise deux couvertures d’ondes électromagnétiques. Les principales fréquences détectées sont les ondes radio millimétriques et submillimétriques (bandes de fréquences de nos postes de télé et radio commerciales) provenant de ce point de l’espace. La seconde couverture se fait en ultraviolet. Les photons détectés seront ensuite transposés dans des couleurs qu’on peut voir afin de nous montrer un résultat visible pour nos yeux.

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Q — À quoi risque de ressembler la photographie?
R — Au risque de vous décevoir, le résultat risque visuellement d’être très peu ressemblant aux belles images dont je vous abreuve depuis les derniers articles sur le sujet. Comme je le spécifiais dans le précédent article, ces images sont des résultats d’artistes ou de simulations numériques et elles font abstraction de tous les «
défauts» causés par des centaines de causes dont plusieurs seront présents dans les images finales. Les astronomes tenteront d’en éliminer le plus possible, mais elles ne seront certainement pas à la hauteur des attentes des amateurs peu ou mal informés des difficultés.

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Q — Alors à quoi servira cette photo?
R — Elle sert surtout à valider un protocole de travail très élaboré visant à créer un interféromètre supergéant. Elle sert aussi à améliorer nos connaissances en traitement informatique interférométrique. Elle deviendra également une première «
preuve tangible» plus ou moins convaincante de l’existence réelle des trous noirs qui n’ont été jusqu’à présent que calculés à partir d’une théorie qu’on sait bancale lorsqu’elle flirte avec les infinis.

Q — Comment pourra-t-on améliorer ce résultat dans l’avenir?
R — On pense à un interféromètre mixte utilisant des télescopes spatiaux et terrestres, ce qui agrandirait de beaucoup la résolution du télescope virtuel.

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Q — Sur certaines photos de synthèse, on voit des trous noirs comme une tache alors que d’autres le montrent avec toutes sortes d’effets lumineux aux alentours. Lesquelles de ces simulations se rapprochent de la réalité?
R — Un trou noir stable qui n’a aucune rotation ferait apparaitre une tache ronde noire qui est l’horizon des événements du trou noir. Il sera entouré d’un halo lumineux occasionné par les étoiles en arrière-plan dont les rayons lumineux sont déviés et concentrés aux environs immédiats de cet horizon. Mais un trou noir qui ne tourne pas du tout n’existe probablement pas. Sa rotation apporte des changements à la structure géométrique de l’espace proche du trou noir. Imaginez que vous pincez une maille d’un tricot et que vous tourniez le poignet. Une partie du tricot se déformera autour de la maille pincée et tordue. L’espace autour d’un trou noir fait de même et dans les 3 dimensions. Ce changement à la structure géométrique de l’espace autour du trou noir dévie les rayons lumineux environnants et créera différents effets visuels. Toutefois, selon l’angle avec lequel nous verrons le trou noir, l’angle par rapport à son plan de rotation, le résultat visuel variera beaucoup.

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Q — Comment les astronomes peuvent-ils être certains de la présence d’un trou noir au centre de la Voie lactée ? Et comment ont-ils calculé sa masse et ses dimensions ?

R — Puisqu’il n’a jamais été détecté, on pourrait se demander comment les astronomes savent qu’un trou noir galactique supermassif se cache au cœur de notre Galaxie. Ils ont suivi à la trace durant une dizaine d’années certaines étoiles très proches du centre galactique et ils ont remarqué qu’elles bougeaient. Ils ont tracé leur orbite et trouvé qu’elles tournaient toutes autour d’un point absent sur les photos (voir résultat ci-haut). Selon les lois de la mécanique céleste, il est possible de mesurer la masse de ce point central en fonction des orbites et des masses des étoiles révolutionnant autour. Ils ont donc mesuré une masse d’environ 4 millions de masses solaires. Puisque le volume dans lequel cette masse est concentrée est beaucoup trop petit pour correspondre à un groupe important d’étoiles supergéantes, il ne reste plus que des trous noirs puisque même des étoiles à neutrons seraient obligées de s’agglutiner en se transformant là encore en trou noir.

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Q — C’est bien Einstein qui a prédit l’existence des trous noirs?
R — Faux. Malgré l’insistance dérangeante de plusieurs sites scientifiques à lui attribuer cette prédiction, elle est l’œuvre de Karl Schwarzschild qui fut le premier à calculer une singularité (trou noir) dans les équations d’Einstein en 1916. Einstein lui-même pensait que la Nature avait prévu des mécanismes qui empêchaient ces singularités de survenir. Donc, non seulement Einstein ne les a jamais prédits, mais il n’y croyait tout simplement pas. Même si Einstein a inventé l’outil mathématique, le marteau en quelque sorte, il n’est pas l’auteur de toutes les œuvres créées à partir de celui-ci.

N’hésitez pas à poser vos questions sous forme de commentaire.

Verra-t-on un trou noir en 2018 ? (2)

Cet article fait suite à celui d’hier.

En résumé, un trou noir, c’est un point de l’espace infiniment petit et dans lequel la matière entassée dedans est devenue infiniment dense. Alors pour voir un point infiniment petit… noir… et très éloigné, on peut se demander si les astronomes ne sont pas tombés sur la tête !

Je vais donc introduire un autre concept qu’il faut connaitre provenant de cet hirsute personnage, mais un peu plus génial que moi, Albert Einstein. Il y a 103 ans, sa théorie de la relativité générale nous apprenait que l’espace-temps se déforme lorsqu’il y a de la matière. Et plus cette matière est dense, plus l’espace se déforme.

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L’image classique est celle du trampoline avec une boule de quilles au centre. Remplacez la boule de quilles par une boule d’or, puis par une boule d’uranium, plus la matière est massive, plus le trampoline s’enfonce autour de l’objet. Placez-y maintenant un trou noir, le trampoline se déforme tellement que sa trame devient un puits sans fond. Ainsi, autour d’un trou noir, la trame d’espace-temps se creuse à l’infini.

 

Ce puits attire donc les objets environnants, mais également tout ce qui s’en approche trop, lumière incluse. Ce n’est pas le trou noir qui attire la lumière, c’est l’espace qui a pris la forme d’un entonnoir. La lumière ne fait que suivre la géométrie de cet espace qui plonge sans fin. On dit qu’elle suit la géodésique de l’espace-temps.

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Si la lumière passe trop près, sa géodésique va l’amener inexorablement dans le puits. Si la lumière passe plus loin, l’espace-temps n’est pas suffisant déformé pour que la géodésique l’amène dans le puits. On comprend donc qu’il y a une limite entre le « juste un peu trop près, je tombe » et le « juste assez loin, je m’en sors ».

Sous cette limite, la lumière est piégée par le puits spatiotemporel. Au-delà, elle parvient à poursuivre sa trajectoire. Puisque le puits gravitationnel est tridimensionnel (sa déformation se crée dans les 3 dimensions d’espace), la limite est également tridimensionnelle. Elle prend donc l’apparence d’une sphère. Et puisque toute lumière passant sous cette limite est irrémédiablement piégée dans le puits, cette sphère ne peut émettre aucune lumière. Elle est donc parfaitement noire. On a l’impression que le trou noir a une bonne dimension puisqu’on voit une grosse sphère noire. Cependant, le trou noir reste un point infinitésimalement petit. La sphère noire autour du trou noir est simplement un effet créé par le trou noir, ce n’est pas le trou noir. Cet effet visuel ne contient rien, ni matière, ni lumière, sauf en son point central infiniment petit. Cependant, on a l’impression de voir le trou noir.

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La surface de cette sphère parfaitement noire se nomme l’horizon des événements du trou noir. Plus le trou noir sera massif, plus cet horizon gonflera, puisque l’espace déformé s’agrandit de plus en plus. On a l’impression de voir le trou noir grossir. C’est toujours l’horizon des événements qui grossit, pas le trou noir qui reste toujours, peu importe la masse engloutie, un point infiniment petit.

Donc, mon titre est un peu racoleur puisqu’on ne peut voir que l’horizon des événements d’un trou noir, pas le trou noir comme tel.

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Toutefois, les astronomes eux-mêmes parlent de voir un trou noir. Vous pourrez donc corriger leur abus de langage la prochaine fois que vous croiserez un astronome au supermarché. « Tut, tut, tut ! horizon des événements mon ti-noir ! Tu ne me passeras pas un horizon pour un trou ! »

Bon, maintenant on sait qu’on peut admirer l’effet d’un trou noir sur l’espace qui l’entoure, ça ressemble à une sphère toute noire, ça s’appelle un horizon des événements, ça peut donc s’observer.

Demain, on verra comment s’y prendre pour voir des horizons des événements qui sont passablement petits. Et les trous noirs supermassifs alors ? On aurait probablement plus de chance avec ceux-là.

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NG – Un beau livre sur le Québec

National Geographic vient de publier un livre sur le Québec photographié dans son intégralité par un Québécois qui s’est rendu jusqu’aux confins de notre immense pays pour en saisir toute sa splendeur. Actuellement offert en anglais, la sortie de la version française aura lieu le premier mai.

Ce mandat a été confié à Mathieu Dupuis, un Abitibien qui a vécu son lot d’aventures en tentant de capturer la lumière partout où il est allé. Cent-mille kilomètres plus tard, il rend le résultat de ses trouvailles, 3000 photographies, à la célèbre entreprise au rectangle jaune.

Ce livre de 272 pages et de 230 photos sera disponible au Québec un peu partout et également en France. On pourra aussi se l’offrir par achat en ligne chez Amazon.

Source: La Presse

Photo : National Geographic – Le mont Chaudron en Abitibi

Le Li-Fi

Que savez-vous du Li-Fi ? Bon, si Hi-Fi et Wi-Fi sont connus, Li-Fi ne nous dit à peu près rien. Personnellement, j’en entends parler depuis une bonne vingtaine d’années sans n’avoir jamais vu émerger cette technologie.

Li-Fi signifie « Light Fidelity ». Oui, c’est un protocole de communication utilisant la lumière. Son usage ressemblera à ce que l’on fait actuellement avec le Bluetooth et le Wi-Fi, c’est-à-dire des réseaux personnels pour la maison ou son équivalent commercial.

Pourquoi un autre protocole ?

On peut s’imaginer que les commerçants de gadgets électroniques sont particulièrement avides de remplacer les deux protocoles utilisés en ce moment, mais il y a plus qu’une simple mode.

Le Li-Fi s’effectue avec des DEL dont leur luminosité est modulée en amplitude très rapidement. La lumière n’entre pas en conflit avec les ondes radio actuellement utilisées. La bande passante est énorme et le voisin ne peut se connecter à votre réseau Li-Fi, car la lumière ne traverse pas les murs. Mais ce qui crée une protection crée également un empêchement. Les pièces fermées ne peuvent pas être reliées au réseau.

On verra probablement apparaitre des « passe-murailles ». Un truc qu’on plante à travers nos murs pour diriger les ondes visibles jusqu’au concentrateur situé dans une autre pièce.

Puisque nous nous dirigeons à grands pas vers les objets connectés, cette technologie ou une autre comparable devra être implantée puisque la bande passante de Li-Fi est 10 000 fois plus large que celle du Wi-Fi.

Il existe très peu d’objets Li-Fi actuellement offerts et je recommanderais à tout le monde d’attendre un bon moment avant de remplacer les haut-parleurs, les lampes et les serrures de portes par des appareils Li-Fi parce que les prix sont exorbitants. De plus, une technologie émergente est très souvent bonifiée quelques mois après sa mise en marché afin de régler des problèmes survenus à grande échelle alors qu’ils n’étaient pas apparus en laboratoire.

Petite anecdote, la technologie de communication par ondes lumineuses a vu le jour en 1880 grâce aux travaux d’Alexander Graham Bell. Ils ont longtemps précédé ses études sur les ondes radio. On connait la suite.

Énergie ? Mais laquelle ?

Je me promène plus ou moins régulièrement sur YouTube et d’autres sites semblables pour écouter des reportages sur divers sujets. J’y vois souvent des individus totalement ignorants pérorer autour de certains principes scientifiques en croyant avoir découvert une faille majeure dans telle ou telle théorie. Ils en profitent alors pour déclarer haut et fort qu’on se fait emplir de mensonges éhontés et qu’eux seuls ont su découvrir la vérité. Un des sujets récurrents est sans conteste la fameuse loi E = mc2 de mon pote Albert.

Voici le raisonnement tenu par beaucoup de ces scientifrics. La lumière n’a pas de masse, donc dans l’équation E = mc2, m vaut zéro. Lorsqu’on multiplie n’importe quelle valeur, en l’occurrence c2, par zéro, on obtient toujours zéro. Donc l’énergie de la lumière vaut toujours zéro, ce qui est évidemment faux, tous les gens se faisant cuire la peau au soleil vous le diront. Donc la loi d’Einstein est fausse et les physiciens n’ont jamais relevé cette erreur, même après cinq années d’université à étudier comme des dingues.

À leur place, j’aurais au moins eu un petit doute sur la validité de leur raisonnement. Ce qu’ils n’ont pas cherché à savoir, c’est quelle énergie il est question dans la formule d’Einstein. Et effectivement, c’est l’« Énergie d’une masse au repos ». Il est donc tout à fait normal qu’une particule sans masse, comme le photon, ait une énergie de masse au repos valant zéro. Même Kim Jong-Un l’a compris puisqu’il ne conçoit pas ses bombes nucléaires à partir de photons.

Pour connaitre l’énergie véhiculée par une particule sans masse, on utilise la formule E = hv. La lettre h est la constante de Planck et v (lettre grecque nu) est la fréquence du photon (de l’onde électromagnétique). Puisque la fréquence v ne peut jamais être nulle et que la constante de Planck n’est évidemment pas nulle, toute onde électromagnétique possède une énergie E non nulle, même si son énergie de masse au repos vaut bien zéro.

Ce qui me sidère le plus dans tout cela, ce n’est pas l’ignorance de ceux qui tentent de discréditer les scientifiques, mais leur comportement malveillant. Plutôt que de traiter toute la communauté scientifique de charlatans devant public en déclarant qu’ils ont tous oublié la règle de l’élément absorbant de la multiplication (le zéro qui génère toujours un résultat égal à zéro), j’aurais esréré qu’ils auraient au moins dû demander conseil ou simplement ouvrir un navigateur web et effectuer une recherche que n’importe quel enfant du primaire peut exécuter avec succès. Au contraire, ils emplissent une piscine olympique d’insanités et la font avaler par la suite aux gens ayant tout juste suffisamment retenu certaines connaissances mathématiques ou scientifiques pour les croire.

Leur attitude irresponsable et condescendante n’est pas causée par une erreur qu’ils commettent, mais bien par une négligence crasse, ou pire, par une volonté de désinformer. Elle  a d’ailleurs reçu un numéro d’identification scientifique, oui oui, c’est le comportement  numéro « ID dix T ». Ou autrement écrit : « ID10T ».