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Le nez quantique

Publié Par Mathis LeCorbot dans Biologie, LeCorbot, Quantique, Science

On a tous appris que le sens de l’odorat fonctionne comme un système de clés-serrures.

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Les molécules détectables s’insèrent dans des récepteurs capables de reconnaitre leur forme spécifique.

Ce paradigme a été inventé en 1894 par le chimiste allemand Emil Fisher et il a perduré pendant plus d’un siècle. L’idée des clés-serrures était séduisante, car au moment de sa création, la physique quantique n’avait pas encore été élaborée. Elle le sera à partir de 1900 jusqu’à approximativement la fin de la décennie 1920.

En fait, aujourd’hui encore, cet ancien concept de réceptacle à géométrie variable reste largement diffusé même s’il a été à maintes reprises mis à mal par d’éloquents contre-exemples. Le plus connu est celui du ferrocène et du nickelocène, deux molécules de taille et de forme rigoureusement identiques et qui pourtant, engendrent des odeurs bien distinctes.

Noter que l’odorat humain peut compter sur 347 différents récepteurs olfactifs travaillant de concert. Cela signifie que nous ne distinguons pas seulement 347 odeurs différentes, mais bien 2347 combinaisons différentes (multipliez 2 par lui-même 347 fois), plus que le nombre d’atomes dans l’Univers. Le principe de clé-serrure n’est pas vraiment compatible avec l’idée de déclencher plus d’un récepteur par molécule odoriférante.

Alors comment fonctionne notre odorat si ce n’est pas comme une clé qui s’insère parfaitement dans une serrure faite pour elle ? Pour dépasser ce paradigme d’une autre époque, il faut comprendre certains principes de la physique quantique.

À l’échelle des atomes, ceux-ci n’ont pas une localité et une vitesse bien définies. Cela est dû au principe d’indétermination (d’incertitude) qui fait d’une particule un mélange indissociable d’onde-corpuscule ayant la possibilité statistique de se retrouver n’importe où dans l’univers. Un objet quantique comme un atome ou une molécule n’a pas de frontière bien délimitée et son énergie est définie par sa fréquence plutôt que par sa masse et sa vitesse.

Une molécule (odorante) est une onde avec une fréquence de vibration propre ! Étonnant de penser que notre nez ne capte pas une forme moléculaire, mais bien sa fréquence. Cela explique que certaines molécules distinctes aient des odeurs indiscernables puisque leur fréquence de vibration est commune, preuve de cette nouvelle façon de comprendre les odeurs face à l’ancienne basée sur des clés-serrures.

Ces fréquences vibratoires se situent dans l’infrarouge moyen. On ne peut pas les voir et elles sont trop ténues et hors limites pour être perceptibles par nos récepteurs cutanés ou par notre œil. En fait, comprendre que l’odorat est sensible aux ondes infrarouges moyennes explique le gap qu’il y avait dans le spectre des fréquences sensibles par nos différents sens. En effet, cette nature quantique du sens de l’odorat remplit précisément un vide dans le spectre des fréquences détectables par les autres sens du corps humain.

Œil : spectre visible = 0,4 – 1 µm;
Odorat : infrarouge moyen = 1 µm – 3 µm;
Peau : infrarouge lointain = 3 µm – 1000 µm;
Eau : microondes et ondes radio = 1 mm – 100 km;
Oreille : ondes sonores = 10 km – 10 000 km.

Quelle conséquence le quantique apporte-t-il ?

Une conséquence majeure découle de ce changement de paradigme. Si l’odorat détecte les ondes infrarouges émises par les molécules et non directement ces molécules, la conséquence la plus évidente est la vitesse de propagation des odeurs. Une molécule n’a pas besoin de se déplacer spatialement pour être perçue par notre nez puisque ses ondes électromagnétiques infrarouges le font à la vitesse de la lumière. Cela explique comment il est possible de détecter des odeurs dont les molécules n’auraient jamais eu le temps de se diffuser.

Il suffit d’une seule molécule pour générer une onde se propageant quasi instantanément à l’échelle des distances planétaires. Le problème de savoir comment la molécule diffuse vers notre nez devient caduc. Son onde le fait parfaitement bien. Auparavant, je ne comprenais pas comment les requins réussissaient à sentir l’odeur du sang sur de très longues distances alors qu’il n’y avait aucune chance qu’une seule molécule ait pu voyager aussi loin aussi rapidement.

Évidemment, comme tout détecteur, chacun des 347 récepteurs de notre nez possède son degré de sensibilité. Une onde d’amplitude inférieure au niveau faisant réagir ceux d’entre eux qui y sont sensibles ne sera peut-être pas détectée, sauf si l’effet tunnel, une autre bizarrerie de la physique quantique, en décide aléatoirement autrement.

Grâce à la dualité onde-corpuscule des molécules, le transport des odeurs est un phénomène non pas mécanique comme on le croyait autrefois, mais quantique. Les odeurs ne se propagent pas à la vitesse de diffusion des gaz, mais à la vitesse de la lumière. Le concept de clé-serrure a été battu en brèche et il est important de cesser d’y faire référence.

Cet article a été largement inspiré des travaux du professeur Marc HENRY de l’Université de Strasbourg.

Vie intelligente ailleurs, à quoi s’attendre ?

Publié Par Mathis LeCorbot dans Astronomie, galaxie, LeCorbot, Vie extraterrestre

Ce qui nous apparaît aujourd’hui comme une hypothèse quasi farfelue deviendra réalité dans un bref avenir. Si vous pensez que nous devrons attendre des décennies, voire des siècles avant de bénéficier des moyens technologiques qui nous permettront de déceler de la vie intelligente ailleurs dans la Galaxie, détrompez-vous.

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En fait, ces moyens, nous les possédons déjà. Ils ne nécessitent aucunement de devoir se déplacer jusque là-bas. En restant bien assis devant les écrans de nos ordinateurs, ils nous révèleront bientôt cette vérité. Pour ce faire, oubliez les sondes en orbite, les fioles d’échantillonnage, oubliez même l’écoute de signaux radio. Pour trouver de la vie intelligente, il suffit de capter la lumière d’une étoile une fois qu’elle a traversé l’atmosphère de ses planètes en orbite.

Une société technologique comme la nôtre crée des molécules que la nature ne créera jamais. En détectant des produits de ce type dans l’atmosphère d’une exoplanète, nous serons absolument certains que des extraterrestres intelligents et technologiques y résident.

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En observant les différences entre le spectre lumineux de l’étoile et le spectre lorsque cette lumière a traversé l’atmosphère de l’exoplanète, il est possible de déterminer les molécules présentes dans cet air, car elles absorbent certaines fréquences. 

Aujourd’hui, nous découvrons des planètes possédant une atmosphère et celles-ci contiennent du dioxyde de carbone, de la vapeur d’eau, du méthane, des molécules intéressantes, mais ne prouvant pas la présence de vie et encore moins celle de vie intelligente. Toutefois, si on détectait du CFC, la conclusion deviendrait immédiate. La présence de cette molécule artificielle apporterait la preuve qu’il existe une espèce technologique vivant sur cette planète.

Voilà comment se fera l’annonce de l’existence de vie extraterrestre intelligente. Cette primeur tombera dans un très proche avenir sans qu’il soit question d’ovnis au-dessus de nos têtes ni de Petits-Gris marchant sur des pelouses présidentielles.

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Faut-il encore que la vie extraterrestre intelligente existe. Sur ce point, voici ma réponse. Les statistiques sur les très grands nombres ne mentent jamais. Avec 200 milliards d’étoiles dans notre Galaxie, avec plusieurs planètes par étoile, la probabilité que la vie extraterrestre intelligente existe frôle le cent pour cent, tout simplement parce que nous, nous existons. Il ne peut y avoir de vie ici sans vie ailleurs.

Le défi n’est pas d’y croire, le défi est de la dénicher et si ce moment reste à venir, une fois encore, c’est une question de grand nombre, pas d’absence. S’il existe une grande quantité de planètes propres à engendrer de la vie, ce n’est rien à comparer au nombre qui n’en portent pas. Scruter le ciel reste le plus grand défi.

Nos instruments se perfectionnent. Bientôt, nous serons en mesure d’analyser des millions d’atmosphères lointaines. Les planètes abritant de l’intelligence deviendront aussi communes que les exoplanètes aujourd’hui. 

Ça semble presque trop facile, direz-vous. Pas tout à fait. Tout d’abord, la capture des signaux lumineux doit s’effectuer depuis l’espace. Nous télescopes terrestres ne sont presque d’aucune utilité pour ce genre de travail puisque les constituants de notre propre atmosphère viennent chambouler les résultats. On découvrirait qu’il existe de la vie intelligente… sur Terre. Ouais, intelligente mais idiote, je vous l’accorde.

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Le ciel est si vaste et nous ne possédons que très peu de télescopes spatiaux capables d’effectuer cette tâche avec l’acuité requise. Imaginez-vous sur une plage et vous devez trouver des grains de sable ayant une forme pyramidale. Même s’il en existe beaucoup, la tâche ne sera pas de tout repos. Multiplier les paires d’yeux est un bon début. Les équiper du bon système optique l’est tout autant. Et enfin, il suffit d’y mettre du temps, de la patience, de la rigueur et, pourquoi pas, de bénéficier également un peu de chance.