Re: qu'est-ce que l'ENERGIE pour vous ?

"Concevoir l'énergie"... En trois mots que de difficultés d'énonciation!!!

Concevoir d'abord. Mot de la famille de "voir", apparenté à "imaginer" lui-même apparenté à "image". Concevoir fait clairement référence à notre sens principal d'appréhension , c'est-à-dire la vue. Quoique le mot "appréhension" dans ce s'enfla dérive de "préhension", "prise" c'est-à-dire à l'usage de la main, notre autre outil de "connaissance" du monde, notamment des forces et en particulier de la masse inerte et du poids. Les mots trahissent que nous pensons le monde à travers d'abord les sensations provenant de notre vue et de nos mains.

Or "nos sens nous trompent". Les personnes, non aveugles de naissance et non daltoniennes, vivent une expérience intransmissible par les mots quand elles disent par exemple:"Je vois du rouge". C'est une sensation. Mais au départ, ce qui est parvenu à nos yeux c'est un rayonnement électromagnétique. Ce rayonnement électromagnétique, ou faisceau lumineux, a provoqué la délocalisation d'électrons dans des molécules organiques extrêmement complexes réparties dans des cellules très spéciales au fond de l'œil constituant une couche mince, la rétine. Ces cellules ne détectent en réalité qu'une infime partie des rayonnements existant dans l'univers. Nous sommes ainsi "aveugles" à la majorité des rayonnements. Quand un certain nombre de molécules ont vu ainsi leur état modifié la cellule qui les contient envoie une impulsion sur la fibre nerveuse à laquelle elle est rattachée. Nous pouvons dire que la conduction nerveuse qui part de la rétine pour aboutir au cerveau, véhicule un "code" qui reste certes en relation systématique avec le rayonnement électromagnétique qui est entré dans l'œil (le rayonnement ayant la longueur d'onde excitant les cellules sensibles au rouge, provoquera le même message nerveux) mais il est foncièrement d'une autre nature que de lui. De même la sensation de couleur qui "apparaîtra" dans la conscience si elle correspond au message nerveux est foncièrement d'une autre nature que lui.
On "voit" donc (terme à double sens révélateur!) que lorsque nous croyons que le monde "est" comme nous avons l'impression de le percevoir "en direct", sans intermédiaire, nous nous trompons complètement!

Cette erreur se continue "à l'intérieur" même de notre "intimité intellectuelle", si je puis dire: nous avons l'impression d'une "unité" parfaite de notre esprit. Cependant l'activité de notre "esprit" se distribue entre environ cent milliards de neurones , ces cellules nerveuses qui constituent un cerveau humain.
Plus exactement il semble que le fonctionnement du cerveau qui aboutit à la sensation de conscience unique et "transparente" à elle-même, soit dû au changement d'état des liaisons (appelées synapses) entre les neurones. Or aux dernières nouvelles, des neurones (mais pas tous?) peuvent avoir plusieurs dizaines de milliers de liaisons avec autant d'autres neurones!!! Le réseau neuronal est incroyablement complexe. Le plus étonnant est qu'il fonctionne, du moins la plupart du temps!

Pour réaliser sa fonction de penser, "comprendre", mais aussi pour agir sur le monde à travers la motricité du corps, ce réseau complexe a besoin d'un strict ordonnancement. Les fondements de celui-ci sont fournis au moment de l'ontogenèse, c'est-à-dire de l'apparition, puis de la croissance, de l'encéphale dans le corps minuscule de l'embryon. L'élaboration de la structure la plus complexe que nous connaissions, à savoir le cerveau humain, déjà muni à la naissance d'automatismes, d'instincts et de potentialités d'apprentissage extraordinaires dont celle de langages à code arbitraire, est, chose inouïe, sous la dépendance d'un microscopique noyau de chromosomes! Lesquels ne peuvent que "commander" la production de protéines.
Et c'est une partie d'entre elles seulement qui va déterminer le "destin" d'une cellule, polyvalente à l'origine, pour la métamorphoser en neurone et ensuite "piloter" la formation des liens de communication avec les autres neurones. Attention, pas n'importe comment! Là doit apparaître l'aire visuelle, là l'aire motrice, ailleurs une zone qui sera affectée au langage etc.
Si on imagine que cette merveille n'est que le fruit d'une évolution aléatoire de millions de générations, on ne peut qu'être sidéré.

Bien entendu, les chromosomes de l'ovule et du spermatozoïde des parents, en sus du "plan" pour "construire" et faire fonctionner chimiquement un être humain, (fonctionner chimiquement est ici synonyme de "vivre"), ces chromosomes minuscules ne peuvent "garnir" à l'avance les neurones et leurs synapses avec des informations complexes sur le monde qui nous entoure. (Encore que, dans la cervelle des oiseaux, est inscrite à l'origine non seulement l'utilité de construire un nid mais aussi des savoir-faire sur sa forme optimale et le regard à poser sur l'environnement pour choisir les matériaux appropriés. Et que l'araignée n'a pas seulement l'instinct de et la technique pour construire une toile, quelque chose lui "dit" quel emplacement optimal il faut choisir, etc.)

Même s'il y a une zone (ou plusieurs associées) réservée au langage et sans doute aussi une autre zone ou une association d'autres zones permettant spontanément la capacité de dénombrer et de calculer mentalement, il faut apprendre à parler, à lire et à calculer à partir de rien, au prix d'un long et dur effort. Simultanément,nous "apprenons à penser" aussi. Et ne pouvons pour ce faire que partir de données sensorielles (et de mots appris pour les décrire). En conclusion nous n'avons que nos perceptions et sensations pour construire et alimenter nos imaginations (imaginations est pris ici dans son sens large) et fabriquer nos rêves.

La tentation est alors grande de faire de ces expériences, basées sur nos perceptions et dépendant de l'histoire de chacun, des références absolues pour concevoir l'essence du réel. Mais bien sûr c'est toujours une illusion là encore.
Par exemple, nous avons l'expérience que tout ce qui est "matériel" est pesant parce que nous vivons à la surface d'une planète et dans son champ de gravité. Il faut faire un gros effort de pensée pour combattre cette fausse évidence et admettre que dans l'espace lointain ou si c'est satellisé autour de la planète, rien ne "pèse" et qu'il n'y a dans ce cas ni "haut" ni "bas".
A certaines époques, du fait de leur vécu contraire, les gens auraient furieusement refusé ces notions déconcertantes tout autant que la rotondité de la Terre et son mouvement permanent et insensible, sur elle-même et autour du soleil!

En fait, pour faire avancer la théorie scientifique jusqu'à ce qu'elle est actuellement, il a toujours fallu penser contre "l'évidence" issue de notre "vécu". Et surtout, à mesure que les mathématiques permettent de progresser dans l'intelligibilité du monde en découvrant des "lois" qui réduisent d'autant l'information à stocker pour le connaître (Mais n'est-ce pas une autre forme d'illusion plus subtile? Car les mathématiques sont capables de contenir plus de choses que l'univers réel!), on doit prendre conscience de la difficulté inchangée de "comprendre" sa réalité, son essence. Savoir que E = mc² fait-il progresser notre intime compréhension du monde? En soi non.
Bref, plus on en sait sur le monde, plus il paraît, au sens propre, inimaginable! (Les philosophes, peut-être plus sages, ont, eux, renoncé depuis longtemps à "comprendre" ce qui ressort plutôt de leur domaine, à savoir le soi, l'ego)

Par exemple l'énergie (Mais non je n'ai pas oublié d'en parler! Simplement le préambule précédent me paraissait nécessaire pour ce qui va suivre!) peut-être "appréhendée de différentes manières. On peut à notre niveau de perception, qualifié de "macroscopique", considérer que l'énergie c'est ce qui fait que la réalité change.
Naturellement pour que cela ait lieu, il faut que notre univers comprenne cette autre étrange composante de la réalité qu'est le temps.
En effet, si, par exemple, l'énergie sert à déplacer un mobile (c'est alors l'énergie cinétique) le mouvement ainsi créé peut servir éventuellement à "mesurer" le temps (balancier des pendules). Plus généralement, l'énergie aura pour effet de créer de l'irréversible: si l'on utilise l'énergie calorifique pour cuire un œuf, jamais le blanc ne redeviendra liquide et transparent.
On distingue de nombreuses énergies "actives" (cinétique, calorifique, musculaire, nucléaire, chimique, électrique, de rayonnement etc.) mais aussi des énergies potentielles qui peuvent rester inactives jusqu'au moment où elles sont "libérées". C'est le cas de l'énergie chimique potentielle (piles et batteries chargées, explosifs, carburant avant son inflammation etc.) et de l'énergie cinétique potentielle qu'on trouve dans un ressort tendu, dans l'eau d'un barrage, dans le pot de fleur à la fenêtre du quatrième étage etc. Les énergies peuvent être transformées de l'une en l'autre: l'énergie libérée de l'eau du barrage, d'abord cinétique, sera transformée en énergie électrique par un alternateur entraîné par la turbine. Cette énergie électrique sera transformée en énergie chimique si elle sert à électrolyser un produit (par exemple l'alumine transformée en aluminium) ou de nouveau en énergie cinétique si elle fait tourner un moteur électrique ou en énergie calorifique si elle est dissipée dans un radiateur.
Les lois de la thermodynamique prévoient que toutes les énergies finissent par se dégrader en chaleur, augmentant ainsi l'entropie de l'univers.

Au niveau microscopique ou plutôt "nanoscopique" (un nanomètre est un milliardième de mètre), au niveau des atomes donc, on distinguera un nombre moindre d'énergies car certaines seront rattachées à la même origine: l'énergie musculaire, l'énergie chimique, le ressort tendu et son énergie cinétique potentielle proviennent de modification dans les liaisons entre atomes dans lesquelles les électrons jouent le premier rôle. L'énergie électrique est un flux d'électrons périphériques allant d'un atome à l'autre, etc.
Quand l'énergie est concentrée sous la forme d'un rayonnement énergétique de la plus faible longueur d'onde, c'est-àdire de la plus grande énergie, le rayonnement gamma, elle peut se transformer en particule de matière suivant la fameuse relation déjà citée E = mc² ou E est l'énergie, m la masse et c la vitesse de la lumière dans le vide (la plus grande vitesse possible selon la théorie (incomplète) de la relativité d'Albert Einstein). Inversement dans le cas d'une déstabilisation du noyau d'un atome (certain sont moins stables que d'autres) une partie de la matière est perdue définitivement sur la balance: elle s'est transformée en rayonnement gamma, lequel peut ensuite se transformer en rayons X et même en lumière.
Dans les centrales électronucléaires, tous ces rayonnements sont confinés jusqu'à ce qu'ils se dégradent en chaleur.
Pourquoi ces phénomènes ont-ils lieu, pourquoi la matière ne se décompose-t-elle pas spontanément en énergie? On n'en sait rien "en réalité"! Si l'on pose ces questions à un théoricien, il répondra en évoquant des mécanismes de la physique quantique sans nourrir votre intuition.
Parce que le comportement de l'univers au niveau nanoscopique n'a pas d'équivalent à un dimension observable réellement, nous ne pourrons jamais prédire spontanément et rapidement le résultat d'une expérience nouvelle. Il faudra des calculs complexes, "inhumains" en quelque sorte.

On peut répondre en revanche à la question de savoir pourquoi la lumière a un comportement à la fois d'onde et/ou de corpuscule: parce qu'elle n'est ni l'une ni l'autre!
La lumière n'est pas corpusculaire car elle est capable d'interférences: de même que les vaguelettes à la surface d'un étang peuvent s'additionner si leurs bosses ou leurs creux coïncident ou s'annuler si un creux correspond a une bosse, la lumière, dans les systèmes expérimentaux appropriés, peut se renforcer ou se détruire elle-même et créer sur un écran des zones très lumineuses ou obscures.
La lumière est corpusculaire car la quantité d'énergie qu'elle transporte varie en "sauts", comme les marches d'escalier représentent des "sauts" de hauteur, et non pas en continu, comme un plan incliné. Cela impose que la lumière est constitué de "grains" d'énergie qu'on a baptisés "photons".
Cette opposition, apparemment absolue, entre deux conceptions qui ne s'imposent chacune que selon l'expérience menée est typique de la physique de l'infiniment petit
On dira que la lumière est une onde (dans deux "champs" électrique et magnétique) qui ne se propage que par quanta ou bien qu'elle est constituée de photons sachant qu'un seul photon peut interférer avec lui-même!
A moins que le dit photon réel n'interfère pas avec lui-même mais avec des photons "virtuels" qui apparaissent et disparaissent si vite qu'à notre niveau, un milliard de fois plus grand, nous ne les observons jamais.
Un chose est sûre au niveau quantique, l'énergie, la matière mais aussi l'espace et le temps sont très différents de ce qu'ils apparaissant à notre échelle.
Y a-t-il "quelque chose derrière"? Pour moi (et pour d'autres) ce pourrait bien être de "l'information". Des "données" fondamentalement irréductibles à caractère "mathématique". Ce qui expliquerait l'efficacité des équations.

A ce niveau de réflexion, ce qui étonne avec la masse, c'est qu'elle existe! Imaginons en effet que la réalité soit un écran de télévision ou d'ordinateur. Comment imaginer que l'information que constitue un pixel qui se déplace sur l'écran ait une masse?
En fait la masse est un défi théorique que Richard Feynman, immense physicien, avait déjà repéré dans les années soixante! Le LHC, ce gigantesque et très coûteux appareil d'expérimentation de la physique fondamentale qui va être mis en service cet automne, a pour raison d'être, en particulier, la mise en évidence du boson de Higgs, une particule qui serait responsable de toute manifestation de masse. Si elle existe, il ne faudra pas attendre des physiciens autre chose que "la masse est due au boson de Higgs". Ce qui n'expliquera rien...
Si elle n'existe pas, il faudra trouver autre chose. peut-être que la matière "pesante" "interfère" différemment que les photons avec la matière virtuelle du vide quantique...

Voilà, il est temps que je m'arrête! Pour de plus amples informations, n'oublions pas que l'on peut consulter gratuitement sur Internet Wikipédia et le site Futura Sciences. Et qu'il existe une multitude de livres et magazines scientifiques qui en traitent à tous niveaux.

bonjour!

merci pour tout ces renseignements! fbzae

Joli résumé alain.
J'ai conscience de la signification de "concevoir" pour le cerveau humain en tout cas en partie car je suis étudiante en neurosciences cognitive et comportementale.
Je voulais juste faire cours pour présenter le sujet mais peut-être qu'en voulant faire cours j'ai fait compliqué.
Merci encore pour ton aide.

doréa Very Happy

Mon problème est que je ne comprend pas l'énergie je n'arrive pas à la concevoir sans penser à de la matière.

Et tu as entièrement raison.

E=mC² signifie l'Energie est égale à la masse (autrement dit de la matière) multiplié par le carré de la vitesse de la lumière.

Autrement dit, la matière (l'atome) est de l'énergie pour autant qu'il approche une vitesse très élevée.

E = mc² établit une relation entre l'énergie et la matière telle que l'énergie de rayonnement peut se condenser en matière si elle est très "concentrée", en pratique sous forme des rayons gammas de courte longueur d'onde (les plus énergétiques) et que la matière peut se diluer en rayonnement (rayons gammas toujours) quand sous l'effet de la radioactivité (éclatement du noyau ou décomposition du neutron en un proton, un électron et un antineutrino) il y a perte de masse au final.
Le carré de la vitesse de la lumière en mètre par seconde donnant un nombre colossal (90 mille milliards!) on réalise qu'il y a beaucoup d'énergie condensée dans la matière. Mais heureusement, dans l'univers refroidi où nous vivons (ce n'était pas le cas au moment de sa naissance), la matière est stable. Hors des étoiles, la radioactivité naturelle, spontanée est le fait d'un petit nombre de noyaux très lourds (comportant beaucoup de protons et neutrons).

Merci pour les précisions Very Happy

L'énergie c'est ce qui fait qu'un espace n'est pas vide ...
Amitiés

Jeu 11 Sep 2008, 08:18

Bonjour doréa,

Au sein de votre sujet "Energie et matière", vous avez écrit la formule la plus connue au monde : E = mc²

En fait la formulation relativiste de l’énergie-matière s’écrit plus précisément :

qu'est-ce que l'ENERGIE pour vous ? - Page 2 Zzzzdora1aa6

m0 étant la masse au repos par rapport à un observateur, et v la vitesse de la masse lorsqu’elle n’est plus au repos (par rapport au même observateur), sa masse devenant :

qu'est-ce que l'ENERGIE pour vous ? - Page 2 Zzzzdora2aq4

Ainsi, lorsque vous prenez un objet matériel de masse m0, puisque au repos par rapport à vous dans votre main, et que vous le lancez à 10m/s (c'est-à-dire 36 km/h) par rapport à vous, vous croyez le doter d’une énergie cinétique (de la physique classique), alors qu’en fait vous accroissez sa masse qui est la forme relativiste de l’énergie.
En lançant un projectile à dix mètres par seconde, le rapport d’accroissement de la masse correspondra à :

qu'est-ce que l'ENERGIE pour vous ? - Page 2 Zzzzdora3om4

La masse de l’objet et son énergie relativiste auront augmenté de 0,5 millionième de milliardième.

Plus un objet se déplace vite par rapport à un référentiel, plus la masse de cet objet augmente et, donc, plus son énergie augmente.

Lorsque le projectile de l’exemple ci-dessus vient impacter un obstacle, sa vitesse chutant sa masse diminue et donc son énergie diminue qui s’est transformée en chaleur avec émission de photons dans l’infrarouge.

Voila, doréa, pour faire très simple et, j’espère, compréhensible !

Cordialement,

Jean

Jeu 11 Sep 2008, 16:06

J'irai même jusqu'à dire, Albundy11, que sans énergie et "l'information" qu'elle représente, il n'y aurait pas d'espace du tout.
L'espace est un "référentiel" de l'énergie. La particule se trouve "ici" ou plutôt, compte-tenu de l'indétermination quantique, "par ici" et non ailleurs, du moins la probabilité qu'elle se trouve ailleurs diminue très brutalment.
De fait, il n'y a pas de vide absolu. il y a toujours une énergie quantique du vide, plein de particules virtuelles. Sans énergie, il n'y aurait pas non plus de temps puisque l'espace et le temps sont liés, la déformation relativiste de l'un entraîne la déformation relativiste de l'autre.
Ni de matière puisque celle-ci est liée à l'énergie par la célébrissime formule d'Einstein, E = mc².

Ven 12 Sep 2008, 14:34

La particule se trouve "ici" ou plutôt,
compte-tenu de l'indétermination quantique, "par ici" et non ailleurs,
du moins la probabilité qu'elle se trouve ailleurs diminue très
brutalment.

Par cette phrase, je comprends en quelque sorte que si une particule se trouve à un endroit donné, c'est parce qu'elle ne peut absolument pas se trouver ailleurs. Autrement dit, il n'y aurait pas de hasard ? Le fait qu'elle soit ici et non ailleurs (et ne pouvant se trouver ailleurs) n'est pas un hasard ?
Peut-être que je ne comprends pas bien le sens premier de cette phrase tout simplement ...

Ven 12 Sep 2008, 16:05

Je me suis mal exprimé. Je voulais dire que pour caractériser une particule à la différence de toutes les autres, il suffit bien souvent de la nommer (car il est impossible de découvrir la moindre différence de nature entre par exemple deux protons, deux neutrons, deux électrons etc. qui sont absolument semblables dans tout l'univers observable) ET de donner son emplacement ainsi que sa vitesse (comprenant sa célérité et la direction qu'elle prend) éventuellement son spin, son état d'excitation. L'espace-temps est donc nécessaire pour donner des INFORMATIONS qui permettent de différencier deux particules du même type (fermions) si elles ont le même spin (quantique).
Cependant le principe d'incertitude d'Heisenberg, jamais mis en défaut, interdit qu'un observateur extérieur connaisse en "l'éclairant", SIMULTANÉMENT la localisation précise d'une particule ET sa vitesse. C'est pourquoi j'ai dit "par ici" et non "ici". Tout se passe comme s'il y avait un "flou" obligatoire. Personne à ma connaissance n'a encore pu justifier cette nécessaire "imprécision". Celui ou celle qui réussira le premier cet exploit intellectuel, fera faire un formidable bon en avant à la théorie. Les éventuelles applications techniques qui s'ensuivraient pourraient avoir un caractère révolutionnaire pour le destin de l'humanité...