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La naissance de l’univers ? partir de RIEN (17) L’entropie

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L?Entropie

??????????? La notion d?entropie est assez difficile ? saisir lorsqu?on la d?crit comme ?tant l??volution de l?ordre vers le d?sordre; ce qui est loin d??tre une notion d????volution?? positive, avouons-le. Sans parler que de voir une ?volution vers le d?sordre est beaucoup plus un concept de « femme de m?nage » que d’un scientifique. Il nous semble pr?f?rable de lui appliquer?une notion ?volutive plus positive que nous?orientons plut?t de la « simplicit? » vers la « complexit?« . Ce qui ?limine radicalement cette impression que l?entropie m?ne un ?v?nement ??? sa perte??.? En r?alit?, pour nous, l’entropie m?ne un ?v?nement ? sa « r?alisation » et non ? sa « perte ». L?avantage est qu?il n?y a plus aucune raison d?avoir peur.

?????????? Pour expliquer ce concept de simplicit? -> complexit?, je prends l’exemple d’une table de billard (jeu de snooker) o? les boules sont tr?s sp?cifiquement dispos?es avant le premier coup. Mme St-Onge est tr?s contente puisque la table et les boules pr?sentent un ordre parfait (Une esp?ce d?homog?n?it? indiscutable).

????????? Le physicien, quant ? lui, pense que la disposition des boules est tr?s simple et qu’il est facile?de d?finir l’emplacement de chacune.

????????? Le premier coup est donn? (celui qu’on appelle la « casse ») et les boules sont catapult?es partout sur la table. Mme St-onge s’?crit alors: « -? mon Dieu Seigneur!!! »; et?lorsque les boules s’arr?tent, elle?rench?rit ?nergiquement: ? »Non mais, qu?avez-vous fait-l???? Quel bordel nom de Dieu!!! excusez-moi; je veux dire: « …Quel d?sordre! Mon doux Seigneur J?sus! ».

???????? ?Le physicien lui, tr?s calme, en parfaite ma?trise de ses ?motions (C’est-y pas beau ?a?), est tr?s int?ress?. Parce qu’il se rend compte que de calculer l’emplacement de chacune des boules et en d?duire les ?v?nements qui les y ont men?s est un probl?me tr?s complexe; un d?fit pour son intellect,?tout autant que?pour la science.

???????? ?C’est ce mouvement ?volutif? que nous d?crivons comme une succession de transitions vers la complexit? ? partir de la simplicit? initiale. Pour?d?crire ce qu’est, ? vos propres?yeux, le concept d’entropie, il ne suffit que de d?cider si vous adoptez la position d’une femme de m?nage ou celle d’un physicien. Pour nous l’optique du physicien est beaucoup plus int?ressante (et moins stressante, surtout).

???????? D’autant plus que, selon l’optique « femme de m?nage », l’entropie m?ne un organisme « ? sa perte »; ce qui est quelque peu… »?motionnel ». Mieux vaut l’optique plus objective indiquant que l’entropie est une complexification d?terminant un ?quilibre de plus en plus viable. Ce qui est un r?sultat tout ? fait contraire ? celui de l’optique de Mme St-Onge.

???????? L?entropie devient donc le r?sultat d?une complexification suite au mouvement ?volutif de l?univers vers une d?termination de l??quilibre parfait ? travers une s?rie d?exp?riences physiques d?terminant la viabilit? avec de plus en plus de pr?cision. Et comme la notion d’entropie est li?e aux principe de la thermodynamique, voici quelques infos sur le sujet:

??????? « Le deuxi?me principe de la thermodynamique ?tablit l’irr?versibilit? des ph?nom?nes physiques, en particulier lors des ?changes thermiques. C’est un principe d’?volution qui fut ?nonc? pour la premi?re fois par Sadi Carnot en 1824. Il a depuis fait l’objet de nombreuses g?n?ralisations et formulations successives. Le second principe introduit la fonction d’?tat entropie : S, usuellement assimil?e ? la notion de d?sordre qui ne peut que cro?tre au cours d’une transformation r?elle ».

?????? Cette loi s??nonce ainsi?:

« Toute transformation d’un syst?me thermodynamique s’effectue avec augmentation de l’entropie globale incluant l’entropie du syst?me et du milieu ext?rieur. On dit alors qu’il y a cr?ation d’entropie. »

??????? ?videmment, au niveau de l?univers, il n?y a pas de ??syst?me ext?rieur???; mais la loi s?applique ? l?univers en tant que ??syst?me thermodynamique ferm?; et la relation avec « l’ext?rieur » est contrebalanc? par l’?change ?nerg?tique de photons avec l’?nergie ambiante de l’univers ?lectromagn?tique.

« Le second principe est un principe d’?volution qui stipule que toute transformation r?elle s’effectue avec cr?ation d’entropie. »

??????? Nous venons d?en faire une « nouvelle formulation » quelque peu nuan??e, qui s?applique maintenant ? l?univers entier. Malheureusement, l?irr?versibilit? des ph?nom?nes physiques est d?bout?e, ? ce niveau, par le mouvement d?effondrement de l?espace. Cela me peine ?norm?ment?; soyez-en assur?.

??????? Par contre, ? bien y penser, l?irr?versibilit? est conserv?e au niveau du mouvement lui-m?me. Il ne suffit que de se limiter ? le consid?rer exclusivement dans un sens ou dans l?autre.

?????? Il me reste ? expliquer le Spin versus l??lectromagn?tique. Notez que je ne vous ferez pas passer par toutes les tentatives que j?ai faites pour trouver la solution. J?ai vraiment voyag? sur toutes les branches de l?arbre avant de trouver la bonne branche. Je faisais face au principe d?incertitude d?Heisenberg. Je vais vous ?viter ce stress et me comporter comme un ???cureuil-guide??… Allons-y?:

?????? Voyons, pour commencer, la d?finition?et l’histoire du spin:

?????? ??Le spin a ?t? exp?rimentalement mis en ?vidence en 1922 dans l’exp?rience de Stern et Gerlach et a ?t? d’abord interpr?t? comme le moment angulaire d’une rotation de la particule sur elle-m?me, autour d’un axe. Cette image est correcte dans la mesure o? le spin peut ?tre mod?lis? par les m?mes lois math?matiques qu’un moment angulaire (quantique), mais comme cette interpr?tation implique une propri?t? g?om?trique qui est en contradiction avec la relativit?, elle a ?t? abandonn?e. On d?signe parfois le spin comme un moment angulaire (ou cin?tique) intrins?que[1], c’est-?-dire r?pondant aux m?mes lois alg?briques, sans correspondre ? la repr?sentation g?om?trique que l’on s’en fait.??.

-Bon?! ?a commence mal?! On ?limine la g?om?trie d?un univers g?om?trique tridimensionnel. Suis-je oblig? d?expliquer pourquoi je ne suivrai pas? la m?me route??

?????? J?imagine que oui, sinon les objections ne finiront plus.

?????? ?Il nous faut donc premi?rement,?prendre conscience que tout ce qui existe dans l?univers est en mouvement; et ceci ?n’est pas une illusion, mais bien un fait. Dans l’absolu, rien n?est immobile. Ce qui nous semble ??immobile?? est simplement ??notre r?f?rentiel??; et c’est l??o? se trouve?l’illusion.

?????? Prenons comme?exemple,?lorsque vous vous tenez debout au bord d?une route. Vous vous croyez immobile simplement parce que vous faites alors parti de votre r?f?rentiel qui est la Terre et que vous vous ??d?placez?? ? la m?me vitesse que ce r?f?rentiel. Les voitures qui passent devant vous, ne se d?placent pas?? la m?me vitesse que ce diff?rentiel;?donc, vous percevez la diff?rence de vitesse de leur mouvement, comparativement ? votre vitesse ? vous.? Si vous ?tes dans la voiture, c’est vous qui semblez immobile et c’est le gars? qui fait du stop, et tout ce qui l’entoure,?qui s’?loigne derri?re vous.?C?est pourquoi on appelle ce fait?: la Relativit?.

?????? En r?alit?, m?me debout, au bord de la route,vous vous d?placez ? la m?me vitesse que votre r?f?rentiel, la Terre; qui se d?place ? la vitesse de 108,000 km?/hre sur son orbite, sans parler de sa rotation; votre sensation d’immobilit? N,est qu’une illusion. Donc la relativit? n?est pas une r?alit? en soi, mais un ??outil?? pour quantifier un mouvement par rapport ? un r?f?rentiel lui-m?me en mouvement consid?r? comme « immobile ».

?????? Permettez-moi, alors,?de ne pas suivre?cette directive d?abandonner l?interpr?tation g?om?trique de la particule en rotation sur elle-m?me.

Merci?!

?????? Revenons maintenant, au moment angulaire d?une rotation?; c’est-?-dire?: ? la rotation m?me d?une particule sur son axe. Ceci nous permettra d?identifier le spin ? « h?licit? gauche » du neutrino que nous rencontrons depuis le d?but de ces articles.

?????? Au sujet du neutrino,?il est??nonc? partout qu’il pourrait ?tre sa propre antiparticule. Ce qui voudrait dire qu?une moiti? du neutrino tourne dans un sens pendant que l?autre moiti? tourne dans l?autre. Voici ce que cela donne?:??

?????? Si nous disons que le neutrino, responsable de l’existence de la distance ??non nulle?? et du temps ??non fig?, est l?h?licit? gauche point?e dans le sens contraire de son d?placement, cela indique que c?est la moiti? tournant vers la droite qui ??avance?? en cr?ant de l?espace.

?????? Comme dans le dessin suivant?:

?????? Dans le dessin qui suit, le sens du d?placement du neutrino ? h?licit? gauche est celui se dirigeant ??vers la droie de l??cran?? (Oui je sais, le dessin ne concorde pas; mais j’explique pourquoi tr?s bient?t).?

?????? Par contre, il faudra composer avec toutes les particules ? ? spin form?es de la m?me fa?on que ce neutrino. C?est donc dire que les quarks poss?dent la m?me structure de rotation individuelle?: une moiti? dans un sens et l?autre moiti?, dans l?autre sens. Sauf que?h? oui? encore une fois; sauf que le neutrino, contrairement au quark, n?a pas de volume. Ce qui me permet de vous expliquer pourquoi un neutrino est sa propre antiparticule. Le neutrino n?est donc qu?une ??surface?? sans profondeur??ou une particule sans ??volume??(ce qui n’est pas le cas de la boule pr?c?dente, et c’est pourquoi les deux moiti?es tournent vers la gauche lorsqu’on fait face ? l’une ou l’autre. Le cas pour un neutrino est compl?tement diff?rent).

?????? Si vous vous placez debout, face ? une autre personne, et que vous faites tourner un de vos bras dans le sens des aiguilles d?une montre, cette personne s’exclamera?:

-Mais veux-tu bien me dire pourquoi tu fais tourner ton bras dans le sens contraire d?une aiguille d?une montre?

?????? Pour vous, le sens de rotation est dans le sens d’une aiguille d’une montre et pour elle, c’est tout ? fait le contraire. Tout simplement parce que votre mouvement de bras n’a pas de profondeur. Ce mouvement est celui d’une surface. Et nous savons depuis le d?but que le neutrino n’a pas de profondeur.

?????? Voil? l?explication de l?h?licit? gauche du neutrino dont le spin pointe dans la direction oppos?e de son d?placement. Si vous regardez l?autre facette de la surface qu?est le neutrino, vous d?couvrez son h?licit? droite. La m?me particule sert donc ? ?tre son antiparticule, parce qu’elle n’a pas de volume. Ce qui n?est pas le cas d?une particule tridimensionnelle, ?videmment.

?????? Il nous reste ? d?finir le spin 1, ou le spin complet.

?????? Nous n?avons plus le choix, il se doit d??tre un sens de rotation sp?cifique pour toute la particule qui est maintenant, un ??volume??. Tel que le dessin suivant:???

?????? Rappelons-nous qu?une particule ayant un spin entier est un boson (Gluon, Zo, W+, W- et photon) Le gluon ne nous pose pas de probl?me car il est apparu sans l?univers en provenance de l??re de Planck.

?????? Le Zo, quant ? lui, est tout simplement la ??mat?rialisation?? du premier rayonnement ?lectromagn?tique, le rayonnement Gamma. Sa dur?e de vie devrait nous donner la dur?e de vie d?un ??moment pr?sent??, puisqu?il dispara?t aussit?t apparu, ?tant lui-m?me toujours au pr?sent ? cause de sa vitesse de la lumi?re. Son ??pr?sent?? ?tant permanent, il dispara?t rapidement du pass? que nous observons constamment. Sa pr?sence dans l?univers, ne dure qu?un ??instant pr?sent??. Les math?maticiens pourront maintenant se permettre de calculer le pass? et le futur au moyen de l?unit? de mesure de cet ??instant pr?sent?? qui est de 10^-24 seconde comme on l?a vu ? l?article 11.

?????? Mais qu?en est-il du W+ et du W-?? Comment une particule peut-elle dispara?tre en entrant en contact avec son antiparticule et en ne laissant derri?re elles qu?un photon massif W+ ou W-??

?????? V?rifions tout de suite avec une particule et son antiparticule?:

Note: J?ai s?par? les moiti?s de chacune des particules pour visualiser les diff?rents mouvements ? venir, plus facilement.

?????? On a donc une particule beige et son antiparticule verte. On a ?galement le petit ??beigne???que l’on voit entre?les deux particules, mais qui se situe un peu plus loin ? l’arri?re. Il?repr?sente la singularit? du mur de Planck; ou plut?t une « ouverture » dans le mur de Planck. En fait c?est un ??trou?? qui communique avec l??re de Planck qui a pr?c?d? notre univers tridimensionnel. C?est donc de ce ??trou?? que gicla la particule neutrino ainsi que le gluon.

?????? Si vous regardez attentivement, en imaginant le rapprochement des deux particules, vous allez voir que?lorsque les deux particules vont entrer en contact, le spin de leur moiti? respective du?bas va les?projeter?? en s??loignant de la singularit? centrale (vers vous, le lecteur), ?pendant que le spin de celles du?haut va les projeter?vers cette singularit? o? elles p?n?treront et dispara?tront au centre du « beigne ».? La mati?re et l’antimati?re s’annihilent de notre univers tridimensionnel.

?????? Mais qu?arrive-t-il aux deux moiti?s qui furent projet?es en s??loignant du ??trou??, c’est ? dire vers vous?

?????? La r?ponse est assez simple puis qu’il est ?vident qu?une demi-particule ne paut pas exister dans notre univers univers tridimensionnel. Les deux moiti?s se joignent donc l?une ? l?autre imm?diatement, produisant une particule? qui ressemble ? ?la suivante?:…

???????? …parce que les deux moiti?s tournaient, toutes les deux,?dans le m?me sens. Vous remarquez s?rement que cette particule est maintenant un Boson. Et ce Boson est d?finitivement la particule W+ ou W- que nous cherchions, produit par l’annihilation d’une particule et d’une antiparticule.

?????? Essayons maintenant de produire des protons avec nos particules Quarks ? ? spin. Pour cela, nous allons, encore une fois, retourner dans le pass?, ? l??poque o? l?univers ?tait un plasma de Quarks et de Gluons. ?tat ?que les savants on pu produire en laboratoire, en 2000.

?????? Donc, dans ce plasma, les particules quarks d?ambulent librement (preuve de l’inexistence de « forces magiques de retenu ». Les d?formations de la g?om?trie de l?espace d?ambulent, ?videmment, au ??diapason?? de ces particules massives puisqu?elles les contiennent.. Tiens, en voil? une qui se dirige vers une autre particule. Woops?! Elles n?ont fait que se fr?ler et ont pu s??chapper de leurs d?formations respectives. Mais elles semblent avoir accru leur vitesse. Curieux non??Ce doit ?tre une illusion d?optique. Attention en voil? deux qui se dirigent directement vers leur centre respectif. Observons ce que cela donne.

?????? Vous avez vu?? En plein dans le mille?! Et les deux particules sont maintenant coinc?es dans une seule d?formation spatiale ?produite par le ??jumelage » du centre de leur d?formation spatiale respective. Ils n’y a plus qu’un seul centre de gravit? pour les deux particules. Regardez-les ces particules?! Elles se poussent l?une l?autre pour s?installer?sur ce?centre de gravit? de la nouvelle d?formation. Et comme elles sont de ??force ?gales??, leur pouss?e mutuelle les font tourner autour du centre de gravit? comme de vrais enfants obstin?s.

?????? Excellent?! J?aurai un article de moins ? ?crire car vous venez de voir pourquoi une masse de mati?re se met en rotation. C?est la pouss?e de l??nergie de masse qui fait tourner les particules autour du centre de gravit?. C?est donc pourquoi, lorsqu?une ?toile devient une ?toile ? neutron, elle se met ? tourner ? une vitesse folle. La pouss?e de l’?nergie de masse sur les particules de son?centre y est extraordinaire. Une autre promesse de tenue ? mon actif!.

?????? Bon?! Voici une troisi?me particule qui arrive?; je n?ai pas eu le temps d?aller vraiment v?rifier ce qui se passait au niveau des deux premi?re. Tant pis?! ?a m’apprendra ? faire le jars. Merde?! une quatri?me particule arrive et se joint aux trois autres.

?????? STOP!? Voil??! Je viens de mettre l??v?nement sur ??Pause?? de sorte que nous pourrons l??tudier sans ?tre d?rang?s par d?autres particules qui pourraient arriver. Ce qui est tout ? fait normal, puisque cette foutue d?formation spatiale ne cesse de grossir et de gagner en intensit?.

?????? Rapprochons-nous tout de suite, et regardons le comportement de chacun des quanta ? ? spin.

Extraordinaire?!!!

?????? Les demi-spins « contraires » de chacune des particules obligent celles-ci ? se ??coller?? l?une sur l?autre. Je n’en reviens pas! Elles contribuent m?me ? ajouter une pouss?e suppl?mentaire sur le point de gravit?. C’est pas croyable!!! Les polarit?s contraires se collent l’une ? l’autre. Voil? un fait d’?tabli.

??????? Remarquons, encore une fois, qu’?il n?y a aucune ??magie?? dans cet ?v?nement?! On voit bien ici que c?est un r?sultat tout ? fait normal. Maintenant, si nous pouvions trouver pourquoi des spins identiques (m?mes polarit?s) se repoussent, nous? serions fix?s. Voyons ?a tout de suite?.

?????? Imaginons deux particules de spin entier (pour ne pas nous compliquer la vie) qui ont une polarit? identique l?une et l?autre. Autrement dit?: elles tournent toutes les deux dans le m?me sens?:

-Bin ?a alors!!! Au point de contact des deux particules, les mouvements deviennent contraires et lorsque les particules se touchent, elles sont naturellement projet?es au loin. C’est pas croyable, non plus!!!

-Et pourtant c?est bien le cas! Voil? pourquoi les spins identiques se repoussent et que les spins contraires s?attirent. D?j? que les deux particules sont prisonni?res d?une m?me d?formation spatiale, on d?couvre, qu?en plus elles se collent l?une ? l?autre ou se repoussent l?une de l?autre. Il n?existe donc pas encore de forces magiques inexplicables. J?en suis extr?mement soulag?.

-??Ouais c?est bien beau tout ?a?; mais cela va ? l?encontre du fait que le nuage ?lectronique enveloppe le noyau. Non??

-??Pas s?r?! Pas s?r?! Un nuage est moins solide qu?un noyau?; de sorte qu?il peut contenir un noyau sans trop de probl?me. Un nuage est plus ??flexible??, pourrait-on dire.

-??Disons que je te l?accorde?; mais que fais-tu lorsque deux atomes se joignent?? Ce sont les nuages ? polarit?s identiques qui se touchent. Ils devraient se repousser.

-??Mais ils ne le font pas parce que la r?sistance au point de contact de deux « nuages »?n?est pas celle de deux surfaces ??solides???; donc?ils ne r?agissent presque pas ? leur « spin » identique et ne se repoussent pratiquement pas.?Ils restent pr?s l?un de l?autre parce qu?ils?sont coinc?es dans la d?formation de la g?om?trie de l?espace produite par l??nergie de masse du noyau o? se trouvent autant de protons que d’?lectrons autour de ce noyau. Ajoutons, en plus, que le propre centre de gravit? du « nuage » s?est joint au centre de gravit? du noyau qu’il enveloppe. Donc?cela devient tr?s difficile pour le nuage?de s’?chapper.

?????? Ceci, cependant, voudrait dire??que normalement, un atome devrait avoir plus d??nergie de masse qu?un noyau tout seul puisque la pouss?e du nuage s’ajoute sur le centre de gravit? mutuel. On devrait? v?rifier??tout de suite cette ??pr?diction??.

?????? Voici l?information qui nous pr?occupe?:

??Consid?rons un atome dont le noyau est caract?ris? par le couple (Z,A): le noyau, form? de Z protons et de (A-Z) neutrons est entour? par Z ?lectrons. Les masses du neutron et du proton ?tant tr?s sup?rieures ? celles de l’?lectron, la masse de l’atome est tr?s voisine de celle du noyau.

Voil??!

?????? Donc la masse est « tr?s voisine », mais est d?finitivement plus grande. Donc l??nergie de masse de l??lectron s?ajoute ? celle du noyau parce que les centres de gravit? des deux intervenants se sont joints l?un ? l?autre. C?est encore la ??gravitation?? d?Einstein qui r?unit et garde unifi?s les composants d?un atome.? Et la pouss?e du nuage ?lectronique, autour du noyau, s’ajoute ? la pouss?e des particules du noyau lui-m?me.?Es-tu satisfait??

-Mmmm. Oui ?a va?! Merci.

-C?est moi qui te remercie. Je crois avoir rempli ma mission d’expliquer

« La Naissance de l’Univers ? partir de RIEN ».

– Pas vraiment. Il te reste ? nous dire si la p?riode d’inflation ?tait indispensable ? l’univers, comme tu l’as promis.

– C’est vrai! J’oubliais compl?tement. Donc on se revoit dans trois jours pour le dernier article. Bye!

Amicalement

???????????????????????????????????????????????????????????????????? Andr? Lefebvre

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    Pas de commentaires. C’est assez surprenant!

    André Lefebvre