Voyage au cœur de la lumière

Poche :

Découvertes-Gallimard (2008)

4ème de couverture :

Qu’est ce que la lumière ? D’où vient elle ? Comment se propage-t-elle ? Quelle est sa vitesse ? Comment la dompter ? De tous temps, la lumière a fasciné l’esprit des hommes, qu’ils soient scientifiques, religieux, philosophes ou artistes. Qu’elle soit naturelle ou artificielle, la lumière nous permet non seulement de contempler le monde, mais aussi d’interagir avec lui et d’y évoluer.


Très tôt les philosophes grecs se sont intéressés à la perception de la lumière et ont développé l’idée d’un « feu intérieur », d’un œil qui scrute le monde en projetant sur lui des rayons lumineux. Puis les mathématiciens, tel Euclide, suivis des savants arabes ont développé une géométrie de la vision jusqu’à ce que Kepler et Descartes au 17e siècle mettent en évidence le rôle du cerveau dans la vision.


C’est avec Galilée que les scientifiques commencent à s’interroger sur la vitesse de propagation de la lumière, jusque-là considérée comme instantanée car manifestation divine.
Suit alors le débat fondamental sur la nature de la lumière : est-elle composée de particules comme Newton le soutient, ou est-elle composée d’ondes comme Huyghens, Young et Fresnel le clament ? Au 19e siècle, Faraday et Maxwell démontrent que les ondes électromagnétiques ne sont autres que des ondes lumineuses, tandis que pour Einstein, la lumière est composée de « grains » ou « quanta » d’énergie. Finalement la physique quantique conclut à la double nature de la lumière, à la fois onde et particule.


L’observation des sources de lumière dans le cosmos a permis à l’astronome de comprendre l’histoire de l’univers, du rayonnement fossile issu du Big Bang à la formation des étoiles et des galaxies, et de découvrir l’existence d’une mystérieuse matière et énergie noire qui constitue 99,5% de l’univers. La lumière du soleil, source de vie et d’énergie pour la Terre, offre aussi à l’homme le spectacle merveilleux des couleurs, du bleu du ciel à l’arc-en-ciel, en passant par les aurores boréales et les feux rougeoyants de son coucher.


L’homme a toujours essayé de dompter la lumière pour améliorer son bien-être et communiquer avec ses semblables, de la conquête du feu à l’invention du laser, des immenses réseaux de fibres optiques aux machines quantiques du futur.


Enfin, la lumière a contribué à enrichir son univers artistique, qu’on pense au travail de peintres comme Turner ou Monet et sa vie spirituelle : elle est le symbole du divin et de la connaissance dans toutes les religions.

Extraits :

Nous sommes tous les enfants de la lumière. Celle que le Soleil nous prodigue est source de vie. Elle nous permet de percevoir le monde, d'interagir avec lui et d'y évoluer. C'est grâce à elle que nous pouvons apprécier la beauté et l'harmonie de l'univers. Même s'il y a là un grand paradoxe : bien que la lumière nous permette de voir le monde, elle-même ne peut être vue s'il n'y a pas un objet pour intercepter son trajet et la mettre en évidence. Dans l'espace vide, un astronaute ne verra qu'un noir d'encre même s'il est baigné de lumière solaire. [...]

Mais au moment même où les machines purement optiques de deuxième génération se mettent en place, se profilent à l'horizon des machines de troisième génération, les machines quantiques, qui exploitent les étranges et merveilleuses lois de la mécanique quantique. Un des plus étonnants concepts de machine quantique est certainement celui de la « téléportation quantique ». [...]

La mécanique quantique permet de concevoir un nouveau type d'ordinateur, l'ordinateur quantique. Alors que l'unité d'information d'un ordinateur classique est un bit, décrit par l'état 0 ou 1, celle d'un ordinateur quantique est un qubit qui peut être dans les états 0 ou 1, mais aussi dans une multitude d'autres états appelés « superpositions », dotés simultanément, à des degrés différents, des propriétés des états 0 et 1. Un ordinateur de 100 qubits permettrait ainsi de simuler le fonctionnement du cerveau humain, et un ordinateur de 300 qubits, l'évolution de l'univers entier!