Un verre qui lévite

mercredi 8 novembre 2017 2:46

La notion du sens du toucher suscite des débats dans la communauté scientifique et philosophique depuis des lustres. Touche-t-on réellement ce qui nous entoure?

William d’Avignon


Le sol sur lequel on marche. Le cellulaire qu’on tient dans nos mains. La pomme que l’on cueille. Qu’ont en commun ces trois choses? On ne les touchera jamais, comme tout ce qui nous entoure.

Prenons pour exemple un verre posé sur une table. Le verre paraît reposer sur la surface de la table, du moins à l’oeil nu, mais en réalité il «flotte», juste au-dessus, à une hauteur de 0,00000001 mètres.

Wingardium Leviosa? Non. Loin d’un sortilège de lévitation, c’est plutôt les champs électromagnétiques dégagés par les électrons qui créent ce phénomène.

La composition de la matière

Les atomes qui composent ce verre et l’entièreté de la matière sont principalement composées de vide. Au milieu de ce vide se trouve le noyau, composé de protons qui ont une charge positive et de neutrons qui possèdent une charge neutre.

Autour de ce noyau gravitent les électrons, qui quant à eux sont de charge négative. Un peu comme des aimants, les particules de charges opposées sont attirées les unes aux autres et les particules de même charge se repoussent.

Si le verre est maintenu en altitude, c’est grâce au champ électromagnétique des électrons. Puisqu’ils possèdent tous une charge négative, ceux de la base du verre repoussent ceux de la surface de la table, juste assez pour qu’ils ne puissent jamais entrer en contact.

Le toucher, une simple sensation?

Si les atomes n’entrent jamais en contact avec ce qui les entoure, comme le corps humain peut-il avoir la sensation du «toucher»? Certains nerfs de la  peau ont la capacité de détecter les répulsions de ces champs et peuvent même déceler certaines propriétés du matériau qui les émet, comme sa température. Le cerveau interprète ensuite les signaux perçus par les nerfs, et les traduit en sensation qu’il vous fait ressentir.

S’il est vrai que deux atomes n’entreront jamais en contact, leurs champs électromagnétiques eux, le peuvent et le font. Celui d’un atome n’a pas de limite définie. Même s’il s’étend sur des milliers de kilomètres, il décroît  rapidement et grandement en intensité au même rythme qu’il s’éloigne du noyau. «Si deux atomes sont séparés de plus de quelques nanomètres, l’influence qu’ils ont sur l’autre devient si faible qu’elle est surpassée par l’influence d’autres atomes plus près», explique le  Dr. Christopher S. Baird, assistant-professeur en physique de la West Texas A&M University dans un article publié dans un média numérique de l’Université.

Une définition de «se toucher» qui inclut l’interaction des champs électromagnétiques ne peut fonctionner, car des atomes se trouvant à des kilomètres l’un de l’autre seraient, théoriquement, en contact. Cependant, l’influence qu’ils auraient l’un sur l’autre serait loin d’être significative. C’est pourquoi Baird propose de définir toucher (au sens atomique) comme un contact entre les atomes d’influence significative. Il entend néanmoins qu’une influence «significative» laisse place au doute, et propose comme exemple qu’un périmètre contenant 95% de la masse des électrons d’un atome soit établi. Selon cet exemple, deux atomes dont les périmètres se chevauchent se «toucheraient» donc.

De l’ordre de l’infiniment petit

Dr. Baird avance une autre définition de «toucher», en fixant une différente limite à l’atome. Il situe la limite à la mi-chemin entre les deux atomes reliés pour former une molécule.

Par exemple, il y a 100 picomètres entre les deux atomes d’hydrogène qui forment une molécule de dihydrogène. Dans ce cas, la limite de l’atome est à 50 picomètres de son centre. «Ceux-ci pourraient être considérés comme en train de se toucher», selon la définition présentée par Baird.

Cette notion est de la plus grande importance dans le domaine scientifique, car elle a notamment mené à la théorie de la relativité. Par contre, dans l’application quotidienne, il est bien d’être au courant de la notion, mais de tout de même considérer que l’on touche ce qui nous entoure, selon Molly Kao, professeure de philosophie à l’Université de Montréal.

Il est difficile  de déterminer si les atomes se touchent au sens habituel du mot «toucher», principalement à cause de l’absence de frontière. «Dans tous les autres sens de «toucher» qui importent au niveau atomique, les atomes se touchent absolument», affirme Christopher S. Baird.

Est-ce que l’on peut dire que l’on «touche» un objet lorsqu’on le prend? C’est un débat qui perdure, et qui est peut-être attribuable à la définition du mot lui-même. Le dictionnaire Larousse définit le verbe toucher par: «Être, entrer en contact physique avec quelque chose, quelqu’un», ce qui n’éclaircit pas le débat. Surtout lorsqu’on lit la définition de contact: «État ou position de deux corps ou substances qui se touchent». Les deux définitions semblent renvoyer l’une à l’autre, laissant ainsi la question sans réponse.

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