La version suivante de ce livre a été utilisée pour créer ce guide : Rovelli, Carlo. Sept brèves leçons de physique. Penguin Books, 2016. Première édition.
Carlo Rovelli présente les bases de plusieurs théories développées par les physiciens au XXe siècle. Il explique comment Einstein a conçu la relativité restreinte puis générale. Einstein a publié simultanément trois articles révolutionnaires à l’âge de 26 ans. Rovelli explique que la relativité confère à l’espace et au champ gravitationnel une seule et même chose. Il décrit également la beauté de la théorie dans sa simplicité et partage qu’il a commencé à la comprendre grâce à l’inspiration de l’océan méditerranéen.
Rovelli explique les origines de la mécanique quantique dans l’essai de Planck pour diviser l’énergie en « paquets ». La dualité onde-particule d’Einstein a montré que la lumière est vraiment quantifiée, et les recherches atomiques de Bohr ont montré que les énergies des électrons le sont aussi. La mécanique quantique décrit les positions et les mouvements par probabilité, les particules apparaissent et disparaissent, et les choses ne peuvent être localisées complètement que lors d’une collision. La théorie derrière la physique quantique n’est toujours pas entièrement comprise, mais les équations qui ont été développées ont été utilisées pour construire une variété de technologies.
La troisième leçon donne un aperçu rapide du développement de la compréhension humaine de la structure de l’univers. Du sol et du ciel uniquement, la vue s’est étendue à une Terre sphérique. Puis est venue la théorie héliocentrique, et finalement les gens ont pu observer de nombreux systèmes solaires. Nous savons maintenant que notre galaxie est l’une des nombreuses galaxies d’un univers en expansion constante dont nous ne pouvons pas observer les limites.
La physique des particules étudie les particules élémentaires – photons, électrons, quarks et gluons – ainsi que les neutrinos et les bosons de Higgs. Ces particules ne sont que des quanta et se déplacent selon la mécanique quantique. Les bosons de Higgs ont été observés pour la première fois en 2013. La théorie actuelle du fonctionnement de ces particules, le modèle standard, présente de nombreux défauts et est encore en cours de développement. De nombreux scientifiques ne considèrent pas la physique des particules comme crédible, mais ses théories évoluent en ce moment même.
La cinquième leçon s’intitule « Grains d’espace » et aborde les contradictions entre la relativité et la physique quantique. En relativité, les choses sont continues et l’espace peut se courber, mais en physique quantique, l’espace est plat et les choses sont quantifiées. Rovelli décrit la gravitation quantique en boucle, qui tente de combiner les deux points de vue. Les boucles sont des liens qui forment l’espace, les connexions entre les quanta de gravité. C’est le domaine de recherche de Rovelli.
Rovelli étudie la possibilité que l’écoulement du temps soit une illusion. Il affirme que l’échange de chaleur est le moyen de déterminer si le temps s’est écoulé et explique l’analyse de la chaleur par probabilité. Il explique ensuite comment la probabilité est liée à la vision subjective et limitée d’une personne sur le monde. Sa théorie est que l’examen de ces éléments ensemble révélera la vraie nature du temps.
Le dernier chapitre explore le rôle et le concept de soi des humains à la lumière des découvertes présentées. Rovelli assure que les individus peuvent être des entités singulières selon leur désir, même s’ils sont faits de particules qui disparaissent et réapparaissent constamment ou d’espace qui se courbe. Il souligne également que les pensées complexes, les sentiments profonds et les processus neurochimiques font tous partie de la nature. De même, les humains sont une partie égale et intégrée de la nature, autant que n’importe quel autre de ses éléments.