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 du 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 implique que l’espace et le champ gravitationnel sont 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 Méditerranée.
Rovelli explique les origines de la mécanique quantique dans l’essai de Planck visant à diviser l’énergie en « paquets ». La dualité onde-particule d’Einstein a montré que la lumière est véritablement quantifiée, et les recherches atomiques de Bohr ont montré que les énergies électroniques le sont également. La mécanique quantique décrit les positions et les mouvements par le biais de probabilités, les particules apparaissent et disparaissent et les objets ne peuvent être localisés complètement que lors d’une collision. La théorie derrière la physique quantique n’est pas encore entièrement comprise, mais les équations développées ont été utilisées pour construire diverses technologies.
La troisième leçon donne un bref aperçu du développement de la compréhension humaine de la structure de l’univers. Depuis le sol et le ciel uniquement, la vue s’étendait jusqu’à une Terre sphérique. Puis vint la théorie héliocentrique, qui permit finalement aux humains d’observer de nombreux systèmes solaires. Nous savons désormais que notre galaxie est l’une des nombreuses galaxies d’un univers en constante expansion 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 également 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 sur le 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 à l’heure où nous parlons.
La cinquième leçon s’intitule « Grains of Space » et aborde les contradictions entre relativité et 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 gravité quantique en boucle, qui tente de combiner les deux points de vue. Les boucles sont des liens qui forment l’espace, les connexions entre 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 thermique est le moyen de déterminer si le temps s’est écoulé et explique l’analyse de la chaleur via la probabilité. Il explique ensuite comment la probabilité est liée à la vision subjective et limitée du monde d’une personne. Sa théorie est que la prise en compte de ces éléments ensemble révélera la véritable 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 constitués de particules ou d’espaces qui se courbent sans cesse et qui disparaissent et réapparaissent. Il souligne également que les pensées complexes, les sentiments profonds et les processus neurochimiques font tous partie de la nature. De même, les humains font partie intégrante et égale de la nature, au même titre que n’importe quel autre élément.