Une vérité n’est certaine que sur un plan relatif à l’ensemble du système considéré. Il existe toujours des niveaux de perception et des cadres ou des contextes que l’on suit pour se conformer à une certaine approche épistémologique des faits analysés. De l’analyse physique des faits, émerge la preuve de l’expérience traduite en valeurs numériques qui permettent d’ajuster un certain modèle prédictif dans un langage mathématique. La spectroscopie révèle un monde subatomique régit par des lois différentes du monde physique. La spectroscopie est le modèle par excellence de l’expérience qui permet de voir autrement. De la spectroscopie à la géométrie non commutative, l’histoire est longue puisqu’elle sillonne les deux siècles précédents mais elle est intéressante car l’expérience est à la frontière de deux mondes.

• Des spectres de lumière à la géométrie non commutative
• Qu’est-ce que la lumière ?
  • Une onde
  • Un photon
• Les analyses spectroscopiques
• Le sodium Na

Des spectres de lumière à la géométrie non commutative

La spectroscopie révèle deux aspects bien distincts de la réalité :

• La mesure basée sur l’observable
• L’interprétation de la mesure révélant un autre plan de la réalité

Il y a la réalité physique et la réalité microphysique. Le monde de l’infiniment petit échappe à nos détecteurs oculaires. La spectroscopie permet de voir plus en détail que tout autre détecteur optique aussi perfectionné soit-il. La spectroscopie observe le « mouvement interne des atomes » par la signature des « atomes dans la lumière » révélée par les raies spectrales propre à chaque atome ; c’est de toute beauté, il faut le considérer et dépasser les préjugés d’une existence physique toute figée. A notre échelle peut-être mais pas à celle de l’atome. Les lois physiques sont très différentes et Heisenberg a rapidement compris que l’interprétation des spectres atomiques révèle une propriété mathématique singulière : la non commutativité des observables.

La géométrie non commutative (vidéo 3min27) – Alain Connes

Le corolaire de la partie physique est le principe d’indétermination d’Heisenberg. Deux « observables » sont non commutatives. C’est simple à comprendre en prenant, par exemple, les mots et le langage. L’inversion de deux lettres dans un mot change radicalement son sens en général sans considérer les cas particuliers.

Pour le mot « pelle »

• Soit je change la deuxième lettre « l » que je place avant la lettre « l » précédente cela n’affecte pas le sens du mot.
• Soit je change la deuxième lettre « l » que je place après la dernière lettre « e » ça donne « pelel » ce qui change radicalement le sens initial du mot « pelle »

Exemple avec les matrices

https://uel.unisciel.fr/mathematiques/calculmat1/calculmat1_ch01/co/apprendre_ch1_02_04.html

Dans le monde subatomique c’est pareil, on ne peut pas changer la position d’une quantité mesurée, on parle de matrice non commutative et maintenant de géométrie non commutative. Pour résumer la chronologie des événements, il y a :

1. La naissance de la spectroscopie (début XIXe siècle)
2. Le calcul matriciel non commutatif en physique quantique (début XXe siècle)
3. La géométrie non commutative en maths (début XXIe siècle)

Donc 200 ans pour passer de l’analyse spectrale des étoiles à la vérification expérimentale de l’existence d’un monde microphysique très différent dans les « lois physiques » qu’il subit. De l’atome aux étoiles il n’y a qu’un pas et cette réalité est étonnante, surprenante et déroutante. L’émerveillement est à la base du questionnement pour le philosophe grec. En Inde, la pensée qui transgresse la perception usuelle du monde est le concept de « silence » et donc l’absence de discours interne (son mental) pour percevoir la vibration subtile du monde environnement. L’approche indouiste est plus ancienne que l’approche grecque, du silence au questionnement, ça en dit long sur l’évolution des peuples vers l’occident. Des grecs à nos jours, le voyage passé est long aussi pour constater l’éloignement entre le questionnement et l’alignement sur l’amour de soi pour atteindre (dans 2000 ans) peut-être, l’amour désintéressé.

Je viens de résumer la compréhension que l’on s’attend à avoir de nos jours des spectres lumineux. C’est à dire que l’analyse de la lumière (origine et nature atomique) qu’elle provienne du soleil, d’une étoile quelconque ou d’un gaz chaud et expérimenté sur Terre, dans tous les cas, l’analyse spectrale révèle naturellement un comportement physique modélisé par des « observables non commutatives ». Il y a là ce que je nomme souvent dans mes articles : une échelle de coupure, c’est à dire un changement de paradigme des lois physiques pour exprimer un plan et le plan de manifestation connexe. Il s’agit aussi de « relations de passages » pour passer d’un monde à l’autre comme de la lumière des étoiles (analyse spectrale) au mouvement des atomes qui produisent cette lumière (matrices non commutatives).

Qu’est-ce que la lumière ?

Lire ou relire Biographies – Lumière pour parcourir les découvertes et les concepts à travers l’histoire de quelques personnages déterminants.

Une onde

Le Soleil produit la lumière dominante sur Terre. La quantité d’énergie est énorme (400.000×10²¹ W/s). Par le phénomène de dispersion basé sur la réfraction (modification de la vitesse de la lumière en fonction de sa longueur d’onde) comme dans un arc-en-ciel, on constate la division de la lumière blanche. L’œil humain définit les limites de notre système de détection des manifestations visibles, entre 400 et 700 nm. Et chaque vibration lumineuse (onde mesurée en Hz) contient une certaine quantité d’énergie. Et l’atome qui produit la lumière signe sa présence par les raies d’absorption présentent dans son spectre.

Avec le modèle ondulatoire de la lumière, la vitesse de déplacement de l’onde est égale au produit de la longueur d’onde (spatiale) par la fréquence de vibration (temporelle).

Vitesse de l’onde = Longueur d’onde x fréquence

La puissance de la physique dans toute sa splendeur : Une formule simple qui permet d’utiliser des calculs pour vérifier le comportement de la lumière.

Le photon de lumière

Un grain de lumière, quantifié en énergie, est un photon de lumière. C’est un boson modélisé par la statistique de Bose-Eintein.

Lire ou relire La Constante ALPHA de Structure fine

Une formule d’expression simple a été découverte par Einstein pour vérifier, par le calcul, les niveaux quantiques que l’électron occupe autour du noyau des atomes. Cette réalité, de la production de lumière par le changement d’orbitale de l’électron dans un atome et validée par la spectroscopie, la mesure des raies spectrales et la naissance du nouveau nombre quantique « l » qui expliquent les sous-niveaux d’énergie dans la structure K, L et M mais aussi l’excentricité probable de la trajectoire d’un électron autour du noyau de l’atome.

Énergie = Constante de Planck x fréquence

On retrouve la fréquence comme unité de mesure temporelle, la constante de Planck insérer pour ajuster la théorie du corps noir et l’énergie universelle telle qu’elle est.

Cette théorie photonique de la lumière, déjà envisagé au XVIIe siècle et bien avant sans doute, utilise le corpuscule, c’est à dire une quantité discrète en mathématique ; contrairement à la théorie ondulatoire de la lumière qui manipule des quantités mathématiques continues c’est à dire soumissent aux limites infinitésimales.

Les analyses spectrales

Dès 1814, Fraunhofer avait identifié la raie spectrale du sodium avec une parmi tant d’autres dans le spectre du soleil.

Mais c’est Kirchhoff qui formalise les résultats expérimentaux :

• Les solides et les liquides incandescents donnent des spectres continus
• Les corps à l’état gazeux (non comprimés) donnent des spectres discontinuent relatifs à chaque spectre atomique
• Quand la lumière vient d’un corps incandescent et qu’elle traverse un gaz, celui-ci absorbe les rayons d’énergie correspondante à son spectre atomique (nature du gaz) et le spectre obtenu est continu avec des raies noires d’absorption qui occupent exactement les positions où se trouveraient les raies brillantes du gaz seul.

De ces expériences découlent l’analyse spectrale en astrophysique et en physique. Kirchhoff constata en 1860 la présence des éléments suivants dans l’atmosphère solaire (actualisé 1883) :

• FER – gaz 600 raies – soleil 460 (Kirchhoff)
• Titane – gaz 206 raies – soleil 118 (Thalen)
• Calcium – gaz 89 raies – soleil 75 (Kirchhoff)
• Manganèse – gaz 75 raies – soleil 57 (Angström)
• Nickel – gaz 51 raies – soleil 33 (Kirchhoff)
• Cobalt – gaz 86 raies – soleil 19 (Thalen)
• Chrome – gaz 71 raies – soleil 18 (Kirchhoff)
• Barium – gaz 26 raies – soleil 11 (Kirchhoff)
• Sodium – gaz 9 raies – soleil 9 (Kirchhoff)
• Magnésium – gaz 7 raies – soleil 7 (Kirchhoff)
• Cuivre ? – gaz 15 raies – soleil 7 ? (Kirchhoff)
• Hydrogène – gaz 5 raies – soleil 5 (Angström)
• Palladium – gaz 29 raies – soleil 5 (Lockyer)
• Vanadium – gaz 54 raies – soleil 4 (Lockyer)
• Molybène – gaz 27 raies – soleil 4 (Lockyer)
• Strontium – gaz 74 raies – soleil 4 (Lockyer)
• Plomb – gaz 41 raies – soleil 3 (Lockyer)
• Uranium – gaz 21 raies – soleil 3 (Lockyer)
• Aluminium – gaz 14 raies – soleil 2 (Angström)
• Cérium – gaz 64 raies – soleil 2 (Lockyer)
• Cadnium – gaz 20 raies – soleil 2 (Lockyer)
• Oxygène alpha – gaz 42 raies – soleil 12 (H. Draper)
• Oxygène bêta – gaz 4 raies – soleil 4 ? (Schuster)

Le sodium Na

Analyses spectrales

Les mesures de Kirchhoff révèlent que les 9 raies d’un gaz de sodium sont retrouvées dans les raies d’absorption du spectre solaire.

Les deux raies jaunes du sodium sont des longueurs d’onde comprises entre 5895,924 et 5889,950 angströms.

Identité du sodium Na

• Numéro atomique 11 ; Nombre de masse 23 g/mol
• 11 protons ; 11 électrons ; 23 nucléons et 12 neutrons (isotope)
• Cristallographie cubique centrée avec le chlore (NaCl)
• Longueur d’onde jaune de 589 nm (2 raies, sous-niveaux énergétiques)
• Configuration électronique 3s¹
• Poids atomique (isotope) 22,99 ; Masse théosophique 23,22
• Nombre d’ANU 418 ; forme extérieure en haltère
• « Musique atomique » f(11)=137×11^-3/2=3,76