Dis-moi, Jips, qu’est-ce que la lumière ?

 La lumière a été créée le premier jour de la création. « Et Dieu vit que la lumière était bonne. » (Gn 1, 4) Son rayonnement est celui de la vérité qui permet la connaissance.

 Oui, bon, très bien, mais physiquement, la lumière, c’est quoi ?

 Physiquement, la lumière est encore pour l’homme largement une énigme. De la civilisation grecque à nos jours la lumière a été étudiée par de nombreux hommes de science pour tenter de percer sa composition ou de la mesurer…

 Et qu’ont-ils trouvé ?

Une richesse inouïe, qui inspire le respect et la crainte. C’est pourquoi la lumière a longtemps été considérée comme de nature divine. Puis, peu à peu, l’homme a réussi à produire de nombreuses sources de lumière artificielle, depuis le feu, pas toujours facile à maîtriser, la lampe à graisse creusée dans une pierre tendre, qui permit aux premiers artistes de s’enfoncer au fond des grottes, la lampe à huile qu’il faut régulièrement remplir, la chandelle, la lampe à pétrole odorante et dangereuse, jusqu’à l’arrivée vers 1900 de l’électricité.

Très bien, mais cela ne me dit pas ce qu’est la lumière.

Les Grecs ont été les premiers à l’étudier. Euclide, le mathématicien, représentait les rayons lumineux par des lignes droites. Bien plus tard, Galilée passe de l’optique géométrique à l’optique instrumentale en fabriquant une lunette qu’il pointe vers le ciel. Il découvre des milliers d’étoiles, les cratères de la lune, les taches du soleil. À cette époque, tous sont persuadés que la lumière se propage instantanément. Mais lui ose s’interroger : à quelle vitesse voyage la lumière ? Römer, un astronome danois, tire de ses observations réalisées à l’observatoire de Paris cette conclusion : la lumière a une vitesse, qui n’est pas infinie. Cette nouvelle conforte Huygens, le mathématicien et astronome hollandais, dans l’idée que la lumière est une onde, une vibration qui se propage. Cependant, sa théorie se heurte à celle d’un éminent savant anglais, Isaac Newton, pour qui la lumière est un flux de particules.

Mais alors, qui, des deux, a raison ?

Au XVIII^e siècle, Young, Malus, Fresnel et Arago découvrent les phénomènes de diffraction, d’interférences et de polarisation qui prouvent la nature ondulatoire de la lumière. Pourtant, de nombreux savants restent partisans de la théorie corpusculaire. Pour trancher, Arago propose de comparer expérimentalement les vitesses de la lumière dans l’eau et dans l’air. L’expérience cruciale est réalisée en 1850. Verdict : la vitesse de la lumière est plus faible dans l’eau. Huygens avait raison. Le triomphe est parachevé en 1865 quand Maxwell réalise la synthèse magistrale de l’électricité et du magnétisme. La lumière est une onde électromagnétique.

Le débat est-il donc définitivement tranché ?

Non. En 1885, Hertz met en évidence un nouveau phénomène : l’effet photoélectrique, qui est impossible à comprendre si la lumière n’est qu’une onde transportant de l’énergie. Inspiré par Planck, Einstein redonne alors du crédit aux corpuscules de Newton. Il annonce en 1905 que la lumière est composée de quanta, plus tard baptisés photons, particules sans masse dont l’énergie dépend de la fréquence de l’onde associée. Ainsi, selon son interaction avec la matière, la lumière se manifeste tantôt comme une onde, tantôt comme des corpuscules. Il faudra du temps pour admettre cette réalité subtile, cette dualité onde-corpuscule généralisée par Broglie en 1924. La lumière est décidément un phénomène d’exception dans l’histoire des sciences !

Source : https://youtu.be/L5B3frVR8LM