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ACCUEIL Résonance de l'eau: le point sur les fours micro-ondes et les téléphone

ACCUEIL Résonance de l'eau: le point sur les fours micro-ondes et les téléphones portables (cahier de doléances) Jean-François Lahaeye, 28 décembre 2004 La reproduction des articles, images ou graphiques de ce site, pour usage collectif, y compris dans le cadre des études scolaires et supérieures, est INTERDITE. Seuls sont autorisés les extraits, pour exemple ou illustration, à la seule condition de mentionner clairement l’auteur et la référence de l’article. Tous les objets sont plus ou moins colorés. Les pigments colorés correspondent à des spectres d’absorption parfois assez complexes de certaines couleurs par les substances, tandis que les couleurs complémentaires sont réfléchies, transmises ou diffusées. Les fréquences (couleurs) absorbées ou émises par les corps gazeux sont les raies spectrales (couleurs de la lumière, non des pigments). Mais ces raies sont, dans les cas des liquides et des solides, élargies ou remplacées par des bandes qu’on appelle « bandes de relaxation ». On sait que Goethe ne parvint pas à réfuter la théorie des couleurs de Newton. Il y a pourtant au moins un point fort dans l’idée de Goethe : un mélange de pigments colorés ne donne pas du blanc mais du noir. Ce fait (généralement présenté sous la forme de théorie soustractive par opposition à la théorie additive) n’a été pleinement compris qu’au vingtième siècle avec la théorie quantique de l’émission et de l’absorption des couleurs par les atomes et les molécules, les cristaux et les centres colorés des molécules complexes. Ce n’est pas le lieu de développer ici un cours d’optique physiologique expliquant la perception des couleurs, ni même un cours complet d’optique physique expliquant leur nature. Il s’agit plus modestement de mieux comprendre dans quel monde nous vivons, tant dans sa donnée naturelle que dans ce que l’homme peut en faire de meilleur ou de pire. Il ne s’agira donc ici ni de la théorie des couleurs de Goethe ni de celle de Newton, mais de celle de Bohr et Heisenberg. Un exposé complet sur la résonance de l’eau serait assez complexe. Cependant un exposé des grandes lignes n’est pas infaisable. Les quelques développements mathématiques sont volontairement relégués en notes de bas de page, à l’usage de quiconque voudrait en savoir un peu plus ou consulter des ouvrages techniques. D’autre part un exposé sur le téléphone portable ne saurait en aucun cas faire l’impasse sur la nature spécifique de son danger : la résonance de l’eau. Pour quiconque désire aller un peu au delà de la simple vulgarisation et rentrer dans une démarche de compréhension analytique minimale, il convient de s’initier au maniement des systèmes d’unités ainsi qu’aux corrections que j’ai du apporter à la partie électrique des unités métriques et républicaines telles qu’elles figurent dans le Système International actuel. Si le modèle de Debye (et celui de Cole-Cole) introduit un schéma équivalent avec des résistances et des condensateurs pour expliquer les pertes diélectriques (principe des fours micro-ondes) en termes de bandes de relaxation, je propose aussi un modèle avec des bobines et condensateurs pour expliquer les résonances diélectriques au ©Jean-François Lahaeye – http://fred.elie.free.fr, 28 décembre 2004 page 1/6 voisinage desquelles se produisent ces pertes : en d’autres termes je propose un schéma équivalent à des résonances quantiques. Cet exposé, qui ne prétend pas être exhaustif, présente l’avantage de pouvoir être mis à la portée de la culture de lycée. Pour le compléter, il convient de le combiner non seulement avec la théorie de Debye, mais aussi et surtout avec la théorie quantique des rotations des molécules. La théorie de Debye n’explique pas pourquoi le temps de relaxation de l’eau liquide coïncide approximativement avec la période de la première résonance de rotation de l’eau : c’est que la résonance quantique doit jouer un rôle y-compris pour l’eau en phase liquide1. Le modèle que je propose pourrait fournir la connexion manquante entre les deux théories. Pour comprendre ce qui se passe, une initiation à la physique moderne quantique est donc inévitable, ainsi que quelques détours par l’électromagnétisme classique. Afin qu’un lecteur disposant d’un peu de culture de lycée puisse suivre le raisonnement sans se noyer dans les formules, les notes les plus techniques sont présentées dans les annotations. Car je prends mon lecteur pour un citoyen à part entière, susceptible de désirer s’instruire par lui-même. On peut être tenté de supposer que les résonances quantiques et les résonances de Thomson « classiques » sont de nature profondément différente. Deux raisons majeures rendent cette hypothèse peu crédible : tout d’abord le fait qu’une écriture quantique de la formule de Thomson est toujours possible ainsi qu’il a été démontré dans ma Correction d’une erreur dans le système des unités métriques et républicaines ; ensuite le fait que les courbes de résonance (amplitudes, impédances) sont semblables dans les deux cas : même si l’usage, en optique, préfère représenter ces courbes en termes d’indice de réfraction, voire de permittivité diélectrique, l’allure générale est la même, on retrouve en outre dans les deux cas une partie réelle et une partie imaginaire, par exemple la permittivité complexe2 s’écrit  = ’ – i ’’. La théorie de Debye n’explique pas vraiment les résonances. Je me propose donc de combiner la théorie de Debye, la théorie quantique des résonances et la théorie classique des résonances pour obtenir une vue d’ensemble : une tâche qui ne doit pas être insurmontable puisque les phénomènes sont directement commensurables (ce doit être plus simple que comparer l’électromagnétisme avec la gravitation). Commençons par la théorie quantique. Un exposé sur la résonance de l’eau doit faire appel simultanément à deux conceptions qui ne se côtoient jamais dans la pratique des techniciens de l’électronique et ne se rejoignent, pour se confronter, que dans la théorie fondamentale. Mais cette théorie est elle-même double3. C’est une vieille question, savoir si la lumière est faite de corpuscules (les photons) ou d’ondes (comme les vagues sur la mer). Et dans la mesure où les ondes radioélectriques sont une sorte de lumière (prolongement de l’infrarouge) la vieille question doit ici leur être appliquée afin de comprendre de quoi il retourne. Les molécules d’eau tournent sur elles mêmes et possèdent par conséquent une énergie de rotation. Mais cette énergie de rotation ne peut prendre que certaines valeurs bien déterminées dépendant de nombres entiers appelés nombres quantiques de rotation. On dit que « l’énergie est quantifiée ». Si la molécule échange de l’énergie avec l’extérieur, elle ne peut le faire qu’en sautant d’un état énergétique à un autre. Cette énergie perdue (émission) ou gagnée (absorption) correspond à des corpuscules microscopiques appelés photons, chacun portant l’énergie : W = h   h étant la constante de Planck ( h = 6, 626  10 –34 joules-secondes),  étant la fréquence de l’onde en hertz, associée au photon. On voit ici coexister les deux théories complémentaires de l’onde et du corpuscule puisque cette multiplication fait intervenir à la fois une fréquence (caractéristique des ondes) et un corpuscule doté d’énergie comme un petit projectile. La théorie quantique englobe les deux points de vue. Retenons pour ce qui nous concerne que la molécule d’eau présente trois fréquences de résonance dans la 1 Il semble que le manque de clarté de ce point soit passé inaperçu : le temps de relaxation de Debye ne peut être dans tous les cas un vrai temps de relaxation s’il coïncide avec une période de résonance : car alors c’est la largeur spectrale de la raie qui indique le temps de relaxation correspondant, par exemple par les relations de Heisenberg dans le cas d’une largeur naturelle. 2 Il faudrait introduire la permittivité relative r, nombre sans dimension qui relie la permittivité diélectrique  d’un milieu réfringent quelconque à la permittivité du vide  = r 0, et montrer comment la permittivité relative complexe est reliée à l’indice de réfraction complexe n = n’ + in’’ =  (r). On trouvera esquissée plus loin la relation entre indice de réfraction et impédance électromagnétique. 3 Deux théories qui peuvent sembler contradictoires : on va voir qu’elles sont plutôt complémentaires car leurs concepts doivent nécessairement coexister dans certaines opérations, ce qui n’enlève rien au caractère paradoxal de cette coexistence. C’est au fond le débat philosophique fondamental de la physique moderne, mais ce n’est pas le lieu ici de s’y étendre, puisque j’ai fait le point dans la publication récente de mes opuscules de philosophie et de philosophie naturelle. ©Jean-François Lahaeye – http://fred.elie.free.fr, 28 décembre 2004 page 2/6 gamme des micro-ondes (et d’autres dans l’infrarouge) : Fréquence n° 1 = 22,2 GHz Fréquence n° 2 = 183,3 GHz Fréquence n° 3 = 325,4 GHz Rappelons qu’un gigahertz (GHz) correspond à 1000 mégahertz (MHz) c’est-à-dire un milliard de hertz, le hertz étant l’unité de mesure des fréquences dans le système international. On peut relier la fréquence mesurée en hertz à la longueur d’onde mesurée en mètres par la formule suivante, simple multiplication qui fait intervenir c, la vitesse de la lumière dans le vide : c = fréquence (en hertz)  longueur d’onde (en mètres), avec : c = 299792458 m/s (environ 300000 uploads/Philosophie/ resonance-h2o.pdf