| Nous prendrons le champ électrique comme premier exemple. Une charge agit à distance sur une autre. C’est un fait. Le champ est un concept inventé pour mieux cerner le phénomène et rendre compte de cette action à distance qui peut sembler surprenante. Une charge crée un champ (électrique) qui s’étale dans tout l’espace. Le champ est en l’occurrence un vecteur défini par sa valeur en chaque point. La force qui s’exerce sur une particule chargée est égale à la valeur du champ multipliée par la charge. On peut donc facilement mesurer la valeur à attribuer au champ mais l’intensité et l’orientation du champ n’ont pas à être mesurées partout car une équation nous les donne en fonction de la valeur et de l’emplacement des charges. L’action à distance se traduit par un champ établi dans tout l’espace. Ce concept de champ s’avère si bien adapté au monde réel que l’étude de l’électricité, avec toute la valeur prédictive des propriétés trouvées, se ramène pratiquement à la compréhension des propriétés du champ électrique. C’est sur cette base que se fonde tout l’électromagnétisme, en particulier les relations entre les variations corrélées dans l’espace et dans le temps des champs électrique et magnétique et c’est dans ce cadre que furent prédites puis découvertes les ondes radio. Et cependant, même à la fin du 19e siècle, raisonner en termes de champs était une nouvelle façon de penser. On pouvait se demander si ces champs électrique et magnétique étaient vraiment réels, comme une particule chargée semblait manifestement l’être, ou s’ils n’étaient qu’un artifice de calcul, un concept utile mais sans réalité tangible. Cette réalité ne s’appliquait-elle pas seulement aux particules qui créaient le champ ou réagissaient à sa présence ? Le champ était-il plus qu’une commodité de calcul pour traduire une action à distance qui choquait l’intuition ? On a appris depuis que le champ électrique est tout aussi réel que la particule et, qui plus est, on a été amené à décrire les particules en termes de champs. En physique quantique et relativiste, il n’y a que des « grains de champ » dont certains sont ces « grains de matière » que nous appelons « quarks » et « leptons ». Les particules sont les excitations de ces champs quantiques, un peu comme les sons émis par une corde vibrante. Voilà un concept qui a eu une belle carrière. On ne saurait aujourd’hui parler de physique sans parler de champ ! |
