La lumière est à la fois évidente et mystérieuse. Nous sommes baignés chaque jour dans la chaleur jaune et nous conjurons l’obscurité grâce aux ampoules incandescentes et fluorescentes. Mais qu’est-ce que la lumière exactement ? Nous avons des aperçus de sa nature lorsqu’un rayon de soleil traverse une pièce poussiéreuse, lorsqu’un arc-en-ciel apparaît après un orage ou lorsqu’une paille dans un verre d’eau semble décousue. Ces aperçus, cependant, ne font que susciter de nouvelles questions. La lumière voyage-t-elle comme une onde, un rayon ou un flux de particules ? Est-elle d’une seule couleur ou de plusieurs couleurs mélangées ? A-t-elle une fréquence comme le son ? Et quelles sont certaines des propriétés courantes de la lumière, comme l’absorption, la réflexion, la réfraction et la diffraction ?
On pourrait croire que les scientifiques connaissent toutes les réponses, mais la lumière continue de les surprendre. Voici un exemple : Nous avons toujours tenu pour acquis que la lumière voyage plus vite que tout ce qui existe dans l’univers. Or, en 1999, des chercheurs de l’université de Harvard ont réussi à ralentir un faisceau de lumière à 61 kilomètres par heure en le faisant passer dans un état de la matière appelé condensat de Bose-Einstein. C’est presque 18 millions de fois plus lent que la normale ! Personne n’aurait cru un tel exploit possible il y a quelques années à peine, mais c’est pourtant le caprice de la lumière. Juste quand vous pensez l’avoir comprise, elle défie vos efforts et semble changer de nature.
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Pour autant, nous avons parcouru un long chemin dans notre compréhension. Certains des esprits les plus brillants de l’histoire des sciences ont concentré leurs puissantes intelligences sur le sujet. Albert Einstein a essayé d’imaginer ce que ce serait de chevaucher un faisceau de lumière. « Et si l’on courait après un rayon de lumière ? » a-t-il demandé. « Et si l’on chevauchait le rayon ? … Si l’on courait assez vite, ne bougerait-il plus du tout ? »
Einstein, cependant, prend de l’avance sur l’histoire. Pour apprécier le fonctionnement de la lumière, nous devons la replacer dans son contexte historique. Notre premier arrêt est le monde antique, où certains des premiers scientifiques et philosophes ont réfléchi à la véritable nature de cette substance mystérieuse qui stimule la vue et rend les choses visibles.