Vide

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Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.

Une des difficultés des missions spatiales est d'offrir aux astronautes des combinaisons réellement protectrices et étanches. Dégradation et trou dans les gants de l'astronaute Rick Mastracchio, après son intervention hors de la navette spatiale (Mission STS-118).

Quotidien[modifier | modifier le code]

Dans le sens commun, lorsque l'on dit qu'un contenant est vide, il est en fait rempli d'air. Un verre vide, une bouteille vide, un carton vide… contiennent en fait environ 2·1015 molécules par millimètre cube. Un vide très poussé, un milliardième de l'atmosphère par exemple, laisse encore plusieurs millions de molécules par millimètre cube.

Perspectives philosophiques[modifier | modifier le code]

Représentation par Joseph Wright of Derby d'une expérience sur le vide inspirée des travaux de Robert Boyle, 1768.

La notion de vide est intimement liée à la notion d'être. Le vide est l'absence de matière, l'absence d'être. Parménide disait « l'être est, le non-être n'est pas » ; le vide était pour lui un non-être, et ne pouvait donc exister. Leucippe et Démocrite, contre Parménide, admirent l'existence du vide et en firent avec l'atome le principe de toute chose ; le vide, lieu dépourvu de matière, a donc reçu une certaine forme d'être et devint le doublet indispensable et inséparable de l'être. Aristote, dans sa « physique », au livre IV, nie l'existence du vide et affirme son incompatibilité avec le mouvement. C'est une conception de l'univers comme d'un « espace clos », organisé, ordonné et harmonique. Descartes niait l'existence de l'atome comme celle du vide, concepts auxquels il opposait les théories géométriques, réduisant l'espace à une pure et simple étendue, la matière n'étant qu'une modification de la forme. Gassendi l'a lourdement contredit sur ce point (5e objection des Méditations métaphysiques). En effet, dans la représentation qu’il défend le vide et l'atome sont considérés comme composantes de la matière, et ces caractéristiques lui confèrent une nature intrinsèquement différente de l'étendue.

La découverte, ou plutôt l'admission du vide dans la nature est une étape décisive de l'histoire des sciences, la polémique agita fortement les milieux savants durant la révolution scientifique du XVIIe siècle. Les expériences sur le vide sont rendues difficiles par l'absence de tubes en verre de dimension suffisante pour voir si un vivant peut y vivre. Mersenne par ailleurs a tenté l'expérience sur des petits animaux, souris et mouches dont la survie était compromise par l'utilisation de classiques tubes en verre remplis de mercure. En 1660, Robert Boyle est l'un des premiers à pouvoir réaliser une expérience de ce type[1]. Torricelli met en évidence la pression atmosphérique en faisant une expérience hydraulique, travaux que Pascal complète. La découverte de la pression atmosphérique vient balayer l'idée que si l'eau monte lorsqu'elle est pompée, c'est que « la nature a horreur du vide[2]. »

Perspectives religieuses[modifier | modifier le code]

Bahaïsme[modifier | modifier le code]

Bouddhisme[modifier | modifier le code]

Dans le bouddhisme, le vide désigne l'absence de nature propre de toute chose, la vacuité.

Christianisme[modifier | modifier le code]

Confucianisme[modifier | modifier le code]

Égypte ancienne[modifier | modifier le code]

Dans la mythologie égyptienne Shou est le dieu de l’air. Son nom dériverait de shouy, dont un des sens possible serait « le vide »[réf. nécessaire].

Hindouisme[modifier | modifier le code]


Islam[modifier | modifier le code]

Le vide dans la philosophie islamique est désigné par le mot "Adem" (العدم) qui signifie le contraire de ce qui existe, le néant , la forme que l'être avait avant d'être crée. Ce mot n'est pas employé dans le Coran. Les premiers qui se sont penchés sur le sujet sont les mutazilites. Bien qu'ils ont acceptés le fait que l'univers vient du "vide", ils ont conclu que ce dernier avait une personnalité, qu'il était un "constant" , "une chose" , et par conséquent, en dehors de toute imagination possible. Les sunnites, quant à eux, ont évité d'accorder une réalité au vide. Ils acceptent donc l'idée d'un vide absolu. D'autant plus que selon la religion, avant, il n'y avait que Dieu et rien d'autre[3].


Judaïsme[modifier | modifier le code]


Taoïsme[modifier | modifier le code]

Le vide taoïste est conçu comme un potentiel, quelque chose qui attend d'être rempli, et par extension d'être réalisé : c'est l'esprit vide de pensée dans lequel peuvent naître les idées, c'est le blanc de la feuille qui attend d'être dessiné .

Ainsi, lorsqu'un individu voit un verre, il voit d'abord la matière, sa forme ; un taoïste y verrait d'abord le vide qui le rend utile (qui permet d'être rempli).

Autres[modifier | modifier le code]

Physique[modifier | modifier le code]

Définition[modifier | modifier le code]

En physique, le vide est un concept qui recèle des propriétés tout à fait surprenantes et néanmoins fondamentales. Il ne s'agit pas du rien (l'absence de tout). La physique moderne nous indique d'ailleurs qu'il est tout à fait pertinent de discuter de l'énergie du vide. Ce n'est pas non plus un éther, un fluide particulier, suivant les époques, mouvant ou fixe et indépendant de tout référentiel, imaginé, par exemple, comme support des ondes électromagnétiques. L’expérience de Michelson-Morley conclus que cet éther, s’il existe, n'était tout au moins pas observable dans la réalité physique, ce qui à conduit à un large abandon de l’utilisation du concept. Un espace dans lequel les molécules sont fortement raréfiées peut donc être retenu comme une première définition approximative du vide. Ainsi, pour « faire le vide », il suffit d’utiliser une pompe à vide pour extraire l’air d'une enceinte étanche. La qualité du vide est alors définit par la pression d'air résiduelle, généralement exprimée en pascals, en millibars ou en torrs. Seul un vide partiel peut être atteint avec un tel processus, quelle que soit la température.

Une pression de l'ordre de 10-8 Pa est communément référencé comme « ultravide »[4]. Des expériences menées à très basse température, proche du zéro absolu permettent d’atteindre de tels seuils, où les mesures dénombrent encore 2 millions de molécules par centimètre cube[réf. nécessaire]. Par comparaison, la densité au sein des gaz interstellaires est de l'ordre de 1 atome par centimètre cube[réf. nécessaire].

Le vide absolu est donc un milieu statistiquement sans particules élémentaires. La physique quantique, qui définit le vide comme l'état d'énergie minimale de la théorie, montre qu'il reste néanmoins le siège de matérialisations spontanées et fugaces de particules et de leur antiparticules associées. Ces particules qui s'annihilent presque immédiatement après leur création sont dites particules virtuelles. Ces fluctuations quantiques sont une conséquence directe du principe d'incertitude qui affirme qu'il n'est jamais possible de connaître avec une certitude absolue la valeur précise de l'énergie. C’est le phénomène des « fluctuations quantiques du vide ». En effet, il se peut que le vide soit polarisé, c’est-à-dire que les particules et les antiparticules deviennent pérennes et non éphémères comme les particules virtuelles. Cette polarisation se produit lorsque le vide reçoit un champ magnétique.

Einstein consacre l'annexe 5 de son livre Relativité - Théories spéciale et générale (Relativity - The Special and the General Theory, traduction de Robert Lawson, 1961) à la relativité et [au] problème de l'espace. Il y cite Descartes et Kant et donne raison au premier contre le second, en niant l'existence du vide, c'est-à-dire, précise-t-il, l'existence d'un espace vide de champ. Il note dans sa préface à la 9e édition du livre : « les objets physiques ne sont pas « dans l'espace », mais ces objets ont une « étendue spatiale ». De la sorte, le concept d' « espace vide » perd son sens. »[5].

Qualité[modifier | modifier le code]

Il existe différents types de pompes à vide pour atteindre différentes gammes de pression, mais pour les gammes de pression les plus basses c'est la technologie et la propreté de l'enceinte a vide qui sont primordiales. Pour décrire la qualité du vide, on distingue quatre domaines qui caractérisent la quantité de matière restante par rapport à un volume. À chacun de ces domaines correspond une gamme d'appareils.

Différentes unités de mesure sont d’usage courant :

  • le pascal, symbolisé Pa, est l’unité du système international ;
  • le millibar, symbolisé mbar ; 1 mbar = 100 Pa) ) plus courant dans l'industrie[réf. nécessaire] ;
  • le torr, symbolisé Torr, conventionnellement fixée à 133,322 pascals.
Domaine de vide Pression en mbar
(en pascals)
Molécules par cm³ Libre parcours moyen d'une molécule
Vide primaire ou industriel 1 000 - 1
(105 - 100)
1019 - 1016 0,1 - 100 μm
Vide moyen 1 - 10-3
(100 – 0,1)
1016 - 1013 0,1 - 100 mm
Vide poussé ou vide secondaire 10-3 - 10-7
(0,1 - 10-5)
1013 - 109 10 cm - 1 km
Ultravide 10-7 - 10-12
(10-5 - 10-10)
109 - 104 1 km - 105 km
Ultra-ultravide <10-12
(<10-10)
<104 >105 km

Pression du vide[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Effet Casimir.

Une des propriétés les plus curieuses du vide quantique est mise en évidence par l'effet Casimir : lorsque le vide est réalisé entre deux plaques conductrices, et en l'absence de toute contrainte mécanique externe, une pression est exercée sur les plaques dont la valeur dépend de la géométrie particulière du système. Cet effet est expliqué dans le cadre de la théorie quantique des champs qui affirme que la notion de vide dépend de la géométrie. Ainsi le vide enfermé entre les deux plaques conductrices possède une densité d'énergie différente du vide extérieur à l'enceinte. Cette différence de densité d'énergie a pour conséquence directe l'apparition d'une force mécanique exercée sur l'interface séparant les deux milieux.

Propriétés physiques[modifier | modifier le code]

Perméabilité magnétique du vide μ0

μ0≡ 4π×10-7 kg·m/A²s² (ou H/m)

Conductance du vide

                    = 1/119,916 983 2·π S
                    ≈ 2,654 418 729 438 07×10-3 A²s³/kg·m²
                    ≡ 1/μ0c 

Permittivité du vide ε0

                    = 1/35 950 207 149·π F/m
                    ≈ 8,854 187 817 620 39×10-12 A²s⁴/kg·m³
                    ≡ 1/μ0

Impédance (résistance électrique) caractéristique du vide Z0

                    = 119,916 983 2·π Ω
                    ≈ 376,730 313 461 770 68 kg·m²/A²s³
                    ≡ μ0c

Applications industrielles[modifier | modifier le code]

Le vide est requis pour certaines applications très exigeantes comme en électronique, en recherche et pour le dépôt sous vide. Pour répondre à cette exigence, des gammes complètes existent :

  • unités de vide  ;
  • générateurs de vide ;
  • filtres d'aspiration ;
  • ventouses ;
  • séparateurs de condensats pour systèmes de vide ;
  • vérins universels.

Mathématiques[modifier | modifier le code]

Article détaillé : ensemble vide.

Histoire[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Simone Mazauric, Les expériences sur le vide et le statut de l'expérience, in Cléro Jean-Pierre (éd.), Les Pascal à Rouen, 1640-1648, Colloque de l'Université de Rouen, p.  179-195.
  2. Natura abhorret a vacuo, voir Éther (physique) > L'éther dans l'Antiquité, Baromètre > Les origines, Isaac Beeckman, Evangelista Torricelli > Origine du problème, Liste de controverses scientifiques > Blaise Pascal contre le père Noël
  3. Diyanet Islam Ansiklopedisi 1. Cilt 356. Sayfa ADEM Maddesi lien : http://www.fizan.net/adem.html
  4. ULTRAVIDE - Encyclopædia Universalis
  5. Introduction à la physique quantique, sur Futura science

Annexes[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Edgard Gunzig et Simon Diner (éd.), Le vide : univers du tout et du rien, Revue de l'université de Bruxelles, Éd. Complexe (1998), (ISBN 2-87027-736-9)
  • Michel Cassé, Du vide et de la création, 2001, Odile Jacob, (ISBN 2-7381-0976-4)
  • Christian Reidenbach, "Leere", dans : Stephan Günzel (éd.): Lexikon der Raumphilosophie, Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt 2012, (ISBN 9783534219315) p. 230 s.
  • Diyanet Islam Ansiklopedisi (L'encyclopedie d'islam de Diyanet) 1. Cilt 356. (volume 1 p 356) Sayfa ADEM Maddesi