La science est la croyance en l’ignorance des experts

  • Mon blog touche à sa fin. Je publie ici le dernier article dont le thème est un lien ci-dessous : c’est une traduction par le Dr Goulu d’un texte du professeur Richard P. Feynman. 

Le texte de Feynman est relatif à la faillibilité des savoirs et ce qui fait la science. Ce qui fait la science, ce ne sont pas les mots que l’on met sur les choses, mais l’expérience des choses.

Ce que montre Feynman est formulé différemment par rapport à l’épistémologie de Karl Popper (sur la potentialité de réfutabilité des hypothèses scientifiques), mais c’est sur le même principe. C’est très bien que le Dr Goulu ait publié ce texte.

Feynman explique que l’on est jamais sûrs de rien. En ce sens, comme je l’avais déjà raconté dans mon blog : la science est fondée sur des expériences et des observations, mais pas sur la confiance envers des opinions, ou des experts, ou des idéologues. Cela peut paraître choquant pour certaines personnes qui ont une préférence pour des vérités définitives et immuables, mais c’est la Nature qui fait ce que les choses sont (et on apprend à mieux connaître la Nature si possible, avec des expériences), ce ne sont pas les experts qui décident ce que doit être la Nature. Ce n’est pas le jargon qui fait la science, mais ce que l’on fait sur le terrain. Cela ne signifie pas la relativité des savoirs où toutes les opinions se valent (comme le pensait Feyerabend et le postmodernisme intellectuel et, aujourd’hui, un certain négationnisme antiscientifique), l’expérimentation a prévalence sur les mots eux-mêmes. Des mots sans exploration du problème, sans l’approfondissement d’une idée, sans des observations concrètes, ne veulent rien dire et n’enseignent rien.  «Qu’est-ce qui fait bouger ce jouet ?» «L’énergie». Mettre le mot « énergie » sur une chose n’apporte guère la compréhension du phénomène.

Les mots sont le propre de l’Homme, et l’être humain est faillible.

Selon moi-même, ce qui fait un livre de science ou de vulgarisation scientifique, c’est un livre qui montre comment réaliser des expériences ou qui explique comment des expériences ont été conduites (c’était le cas de Science-et-Vie jusqu’à la fin des années 1990, avec les rubriques «l’informatique amusante» et la «chimie amusante» et la «biologie amusante»). Mais un livre rempli uniquement de mots, sans inciter et encourager à expérimenter par nous-mêmes, n’est pas vraiment un livre de science.

feynman1

« Nous ne pouvons pas définir n’importe quoi précisément. Si nous y tentons, nous allons dans cette paralysie de la pensée qui vient des philosophes…  L’un qui dit à l’autre : vous ne savez pas de quoi vous parlez ! Le second dit : que voulez-vous dire par parler ? que voulez-vous dire par « vous » ? que voulez-vous dire par savoir ? »

feynman2

« Vous pouvez connaître le nom d’un oiseau dans toutes les langues du monde, mais quand vous avez terminé, vous ne saurez absolument rien du tout de l’oiseau. Alors regardons l’oiseau et observons ce qu’il fait — c’est ce qui compte. J’ai appris très tôt la différence entre connaître le nom de quelque chose et savoir quelque chose. »

feynman3

« Ce n’est pas important combien votre théorie est belle, ce n’est pas important combien vous êtes intelligent. Si ce [votre théorie] n’est pas en accord avec l’expérience, elle est fausse. »

Bonnes fêtes de fin d’année à tous. 🙂

© 2013 John Philip C. Manson

Publicités

L’expérimentation scientifique, un échec

Je découvre quelque chose sur Yahoo qui confirme ce que je pensais au sujet de l’enseignement des sciences.

Voici une copie d’écran :

questionYQR

 

Autre copie d’écran :

yqr2

Les lycéens savent résoudre des exercices vus dans des livres, après avoir suivi un cours sur des connaissances de base. Les livres scolaires sont alors assimilables à des vérités immuables prédigérées. Mais les livres ne sont qu’un moyen indirect d’accès aux connaissances scientifiques. On ne devrait connaître que ce que on a expérimenté soi-même. La démarche scientifique est l’expérimentation : on observe des phénomènes et on réalise des mesures quantitatives, on teste des hypothèses. La science c’est cela. Mais réduire la science à des cours dirigés par des livres, c’est dénaturer ce qu’est vraiment la science. On ôte aux lycéens l’accès aux définitions de base de ce qu’est la science. Ainsi je ne suis pas étonné dans un pareil contexte que les lycéens soient si démunis quand leur professeur leur demande de réaliser un devoir basé sur des exemples de démarche scientifique. Parce que les élèves, bien qu’ils sachent faire des exercices classiques, ne savent pas ce qu’est la science par définition, à travers les critères épistémologiques. C’est une lacune que l’Éducation Nationale devrait s’efforcer de combler… Avant même d’enseigner certaines théories scientifiques, l’école devrait d’abord décrire en quoi consiste la méthode scientifique et inciter les élèves à expérimenter eux-mêmes !

© 2013 John Philip C. Manson

Une vocation pour les maths et/ou la physique ?

Comment naît (ou faire susciter) une vocation en maths et en physique ?
Une vocation pour les maths et/ou la physique : une volonté, un plaisir, une méthode,… et des dangers à connaître.

  • On devient bon en maths en travaillant régulièrement.
  • On devient cancre par l’habitude de la paresse.

C’est en forgeant qu’on devient forgeron.

C’est aussi simple que cela. Avant de se lancer dans les sciences, il faut maîtriser le langage. La lecture des dictionnaires est essentielle pour comprendre les définitions des mots. Il est important d’élargir le vocabulaire.

Les maths et les sciences, comme tout domaine (comme le sport par exemple), c’est par l’envie d’apprendre et de comprendre. Le talent c’est l’envie de faire quelque chose, en y trouvant plus de plaisir que d’avoir l’impression de devoir accomplir une corvée.

Une motivation, ça arrive soudain, un jour, par un déclic, un détail, quand on recherchait soi-même une réponse à un truc. Puis la curiosité déclenche une réaction en chaîne : une boulimie d’apprendre toujours plus. Savoir qu’on peut trouver tout seul, c’est s’ouvrir à l’indépendance et la liberté. Pourquoi les profs feraient vos devoirs à votre place ? Et pourquoi (dans un tout autre contexte) laisseriez-vous des gourous penser à votre place ?

Donc bref, apprendre, être curieux, multiplier les situations à résoudre, mais disposer d’un outil précieux à ne pas négliger : l’esprit critique. Pour rester objectif. Et se souvenir des critères épistémologiques de la science, à travers le problème de la démarcation entre la science et ce qui ne relève pas de la science. Pour éviter l’amalgame entre science et mysticisme. Et se souvenir que les théories sont des représentations faillibles du réel (à travers l’observation ou l’expérimentation). Voici un exemple épistémologique très simple qui résume la scientificité : la carte n’est pas le territoire. Ces critères s’appliquent aux sciences de la nature dont la physique, les maths étant l’édifice de toutes ces sciences. J’ai dit que la carte n’est pas le territoire : en effet, les maths servent à décrire et expliquer des opérations et des expériences de physique, mais pas le contraire. C’est-à-dire que la vérité scientifique ne se construit pas d’abord sur des concepts mathématiques ou géométriques pour tenter d’inventer la réalité physique. Ainsi, le chercheur indépendant Antony Garrett Lisi (http://fr.wikiquote.org/wiki/Antony_Garrett_Lisi) avait présenté une «théorie» douteuse dans laquelle il affirme que «les équations algébriques qui décrivent le comportement de toutes les particules sont la conséquence de la géométrie d’un seul objet (Le groupe de Lie E8). Tout le contenu de l’Univers n’est donc que pure géométrie !» (source : Science et vie, nº 1084, janvier 2008, p. 51).

La physique n’a jamais été la conséquence des mathématiques. Les maths ne sont pas ladite réalité physique ni sa trame. Les maths ne sont qu’un outil pour construire une théorie abstraite à partir des faits de la physique, une théorie scientifique axiomatisée c’est elle qui est la conséquence des données quantitatives issues des observations et des expériences de physique. Les phénomènes précèdent leur théorisation, pas le contraire. On observe d’abord, afin de recueillir des données quantitatives (à travers des mesures), ensuite ces données sont comparées entre elles afin d’établir des lois physiques, puis l’on construit une théorie. Par exemple, le résultat de l’expérience de Michelson-Morley en 1887, qui contredisait l’hypothèse de départ, a eu pour conséquence la théorie de la relativité restreinte (d’Einstein) en 1905. Il est évident que l’on ne construit pas de théorie sans données physiques. Autrement, c’est brasser de l’air, c’est faire de la spéculation au risque de diverger de la méthode scientifique. Bref, une page remplie d’équations n’est pas l’univers ni la cause de l’univers, au même sens qu’une carte n’est pas le territoire, ni qu’une carte n’est la cause du territoire. Le territoire existe d’abord (il préexiste), ensuite on dessine une carte pour représenter ce territoire que l’on observe et explore (directement sur le terrain ou par vue aérienne, voire par photo satellite). On observe, puis on tire des conclusions. Mais émettre des concepts avant même d’observer ou d’expérimenter, ce n’est pas vraiment de la science.
En plus, A. Garrett Lisi annonce que «en outre, [la théorie] prédit pour l’instant une constante cosmologique gigantesque, alors que les observations la donnent très petite.»    En voila un qui décide comment doivent être les faits, en dépit des observations, plutôt que reconnaître l’invalidité de la prédiction, celle-ci étant réfutée par les faits eux-même. Depuis quand une théorie est-elle dogmatiquement vraie et que les faits sont faux ? Une théorie scientifique a pour définition selon laquelle la théorie doit pouvoir être réfutée si celle-ci est fausse, donc une théorie peut être fausse. Par contre, les faits, c’est-à-dire l’observation et l’expérimentation rigoureuses des phénomènes physiques, contrairement aux interprétations qu’on en fait, ne peuvent mentir.
Dans Wikiquotes.org, la catégorie des «auteurs scientifiques» incite à s’y interroger. C’est dans ce site que j’avais pu trouver les citations de A. Garrett Lisi. Maintenant, je me penche sur le cas du chercheur japonais Masaru Emoto. Selon Wikiquote, ce chercheur étudierait les effets de la pensée sur l’eau.
À première vue, cela paraît déjà bizarre. Mais pour en avoir le cœur net, examinons les citations de M. Emoto.
Je cite Emoto : «Les 70% environ de notre planète sont recouverts d’eau, et 70% environ du corps humain ne sont qu’eau» (Le miracle de l’eau (2007), Masaru Emoto (trad. Gérard Leconte), éd. Guy Trédaniel, 2008 (ISBN 978-2-84445-866-7.), p. 7 et 8)
Il est vrai que l’eau recouvre 70% de la SURFACE terrestre. Il est vrai aussi que le corps humain contient (en MASSE ou en VOLUME) environ 70% d’eau. D’une part, relier ces deux vérités n’est faire qu’une ANALOGIE, mais pas une relation de CAUSALITÉ. D’autre part, deux pourcentages similaires ne signifie rien quand les mesures concernent deux grandeurs physiques différentes : une surface n’est pas une masse ni un volume. Utiliser une telle analogie, c’est de la numérologie, non ? En effet. Quelle heure est-il ? Deux kilomètres !
Je cite encore Emoto : «D’après les cristaux, l’eau qui est en nous contient l’énergie des mots.» (du même ouvrage).
Quels cristaux ? Le chlorure de sodium de l’eau de mer ? Les sels de la composition minérale du sang humain ? L’énergie, ah ! ce terme abstrait désignant une réalité bien abstraite et quantifiable en science n’a pas d’équivalent sérieux avec l’énergie chez le domaine de la spiritualité. L’énergie des mots ? L’aptitude au langage provient d’une zone spécifique du cerveau, à peu près au sommet du crâne. Les neurosciences montrent que ce sont les neurotransmetteurs (dopamine, mélatonine, et autres) qui sont le siège de l’activité neuronale. Mais de l’énergie des mots dans l’eau, ça veut dire quoi ? C’est une métaphore ratée ? Ou une extase mystique ? Je ne trouve pas ça très rassurant… D’ailleurs, le titre «Le miracle de l’eau» ressemble à de la science-spectacle. Je pressens d’autres textes construits selon une interprétation personnelle et subjective.
Dans le jargon scientifique, chaque mot, chaque phrase, a un sens bien précis. Mais quand un texte est flou, abscons, évasif, avec un sens indéfini, des mots qui ressemblent au jargon scientifique mais selon une structure inhabituelle, alors il y a quelque chose d’anormal.
Par curiosité, je visite la biographie de Emoto (http://fr.wikipedia.org/wiki/Masaru_Emoto) sur Wikipedia, dont je cite : «Des scientifiques critiquent les procédures expérimentales pour leur insuffisance2 et estiment qu’il existe de nombreux biais cognitifs dans les expériences d’Emoto».  Je ne suis pas étonné. On voit ensuite que Emoto a pour spécialité la «médecine alternative». Ses écrits surfent sur un thème très proche de la fameuse (fumeuse) mémoire de l’eau (http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9moire_de_l%27eau) qui servit à servir d’alibi bidon à la pseudo-science homéopathique. De plus, la référence aux cristaux (quand cela ne concerne pas la minéralogie ni la cristallographie), c’est un thème irrationnel très prisé par la mouvance New Age… La page d’Emoto sur Wikipedia est classée dans la catégorie « pseudo-science ».
Ce que font les chercheurs indépendants et controversés est critiquable, certes. Mais la question essentielle est la suivante : pourquoi Wikiquote réunit-il dans sa catégorie «Scientifiques» des auteurs discutables et ayant peu publié dans des referres (Garrett Lisi, Emoto…) par rapport à des scientifiques notables par leurs travaux majeurs (Albert Einstein, Schrödinger, Max Planck, Henri Poincaré…) qui ne sont même pas recensés dans ladite catégorie ? De plus, dans la catégorie, on trouve d’autres scientifiques discutables (exemple : M. Fleischmann, co-«découvreur» de la FUSION FROIDE, «théorie» du type « fringe science », à la frontière de la pseudo-science ou de la science fictive). Il va falloir penser sérieusement à rééditer la catégorie des scientifiques chez Wikiquotes.
James Randi, le fondateur de la James Randi Educational Foundation, a publiquement proposé d’offrir à Emoto la somme d’un million de dollars s’il pouvait reproduire les résultats de ses expériences selon la procédure en double aveugle. Les travaux d’Emoto n’ont jamais été publiés dans une revue scientifique à comité de lecture.
Pour se proclamer scientifique, il faut respecter les critères de la méthode scientifique, que l’on fasse une découverte ou pas.
Sans esprit critique, les lecteurs gobent n’importe quoi. Jusqu’où peut-on croire ?
Il faut veiller et rester vigilant sur le risque de dénaturation de la méthode scientifique. Des épistémologies alternatives peuvent conduire à des dérives idéologiques. Les matheux platoniciens peuvent par exemple réécrire la physique en choisissant esthétiquement et subjectivement des polyèdres comme base de toute doctrine… Pire encore, les créationnistes pourraient réécrire la science pour légitimer leurs doctrines et tenter de lancer un renouveau religieux face à la montée de l’athéisme depuis le XXe siècle. La secte New Age, elle, peut s’immiscer et se glisser dans les institutions scientifiques pour semer la confusion et l’amalgame, en professant une doctrine qui mêle la physique quantique et le mysticisme syncrétiste. (voir ici : https://jpcmanson.wordpress.com/2013/01/28/le-vrai-visage-du-new-age-ou-nouvel-age/ et là aussi : https://jpcmanson.wordpress.com/2011/12/04/larnaque-de-lusurpation-de-la-physique-quantique/ puis là : https://jpcmanson.wordpress.com/2011/12/03/la-physique-quantique-usurpee/ et surtout ça : https://jpcmanson.wordpress.com/2013/01/08/retour-sur-le-mysticisme-quantique/)

L’important n’est pas les réponses de la science, mais de se poser de bonnes questions.

Des questions fondamentales.
Par exemple :
  • Peut-on prouver si un test de QI est faux ? Si la question se pose pour la première fois, alors le QI n’a jamais suivi les critères de la méthode scientifique.
  • Peut-on prouver si les interprétations des psychanalystes sont fausses ? S’il n’est pas du tout possible de concevoir une expérience pouvant invalider une théorie si celle-ci est fausse, alors ladite théorie est une pseudo-science.
Le talent pour les maths et les sciences, c’est autant dans la sueur que le plaisir. Rien ne tombe tout seul du ciel. Rien n’est acquis si on ne fait rien.
Le professionnalisme dans les sciences, c’est dans la rigueur par rapport à la méthode scientifique, par le devoir de rester objectif et critique. L’imposture du mysticisme et des pseudo-sciences, tout comme les fraudes scientifiques, ça n’a pas sa place dans les sciences. Le plus incompréhensible n’est pas le comportement scandaleux des fautifs, mais l’indifférence des scientifiques qui sont intègres et qui sont trop occupés pour constater une certaine montée d’obscurantisme.
J’ai vu des choses atterrantes, affligeantes, sur la progression de la secte New Age dont les meneurs ont parfois jadis été scientifiques ou qui dénaturent eux-même la science… Par exemple, une médecin russe diplômée en Suisse est devenue bionutritionniste (grâce à «l’infini quantique»), un conférencier complice est prof des universités (spécialité cancérologie), puis un autre docteur russe spécialisé en «biophysique» a participé au magazine douteux « Science et Inexpliqué », ensuite un philosophe hongrois influent est un adepte du concept New Age des annales akashiques… Alors, pour être bref, le New Age envahit les milieux médicaux, universitaires et gagne même aussi les ingénieurs. C’est alarmant. Irions-nous jusqu’à voir, impuissants ou lâches, au remplacement progressif de la méthode scientifique par des idéologies mystiques ? Des croyances personnelles doivent rester privées et ne pas interférer avec les métiers scientifiques. De plus, je ne connais aucun scientifique assez crédule pour croire lui-même avec sincérité au mysticisme, enfin je ne suis pas sûr là-dessus… Pourquoi rester indifférents face à ces dérives ? Le problème est très sous-estimé, à mon avis. C’est grave.
À travers la vulgarisation scientifique et la naissance des vocations scientifiques, la première chose à enseigner est la définition de la science (qu’est-ce que la science ?), les critères épistémologiques de scientificité, et les détails de la méthode scientifique. Pour anecdote, au collège et au lycée, on m’a appris les sciences avant même les définitions fondamentales. Ce n’est qu’avec la documentation hors scolarité que je me suis aperçu qu’il existait une grave lacune dans l’enseignement des sciences. C’est cette lacune qui m’a incité à créer mon blog en 2007, parce qu’il faut réparer ce problème.   https://jpcmanson.wordpress.com/2011/12/03/definition-de-la-science/
© 2013 John Philip C. Manson

Une découverte hors de notre portée technique est-elle une preuve indirecte d’une civilisation extraterrestre technique ?

Une chose qui est hors de notre portée ne peut pas être découverte…
Une preuve matérielle (atomes, molécules, champs, forces, spectre électromagnétique…) est ce qui est nécessairement à la portée de nos yeux ou de nos instruments de mesure (observations + expériences).«Une découverte hors de notre portée», dans le sens d’impossibilité de l’observer ou de l’expérimenter, est une contradiction.

Vivre dans la contradiction sans éprouver la moindre gêne, c’est une bizarrerie. Les contradictions incitent au doute.

Une chose qui existe doit nécessairement pouvoir être prouvée. On peut disposer des moyens d’observation pour cela, ou savoir comment faire mais ne pas pouvoir le faire, tout est question de temps et d’argent et de moyens parfois difficiles à mettre en œuvre.
Mais l’inexistence d’une chose ne peut pas être prouvée, c’est un non-sens. Mais quiconque affirme l’existence de X doit prouver lui-même que X existe. Ce n’est pas aux sceptiques de prouver que X n’existe pas, parce que c’est un non-sens logique.

L’exemple de l’étoile à neutrons a de particulier que celui-ci est un concept a priori crédible, mais techniquement on n’a aucune observation ni aucune expérimentation en ce qui concerne une masse compacte de neutrons à l’échelle macroscopique (techniquement on ne connaît que les neutrons individuels et très rapides, comme ceux émis par certains corps radioactifs). L’étoile à neutrons est un objet théorique mais on n’a aucune preuve de ce que c’est concrètement et de ce qui s’y passe. Donc je maintiens mes propos : une découverte repose nécessairement sur des preuves observationnelles ou expérimentales. Un concept crédible peut précéder une découverte, mais il n’y a de découverte que si le modèle est validé par des preuves. Autrement, ça ne reste qu’une hypothèse. Tout ce que nous avons actuellement au sujet des étoiles à neutrons, ce sont les «vues d’artiste», et l’on a d’observation que les rayons X que ces étoiles émettent… (exemple ici : http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=4434 ) L’imaginaire ne doit pas remplacer la méthode scientifique.

Dans tout ce que je dis, je ne nie rien. Je ne nie pas par exemple l’existence des étoiles à neutrons. En science, les preuves se révèlent nécessaires, c’est tout. À propos de l’invisibilité, si ce phénomène paraissait impossible autrefois, et qu’il commence à devenir crédible techniquement, on commence alors à disposer de preuves que cela commence à devenir une réalité. Mais tant que les travaux sur l’invisibilité n’étaient pas encore développés, nous ne pouvions pas savoir d’avance si cela était possible ou pas. Une découverte ne se devine pas d’avance par télépathie ni par la voyance… Exiger des preuves et nier quelque chose, ce sont deux choses différentes. On ne peut pas deviner ce que sont les choses tant qu’on ne les aura pas encore observées ou expérimentées. Ce serait périlleux de croire que des modèles théoriques sont des faits.

  • «Toute connaissance accessible doit être atteinte par des méthodes scientifiques ; et ce que la science ne peut pas découvrir, l’humanité ne peut pas le connaître.»    (Bertrand Russell / 1872-1970 / Religion et Science / 1957)

Comment devrait être le programme de chimie ?

Comment devrait être le programme de chimie dans l’enseignement secondaire ?

Si les maths ont une place importante dans les sciences, il existe des choses qu’il faut encourager : l’expérimentation scientifique.

En chimie, comme en physique, beaucoup de temps est attribué aux notions théoriques. La pratique, en chimie STL (sciences et techniques de laboratoire), se résume à réaliser des préparations de produits chimiques (c’est-à-dire des synthèses), bref on réalise des distillations, des dosages acido-basiques, des pesées. Ce sont les bases élémentaires nécessaires. Mais il manque quelque chose d’essentiel qui fait la valeur de la science : on formule des hypothèses, et on les vérifie en réalisant des expériences. Cette démarche n’est pas vraiment approfondie en classe.

L’expérimentation scientifique permet d’améliorer l’attitude critique et la rigueur sur des problématiques de nature scientifique. Ça incite à vérifier par des expériences que de se contenter d’idées-reçues entretenues par les médias pas toujours très rationnels et malheureusement trop sensationnalistes.

Des initiatives, comme par exemple la «main à la pâte» dès l’école primaire, grâce à Georges Charpak, voila une bonne démarche.

Actuellement, au lycée, les élèves suivent des cours sur les notions théoriques, puis ils font des synthèses chimiques en laboratoire en suivant une procédure à suivre. Cela prépare pour des métiers comme laborantin (pour faire des analyses, notamment la chromatographie) ou comme agent de production dans une usine. Mais la France a aussi besoin de chercheurs, et il faudrait favoriser l’expérimentation scientifique à partir d’hypothèses posées par les élèves.

Il n’y a pas que les sciences qui ont besoin d’un coup de pouce. Les cours de français aussi. Il faut une réforme active pour faire reculer les difficultés liées à l’illettrisme. D’après le journal L’Express, 100 000 jeunes chaque année sortent de l’école à 16 ans en ne sachant presque pas lire. http://www.lexpress.fr/actualite/societe/education/echec-scolaire-le-systeme-scolaire-n-offre-pas-de-place-aux-parents_1100319.html

 

© 2012 John Philip C. Manson

Confirmation expérimentale personnelle de la loi de Stefan-Boltzmann

Les 10 et 11 décembre 2011, j’ai personnellement pu réaliser des expériences afin d’évaluer la validité de la loi de Stefan-Boltzmann.

Liste du matériel nécessaire : une ampoule électrique à incandescence de 40 W, et un thermomètre à pointeur laser et capteur thermique (le mien est de marque Voltcraft IR-270L). L’ampoule doit néanmoins être faite en un verre translucide, donc sans opacité (un verre bien transparent laisse passer une majorité du rayonnement).

Lorsque l’ampoule est allumée depuis une durée suffisante pour que la température de sa paroi extérieure soit maximale, j’ai opéré sur une ampoule allumée depuis environ une durée de 6 heures.

  • Plusieurs mesures avec le thermomètre ont établi que la surface en verre a une température maximum de l’ordre de 191°C.

La température absolue T et la puissance électrique P de l’ampoule sont reliées entre elles par l’équation suivante :

T⁴ = P / (2 × S × s)

où S /2 est la demie-surface de la paroi de verre à travers laquelle le rayonnement est émis

et s = 0,0000000567 W/(m².K⁴), constante de Stefan-Boltzmann.

L’équation indique que pour P = 40 W une température de 184,4°C (T = 457,55 K), ce qui est proche de 191°C.

Satisfait du résultat, j’ai reproduit l’expérience cette fois sur le tube à néon de ma cuisine (tube en forme de cylindre refermé sur lui-même, donc une forme de tore). La température de surface du tube torique est de 33°C (soit T = 306,15 K), et le calcul indique que le néon aurait une puissance de 88,46 W (plus tard, une inscription derrière le tube indique une puissance de 80 W, ce qui est proche du calcul).

Les ampoules à incandescence ont une durée de vie de 1000 heures, ainsi une ampoule de 40 W qui dure 1000 heures a pu donc tout au long de sa vie faire circuler une puissance électrique de 40 kWh. Concernant les ampoules à basse consommation, elles éclairent beaucoup moins fort, mais ces ampoules ne sont pas éternelles (je vous laisse imaginer le travail de traitement de ces ampoules «écolos» sachant qu’elles contiennent du mercure toxique)…

Les tubes à néon fonctionnent sans filament, avec un starter et deux électrodes dans un tube rempli d’un gaz inerte. Un tube à néon, voila quelque chose d’économique et qui éclaire suffisamment et qui est durable : le tube à néon de ma cuisine, je l’ai depuis août 2003 (il y a déjà 8 ans et 4 mois) et il est toujours en excellent état. Mieux que les ampoules basse consommation achetées tous les 3 mois…

Complément d’information :

  • Dans un espace d’environ 7 cm autour de la surface d’une ampoule électrique (en forme de flamme de verre translucide) de 40 W, l’air est a priori parfaitement stérile lorsque le verre de l’ampoule a atteint sa température maximum (191°C sur le verre, et 100°C à 7 cm de la surface). À 1 mm du filament de tungstène, la température serait voisine de 1520°C (théoriquement).
  • L’expérience de mesure de la puissance du rayonnement optique a été reproduite avec une simple bougie de paraffine : la température est de l’ordre de 155°C à 2 cm de la base de la partie bleutée de la flamme, et de plus de 80°C à propos de la partie supérieure de la flamme jaune. L’expérience avec une bougie a montré que celle-ci a une puissance comprise entre 8,5 et 18,3 W. À noter que la puissance d’une bougie varie beaucoup selon les modèles utilisés : la puissance de la flamme est proportionnelle à la surface de la flamme et proportionnelle selon la puissance quatrième de sa température absolue.

© 2011 John Philip C. Manson