D'où vient l'énergie? Et d'ailleurs, c'est quoi de l'énergie?...

Question délicate, d'autant plus que le terme d'énergie est employé de façon tellement courante qu'on peut finir par en perdre le sens. Quand on déclare avoir "plein d'énergie...", c'est que l'on se sent capable d'accomplir des tas de choses, en fait, d'agir sur notre environnement. On est finalement là très proche d'une définition scientifique. L'énergie est en quelque sorte une monnaie d'échange entre objets (entre systèmes), qui leur permet de modifier leurs états ou leurs propriétés. A observer votre regard qui s'éteint, je sens que je ne suis pas très persuasif... Voyons quelques exemples:

            Une situation très classique tout d'abord: lançons une balle en l'air. 

Elle va tout d'abord vite, puis ralentit pendant quelle monte, s'immobilise en haut de trajectoire un infime instant, puis retombe en accélérant. Le graphique ci-contre montre comment évolue l'altitude de la balle au cours du temps. On vient de parler "mouvement", mais on peut aussi décrire la situation en termes énergétiques:

La balle a initialement plein d'énergie (appelée énergie cinétique) à cause de sa grande vitesse. Puis elle ralentit, donc, elle perd de cette précieuse énergie. Mais ici encore, rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. Notre balle a beau perdre de l'énergie cinétique, en échange, elle est quand même de plus en plus haut, et être haut, c'est aussi avoir une forme d'énergie: de l'énergie potentielle (de pesanteur). La balle perd donc de l'énergie cinétique, mais s'enrichit en énergie de pesanteur, qu'elle accumule. Une fois au sommet de sa trajectoire, en panne d'énergie cinétique, elle peut retransformer son énergie potentielle nouvellement acquise, en énergie cinétique: elle retombe en accélérant.

        Résumons nos deux nouvelle connaissances:

            Un objet est d'autant plus bourré d'énergie de pesanteur qu'il est haut et qu'il est lourd. On le sait instinctivement, on a moins peur de passer sous une échelle supportant une jeune donzelle de 45 kg que si elle ploie sous un peintre costaud de 120 kg, d'ailleurs, on redresse plus la tête dans le premier cas alors qu'on la rentre dans les épaules dans le deuxième (curieusement, Ginette n'a pas exactement les mêmes réactions).

Un objet est très riche en énergie cinétique s'il est lourd, et s'il va vite. Cette énergie là est même multipliée par 9 si la vitesse triple... Elle augmente donc très vite avec... la vitesse... Ainsi, vous faire charger par un éléphant de 10 tonnes courant à 30 km/h cause plus d'inquiétude que si c'est un lapin de 1 kg ayant la même vitesse. Mais méfiez-vous de ce rongeur s'il court à 3000 km/h, il causera les mêmes dégâts, sans compter les problèmes que vous aurez en essayant d'expliquer ce qui vous est arrivé. Vous comprenez peut-être aussi maintenant, qu'il faudra à votre voiture une distance d'arrêt 4 fois plus grande si sa vitesse est multipliée par 2 (d'où le classique paragraphe du code de la route...)

        Mais il existe de nombreuses autres formes d'énergie: Un ressort comprimé n'attend qu'une chose, l'occasion de jaillir dans les airs pour se planter dans votre oeil. Les molécules de butane se cassent en petits morceaux en présence de dioxygène pour donner une jolie flamme, qui ne demande qu'à transformer votre oeuf cru en oeuf au plat. Un pudding aux fruits confits contient presque assez d'énergie pour vous envoyer sur Mars, et vous surcharger en graisses de stockage énergétique si vous n'aviez pas prévu d'aller sur Mars ce week-end. Le Soleil émet assez d'énergie pour vous transformer en petite poupée charbonneuse après avoir passé 4 heures répandu(e) sur la plage.

        Mais les formes d'énergie finissent par se dégrader. Un pot de géranium se décroche du 4ème étage: il convertit son énergie de pesanteur en énergie cinétique, mais le trottoir est-là. Le pot est brutalement immobilisé, son énergie de mouvement disparait-elle? Mais non, elle est transformée pour une part en énergie sonore et d'autre part fournie aux fragments, qui glissent sur le sol, puis s'arrêtent. Pourquoi s'arrêtent-t-ils? Les frottements des atomes de trottoir sur ceux des tessons dissipent l'énergie des morceaux et la transforment en chaleur, ultime aspect que revêtira l'énergie au cours de ses transformations. Si vous voulez savoir des choses sur le lien existant entre chaleur et température, allez ici.

        Maintenant que vous percevez tous les déguisements que peut emprunter l'énergie, pensez à notre rémanente "crise de l'énergie". Les ressources de pétrole et de charbon s'épuisent (leurs molécules ou atomes peuvent libérer de l'énergie chimique, dans les combustions). Mais il a bien fallu fabriquer ces matériaux initialement. La géologie nous apprend qu'il s'agissait de plancton océanique pour le pétrole et de bois et végétaux divers pour le charbon. Ces êtres vivants, pour croître, ont eu besoin de lumière, d'énergie solaire. Les sources d'énergie fossiles sont donc de l'énergie solaire en conserve. Mais il a aussi fallu fabriquer le Soleil? Pour cela, il faut de l'énergie de gravitation (ou de pesanteur), et de l'énergie nucléaire, puisque le Soleil brille à partir de noyaux d'hydrogène qui fusionnent en hélium.

        Hem... Et d'où viennent ces noyaux? Synthétisés à partir du déferlement d'énergie initiale appelée le "Big Bang". Notre Univers est né il y a une quinzaine de milliards d'années avec un stock d'énergie dans son compte en banque, qui a donné naissance aux atomes (et oui, l'énergie peut créer de la matière, c'est ce que raconte E = mc² avec le "E" d'Energie et le "m" de masse et donc de matière), aux étoiles, à la lumière, aux longues molécules du vivant, aux êtres capables de modifier leur environnement et de modeler des portions de ce stock d'énergie à leur guise.

        Et là, celui qui demande "Mais, d'où vient le Big Bang..." pose une question à laquelle je n'ai pas de réponse, mais je suis sûr que vous trouverez énormément de gens ayant une opinion à ce sujet.