chapitre 12) La renaissance du temps article 5 (Lee Smolin: Partie II chap. 12)

pascal 1 Mars 2018 …

La renaissance du temps article 5 (Lee Smolin: Partie II chap. 12)

La mécanique quantique et la libération de l'atome

La réalité du monde physique et la gravité quantique: par delà le visible par calo Rovell

Dans ce nouvel article, je donne "ma lecture" du chapitre 12): "La mécanique quantique, sa naissance et la libération de l'atome".

"Toute cette discussion, conclut Lee Smolin en fin du chapitre 11 n'est pas tant la création d'univers à partir de trous noirs ou à partir de bulles durant l'inflation que du rôle joué par le temps et la dynamique dans la logique par laquelle les scénarios expliquent des propriétés connues de l'univers et en prédisent de nouvelles. Une théorie qui postule une évolution continue au cours du temps fait mieux que la théorie intemporelle pour expliquer les éléments de preuve observationnels. Elle fait une prédiction propre, tandis que les prédications de l'argument anthropique sont ajustables, comme on l'a vu, selon l'utilisation que nous voulons en faire. Les hypothèses basées sur l'idée que les lois de la nature évoluent avec le temps sont plus vulnérables à la falsification que les scénarios de cosmologie intemporelle, donc plus scientifiques au sens de Popper.

Pour Smolin, la réalité du temps est donc la clef pour affronter le mystère de "CE" qui sélectionne les lois de la physique. Nous allons maintenant voir, en commençant par le domaine quantique comment s'y prendre pour relever le défi lancé par le "rien ne va plus en physique" et comment Lee Smolin ose affronter un nouveau paradigme qu'il appelle de ses voeux dans ce nouvel article: La renaissance du temps article 5 (Lee Smolin: Partie II chap. 12) - La mécanique quantique et la libération de l'atome".

1) Commençons par le temps et ce qu'en disent les physiciens.

Dans son cours de philo, PJ Dessertine conclut: "Le temps n'est ni simplement une réalité objective ou subjective, il ne peut non plus être seulement une forme transcendantale au sens kantien. Et pourtant, il est indéniable qu'il possède toutes ces facettes contradictoires. Et si le temps défie ainsi la logique, c'est parce qu'il renvoie à une réalité plus fondamentale. L'homme vit dans le temps et met l'ensemble des réalités dans le temps parce qu'il existe (étymologiquement ek-sistere: être hors de soi), c'est-à-dire parce qu'il est continuellement contraint de confronter son "infini intérêt à vivre" (Kierkegaard) avec une réalité qui par sa nature changeante lui est inadéquate. Il convient d'insister : il ne s'agit pas d'un retour au temps subjectif. L'existence, le désir, le changement, réalités qui contribuent à l'élucidation du temps, sont préalables à la formation du sujet. Ce qu'exprime la notion de temps, au-delà de toute caractérisation du monde ou du moi, c'est un pathétique proprement métaphysique du vivre humain."

La science, depuis Copernic, Galilée et Newton n'a vu dans le temps que ce paramètre t, temps de newton et de toutes les théories scientifiques depuis lors. Mais la question fait débat. Nous avons vu dans l'article précédent, La renaissance du temps: Les lois évolutives (Partie II chap. 11), que la réalité du temps, selon Lee Smolin, est la clef pour affronter le mystère de ce qui sélectionne les lois de la physique. « Il est temps que la physique reconnaisse que le temps est réel » (26 April 2013 par Lee Smolin). Pour cela, il fait l'hypothèse que les lois évoluent. Continuons de le suivre sur ce chemin. Il se trouve que le fait de considérer que le temps est fondamental peut aider, comme nous allons le voir plus loin à résoudre l'énigme de la signification à donner à la mécanique quantique. La réalité du temps permet même une nouvelle formulation de la théorie quantique comme nous allons le voir aux chapitres 3) et 4) et cela peut nous éclairer sur la façon dont les lois évoluent avec le temps.

2) La théorie quantique

2-1) Etienne Klein explique ici que "c'est en 1900 que le physicien allemand Max Planck utilise pour la première fois le terme « quanta » pour désigner les « paquets » d'énergie échangés entre la lumière et la matière. Cette idée nouvelle, qui lui sert d'artifice de calcul, sera exploitée en 1905 par Albert Einstein dans sa démonstration expérimentale de l'existence de l'atome : la physique quantique vient de naître." La physique quantique? Une révolution scientifique et philosophique "si l’on devait choisir un seul qualificatif pour définir le monde moderne depuis le XVIe s jusqu'à nos jours, avec en point d’orgue le XIXe, ce serait assurément celui de "matérialiste". Le matérialisme a vraiment imprégné les mentalités et les idéologies propres à la Modernité (on pense par exemple au " matérialisme historique" si cher à Engels et a Marx) mais également la science qui fut, en quelque sorte, son bras armé [...] C’est alors que des le début du XXe siècle se mettra en place une toute nouvelle approche scientifique qui, s’intéressant à "l’infiniment petit", prendra le nom de "physique quantique" ou de "théorie des quanta" et mettra à bas les certitudes de la physique ’classique’ matérialiste. Cette nouvelle approche fut tellement révolutionnaire à l’époque qu’elle remit en cause beaucoup de nos paradigmes anciens et qu’elle constitue, aujourd'hui plus que jamais, un véritable pont entre la science et la religion."

2-2) La théorie quantique est certainement la théorie physique la plus performante jamais inventée, avec un degré de précision inouï (par exemple le moment magnétique de l'électron est connu avec une précision de 4 10-9, ce qui représente 1 mm sur 4 000 km) ou comme Bernard Dugué le dit: dans agoravox.fr "Le modèle standard peut se prévaloir d’une efficacité inouïe pour prédire certains résultats avec une précision qui la place au sommet des théories scientifiques sur ce point. Un golfeur aussi précis pourrait mettre la balle dans un trou situé sur la planète mars". Il n'y a guère de technologie numérique, chimique, ou biologique, médicale, du système GPS à l'Internet haut débit à la boite quantique et bientôt au calculateur quantique, encore embryonnaire (?) avec microsoft dans la course et dont nous dépendons de plus en plus qui ne doive son existence à la physique quantique.

Pourtant Lee Smolin, tout comme Einstein, mais avec la conscience des problèmes et paradoxes que nous avons vu en préambule et que David Louapre appelle Les 7 merveilles de la mécanique quantique, (Lee Smolin) affirme qu'il y a de fortes raisons de croire que la mécanique quantique est incomplète: Il écrit dans « La renaissance du temps »: "Einstein mit en lumière il y a longtemps que la mécanique quantique est incomplète parce qu’elle échoue à donner une description de ce qui se passe dans une expérience individuelle. Que fait au juste l’électron lorsqu’il saute d’un état d’énergie à un autre ? Comment des particules trop éloignées l’une de l’autre parviennent-elles à communiquer instantanément ? Comment semblent-elles apparaître en deux endroits à la fois ? La mécanique quantique ne fournit pas de réponse… La mécanique quantique est une théorie problématique pour trois raisons étroitement liées. La première est son échec à donner une image physique de ce qui se passe dans un processus ou une expérience individuels : contrairement aux théories physiques précédentes, le formalisme que nous utilisons en mécanique quantique ne peut pas être lu comme nous montrant ce qui se passe à chaque instant. Deuxièmement, dans la plupart des cas elle échoue à prédire le résultat précis d’une expérience ; plutôt que de nous dire ce qui va se passer, elle ne nous donne que des probabilités pour les différentes choses susceptibles de se produire. La troisième et plus problématique caractéristique de la mécanique quantique est que les notions de mesure, d’observation ou d’information sont nécessaires pour exprimer la théorie. Elles peuvent être vues comme des notions primitives ; elles ne peuvent pas être expliquées en termes de processus quantiques fondamentaux… Si vous voulez décrire complètement un système en physique classique, vous répondez à toutes les questions, et ceci vous donne toutes les propriétés. Mais en physique quantique, le dispositif dont vous avez besoin pour poser une question peut vous empêcher de répondre aux autres questions. Par exemple, vous pouvez demander ce qu’est la position d’une particule, ou vous pouvez demander ce qu’est le moment, mais vous ne pouvez pas poser ces deux questions à la fois. C’est ce que Niels Bohr a appelé la complémentarité, et c’est aussi ce que les physiciens signifient lorsqu’ils parlent de « variables non-commutatives »… En embrassant la réalité du temps, nous ouvrons un chemin pour comprendre la théorie quantique qui éclaire ses mystères et pourrait bien les résoudre. Je crois que la réalité du temps rend possible une nouvelle formulation de la mécanique quantique… Nous sommes habitués à l’idée de lois intemporelles de la nature agissant à l’intérieur du temps, et nous ne trouvons plus cela étrange. Mais prenez suffisamment de recul, et vous verrez que cela repose sur de grandes suppositions métaphysiques qui sont loin d’être évidentes… Il est une tradition – commençant avec Niels Bohr – d’affirmer que l’échec de la théorie quantique à donner une image de ce qui se passe au cours d’une expérience individuelle est l’une de ses vertus et non pas un défaut. Bohr a argumenté avec talent que le but de la physique n’est pas de fournir une telle image mais plutôt de créer un langage grâce auquel nous pouvons parler entre nous de notre préparation des expériences sur des systèmes atomiques et de ce que les résultats nous ont donné. Je trouve les écrits de Bohr fascinants mais peu convaincants. Je ressens la même chose à propos de certains théoriciens contemporains, qui disent que la mécanique quantique ne porte pas « sur » le monde physique, mais sur l’ « information » que nous avons sur le monde physique. Ces théoriciens avancent que l’état quantique ne correspond à aucune réalité physique ; il ne fait que coder l’information que nous, observateurs, avons sur un système… Après tout, quelque chose se passe lors d’une expérience individuelle. Quelque chose, et seulement ce quelque chose, est la réalité que nous dénommons électron ou photon. Ne devrions-nous pas être capables de saisir l’essence de l’électron individuel dans un langage conceptuel et un cadre mathématique ? … Alors je me range aux côtés d’Einstein. Je crois qu’il existe une réalité physique objective et que quelque chose qu’on peut décrire se produit quand un électron saute d’un état d’énergie dans un autre. Et je cherche une théorie qui en donne cette description. Bernard Dugué dit la même chose: "La physique quantique va permettre à la science occidentale de sortir de l’impasse moderniste et j’en suis certain. Vous n’en saurez pas plus. Ce court billet a vocation à susciter la curiosité. La solution de l’énigme sera révélée dans un livre assez consistant qui parlera aussi de cosmologie et qui dénotera avec des contrastes dans le contenu. Ne voyez aucune vanité dans ces propos." Voir en complément les liens en fin de ce chapitre.

2-3) C'est sûr, la physique quantique est un défi dans les efforts pour comprendre le monde. Villemin.Gérard le résume:"De manière particulièrement précise, elle permet: de comprendre la chimie, la découverte du transistor, la mise au point des lasers, le développement de la physique nucléaire, d'expliquer l'univers de façon cohérente. Mais, elle échappe à l'entendement. Elle est très difficile à comprendre. Elle ne traite pas de notre univers quotidien. Aucune image possible. C'est une création de l'esprit humain: Avec utilisation de mathématiques sophistiquées; Sans relation directe avec la réalité; Théorie faite de symboles; et Utilisant une équation donnant des probabilités: l'équation de Schrödinger" Dans Agoravox.fr, Bernard Dugué continue: "Seconde révolution quantique : Les particules et les champs n’existent pas ! La « déchirure ontologique » dans la matière et la revanche de Platon [... ] La théorie quantique des champs (QFT) a abouti au modèle standard et peut se prévaloir d’une efficacité inouïe pour prédire certains résultats avec une précision qui la place au sommet des théories scientifiques sur ce point. Un golfeur aussi précis pourrait mettre la balle dans un trou situé sur la planète mars. D’où une situation assez étrange car malgré cette théorie qui n’a fait qu’accumuler des succès expérimentaux et qui est d’une précision incroyable, les physiciens ne savent toujours pas quelle est la réalité qu’elle décrit. Ils savent l’utiliser mais sans comprendre ce qui se trame derrière, autrement dit ce qu’elle révèle de la nature [. .] Cette physique triomphe en laissant derrière elle une métaphysique très incertaine, pour ne pas dire absente... Le principal enseignement à retenir, c’est que la représentation et la compréhension de l’univers acquises depuis les débuts de la science moderne au 17ème siècle sont sur le point de basculer. Le monde avec ses objets basiques, ses interactions, ses forces, perd son statut ontologique. Le champ matériel et l’étendue ne sont que des propriétés dérivées et non plus fondamentales, même en les considérant sous l’angle des théories quantiques conventionnelles. L’illusion scientifique moderne s’effondre Elle a consisté pendant quatre siècles à faire comme si le monde physique étendu de Descartes, Newton puis Einstein, avec l’espace-temps et la matière, était le monde fondamental, un peu comme si on observait l’écume au dessus des océans pour en conclure que les fonds marins sont fait de cette même écume. Nous ne sommes qu’au début d’une immense révolution des connaissances."