Carlo Rovelli par-delà le visible Mon article 7 Le mystère

 

 

 

 

Livre de carlo rovelli par-delà le visible http://www.actu-philosophia.com/spip.php?article673

 

J'écris mon blog pour partager ma soif de connaissances, mes réflexions et mes passions et mes lectures. Dans ces articles, je voudrais partager "ma lecture" du livre de Carlo Rovelli "par-delà le visible". Ecrire ce que je retiens de mes lectures me permet de réfléchir à la compréhension que j'en ai. je mets entre guillemets les passages qui me semblent importants ou qui me frappent. Et par dessus tout je fais des recherches sur internet pour compléter ma lecture avec le maximum de liens que souhaite responsables, qui permettent aux lecteurs d'approfondir la connaissance du sujet.   

 

http://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-PDF/IdP2011/06_Rovelli.pdf (La « théorie des boucles » est une théorie quantique pour le champ gravitationnel. Son objectif est de décrire les phénomènes gravitationnels quand leurs effets quantiques ne peuvent pas être négligés)

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3814 (Comment la physique se prépare à une nouvelle révolution conceptuelle fondamentale?)

http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/article-la-poursuite-de-l-espace-temps-quantique-38387.php  À la poursuite de l'espace-temps quantique. L'espace et le temps émergeraient de l'intrication quantique de minuscules bribes d'information : telle est l'audacieuse hypothèse explorée par le projet collaboratif It from Qubit (https://arxiv.org/pdf/1306.0545.pdf). Clara Moskowitz]

https://perimeterinstitute.ca/people/research-area/quantum-gravity (liste des chercheurs en gravité quantique)

Site conçu dans le cadre des TPE (Travaux Personnels Encadrés) en classe de Terminale S:

http://gravitations.pagesperso-orange.fr/plan.htm

http://gravitations.pagesperso-orange.fr/boucles.htm (la gravitation quantique à boucles)


 


 

1) Préambule.

Comme je l'ai dit dans Dans mon article 1, j'ai interrompu mes articles à propos du  livre de Lee Smolin "La renaissance du temps" au chapitre 14.  Je vais d'abord approfondir la question du temps avec la lecture du livre de Carlo Rovelli "par-delà le visible, la réalité du monde physique et la gravité quantique". Dans l'article 1), j'ai sauté directement à la troisième partie:  espace quantique et temps relationnel. Après les rappels historiques passionnants et des explications dont Carlo Rovelli a le secret concernant la relativité et la physique quantique, leurs limites et questionnements et qui ont abouti à ce que Lee Smolin décrit comme la crise de la physique avec son "rien ne va plus en physique", nous abordons ici les mystères de la gravitation quantique dont l'ambition est de dépasser ces problèmes et limites par une nouvelle théorie qui en réalisera peut-être l'unification. Dans l'article 2, nous avons vu que l'espace est un réseau de spins, dont les noeuds représentent les grains élémentaires, et les liens leurs relations de voisinage. L'espace-temps est créé à partir des processus où ces réseaux de spins se transforment les uns en les autres, et ces processus sont exprimés par des sommes de Mousses de spins, où une mousse représente un parcours idéal d'un réseau de spins, c'est à dire un espace-temps granulaire, où les sommets du réseau se combinent et se séparent. Ce pullulement microscopique de quanta à l'origine de l'espace et du temps obéit au calme apparent de la réalité macroscopique qui nous entoure. Chaque centimètre cube d'espace et chaque seconde de temps qui passe sont le résultat de cette mousse dansante de quanta minuscules....

Tous mes articles sur "ma lecture du livre de Carlo Rovelli "par-delà le visible:

 

Qu'avons-nous appris dans cet article 6?

Carlo Rovelli revient à la théorie et examine ce qu'il appelle un véritable fantôme qui va hanter la physique théorique en suscitant enthousiasme et confusion: "l'INFORMATION". Il pense que de nombreux scientifiques soupçonnent que le concept d'information peut être fondamental pour accomplir de nouveaux pas en avant en physique. Et quel rapport a t-elle avec la gravité quantique?

En 2-1) Introduction sur l'information: on a vu que l'information ne mesure pas ce qu'on sait, mais le nombre d'alternatives possibles, c'est la capacité de distinguer entre des alternatives, la possibilité pour les systèmes physiques de communiquer entre eux.

En 2-2) les réseaux d'information: On a vu que l'idée de Shannon de compter les alternatives et sa  théorie de l'information pouvaient conduire à cette vision de l'information comme interconnexion du monde puis comme connaissance du réel?

En 2-3) Ludwig Boltzmann et la chaleur, l'entropie est l'information manquante:  on a vu que si un liquide se refroidit, un peu de son énergie est transmise à l'air. Les molécules s'agitent plus lentement, et celles de l'air plus rapidement. Et si on calcule l'information manquante, on trouve qu'elle a augmenté. C'est ce manque d'information que Boltzmann avait pressenti en comprenant ce qu'est la chaleur et pourquoi une tasse d'un liquide chaud laissé seul ne peut que se refroidir au lieu de s'échauffer. Cela a conduit à introduire la notion d'entropie. En physique (source wikipedia), "l'entropie est une grandeur thermodynamique associée à un système de particules, en théorie de l'information, elle quantifie le manque d'information"; toujours selon wikipedia "c'est une propriété étendue d'un système thermodynamique, étroitement liée au nombre Ω de configurations microscopiques (micro-états ) qui correspondent aux quantités macroscopiques qui caractérisent le système (telles que son volume, sa pression et sa température). En supposant que chaque micro-état est également probable, l’entropie S est le logarithme naturel du nombre de micro-états , multiplié par la constante de Boltzmann: S = k . ln Ω

En 2-4) Information et quantique. Jean Zin dans L'entropie, l'énergie et l'information au chapitre "L'entropie est une probabilité statistique (égalisation des températures) "[...] pour expliquer l'entropie il faut donc faire intervenir une perte d'information à chaque collision ou interaction, un oubli des conditions initiales (ou pour suivre le Prigogine de 1962, le fait qu'il y a des composantes négligeables, au regard des composantes principales, dont l'influence est donc perdue. C'est un effet de seuil semble-t-il)... Et plus loin; il dit: "L'information c'est le contraire de l'entropie". 

Selon Carlo Rovelli, la structure de la mécanique quantique peut être vue en termes d'information. En effet, sa structure formelle et ses axiomes peuvent être déduits de deux postulats simples:

     1) L'information importante dans tout système physique est finie (Il caractérise la granularité de la mécanique quantique)

     2) On peut toujours obtenir une nouvelle information sur un système physique (Il caractérise l'indétermination, le fait qu'il y ait toujours quelque chose d'imprévisible, ce qui permet une nouvelle information). L'information que nous avons sur un système donné peut être vue comme conséquence de nos interactions passées avec lui, information qui nous permet de prévoir quel sera l'effet, sur nous de future interactions avec le système. 

Pour C. Rovelli, Jonh Wheeler a été un des premiers "à saisir que la notion d'information est fondamentale pour comprendre la réalité quantique". L'équation dite de Wheeler-De Witt a ce ouvert la voie à  la gravitation quantique à boucles et à la cosmologie quantique. Wheeler a forgé le concept "it from bit": "tout vient du bit", c'est à dire de l'unité d'information, le choix (alternative minimale) entre un oui et un non. Le sens est donc: TOUT EST INFORMATION. Wheeler croyait qu'une analyse minutieuse de ce qu'est une information et de sa signification peut nous apprendre à connaître la réalité. Carlo Rovelli nous dit qu'en gravité quantique à boucles, "l'aire d'une surface quelconque" .. ."est déterminée par les spins des boucles qui coupent cette surface". Ce sont des quantités discrètes, quantifiées, et chacun d'eux contribue à l'aire. Et il continue: "Et donc, si je connais l'aire de de la surface, mais que je ne sais pas comment sont distribués ses quanta d'aire, j'ai de l'information manquante sur la surface". 

C'est Jacob Bekenstein qui, le premier a suspecté que l'information perdue peut apparaître, vue de l'extérieur, comme une entropie associée à l'aire du trou noir.  il est le précurseur de la thermodynamique des trous noirs. Il a également abordé divers aspects des liens entre gravitation et information. On parle maintenant de l'entropie de Bekenstein-Hawking. Les trous noirs émettent une radiation thermique de Hawking, deviennent plus petits et finissent par s'évaporer jusqu'à disparaître en posant donc le redoutable problème connu sous le non de paradoxe de l’information qui n'est pas encore résolu. Voir l'article de futura-sciences.com - Trou noir et paradoxe de l'information: le dernier article posthume de Hawking apporte-t-il la solution? Il a été vu sous une nouvelle lumière alors que Cumrun Vafa et Andrew Strominger ont montré que l'on pouvait expliquer la formule de Hawking-Bekenstein pour l'entropie de certains trous noirs, bien particuliers, dans le cadre de la théorie des cordes. L'évaporation complète de ces trous noirs exotiques devait assurer la conservation quantique de l'information, selon la conjecture holographique de
Maldacena. Voir le site futura-sciences.com où il est rappelé que "Bekenstein d'abord, puis Hawking ont montré que la surface de l'horizon des événements d'un trou noir était effectivement une mesure de l'entropie associée à la perte d'information. Pour Gérard 't Hooft et Léonard Susskind, cela voulait dire que l'information perdue concernant un objet en 3D tombant dans un trou noir était caractérisée par un objet en 2D. Ils baptisèrent cette conjecture le principe holographique. Aujourd'hui, certains physiciens supposent qu'il peut s'agir d'une loi universelle. Et Rovelli pense "qu'en réalité, personne n'a bien compris ce qu'est ce principe holographique". On calcule la probabilité de ce qui se trouve sur le bord, mais on en peut jamais décrire ce qui se passe exactement à l'intérieur. Il semble que la réalité en refuse la description complète. Il est question de la relation entre les systèmes et de l'information qu'ils ont les uns sur les autres. C'est cette information que les système s'échangent au bord entre un processus et un autre. De fait, on a toujours des corrélations entre des systèmes au-delà du bord, c'est à dire une situation "statistique". Carlo Rovelli envisage qu'à la base de notre compréhension du monde, outre la relativité générale et la mécanique quantique, il faut inclure la théorie de la chaleur, c'est à dire la mécanique statistique et la thermodynamique, donc la théorie de l'information.

En 3) 3-1) introduction. Le temps thermique. Quand un caillou arrive à terre, il s'arrête, le mouvement est stoppé; mais l'énergie cinétique est transformée en chaleur à ce moment précis. Et c'est un phénomène irréversible. Il distingue le film normal du film inversé de la chute, réversible, le passé du futur. En dernière analyse c'est toujours la chaleur qui distingue le passé du futur.Toutes les fois que se produit un phénomène qui garantit l'écoulement du temps,  il y a production de chaleur. Et la chaleur, c'est faire des moyennes sur de nombreuses variables selon la mécanique statistique.

 En 3-2) L'idée du temps thermique. Ce n'est pas de comprendre pourquoi le temps produit une dissipation de chaleur...mais pourquoi la dissipation de chaleur produit intrinsèquement, produit et génère du temps? Dans notre vie quotidienne, nous ne regardons pas les molécules, mais les objets macroscopiques, nous sommes toujours corrélés avec des moyennes. Et les moyennes dégagent de la chaleur et intrinsèquement, génèrent du temps. Pour comprendre le temps, il faut donc dépasser notre intuition, car le temps n'est "qu'un effet de notre négligence à l'égard des micro-états physiques des choses", c'est l'information que nous n'avons pas. Le temps est notre ignorance.

En 4) Réalité et information. La question qu'est-ce que le réel? est une question fondamentale de la connaissance humaine. D"Espagnat parle "du réel voilé", qu'on peut mettre en perspective avec le Védanta. La révolution quantique et  la philosophie de BOHR, HEISENBERG et SCHRÖDINGER, La nouvelle physique montre la prétention de la mécanique classique à connaître une réalité indépendante est impossible. Nous venons de voir que le temps est notre ignorance. Dans notre intuition, nous confondons ce que nous savons d'un système avec "son état absolu", la réalité indépendante. Ce que nous savons est toujours quelque chose à propos de notre relation entre "nous" et le système. Tout savoir est une relation et dépend donc à la fois de l'objet et du sujet. Il n'y a pas de savoir absolu. C'est pourquoi la notion d'information joue un rôle aussi central. Lorsqu'il est dit que "nous avons de l'information" sur la température mais pas sur la vitesse des molécules, cela n'est pas à comprendre en termes d'idées abstraite ou d'états mentaux. Cela exprime seulement que les lois de la physique ont fait qu'il existe une corrélation entre nous et la température (par ex, nous avons regardé un thermomètre), mais il n'y en a pas entre nous et les vitesses individuelles des molécules. Quand in dit 'la bille blanche dans tes mains a de l'information", c'est le fait qu'elle soit blanche aussi au lieu d'être rouge, ce qui est une des N possibilités du tirage lorsqu'on n' a vérifié ensemble la couleur. car alors, il n'y aurait pas d'information. La bille peut avoir de l'information, même si elle n'a pas d'état mental et ne pense pas, tout comme une clé USB contient de l'information même si elle ne pense pas: c'est le nombre de Gigabits gravés sur la clé qui contient l'information qu'elle peut contenir. 

Cette information, ces corrélations entre états des systèmes sont partout dans l'Univers. Carlo Rovelli pense pour comprendre le réalité, il faut savoir que nous nous référons  et nous parlons de quelque chose qui est étroitement lié à ce réseau de relations, d'information réciproque, qui tisse le monde. Nous avons morcelé cette réalité en objets mais "en réalité", elle n'est pas faite d'objets, c'est un flux continuel et variable. Nous avons établi des frontières aux objets. Mais où commencent et où finissent les vagues, les montagnes? Pourtant elles ont une réalité. Mais la question a t-elle un sens? Car ce ne sont pas des objets "en soi", mais de habitudes que nous avons prises de découper le monde pour pouvoir en parler plus facilement.  Leurs frontières sont arbitraires, conventionnelles et commodes. Ce sont des façons d'organiser l'information ou mieux, des formes de l'information dont nous disposons. Il en est de même de la notion de "système physique", cette notion abstraite qui n'est qu'une idéalisation, une façon d'organiser notre notre information "fluctuante" sur le réel. 

Synthèse: 

A propos du vivant: C'est un système particulier qui se reproduit, se reforme sans cesse, semblable à lui-même et interagit sans arrêt avec le monde extérieur. Comme ne subsistent que les plus efficaces à le faire, dans les systèmes existants, se manifestent les propriétés qui les font subsister; celles qui rendent leur subsistance possible - c'est pour cela qu'ils sont interprétables et que nous interprétons en termes d'intentionnalité, de finalité. Ainsi, selon C. Rovelli la découverte de Darwin est l'expression, c'est à dire le nom, que nous donnons au résultat de le sélection des formes complexes. Mais la façon la plus efficace pour subsister dans un milieu est de bien gérer ses corrélations avec le monde extérieur, donc l'information qu'on a sur lui (savoir la recueillir, l'emmagasiner, la transmettre et l'élaborer). Pour maximaliser l'efficacité de cette gestion de l'information, les outils on évolué depuis les codes ADN, les systèmes immunitaires, les organes sensoriels, les systèmes nerveux et les cerveaux complexes jusqu'à des langages, des livres, les illustres bibliothèques comme celle d'Alexandrie, les ordinateurs et ...?

A propos de l'information: C. Rovelli approfondit le sens de l'information en rappelant comment "la bille blanche que tu tiens dans ta main" peut te dire que la mienne est blanche aussi. Si, sur l'ensemble de N couleurs différentes, nous voyons tous les deux la même couleur blanche, la quantité d'information est égale à -Log2 N. C'est comme une mesure de la diversité. On peut mettre ceci sur le même plan que celui que C. Rovelli cite à propos d'Aristote: "La statue qu'Aristote voit dans un bloc de marbre existe; elle est réelle et c'est quelque chose en plus du bloc de marbre, mais qui ne s'épuise pas dans la statue même: c'est quelque chose qui réside dans l'interaction entre le cerveau d'Aristote, ou le nôtre, et le marbre. C'est quelque chose qui concerne l'information que le marbre a avec quelque chose d'autre et qui significatif pour Aristote et... pour nous. C'est quelque chose de très complexe qui concerne un discobole, Phidias, Aristote et le marbre, et qui réside dans la disposition corrélée des atomes de la statue et dans les corrélations entre ceux-ci et mille autres dans notre tête et celle d'Aristote."

 

2) Le dernier chapitre du livre "par-delà le visible":  Le mystère

 

Catégories : science
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