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07 avril 2003
par Jean-Paul Baquiast
Le plein du vide
dans le domaine social
Le physicien Gilles Cohen-Tannoudji, conseiller scientifique au
CEA et professeur à Orsay, a été interrogé
sur le vide par l'excellent Stéphane Deligeorges lors de
l'émission "Continent Sciences" diffusée
le 4 avril 2003 sur France Culture. On sait que ce terme de vide,
signifiant "rien" ou "rien dedans", n'a plus de sens dans la physique
moderne. Ainsi le point de vue naïf selon lequel le Big Bang
serait apparu à partir de rien n'est plus accepté.
Gilles Cohen-Tannoudji a montré que le concept de vide devait
être interprété à la lumière de
la mécanique quantique, ce qui suppose l'effort d'entrer
dans le monde contre-intuitif de cette théorie. Nous voudrions
retenir de son exposé très clair le fait que la question
des nouvelles définitions du vide n'intéresse pas
seulement la physique corpusculaire. Elle peut éclairer aussi
le monde macroscopique des entités et relations sociales,
comme Gilles Cohen-Tannoudji l'a lui-même montré. Pour
illustrer son propos, il a en effet présenté deux
analogies inspirées de situations de la vie courante : une
élection avant proclamation des résultats et le marché
boursier avant son ouverture quotidienne, c'est-à-dire avant
la publication du CAC 40, indice qui fournit en temps réel
l'état des offres et demandes de valeurs formulées
par les opérateurs sur la place de Paris.
Nous avons déjà évoqué ici, en
présentant certains des concepts utilisés par la gravitation
quantique pour décrire l'univers [voir par exemple Lee Smolin,
Three Roads to
Quantum Gravity] qu'il était possible d'en tirer des
approximations ou analogies utilisables dans la description du monde
social. Les deux exemples retenus par Gilles Cohen-Tannoudji pour
décrire le concept de vide devraient de la même façon
faire réfléchir tous ceux qui veulent exercer une
action pertinente dans le champ politique et social.
Pour le montrer, on peut rappeler que la notion de vide est utilisée
par la cosmologie pour décrire, notamment, ce qui se passait
avant le Big Bang, ou ce qu'il peut y avoir derrière l'horizon
des trous noirs. On ne peut imaginer ce vide comme statique puisqu'il
a généré notre univers. Les hypothèses
dites de multivers suggèrent d'ailleurs que ce vide génère
sans cesse une infinité d'univers plus ou moins différents
ou proches du nôtre, comme des bulles s'échappant d'un
liquide en ébullition. On parle donc de fluctuations du vide.
Mais qu'est-ce qui fluctue exactement ? Qu'est-ce qui remplit le
vide ? Afin de répondre à cette question, les physiciens
font appel à la mécanique quantique.
Reprenons sommairement l'argumentation présentée par
Gilles Cohen-Tannoudji, en espérant ne pas trop la déformer.
Plutôt que de vide, il préfère parler d'état
fondamental, référentiel sur lequel se profilent les
éléments porteurs d'information. Il propose à
titre de nouvelle analogie l'image de l'horizon marin, apparemment
vide mais sur lequel l'observateur peut voir apparaître un
navire qui se rapproche. Ce navire constitue pour l'observateur
une information qui était jusqu'alors cachée derrière
la ligne d'horizon, mais qui n'en existait pas moins. On peut dire
que le navire représente pour l'observateur macroscopique
un quantum, lui-même macroscopique, d'information.
En physique microscopique ou corpusculaire, la notion de vide a
été bouleversée par la théorie des quanta.
Jusqu'alors, dans la théorie atomiste, puis newtonienne,
le vide était considéré comme un vrai vide,
c'est-à-dire un néant, où se mouvaient les
atomes ou les corps célestes. Le corrélat de cette
conception était le déterminisme laplacien : une fois
connues la position et la vitesse de tous les atomes constituant
l'univers, il était possible de prédire l'évolution
de celui-ci. La physique classique considérait deux concepts
distincts, le point matériel, qui ne change pas d'état
(il est et demeure l'objet le plus petit imaginable) mais qui change
de position et le champ (espace où se déploient les
phénomènes magnétiques, électriques
et optiques) qui contrairement au point matériel, n'a pas
de position (puisqu'il est partout) mais qui peut changer d'état.
La mécanique quantique moderne conserve ces deux concepts,
mais elle les relativise.
Quand les actions (l'action étant le produit d'une énergie
par un temps) sont très petites, de l'ordre du quantum d'action
de Planck, les phénomènes sont susceptibles de deux
descriptions complémentaires, l'une en termes de champ et
l'autre en terme de particule. Les deux réalités existent
conjointement. Ceci a d'abord été montré pour
la lumière par Einstein puis pour la matière par De
Broglie, qu'il a décrite non seulement en termes de particules
mais en termes de champ, les ondes de De Broglie. La description
en termes de quanta est bien adaptée à la physique
expérimentale, alors que la description en termes de champs
est bien adaptée à la physique théorique.
Dans ce cas, qu'est-ce que le vide ? C'est un état de l'univers
où il n'y a pas de quanta d'énergie. Les expérimentateurs,
nous dit Gilles Cohen-Tannoudji, connaissent très bien cela
: le vide c'est la situation avant l'expérience, quand on
a mis tous les compteurs à zéro. L'expérience
une fois lancée, des évènements apparaissent,
qui étaient contenus en puissance dans le vide.
On sait par ailleurs que pour la mécanique quantique, lorsque
le quantum est connu, le champ ne l'est pas, et réciproquement.
C'est le principe de complémentarité. Or dans le vide,
le nombre de quanta est bien déterminé. Il est nul
par définition. Mais les champs ne sont pas bien déterminés.
Ce sont des objets susceptibles de fluctuer. Ces fluctuations du
vide peuvent s'annuler (se moyenner à zéro). Mais
d'autres pas. Par exemple le carré d'un champ est toujours
positif. Les entités qui ne se moyennent pas à zéro
donnent une densité d'énergie du vide, c'est-à-dire
une quantité d'énergie par unité de volume,
qui est aussi une pression, mise en évidence dans une expérience
célèbre du physicien Casimir sous le nom d'effet Casimir,
laquelle permet de mesurer la pression du vide.
Il y a donc des fluctuations du vide, dont la description mathématique
précise est très délicate. Mais on peut en
observer les conséquences. La théorie des champs de
la physique quantique associe à tous les quanta d'énergie
d'autres quanta ou plutôt des anti-quanta (anti-particules).
La fluctuation des champs peut alors faire apparaître puis
disparaître des paires quanta/anti-quanta. Ceci rend compte
dans la théorie moderne, en termes quantitatifs, de la fluctuation
du vide, le vide compris comme un état de l'univers à
zéro quanta étant néanmoins à l'origine
de phénomènes mesurables, comme la pression de l'effet
Casimir. Par extension, la cosmologie moderne fait l'hypothèse
que les univers tels que le nôtre naissent de semblables fluctuations
du vide.
Or cette vue, suggère Gilles Cohen-Tannoudji, peut être
transposée dans le domaine macroscopique. Reprenons à
notre compte l'exemple maritime évoqué ci-dessus.
C'est l'expérience visuelle qui permet à l'observateur
de constater la présence d'un navire sortant de l'horizon.
Mais seule la théorie lui permet de se représenter
l'au-delà de l'horizon maritime comme peuplé de navires.
Expériences et théories sont complémentaires,
essentielles l'une à l'autre, comme en mécanique quantique.
Mais les deux descriptions s'excluent, en fonction du principe de
complémentarité. On ne peut réunir dans une
même représentation du monde un objet d'observation
(le navire dans cet exemple) et le champ (l'espace maritime virtuel)
où l'on suppose qu'il se trouve. Toute connaissance de l'un
interdit la connaissance précise de l'autre. Seuls les calculs
de probabilités permettent de proposer des modèles
prédictifs situant l'objet dans le champ de l'observation.
Dans le cas particulier où l'on constate le vide, c'est-à-dire
dans le cas où l'on ne verrait rien, cela ne veut pas dire
qu'il n'y aurait rien. Affirmer ceci constitue pour l'observateur
du monde macroscopique une grande nouveauté, car spontanément,
celui qui n'observe rien n'est pas tenté de soupçonner
qu'il y a quelque chose. Seule la répétition d'expériences
malheureuses peut inciter les gens prudents à, selon l'expression,
se méfier de l'eau qui dort.
Gilles Cohen-Tannoudji a explicité son propos, nous l'avons
dit, en prenant une autre analogie, celle de l'élection.
L'élection confronte des candidats et des électeurs.
Elle se déroule pendant un laps de temps bien déterminé.
Elle comporte deux espaces en complémentarité. Les
suffrages exprimés sont l'équivalent des particules.
On les décompte à la fin de la votation. L'état
de l'opinion en fonction de différents critères constitue
les champs. Quand on dépouille un bulletin, on ne sait qui
l'a mis dans l'urne. Quand on interroge quelqu'un en dehors de l'élection,
on ne sait pas exactement pour qui il va voter. Dans cette analogie,
qu'est-ce que le vide ? C'est l'état de l'élection
à l'ouverture du scrutin. Aucun vote n'a encore été
exprimé, mais il va se passer des choses. On sait qu'à
l'ouverture du scrutin, il existe un électorat virtuel. Un
théoricien peut essayer de le calculer en utilisant par exemple
des champs d'intention de vote (les sondages…). Le scrutateur,
qui dépouille les bulletins manipule au contraire des particules
ou unités discrètes. Le rapprochement des deux activités,
intentions et votes exprimés par tel ou tel électeur,
donne une représentation du réel aussi pertinente
que possible, pour un observateur qui par définition ne peut
tout connaître à la fois. Elle sera traduite par des
pourcentages, probabilités et autres approximations statistiques.
Ainsi, quand on peut travailler à l'interface de la théorie
et de l'expérience, on peut se donner une représentation
suffisante de la réalité. Mais elle reste approximative.
A quoi peut servir en pratique, demandera le lecteur, cette analogie
entre le vide de la mécanique quantique ou de la cosmologie,
et celui de la réalité sociale ? L'observateur de
la vie sociale peut-il en tirer un enseignement? La première
conclusion, nous l'avons dit, est facile à retenir : quand
il ne se passe encore rien, il ne fut pas s'imaginer qu'il n'y a
rien. Le vide apparent est gros d'évènements virtuels.
On doit donc rester ouvert à la survenance d'évènements
pouvant à tous moments jaillir du vide sous l'effet des champs
qui y fluctuent. On pourrait parler d'un effet Casimir social, traduisant
la pression du vide, qui révélera la nature de celui-ci,
et donnera des indications sur les bulles d'univers susceptibles
d'en jaillir. Ce n'est pas aussi simple à faire qu'il apparait.
Il faut veiller à la fois à l'émergence de
nouvelles informations, à celle de nouveaux champs, et pourvoir
raccorder les deux séries d'évènements.
Mais peut-on aller plus loin ? Dans le monde macroscopique, les
quanta d'observations sont en nombre potentiellement infini, ainsi
que les champs auxquels ils sont associés. Dès que
je commence à observer quelque chose, je suis obligé
de choisir un champ. De ce fait, je bascule dans un univers qui
sera différent de celui qui aurait été le mien
si j'avais observé autre chose, associé à un
autre champ. Non seulement je ne peux connaître à la
fois le quantum et le champ lors d'une observation déterminée,
mais cette observation m'empêche d'en faire d'autres dont
j'aurais pu superposer les résultats à la première.
En d'autres termes, je suis plongé dans un vide infiniment
plein mais dont je ne connaîtrai jamais qu'une infime partie.
On retrouve là semble-t-il, à une autre échelle,
l'hypothèse des multivers.
Pour en
savoir plus
Sur Gilles Cohen-Tannoudji : http://www.publihelp.fr/conference/comicohentannoudji.html
Et pour s'ouvrir de nouveaux horizons : http://perso.club-internet.fr/gicotan/
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