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16 août 2003
par Jean-Paul Baquiast
Les philosophes et les nouveaux visages de la physique
Première
partie. La cosmologie.
Nous aimerions dans cette revue questionner de temps à autres
les représentants des sciences
humaines traditionnelles à propos des bouleversements scientifiques
et technologiques qui font l'objet de notre matière éditoriale.
Voici une interrogation portant sur les nouveaux visages de la physique,
destinée aux philosophes. L'un d'entre eux répondra-t-il
?
Automates
Intelligents
Voir
aussi notre brève
consacrée à Michio Kaku à la rubrique actualités.
Michio Kaku est physicien, co-fondateur
de la théorie des cordes et auteur de Visions et Hyperspace.
C'est un homme qui a de l'imagination, mais aussi suffisamment de
connaissances scientifiques pour ne pas céder à la
science-fiction. Il est donc intéressant de l'entendre préciser
la façon dont lui et quelques-uns uns de ses collègues
se représentent aujourd'hui l'univers. On se reportera pour
cela à l'interview qu'il vient de donner au KurzweilAI-net.
On pourra en savoir davantage lorsqu'il aura publié son prochain
livre, Parallel Worlds, prévu pour 2004(1).
Nous souhaiterions évoquer
à notre tour cette question non sous l'angle scientifique,
mais sous celui de la philosophie des sciences et, plus généralement
encore, en termes de philosophie générale. La philosophie
des sciences ou épistémologie pourra rappeler la déjà
longue histoire de la façon dont les hommes, ayant voulu
dépasser les pseudo-vérités révélées
des religions, ont essayé de se représenter le monde
de façon rationnelle puis scientifique. Une cosmologie scientifique,
au contraire d'une ontologie, repose sur le principe que l'on n'affirme
rien du monde qui ne soit pas démontrable par l'expérience.
L'expérience elle-même dépend de la puissance
des moyens d'observations dont on dispose. Depuis la lunette de
Galilée jusqu'aux grands instruments de l'astronomie moderne,
beaucoup de choses ont changé. Il était inévitable
que les hypothèses que l'on pouvait formuler relativement
à l'univers aient évolué compte d'observations
de plus en plus étendues dans l'espace et dans le temps.
Par ailleurs, comme l'on sait, depuis le début du 20e siècle,
la cosmologie a du tenir compte de ce que la physique découvrait
relativement aux domaines atomiques et subatomiques. Contrairement
à Newton qui pouvait modéliser l'espace sans se préoccuper
de mettre à jour une conception de la matière atomique
remontant pratiquement à Démocrite, les cosmologistes
d'aujourd'hui sont obligés de tenir compte du fait que le
cosmos, aussi vaste qu'il apparaît, semble constitué
de formes de matière et d'énergie identiques à
celles expérimentées dans les grands accélérateurs
de particules manipulant la matière à l'état
quantique.
De plus, comme certaines sciences
mais à une toute autre échelle, la physique a porté
le champ de ses hypothèses bien au-delà de ce que
l'expérience du moment permet de démontrer. Ceci est
particulièrement vrai en cosmologie. Celle-ci étant
désormais inséparable des théories proposées
par la physique est obligée de formuler des hypothèses
de plus en plus éloignées de ce qui est vérifiable
avec les instruments dont elle dispose. Ces hypothèses elles-mêmes,
quand il s'agit de traiter des systèmes microscopiques ou
sub-atomiques, s'habillent du formalisme mathématique de
la mécanique quantique, qui les rend incompréhensibles
au plus grand nombre. Ces hypothèses se distinguent cependant
des ontologies en ce sens qu'elles ne prétendent pas se passer
de l'expérience pour atteindre à un réel en
soi, mais au contraire la préparer. Elles relèvent
donc de ce que l'on appelle en philosophie le réalisme instrumental.
Aucun physicien théoricien ne prétend pouvoir éviter
le recours à un moment ou à un autre aux données
expérimentales. Toutes les hypothèses ont pour but,
non seulement d'unifier les connaissances, mais de fournir des éléments
qui seront un moment ou un autre testables par de nouveaux instruments,
dont le progrès permanent, voire exponentiel, est considéré
comme inhérent à la démarche scientifique moderne.
Théorie et expérience se développent ainsi
de concert. C'est le cas dans toutes les sciences expérimentales,
mais ici le phénomène est particulièrement
spectaculaire, compte-tenu notamment du renom qui s'attache aux
puissants équipements de la physique et de l'astronomie.
On sait moins qu'en parallèle les moyens de calcul informatique
indispensables pour l'interprétation des expériences
et la modélisation des hypothèses évoluent
aussi très vite, quasiment de façon exponentielle.
Il est donc indispensable que la
philosophie des sciences porte son regard sur ces véritables
révolutions conceptuelles et technologiques, afin d'essayer
de nous en donner ses propres interprétations. Associant
en principe étroitement les connaissances scientifiques et
l'interrogation philosophique, elle pourrait certainement proposer
des idées intéressantes et originales concernant le
présent et l'avenir de nos connaissances physiques et cosmologiques,
ainsi que la façon dont celles-ci influenceront la vie économique
et sociale et plus généralement l'image que
nous pouvons avoir de la vie, de l'intelligence et finalement de
la conscience.
La philosophie ordinaire
Mais, comme nous l'indiquions,
c'est la philosophie générale, et pas seulement l'épistémologie,
qui doit s'impliquer dans la réflexion sur l'évolution
de la physique contemporaine. On sait que dès les années
1970 certains physiciens, notamment en Californie, ont tenté
de montrer que les hypothèses modernes relatives au cosmos
et à la matière/énergie (par exemple en ce
qui concerne la non-séparabilité des "objets" de la
mécanique quantique) étaient très proches des
conceptions du taoïsme et d'autres mystiques asiatiques. Les
représentants des religions monothéistes, pour leur
part, s'efforcent régulièrement de s'appuyer sur l'obscurité
des théories physiques contemporaines pour trouver de nouveaux
arguments en faveur d'un Dieu créateur de toutes choses.
Plus exactement, elles tentent de récupérer
au profit de l'idée de Dieu la constatation purement philosophique,
c'est-à-dire sans conséquences opérationnelles,
que tout se passe comme s'il existait un réel en soi inconnaissable
mais qui bien qu'inconnaissable empêcherait les scientifiques
de dire n'importe quoi dans leurs hypothèses, si du moins
ils veulent les soumettre à la sanction de l'expérimentation.
C'est le "réel voilé" évoqué par Bernard
d'Espagnat(2). Mais
ce n'est pas à ce type de philosophie ou de métaphysique
que nous nous intéressons. C'est à la philosophie
la plus ordinaire, celle qui dialogue avec tout homme un peu
curieux (tout lycéen...) pour l'aider à se donner
du monde quelques perspectives dépassant les contraintes
de la vie quotidienne. On retrouve alors là les questions
les plus banales, auxquelles ne dédaignait pas de répondre
un Socrate : qu'est-ce que l'homme, en quoi consiste le monde, vers
quel avenir à long terme nous dirigeons-nous, quelles valeurs
conviendra-t-il de respecter ?
Cette philosophie pourra chercher
à donner des réponses inspirées par le spiritualisme.
Mais si elle veut rester laïque, elle devra s'inspirer de la
façon dont la science du moment tente de répondre
à ces questions. Cependant elle n'entrera pas dans le détail
des théories scientifiques. Elle en donnera des images aussi
simples que possible, compréhensibles par tous.
Même en restant à
ce niveau, elle ne pourra pas éviter de tenir compte de l'évolution
des connaissances. A la fin du 19e siècle, la philosophie
enseignait aux hommes qu'ils habitaient une planète du système
solaire, elle-même située dans un espace newtonien
à trois dimensions correspondant au monde appréhendé
quotidiennement par les sens. Quant au temps, il s'écoulait
d'une façon régulière depuis le passé
jusqu'à l'avenir. Cet espace-temps, aussi simple soit-il,
supposait déjà un effort d'imagination. Qu'y avait-il
au-delà ? La philosophie répondait : l'infini, ou
tout au moins un horizon dont on ne pouvait rien dire. C'était
troublant, mais l'homme était déjà habitué
à un passé qui se perdait dans la nuit des temps,
à un horizon géographique qui reculait toujours devant
le voyageur. On pouvait accepter le modèle newtonien et imaginer
la place que l'homme était susceptible d'y tenir.
Un premier cataclysme
conceptuel
Les choses sont devenues plus difficiles
à admettre lorsque à la suite des travaux d'Einstein,
il a fallu introduire les concepts de la relativité de l'espace,
du temps et de la masse. Mais là, les gens ont pu se dire
qu'il s'agissait de domaines qui pratiquement ne les concernaient
plus. L'univers dans lequel ils vivaient était bien stable,
même s'il évoluait aux limites. Tout a changé
dans les années 1950 lorsque, à la suite des découvertes
de Hubble relatives à la fuite des galaxies, la théorie
du Big Bang a fini par s'imposer. Là tout habitant de notre
galaxie se sent impliqué. Certes, beaucoup de personnes,
même dans les nations scientifiquement avancées, n'acceptent
toujours pas l'hypothèse du Big Bang. Mais s'ils l'acceptent,
ils ont du mal à l'intégrer dans leur espace de représentation.
Les neurophysiologistes soupçonnent que le cerveau humain
n'a pas été façonné par l'évolution
pour traiter de telles abstractions. Comment l'immense univers pouvait-il
tenir dans une tête d'épingle ? Qu'y avait-il avant
? L'expansion se poursuivra-t-elle à l'infini ou se transformera-telle
en nouvelle contraction ?
Parallèlement à la
relativité, la mécanique quantique qui s'est généralisée
à partir des années trente du 20e siècle a
popularisé le thème de la superposition d'état.
Une particule, tant qu'elle n'interagit pas avec un observateur,
ne peut être décrite que par une probabilité
d'états. Elle ne peut notamment pas être localisée.
Plus généralement, selon cette nouvelle physique,
la notion de particule isolable, bien séparable d'une autre
particule, perd de son sens. Le monde se présente comme un
continuum hors du temps et de l'espace newtoniens. On peut faire
à son propos d'innombrables prédictions qui, avec
le formalisme adéquat, se révèlent vérifiables.
Mais on ne peut plus le considérer comme une réalité
descriptible dans les termes de la physique macroscopique, celle
de la vie quotidienne. C'est donc l'observation, en "réduisant
la fonction d'onde" des systèmes quantiques, qui "crée"
le monde matériel que nous connaissons. Mais en quoi consiste
le monde quantique sous-jacent, celui de la superposition, de la
non-détermination, de la non-séparabilité (entanglement)
? Notre univers matériel est-il le résultat d'une
observation, provenant de quel observateur ? Les succès expérimentaux
de la mécanique quantique ont longtemps entretenu de vifs
débats en philosophie, relatifs à l'indéterminisme
et au libre-arbitre. Mais ces débats se sont aujourd'hui
un peu atténués. Ils reprendront inévitablement
à propos de la gravitation quantique, qui rejoint la cosmologie,
comme nous le verrons ci-dessous.
Dans notre prochain numéro,
nous reviendrons dans un second article, faisant suite à
celui-ci et le précisant ("La conscience est-elle un
objet?") sur les conséquences des succès grandissants
de la mécanique quantique relativement à nos conceptions
de la nature.
Un nouveau cataclysme
conceptuel
Parallèlement, en cosmologie,
ne voilà-t-il pas que cette singularité à laquelle
on avait fini par se faire, le Big Bang d'où provenait l'espace,
le temps, l'énergie, la matière, la vie et finalement
l'homme lui-même, se trouve reléguée par les
hypothèses les plus récentes au rôle d'incident
local dans un univers infiniment plus complexe.
Observons d'emblée que la
cosmologie, telle du moins qu'elle est comprise par le public et
même telle qu'elle est présentée par les scientifiques
eux-mêmes dans leurs ouvrages de vulgarisation, ne remet pas
en cause le réalisme sous sa forme la plus triviale. Il existe
un univers, il existe des objets et des mécanismes dans cet
univers, l'homme peut se placer en observateur objectif détaché
de cet univers pour en proposer des descriptions aussi objectives
que possible. Nous verrons dans notre prochain article qu'il faudra
probablement abandonner, même en s'adressant au grand public,
cette présentation confortable. A un certain niveau d'analyse,
l'univers, l'espace-temps, etc. ne sont pas plus réels que
ne l'est la particule dans la physique quantique. Tout au plus s'agit-il,
comme le dit Bernard d'Espagnat (op.cit) dans un exemple lumineux
(c'est le cas de le dire) d'une "réalité"
aussi liée à l'observateur que l'est, en physique
macroscopique, l'arc-en-ciel. Chaque observateur peut dans certaines
conditions manipuler l'arc-en-ciel, mais il ne pourra le considérer
comme un objet physique analogue par exemple à la Lune.
Les présentations à
but de vulgarisation de la cosmologie ne s'embarrassent pas de ces
réserves. Peut-être est-il impossible aujourd'hui de
faire autrement, les esprits n'étant pas prêts. Quoiqu'il
en soit, elle nous invite de plus en plus fréquemment à
prendre en compte, comme des "réalités",
les perspectives ouvertes par les hypothèses les plus récentes
et les plus audacieuses visant à décrire l'univers,
celles qui relèvent de ce que l'on appelle la gravitation
quantique. Celle-ci cherche à fusionner dans une théorie
unique la relativité et la mécanique quantique, faisant
miroiter ce qui ne sera peut-être qu'une illusion, une théorie
du Tout. La "théorie des cordes" nous explique
à ce titre que, pour comprendre la matière, l'énergie,
le temps, il faudra descendre aux niveaux astronomiquement petits
des échelles de Planck. Même si ces dimensions ne sont
encore que des êtres mathématiques, elles finissent
par faire image. Le secret de nous-mêmes et de notre esprit
ne se trouverait il pas à ces échelles ?
Plus parlantes par contre (mais
sans doute aussi loin du "réalisme") sont les hypothèses
cosmologiques récentes, d'ailleurs liées à
celles de la gravitation quantique. Lorsque les gens entendent des
physiciens aussi sérieux que Michio Kaku, des astronomes
aussi compétents que Jean-Pierre Luminet envisager froidement
l'hypothèse des univers multiples, les quelques repères
qu'ils avaient réussis à se donner pour survivre moralement
dans un univers issu du Big Bang, s'effondrent à nouveau.
Bien plus que jamais, ils se sentent petits et extérieurs
à un tel multivers. Ils peuvent éprouver la même
angoisse que les contemporains de Galilée lorsqu'ils ont
entendu dire que la Terre n'était pas au centre du système
solaire.
Beaucoup douteront de la théorie
des univers multiples ou autres analogues, du fait que les fondements
en sont encore purement mathématiques. On peut se dire qu'il
n'existera jamais de preuves expérimentales justifiant de
telles hypothèses(3).
D'autres personnes laisseront jouer leur imagination dans les mondes
extraordinaires qui leur sont décrits par les physiciens,
comme s'il s'agissait de romans de science-fiction. Ce sera pour
eux un passionnant domaine de rêve, sans plus.
Les physiciens, quant à
eux, réanimeront les débats philosophiques traditionnels
(d'Espagnat, op.cit) relatives à la consistance en soi de
la notion d'objet, de lois et plus généralement à
l'intérêt du réalisme, même faible (la
réalité des objets d'expérience scientifique).
Ils commencent à nous dire que pour progresser, la science
devra abandonner l'idée consistant à considérer
comme des réalités de la vie quotidienne ces entités
de la nouvelle cosmologie, telle que le multivers, le vide, etc..
Mais par contagion, en remontant du microscopique au macroscopique,
ils pourront être tentés, dans certaines hypothèses,
de nous proposer de voir les entités de notre vie quotidienne
elle-même avec un autre regard (par exemple, ne pas seulement
considérer un individu comme un objet biologique bien délimité,
mais comme un noeud dans un réseau d'informations)(4).
La philosophie
ne peut plaider l'incompétence
La répercussion de ces nouvelles
hypothèses scientifiques ne doit pas s'arrêter à
ces considérations plutôt techniques réservées
à un très petit nombre d'initiés. Il faut bien
voir qu'elles déterminent une grande partie de la façon
dont les hommes se représentent eux-mêmes dans le monde,
leurs attitudes devant la vie, leurs valeurs morales. Un certain
nihilisme peut en découler. Il était déjà
triste d'admettre que le soleil allait un jour s'éteindre
et la terre disparaître avec lui. Mais l'humanité pouvait
espérer migrer sur une autre planète. Cet espoir disparaît
dans la perspective d'un univers en expansion infinie, intrinsèquement
indéterminé au plan quantique, noyé parmi une
infinité d'autres. Surtout si on ajoute que cet univers lui-même
n'existerait pas sous une forme objective classique.
On dira que la plupart des hommes
ne se préoccupent pas de ces questions, appliquant le vieux
principe "demain, je serai mort". Mais ce n'est pas vrai, dès
lors du moins qu'ils s'essayent à la réflexion philosophique.
La preuve en est d'ailleurs que si la philosophie ne répond
pas à leurs questions de façon crédible, ils
se tournent vers des croyances ésotériques.
Quelles perspectives la philosophie
moderne saura-t-elle proposer à ceux, sûrement plus
nombreux qu'on ne croit, qui se poseront la très ancienne
question philosophique, celle de leur place dans le monde et des
valeurs à respecter ? La physique nous interdit de voir le
monde comme le faisaient Platon ou Socrate, mais la question reste
la même ? D'Espagnat et surtout Bitbol (op.cit.) nous montrent
la voie mais bien peu de gens malheureusement pourront les comprendre,
notamment le dernier.
Qu'on ne nous dise pas que la philosophie
n'a pas à s'intéresser aux éventuelles inquiétudes
métaphysiques du peuple, vu le grand nombre des questions
quotidiennes qui requièrent son attention. Elle a sûrement
quelque chose à dire confrontée aux nouvelles perspectives
de la cosmologie, quelque chose d'autrement profond, d'autrement
effrayant peut-être que son discours habituel. Nous ne pouvons
pas ici le faire à sa place, n'étant pas philosophe.
Bornons-nous à la mettre au défi de se dépasser.
Si elle ne peut le faire, que l'on cesse de consacrer du temps et
de l'argent à l'enseigner(5).
Notes
1) L'ensemble de l'interview est accessible à
l'adresse suivante : http://www.kurzweilai.net/meme/frame.html?main=/articles/art0585.html
On pourra lire aussi le débat en ligne qui a suivi cet article
à l'adresse http://www.kurzweilai.net/meme/frame.html?main=/articles/art0585.html
Pour ceux qui ne liraient pas l'anglais, résumons en quelques
mots les passages qui nous intéressent ici.
Michio Kaku rappelle qu'aujourd'hui la plupart des physiciens ne
croient plus à l'existence d'un univers unique, mais d'un
Multivers. Il ressemblerait à de l'eau bouillante. Dans celle-ci,
de multiples bulles se forment et s'évaporent. Semblablement,
"l'eau bouillante" du Multivers (les fluctuations dans l'hyperespace
quantique du vide) générerait en permanence des infinités
de Big Bangs. Certains donneraient naissance à des univers
comme le nôtre, d'autres à des univers différents.
Si nous sommes présents dans notre univers, contre toutes
les probabilités calculées en absolu, c'est parce
que cet univers là avait les capacités de nous engendrer
(théorie anthropique). Selon Michio Kaku, la théorie
des cordes (Superstring theory), ou certaines de ses versions, est
compatible avec cette hypothèse du Multivers. Elle présente
des millions de solutions, chacune correspondant à un univers
possible.
Nous serions ainsi entourés d'univers morts, d'univers vides
de vie et d'univers présentant des formes de vie et d'intelligence
différentes. D'autres enfin pourraient être exactement
le même que le nôtre, excepté une petite divergence
née d'un événement fortuit (un rayon cosmique
ayant changé l'état quantique d'un atome de l'ADN
de la mère d'un grand homme, lequel grand homme aurait été
génétiquement très différent, par exemple).
Ces univers pourront à terme représenter notre salut.
Les données récentes indiquent que l'expansion de
notre univers s'accélère (énergie noire). Il
deviendra invivable dans quelques trillions d'années. Il
faudra passer alors ailleurs, à travers l'hyper-espace à
11 dimensions qu'évoque la théorie des cordes.
Michio Kaku évoque alors la façon dont il classe les
civilisations susceptibles de vivre dans notre univers : la civilisation
de type I a complètement maîtrisé et régulé
les ressources de sa planète. Nous n'en sommes loin encore
aujourd'hui sur Terre. La civilisation de type II peut contrôler
les ressources de son système solaire, notamment celles des
étoiles. La civilisation de type III enfin est devenue galactique.
Elle maîtrise notamment l'énergie des trous noirs aux
échelles de Planck. L'énergie de Planck est de 10
puissance 19 milliards d'électron/volts. A ce niveau l'espace-temps
devient instable et peut générer des bulles d'univers.
Ceci donne suffisamment de ressources à une telle civilisation
pour envisager de passer d'un univers à l'autre via les éventuels
trous dans l'espace-temps dits trous de vers (wormholes). Rien n'exclut
qu'une civilisation de type III, ou même de type II, ait pu
s'intéresser ou s'intéresse encore à notre
planète, par simple curiosité et en passant. Mais
dans ce cas, nous serions incapables de nous en apercevoir, vu l'énorme
différence de technologie.
Notons que ces hypothèses sont généralement
partagées par la plupart des physiciens. Le très sérieux
Martin Rees, astronome de la couronne britannique, en a fait l'exposé
dans un de ses derniers livres "Our Cosmic Habitat". Princeton University
Press, US, 2001 (voir sur Martin Rees notre
fiche de lecture).
2) Rappelons que Bernard d'Espagnat, au-delà
de ses travaux de physicien à Orsay, a consacré trente
années de sa vie à la philosophie des sciences, laquelle
il a enseigné à la Sorbonne et dont il a tiré
une dizaine d'ouvrages marquants. Le dernier de ceux-ci, Traité
de physique et de philosophie (Fayard 2002), devrait être
consulté par tous ceux qui s'intéressent aux conséquences
philosophiques de la physique contemporaine. Bien que n'utilisant
pas de formalisme mathématique, il est de lecture difficile
parce que très dense. Il va sans dire qu'il va bien au-delà
des propos de ce petit article.
Dans le même esprit, il conviendra de lire les deux ouvrages
récents de Michel Bitbol, également très difficiles,
L'aveuglante proximité du réel ( Flammarion 1998)
et Physique et philosophie de l'esprit (Flammarion, 2000)
3) C'est notamment
le cas de Hubert Reeves, l'astrophysicien médiatique, qui
rejette comme de simples spéculations toutes les hypothèses
relatives à ce qui pouvait bien se passer avant le Big Bang
(Voir Sciences et Avenir, août 2003, p. 37). Mais peut-être
s'agit-il là d'une réaction de protection face aux
jeunes loups de la cosmologie.
4) Voir à ce
sujet notre article sur
Lee Smolin, un des pères de la gravitation quantique
en lacets
5) Peut-être pourrions nous cependant présenter
quelques suggestions. La première chose à faire serait
de rassembler les réactions des philosophes ou des physiciens
qui s'exercent à la philosophie face aux nouveaux visages
de l'univers proposés par la physique. Un second travail,
tout différent, serait d'interroger un panel de personnes
ayant des questions à poser ou des réponses à
fournir. Finalement, car tout doit finir par un enseignement dans
l'université, pourquoi ne pas jeter les bases d'un cours
de philosophie portant sur ces questions - cours diffusé
par Internet, évidemment…
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