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NB : Le texte de cette interview a été relu par Laurent
Nottale
Laurent
Nottale est astrophysicien, directeur de recherche au CNRS
et Chercheur à l'Observatoire de Paris-Meudon. Il
est né le 29 juillet 1952.
Il
est l'auteur d'un grand nombre d'articles et de publications.
Il a publié en français:
- La Relativité dans tous ses états :
du mouvements aux changements d'échelle 18 octobre
2000).
- Les arbres de l'évolution avecJean
Chaline, et Pierre Grou (mars 2000)
On pourra également lire son livre Fractal Space-Time
and Microphysics : Towards a Theory of Scale Relativity"
(World Scientific, 1993)
Jean-Paul
Baquiast (AI) : Vous êtes le créateur du principe de
relativité d’échelle (RE). Celui-ci, bien qu’encore
mal connu, nous paraît porteur de perspectives considérables.
Mais pour en convaincre ceux de nos lecteurs qui ne le connaîtraient
pas, il convient de partir de la base, c’est-à-dire
le principe de relativité.
Laurent Nottale (LN) : Le principe de relativité est
un principe très général qui transcende les
théories particulières que l’on peut construire
à partir de lui. Cela permet de l’étendre à
d’autres grandeurs que celles auxquelles il était appliqué
jusqu’à maintenant. Jusqu’à maintenant,
il était appliqué à la position, à l’orientation
et au mouvement. Les mesures que l’on peut faire dépendent
d’un système de coordonnées de références.
Mais les grandeurs que l’on veut définir ne peuvent
pas l’être dans l’absolu.
AI : Vous évoquez là la relativité
restreinte, dont c’est effectivement le principal enseignement.
LN : Oui, mais passer de la relativité restreinte
à la relativité générale consiste simplement
à généraliser les variables auxquelles on applique
le principe. La RE consiste pour sa part à ajouter une variable
caractérisant l’état du système de coordonnées
qui est l’échelle de ce système. Jusqu'à
aujourd'hui, faire des mesures dans un système de
coordonnées à une échelle de 10 cm et le faire
dans un système de coordonnées à l'échelle
de 1 angström n'était pas considéré comme
un changement de système de coordonnées. Or dans le
premier cas, on se trouve dans un système classique et dans
le second dans un système quantique.
Dans la physique actuelle, on décrit l'expérience
et les équations la régissant avec des outils, des
modes de pensée tout à fait différents d'un
cas à l'autre, tout en pensant n'avoir rien à changer
au système de coordonnées.
AI : Il me semble que cela n’inquiétait
personne. On considère généralement que la
relativité générale s’applique à
des objets massifs, c’est-à-dire au cosmos, et non
aux petits objets de la physique quotidienne et moins encore à
des entités quantiques.
LN : Oui, mais c’est une erreur. Toute la théorie
quantique, qui s’applique aux molécules, atomes et
particules sub-atomiques, est parfaitement relativiste. Il existe
un quiproquo à ce sujet dans le grand public. Il n’y
a pas de contradiction entre la physique quantique et la relativité.
La physique quantique des champs est parfaitement relativiste. Plus
rien ne marcherait en physique quantique si l’on n’utilisait
pas la relativité restreinte. Elle a été validée
des milliards de fois.
Là où la difficulté apparaît, c’est
entre la physique quantique et la relativité générale.
Ce que l’on ne sait pas faire, c’est une théorie
quantique de la gravitation.
AI. Je comprends que pour vous, il faut
appliquer la relativité à toutes les échelles,
mais d’une façon qui tienne compte précisément
de l’échelle.
LN : À la base de ma démarche est l’idée
que l’échelle caractérise le système
de coordonnées tout autant que les autres variables et que
des physiques qui paraissent différentes à des échelles
différentes pourraient être des manifestations d’une
même physique plus profonde. Celle-ci ne serait pas évidemment
celle que l’on connaît aujourd’hui puisque les
équations actuelles classiques et quantiques ne coïncident
pas. Il en résulte que l’on ne sait pas fonder le quantique
sur le principe de relativité.
AI : En somme, la RE n’est pas
là pour concilier quantique et relativité puisque
cela, on sait déjà le faire, au niveau de la relativité
restreinte. Elle est là pour fonder les lois quantiques sur
la relativité, ce qui n’est pas fait aujourd’hui.
LN : Exactement. D’où l’idée d’étendre
la relativité pour inclure des transformations d’échelle.
La relativité des échelles devrait pourtant être
considérée comme une évidence. On ne peut pas
définir les échelles d’une manière absolue.
Compléter
la relativité par la physique quantique
AI
: Revenons si vous voulez, sur votre histoire personnelle de chercheur.
Comment avez-vous eu l’idée qu’il fallait compléter
la relativité pour la rendre applicable à des échelles
où on ne l’attendait pas ? C’était une
idée de génie, si vous me permettez le terme.
LN : Je ne sais si on peut le dire. Je pense que, comme
la plupart des physiciens, j’ai été choqué
par mon premier contact avec la physique quantique. La mécanique
newtonienne donne l’impression de permettre une compréhension
profonde des phénomènes. Avec la physique quantique,
il faut prendre en considération l’équation
de Schrödinger(1), posée en
postulat. Or, celle-ci n’est pas expliquée. Toutes
les équations auxquelles cet outil satisfait, même
si elles sont vérifiées par les expériences,
sont des axiomes.
AI : C’est bien ce qui avait révolté
Einstein...
LN : Oui. Einstein a passé toute sa vie à essayer
de trouver une fondation à la théorie quantique. Aujourd’hui,
beaucoup de physiciens quantiques rejoignent d’une certaine
façon le souci d’Einstein. Ils conviennent, après
Dirac qu’il faut retravailler les fondations de la physique
quantique.. J'ai assisté à un colloque où certains
grands physiciens comme t'Hooft ou Neeman insistaient sur ce point.
AI : Si je comprends bien, vous ne vous
êtes pas arrêté à cette difficulté...
LN : C’est vrai. Dès 17-18 ans j’ai voulu
réfléchir à la théorie de la relativité
et il m’est apparu qu’avec celle-ci, on comprenait tout.
Elle comporte un principe premier et à partir de celui-ci,
on peut démontrer les équations et commencer à
expliquer le monde. La relativité générale
d’Einstein permet de comprendre la nature de la gravitation
comme manifestation de la courbure. Or la courbure est quelque chose
de plus général que le cadre euclidien. C’est
un énoncé que je qualifierai d’« énoncé
d’abandon d’hypothèses ». Au lieu de supposer
que l’espace est uniformément plat, on se place dans
un cadre plus général, duquel découle la gravitation.
Les phénomènes de la nature apparaissent ainsi comme
provenant de la plus grande généralité possible,
régis et contraints par des principes premiers dont le premier
est le principe de relativité, principe de logique et d’équilibre
du monde.
AI : On peut résumer ce propos
en disant : il y a des lois fondamentales de la nature et si ce
sont des lois fondamentales, elles doivent être les mêmes
partout. Ceci dit, vous avez eu l’audace de redescendre, si
l’on peut dire, de la relativité à la physique
quantique, ce qui supposait de franchir un pas considérable...
LN : Effectivement, je me suis posé la question de
ce qui faisait défaut à la physique quantique et je
me suis demandé s’il serait possible un jour de pouvoir
déduire le quantique d’un principe de relativité
qui serait forcément généralisé. J’ai
étudié les auteurs du XXe siècle
qui s’étaient attaqués à ce problème.
Il y en a eu beaucoup. Mais tous ont échoué.
En 1979-1980, j’ai eu l’intuition qu’il leur manquait
une nouvelle géométrie. J’ai essayé de
la construire, en raisonnant un peu comme Einstein avec la courbure.
En gros, il faut réussir à mettre dans la géométrie
ce qui est universel dans la physique quantique. Or ce qui m’a
paru universel est la dépendance du résultat de la
mesure en fonction de l’appareil de mesure, de la résolution
de l’appareil.
AI : C’est la relation entre l’observé,
l’observateur et son appareil, qui dès l’origine
de la physique quantique a retenu l’attention des philosophes
des sciences – sans d’ailleurs être véritablement
acceptée au moins dans les premières années...
LN : Exactement. J'ai voulu pour ma part essayer de construire
un espace-temps qui
soit explicitement dépendant de l'échelle. C’est
à ce moment que je suis tombé sur les travaux de Mandelbrot
sur les fractals. J’ai compris qu’un espace-temps dépendant
de l’échelle pouvait vouloir dire un espace-temps fractal,
au sens de Mandelbrot(2).
AI : Dépendant de l’échelle,
c’est-à-dire de l’observateur ?
LN : Plus précisément dépendant de la
manière dont il observe et de l’instrument utilisé
: microscope optique, microscope électronique, microscope
à effet de champ, accélérateur de particules,
etc. A chaque fois, avec le changement d’outil, la résolution
change. On change profondément, non seulement la nature de
l’instrument mais celle de ce qu’il sert à mesurer.
AI : Revenons à ma remarque précédente.
Vous généralisez l’approche relativiste de la
physique quantique selon laquelle il n’y a pas de réel
en soi descriptible par des valeurs absolues, mais qu’il n’y
a que des relations entre observateur et observé. Vous êtes
d’accord avec ce point de vue – et ce à toutes
les échelles ?
LN : Complètement. Dans le cadre d‘une description
relativiste, on peut pousser cela jusqu’au bout. Dans la description
quantique actuelle, on trouve encore des particules décrites
par une fonction d’onde mais qui sont considérées
comme possédant de façon intrinsèque une masse,
une charge, etc. En RE, on n’a plus besoin de cela. La masse,
le spin, la charge apparaissent comme des propriétés
émergentes à partir de la géométrie
même des chemins dans l’espace-temps identifiés
à ses géodésiques.
L’outil fondamental que je veux utiliser, c’est un outil
déduit et développé en partant des concepts
einsteiniens. Il s'appuie sur l'idée qu'à partir du
moment où l'on se place dans
une théorie spatio-temporelle, il n'est pas nécessaire
d'ajouter des équations supplémentaires de mouvement.
Celles-ci se déduisent du fait que les "particules"
vont "suivre" les chemins les plus courts, les géodésiques,
dans cet espace-temps.
AI : Ceci quelle que soit la taille,
qu’il s’agisse d’un espace temps très réduit,
de type corpusculaire, ou très grand, cosmologique...
LN : Exactement. Au niveau cosmologique, on sait ce qu’il
en est : effets de courbure, déviation des rayons lumineux,
etc. . Mais si on applique le principe à très petite
échelle, on se retrouve avec un espace-temps fractal et des
géodésiques elles-mêmes fractales. Cette fractalité
des géodésiques peut être décrite mathématiquement
par ce que l'on appelle une dérivée co-variante qui
consiste à mettre dans l'opérateur de dérivation
même les différents effets de la fractalité
de l'espace-temps sur le mouvement(3).
Quand on écrit une équation de géodésique
avec cette dérivée covariante, elle se transforme
en équation de Schrödinger. On voit apparaître
les lois quantiques à partir d’équations de
géodésiques dans un espace fractal. Le point essentiel
n’est pas que j’ai pu ce faisant démontrer l’équation
de Schrödinger, c’est qu’elle se trouve démontrée
comme intégrale d'une équation des géodésiques.
AI : Il me semble que là se
trouve, trop brièvement résumé malheureusement
dans cette interview, le point fondamental et extraordinairement
innovant de votre approche. Vous mariez si l’on peut dire
ces deux piliers jusqu’ici séparés de la physique,
l’équation de Schrödinger aboutissant à
la description de l’objet par sa fonction d’onde, et
le système de coordonnées d’Einstein situant
l’objet dans l’espace temps relativiste.
Des
conséquences considérables en cosmologie
AI
: La théorie de la RE ne concerne pas seulement la physique
quantique. Elle a des conséquences considérables en
cosmologie. Dans ce cas, elle ne pourra pas laisser indifférent
le grand public. Ne rend-elle pas inutiles les hypothèses
de l’inflation, de l’énergie noire et de la matière
noire, que l’on évoque aujourd’hui dans toutes
les revues ?
LN : Ce n'est pas exclu. La théorie de l’inflation
a été inventée pour expliquer la naissance
des toutes petites structures, à l’échelle de
ce que l’on appelle la recombinaison. 300.000 ans après
le Big Bang, les électrons et les protons se recombinent
pour former les atomes. C’est le moment où apparaît
une dissociation entre le rayonnement et la matière. La théorie
actuelle sur la formation des structures, avec laquelle je suis
d’accord, considère que ce sont ces toutes petites
fluctuations qui ont cru jusqu’à maintenant pour des
raisons gravitationnelles.
Mais quelle est l’origine de ces petites fluctuations ? Là
personne ne peut répondre. Une des raisons de l’introduction
de l’inflation est d’essayer d’amplifier les fluctuations
quantiques survenant à une époque beaucoup plus proche
du Big Bang pour pouvoir justifier ces fluctuations. Mais le problème
n’est pas terminé car quand on prend ces fluctuations
telles qu’elles sont observées et quand on veut les
faire croître, on n’y arrive pas. Pour y réussir,
il faut imaginer une grande quantité de matière noire
qui peut être justifiée par d’autres raisons
mais qui n’a jamais été observée directement.
Ceci étant, il faut se poser la question ? Est-ce vraiment
de la matière noire ? A-t-on vraiment besoin de l’inflation
pour obtenir ces structures ?
AI : Qu’en est-il de l’énergie
noire ?
LN : Ce que l’on nomme aujourd’hui énergie
noire correspond à la constante cosmologique de Einstein.
Il y a une erreur à ce sujet dans la littérature destinée
au grand public. Einstein n’a pas introduit la constante cosmologique
pour obtenir un espace statique, comme on l’écrit partout.
Il avait construit la relativité générale pour
réaliser certains objectifs qu’il s’était
donné, dont la mise en œuvre du principe de Mach(4).
Celui-ci est tout simplement le principe de la relativité
de la masse, une relativité d’échelle. Il n’y
a pas de masse absolue, mais seulement des rapports de masse et
ceux-ci sont des rapports d’accélérations. A
travers cela, Einstein a eu l’espoir de pouvoir calculer les
forces d’inertie, à partir en fait du champ gravitationnel
à très grande échelle. Finalement l'inertie
émergerait des interactions entre une particule et le reste
de l'univers.
Or en calculant comment ceci pouvait être mis en oeuvre, il
s'est aperçu que ce n'était possible qu'à la
condition d'un rapport constant entre la masse de l'univers et le
rayon de l'univers (eventuellement une masse et un rayon caractéristiques
puisqu'ils peuvent être infinis). Einstein a cherché
entre 1915 et 1917 les solutions cosmologiques de ces équations
et les a toutes trouvées en expansion ou en contraction.
R était variable alors que M était constant. Ce résultat
était donc en contradiction avec le principe de Mach. C'est
pour le retrouver qu'il a conclu à la nécessité
d'un espace statique - et non parce qu'il était attaché
à l'idée d'absence de mouvement - et qu'il a rajouté
dans ce but le terme de constante cosmologique dans ses équations.
Ensuite l'expansion de l'univers a montré que R variait considérablement,
ce qui a mené Einstein à retirer cette constante.
Mais Einstein avait bel et bien fait une prédiction cosmologique.
En 1922, le mathématicien français Cartan(5)a démontré que la forme générale
des équations recherchées par Einstein comportait
la constante cosmologique. Il n’y avait donc pas de raison
de la supprimer. J’ai pu montrer moi-même qu’une
fois admise la constante cosmologique, l’univers est bel et
bien «machien». Einstein avait résolu le problème
sans s’en rendre compte.
On a aujourd'hui la preuve qu'il y a une constante cosmologique
et qu'elle est très grande, puisqu'elle correspond à
75% du bilan d'énergie de l'univers. C’est une constante
géométrique qui est l’inverse du carré
d’une longueur.
En RE, on considère qu'il n'y a pas besoin d'énergie
noire. C'est la constante cosmologique qui en tient lieu et ce qui
a été mesuré représente précisément
la valeur de la constante cosmologique que j'ai pu estimer théoriquement
au début des années 90.
AI : Et que dites-vous de l'inflation
?
LN : On n’en a pas besoin non plus parce que l’on
dispose d’une théorie de l’auto-structuration.
A travers l’espace-temps fractal, on peut montrer que les
équations de la dynamique prennent une autre forme. Elles
ressemblent aux équations de la physique quantique sans qu'il
s'agisse pour autant de la physique quantique standard. On obtient
une forme d’équation de Schrödinger comme équation
de la dynamique intégrée. Or cette équation
là est naturellement structurante. Dans un tel cadre de travail,
s'il est confirmé, le problème de la formation des
structures ne se pose plus. Il est résolu. On voit les structures
se former spontanément.
AI : Ceci je suppose à toutes
les époques et dans toutes les tailles ?
LN : Oui. Mais les structures vont se former en fonction des conditions
aux limites : conditions de densité moyenne, d’environnement.
A une époque donnée, les structures qui se formeront
seront différentes des précédentes car les
conditions auront changé. Il y aura donc un bouclage entre
l’évolution et la formation des structures.
AI : Avouez que la RE démolit,
ou plutôt rend inutiles beaucoup d’hypothèses
à la mode aujourd’hui: l’inflation, la matière
noire, l’énergie noire. Vous devez vous faire beaucoup
d’ennemis...
LN : Je ne sais pas, mais ce que je sais, c'est que beaucoup
de chercheurs semblent réticents à utiliser un outil
de type quantique dans des domaines considérés comme
ordinairement classiques (alors qu'il ne s'agit pas, dans les applications
macroscopiques, de la mécanique quantique standard, mais
d'une forme générique du type Schrodinger prise par
les équations du mouvement dans des conditions nouvelles).
Il y a également un problème de spécialisation
disciplinaire qui rend difficile la diffusion de nouveaux concepts
de nature transdisciplinaires.
AI
: Ceci nous conduit à la morphogenèse des structures
physiques et biologiques macroscopiques telles qu’observées
sur Terre. Mais je suppose que vous n’avez pas besoin pour
décrire ces structures des modèles de Mandelbrot...
LN : En effet. La méthode est différente. Dans
la RE, on met la fractalité dans la structure de l’espace-temps
lui-même. Cette fractalité implique un changement des
équations. Ensuite, on va chercher les solutions de ces équations.
Les solutions de ces équations, elles, ne sont pas fractales.
Elles peuvent l’être dans certains cas, mais dans d’autres
on obtient des solutions régulières, cristallines
par exemple.
AI : La RE ne propose donc pas une loi
fondamentale selon laquelle l’univers serait fractal..
LN : Non. La fractalité de l’espace-temps, si
l’on veut conserver ce terme, sera un peu comme un bain thermique,
une espèce d’agitation sous-jacente qui va structurer
les contenus.
AI : En déduisez-vous cependant
que l’on peut observer dans l’univers l’existence
de structures qui seraient identiques à des échelles
différentes, selon l’image traditionnelle proposée
par les modèles fractals ?
LN : C'est vrai, mais cela tient à un autre facteur,
l'invariance d'échelle de la gravitation. Que vous preniez
les lois newtoniennes, einsteiniennes ou les nouvelles formes de
lois du type équation de Schrödinger macroscopique,
cette invariance d'échelle reste vérifiée.
Ces nouvelles lois ne reposent pas sur la constante de Planck comme
les atomes ou les molécules, mais sur une autre forme de
constante qui est elle-même en accord avec le principe d'équivalence.
Cela impose une forme différente aux équations et
à leurs solutions et préserve cette extraordinaire
invariance d’échelle de la gravitation qui avait été
notée par Laplace. Si bien qu’à travers des
théories comme celles-là on pourra comprendre la formation
de structures semblables dans l’espace des vitesses mais qui
se traduiront dans l’espace des positions par une hiérarchie
de formations, systèmes planétaires, galaxies, amas,
superamas, etc. On a toute une hiérarchie d’organisations
dont chacune des échelles est régie par les mêmes
équations mais appliquées dans des situations différentes.
Cela ne donne donc pas de similarités strictes. Un système
planétaire n’est pas à l’échelle
près semblable à une galaxie. Mais il y a des points
communs.
AI : Ce que chacun peut constater en
observant le ciel.
La
généralisation de l’équation de Schrödinger
AI
: La RE donne ainsi un rôle fondamental, je dirais universel,
à l’équation de Schrödinger...
LN : Précisons bien. Je ne rajoute pas une équation
de Schrödinger aux équations précédentes.
C’est bel et bien l’équation fondamentale de
la dynamique newtonienne qui, dans un cadre fractal, prend la forme
qui est celle de l’équation de Schrödinger, après
avoir été intégrée. L’équation
de Schrödinger propose alors des solutions stationnaires auxquelles
il devient possible de comparer la matière observée.
J’ai pu procéder ainsi concernant notre système
planétaire, au début des années 90. Et là,
étonnement, je pouvais récupérer les positions
de toutes les planètes du système solaire et prévoir
des positions nouvelles ne correspondant à aucun objet alors
identifié. Ceci pour des objets internes à l'orbite
de Mercure (voyez le schéma ci-dessous, où l'on a
porté les positions des planètes du système
solaire interne et des premières exoplanètes découvertes
en 1995, comparées aux prédictions de la théorie)
ou pour des objets situés au-delà de Pluton.
Il se trouve que depuis, on a trouvé des exo-planètes
autour d'autres étoiles (on en connaît aujourd'hui
plus de 200) et des objets situés dans la ceinture de Kuiper
au-delà de Pluton. Les pics de probabilités observés
pour ces exo-planètes et petites planètes ont validé
les prévisions théoriques de la RE.
AI : Il s’agit donc là
d’une vérification expérimentale de première
grandeur, comme le montre d’ailleurs le graphique que vous
présentez. Vous pourriez, je suppose, faire la même
chose pour une galaxie comme Andromède ?
LN : Un étudiant qui a travaillé sous
ma direction, Daniel da Rocha, a fait sa thèse exactement
sur ce sujet. Il a pu étudier avec les méthodes de
la RE le groupe local de galaxies, comprenant la nôtre, Andromède
et leurs satellites. Il a pu montrer que toutes les observations
en position et en vitesse satisfaisaient aux équations de
Schrödinger.
AI : Si vous vous posez la question
: « Voici une étoile, et il y a une planète
autour. Où se trouve cette planète ? » que répond
la RE par rapport à la théorie classique ?
LN : La théorie classique ne peut rien répondre.
Elle fonctionne sur des conditions initiales. Or là, on ne
les connaît pas. La RE, par contre, même si elle ne
sait rien sur ces conditions initiales, peut prédire quelque
chose. Elle peut déduire les structures les plus probables,
non pas en fonction des conditions initiales, mais en fonction des
conditions d’environnement. Donc elle peut faire des énoncés
là où la théorie ordinaire n’en fait
pas. En contrepartie, comme cette théorie est purement probabiliste
et statistique, elle ne permettra pas de prédictions déterministes.
AI : En vous écoutant, on croirait
entendre un physicien quantique. Vous obtenez ainsi une espèce
de fonction d’onde de la planète, qui permettra de
la localiser avec la même probabilité de réussite
que la fonction d’onde d’un micro-état permet
de localiser celui-ci. Il s’agit d’un résultat
assez extraordinaire...
Répétons ce qui précède, en insistant,
pour nos lecteurs. Grâce à la RE, vous avez pu localiser
en théorie un certain nombre d’exo-planètes
que l’observation, depuis 1995, a pu identifier. J’avoue
que je n’avais jamais entendu parler de cette façon
de procéder, en dépit de tout ce qui est dit à
propos de la recherche des exo-planètes.
LN : Vous trouverez sur mon site les
références des publications qui ont été
faites à ce sujet depuis 1996 (en ce qui concerne les validations
observationelles), ainsi que des articles sur la prédiction
théorique dont certains datent d'avant 1995 (la date de première
découverte des exoplanètes). Un article de vulgarisation
récent a été publié sur le sujet: Nottale,
L., 2003, Pour La Science, 309, 38-45 (Juillet 2003) "La
relativité d'échelle à l'épreuve des
faits".
AI : En élargissant le regard,
à l’horizon des 800 MParsecs, vous admettez si j’ai
bien compris que l’univers se présente de façon
homogène...
LN : Absolument. En RE, si on veut obtenir une description
à très grande échelle, on arrive à la
conclusion qu’il doit exister une échelle maximale,
non pas en tant que barrière physique mais en tant qu’horizon.
Il s’agit aux grandes échelles de l’équivalent
de l’échelle de Planck aux petites échelles.
Les lois de la relativité d’échelle restreinte
montrent que d’une façon générale les
lois de la relativité prennent la forme de la transformation
de Lorentz.
Cet horizon est indépendant du modèle d'univers adopté,
fermé ou ouvert. Dans ce cadre, du fait de son existence,
la dimension fractale effective de l'espace, et donc de la distribution
des galaxies dans l'espace, croit avec l'échelle On trouve
qu'elle atteint la valeur D=3 pour une échelle de l'ordre
de 750 Mpc, qui représenterait alors une échelle de
transition à l'uniformité.
Pour conclure
AI
: Je suis séduit par l’originalité et la fécondité
de votre approche. Force est cependant de constater qu’elle
est encore peu reçue, aussi bien chez les physiciens quantiques
que chez les cosmologistes. A quoi attribuer cela ?
LN : Il est aujourd’hui encore très difficile
de diffuser des idées nouvelles. Malgré beaucoup d’efforts
(j’ai du donner dans les années 80-90 plus de trois
cents conférences et séminaires sur le sujet), j’ai
eu peu d’échos. Les idées diffusent sans doute
(y compris par exemple en biologie) mais de façon très
limitée. C’est un peu le propre des hypothèses
sur les fondements. Quand elles apparaissent, par définition,
elles n’intéressent qu’un très petit nombre
de personnes. On peut espérer pourtant qu’à
partir d’un certain seuil, elles pourront diffuser plus rapidement.
AI
: J’espère que notre revue pourra vous aider à
mieux faire comprendre l’ambition de votre théorie
et l’importance qu’elle devrait prendre dans la représentation
du monde.
LN : Je n'avais pas, au début, l'ambition que la théorie
puisse s'appliquer à tous ces domaines. Je voulais seulement
essayer de comprendre ce qu’était la physique quantique
et tenter de la fonder sur des principes premiers. Mais peu à
peu, en avançant, en fabriquant des fonctions d’onde,
en découvrant que l’équation de Schrödinger
était plus générale qu’il n’était
dit et pouvait s’appliquer au domaine macroscopique, les ambitions
se sont précisées. C’est alors, comme je vous
le disais, que j’ai pu prévoir, avant la découverte
des exo-planètes qu’il y avait des pics de probabilités
dans lesquels ultérieurement on a découvert les exo-planètes
attendues.
AI : Je ne dis pas cela pour vous faire
plaisir, mais je trouve que vous mériteriez le Prix Nobel
!
LN : Ce n’est pas à l’ordre du jour en
ce moment, je dois dire.
AI : Il faut quand même admettre
le saut épistémologique que vous offrez. Votre théorie.
permet de comprendre le pourquoi des phénomènes observés
au lieu de se limiter à de simples descriptions.
LN : C’est vrai. Mais c’est
la propriété spécifique du principe de relativité.
Il est seul à proposer une réponse au pourquoi, alors
que les autres tentatives de la physique fonctionnent à partir
d’hypothèses. D’où la conclusion que le
public retient, selon laquelle la science ne peut jamais répondre
au pourquoi, mais seulement au comment.
Notes
(1) L'équation de Schrödinger, conçue
par le physicien autrichien Erwin Schrödinger en 1925, est
une équation fondamentale en physique quantique non-relativiste.
Elle décrit l'évolution dans le temps d'une particule
massive non-relativiste. Elle permet de calculer la fonction d’onde
des particules. La fonction d'onde en mécanique quantique
est la représentation de l'état quantique dans un
nombre potentiellement infini de positions. Elle donne à
l’observateur la probabilité de présence des
particules représentées par cet état quantique
(source Wikipedia)
(2) Benoît Mandelbrot (20 novembre 1924
- ) est un mathématicien français. Il a travaillé
au début de sa carrière sur des applications originales
de la théorie de l’information, puis développé
ensuite une nouvelle classe d’objets mathématiques
: les objets fractals, ou fractales.
(3) Le principe de covariance met en oeuvre le
principe de relativité au niveau des équations de
la physique. La covariance d'échelle des équations
de la physique signifie qu'elles doivent garder leur forme (la plus
simple possible) dans les transformations d'échelle du système
de coordonnées. La covariance faible correspond au cas où
les équations ont gardé, sous une transformation plus
générale, la même forme que sous la transformation
particulière précédente (exemple des équations
du champ de gravitation d'Einstein, qui ont une forme semblable
à l'équation de Poisson de la gravitation newtonienne,
comprenant toujours un terme de source). La covariance forte correspond
au cas où la forme la plus simple possible des équations
est obtenue, celle du vide dépourvu de toute force (c'est
le cas de l'équation de la dynamique en relativité
générale du mouvement d'Einstein, écrite comme
équation des géodésiques). Source Laurent Nottale
(4) Le principe de Mach a été forgé
par le physicien Ernst Mach par extension du principe de relativité
aux questions d'inertie. D'après Mach, ce qui est responsable
de l'inertie d'une masse serait « l'ensemble des autres masses
présentes dans l'univers ». Ce principe est immédiatement
tiré des expériences de Mach sur la physique des sensations,
et correspond à sa volonté délibérée
d'organiser les notions de la physique d'une manière cohérente
avec le donné sensoriel dont il a conduit une très
rigoureuse étude expérimentale.
Pour donner un sens à ce principe, imaginons un astronaute,
flottant au milieu d'un espace vide de toute matière et de
tout point de repère. Aucune étoile, aucune source
d'énergie, le néant. Maintenant posons-nous la question
: l'astronaute a-t-il un moyen de savoir qu'il est en rotation sur
lui-même ou non, étant donné qu'il n'a aucun
point de repère?
Si le principe de Mach est faux, c'est à dire si les forces
d'inertie existent même en l'absence de toute matière
ou énergie, alors l'astronaute pourrait le savoir, en ressentant
des forces d'inertie qui poussent ses bras vers l'extérieur
par exemple (force centrifuge).
Mais cela aurait-t-il un sens ? Par rapport à quoi serait-il
en rotation puisqu'il n'y a rien ? Cela impliquerait la notion d'un
espace et d'un référentiel absolu, incompatible avec
le principe de la relativité générale.
Une manière d'interpréter les forces d'inerties en
général, et la force centrifuge en particulier, sans
introduire la notion de référentiel absolu est d'admettre
avec Mach (et Einstein) que les forces d'inertie sont induites par
les masses lointaines qui fournissent le référentiel
par rapport auquel la rotation prend son sens physique (source Wikipedia).
(5) Élie Cartan, né le 9 avril 1869
à Dolomieu et mort le 6 mai 1951 à Paris, était
l'un des mathématiciens français les plus influents
de son époque. Son travail porte sur les applications géométriques
des groupes de Lie (source Wikipedia).