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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/


© Automates Intelligents 2003

 





 

 

 

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