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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…


© Automates Intelligents 2003

 





 

 

 

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