Dans Espace-Temps Quantique : la fin du Champ ?, nous posions une question provocatrice et dont la réponse n'a rien de simple.
Reprenons certains éléments : notre vue dominante encore actuellement sur l'espace-temps date de Isaac Newton et de ses Principia Mathematica dans lequel ce savant pose un espace et un temps absolus. L'Espace et le Temps définissent alors un cadre physique rigide à l'intérieur duquel sont en mouvement des "objets". La reformulation de la loi universelle de gravitation de Newton, issue des lois de Kepler, explicite donc les mouvements des astres à l'intérieur de ce cadre rigide. Gravitation et Espace-Temps sont bien séparés.
Les travaux de Michael Faraday et plus tard ceux de James Maxwell ont notamment permis de conceptualiser la notion de Champ en physique, en l'espèce le champ électrostatique, unifié par la suite en champ électromagnétique. Enfin, par la suite, jusqu'au XXè siècle, le champ s'est généralisé comme un outil opératoire très puissant et pertinent, mais finalement toujours indépendamment du cadre dans lequel il était donc censé s'exercer ! Champ(s) et Espace-temps sont donc bien séparés.
Albert Einstein, avec la relativité générale, établit très clairement au début du XXè siècle, que Champ (gravitationnel), Gravitation et Espace-temps sont non seulement liés mais équivalents : cette "identité" fait voler en éclats le cadre rigide dans lequel était enfermé le dernier terme. L'espace-temps est le champ gravitationnel et réciproquement ! C'est assez inimaginable...et pourtant.
Or, et c'est là qu'arrive l'inimaginable plutôt, l'ensemble des travaux sur les champs, c'est à dire soyons clairs sur les forces/interactions entre objets de la physique dite (aujourd'hui) "classique" débouche sur une dualité bien paradoxale et encombrante. La "lumière" (généralisée au sens électromagnétique et non plus seulement "visible") symbolise ce paradoxe : sa nature est duale : onde et/ou particule selon les expériences, donc selon l'observateur. Et puis voilà aussi qu'elle devient discontinue, constituée de quanta. Les mêmes conclusions s'imposent au même moment (ou presque) sur la matière (microphysique): nature duale et discontinue !
Le champ de Faraday (ses fameuses "lignes") devient ainsi, tout au long du XXè siècle, quantique et de nature duale. Mais le champ quantique du XXè siècle (en l'espèce les 3 champs fondamentaux hors la gravitation) restera désespérément séparé de l'Espace-temps donc de la Gravitation ! Leur couplage mathématique n'est qu'un "bricolage"...
Où se trouve alors la clé du problème : dans les calculs très compliqués qui s'offrent aux physiciens ou bien dans les principes "philosophiques" en amont de ces calculs ? Restons humbles : dans les deux ! Pour avancer, il faut évidemment, pendant un "temps", sortir des équations et réfléchir, prendre conscience de la science qui se fait, de son ontologie, qu'il n'est pas possible de séparer de ce qu'elle est, à une époque donnée. De très nombreux scientifiques se sont penchés sur ces questions d'épistémologie, de très nombreux philosophes des sciences, aussi. Il me semble, à la lecture de certains d'entre eux, que le mot qui nous empêche de voir est : séparation, c'est aussi ce mot qui apparaît depuis le début de cet article.
La séparation, c'est la volonté de réduire la réalité à une de ses propriétés en quelque sorte, c'est l'exclusion, c'est l'identification à la binarité, c'est la logique et la dialectique de l'exclusion.
Or, la séparation n'est pas une téléologie mais bien une ontologie.
Or, la séparation amène irréductiblement à la réunion.
Par exemple, la relativité générale n'est pas une révolution en soi, n'est pas une séparation de plus. Albert Einstein a su relier ensemble des lois issues des travaux de ses prédécesseurs, au fil des siècles, il a "simplement" réuni différemment et vu autrement l'ensemble de ces travaux, réflexions comme équations. La "révolution" ne consistant pas à détruire et à reconstruire un ensemble "ex nihilo" mais bien plutôt à relier et à regarder différemment l'ensemble des faits et des modèles déjà construits par le passé. Car, en ce qui concerne les notions d'espace et de temps, les idées sont là depuis de nombreux siècles, comme nous le rappelle Carlo Rovelli dans son interview sur Arte.
Notre véritable "travail" en tant que citoyen du monde n'est donc pas de changer brutalement de lunettes et d'en chausser de nouvelles pour voir le monde différemment. Il réside essentiellement à se demander pourquoi nos lunettes nous font voir floues certaines parties du monde, pourquoi certains faits ou certains évènements qui nous arrivent résistent à notre compréhension et bien souvent nous font souffrir d'ailleurs. Ce sont ces "parties floues" ou ces résistances qui doivent nous inciter alors à nous demander si effectivement nos lunettes nous sont bien adaptées. Pour voir, il faut comprendre (cf "l'Ombre du savoir") et pour prendre avec soi, il ne faut pas séparer ni exclure, il faut au contraire être ce que l'on prend, ne faire qu'un, au moins temporairement. Dit autrement, lorsque le citoyen du monde s'engage sur le chemin de l'unité (cf "Voir et Connaitre"), il devient ce chemin, ce chemin ouvert sur le doute et l'incertitude, ce chemin qui tout en reliant tous les chemins déjà parcourus, reste à chaque décision, à inventer...
Ainsi, pour revenir sur la question initiale de l'article, (!), trouver un modèle mathématique et physique d'Espace-Temps Quantique ne détruit pas le concept du Champ : il l'étend. Et la théorie de la gravitation quantique à boucles n'est pas une ultime théorie liée à la logique de l'exclusion mais bien un travail courageux, imprégné de philosophie, de questionnements, sur une logique de l'inclusion : celle qui est issue de la logique, de la tension des antagonistes. "L'espace-temps quantique est celui de la troisième matière, des phénomènes quantiques, esthétiques et psychiques" a écrit Stéphane Lupasco (cité par B. Nicolescu, déjà cité dans "Logique de l'Energie et Sens").
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mercredi 19 mai 2010
dimanche 16 mai 2010
Espace-Temps Quantique : la fin du champ ?
Dans Champ et Quantum..., nous nous sommes saisis du concept de champ quantique utilisé en physique pour planter le décor de futures discussions immergées dans cette métaphysique et introduire du mieux possible la fameuse triade lupascienne de B. Nicolescu : {énergie,discontinuité,seuil}. Nous nous sommes arrêtés à la théorie de l'Electrodynamique Quantique, nous devrons y revenir pour aborder la Chromodynamique Quantique, ce qui nous demandera de nous pencher sur les symétries et les fameux principes de jauge issus de la théorie des groupes de Lie. Ces théories de jauge utilisées en physique trouvent certainement un aboutissement avec "la théorie du Tout exceptionnellement simple" de Anthony Garett Lisi, entièrement fondée sur le groupe de Lie exceptionnel E8, théorie très belle mais hautement spéculative et complexe.
Dans un premier temps, il faut comprendre que le champ est, comme le reste, un objet conceptuel transitoire. C'est Nykos Lygéros qui nous éclaire là-dessus avec son style sobre, épuré et concis dans "Sur la Notion de Champ en Physique". Il nous rappelle qu'il est possible de voir la transversalité de cette notion en se saisissant de la masse (d'un objet), concept à la base des forces de Newton et des interactions d'Einstein. De la masse, vue comme ponctuelle, à la nécessité d'une action à distance entre les points/masses, à la variété (pseudo-) riemanienne de l'espace-temps, au champ, il y a la continuité. Or, "la continuité du champ pose un problème crucial puisqu'il s'applique à un espace a priori continu.". Ainsi, dans la théorie quantique des champs, dans le modèle standard des particules, la masse disparaît en tant que donnée consistante, elle devient un degré de liberté à "combler" par l'expérience, c'est d'ailleurs une quantification "ultime" (le boson de Higgs) du modèle qui doit attribuer la masse à tous les autres quanta conceptualisés. Mais, et tous les physiciens le savent, coupler un espace-temps continu avec une théorie quantique du champ, c'est, faute de mieux, une démarche archaïque et qui pose des problèmes insurmontables. "L'autre problème fondamental, c'est que dès que nous passons sous la longueur de Planck, la réalité physique perd son sens." nous rappelle Nikos Lygéros, ce qui montre à nouveau que "la discrétisation de l'espace mais aussi celle du temps semble nécessaire.". La continuité est une notion puissante mais faut il le rappeler, après nos articles introduisant la logique de Stéphane Lupasco, doit être mise en relation (relativisée) avec les discontinuités que l'expérience nous donne à saisir.
"Les particules sont nécessairement une étendue non réduite à un point." La particule ou le concept de quantum tel que nous l'avons abordé dans notre article déjà cité ne peut donc être réduit à l'impact sur un écran ou à la trace sur une photo, en bref à sa relation ponctuelle avec un détecteur et in fine avec le sujet observant. Le point, ici, dont il est question, est bien une polarité, une réduction, une projection, d'une relation ouverte. C'est exactement dans ce cadre théorique que sont nés les différentes théories des cordes (voire de la gravitation quantique à boucles), par une extension spatiale et temporelle du "point" (plus rigoureusement par une nouvelle définition de l'excitation minimale unidimensionnelle du champ à l'échelle de Planck) . Enfin, l'enjeu d'une quantification de l"interaction gravitationnelle réside bien en une compréhension de la physique à l'échelle de Planck. "Ainsi l'introduction du champ en physique peut-être considérée désormais comme une méthodologie sans doute efficace dans un premier temps mais ad hoc sur le fond." conclut Nikos Lygéros dans son court article.
Dans un deuxième temps, il faut revenir à la compréhension même de l'espace-temps, ce que nous abordons de nombreuses manières, par des éclairages certainement originaux, dans ce blog. En physique, c'est finalement la question primordiale, remise en perspective au début du XXè siècle par la mécanique quantique et la relativité générale, ces deux vues fondamentales de notre monde, complémentaires et encore aujourd'hui inconciliables mathématiquement donc formellement. Réunir ces deux vues est nécessaire au moins pour saisir la réalité à l'échelle de Planck et c'est bien ce qu'essaient de réaliser les théories (spéculatives) sur la gravitation quantique à boucles ou "à cordes". Carlo Rovelli, physicien, nous éclaire sur l'arrière plan conceptuel de ces travaux, dans cet article général.
Il souligne ainsi qu'il est nécessaire d'obtenir une notion relationnelle d'espace-temps quantique, couplant ainsi à la fois la localisation relationnelle dans l'espace-temps due à la relativité générale et à la fois la quantification dynamique d'opérateurs non commutatifs dans la mécanique quantique ("we need a relational notion of a quantum spacetime in order to understand Planck scale physics."). En particulier, il illustre qu'une théorie spéculative sur ce sujet est sans doute plus "puissante" si dés le départ, elle postule moins d'hypothèses et notamment n'exige pas un arrière fond d'espace-temps métrique ad hoc, mais que ce dernier découle de la théorie elle même. Cet argument rejoint précisément les préoccupations d'Alain Connes lorsqu'il s'intéresse lui aussi de près au modèle standard des particules et à une théorie spéculative de gravitation quantique.
La relativité générale est une théorie sur la gravitation, sur le champ gravitationnel, et a démontré l'équivalence physique entre ce champ et la métrique utilisée pour caractériser l'espace-temps (il y a équivalence pour un objet entre être soumis au champ gravitationnel ou être soumis à l'accélération du référentiel dans lequel il se trouve par rapport à un référentiel témoin). Ainsi ("General relativity is the discovery that the spacetime metric and the gravitational field are the same physical entity. A quantum theory of the gravitational field is therefore also a quantum theory of the spacetime metric."), une théorie quantique de la gravitation est aussi une théorie quantique de la métrique de l'espace-temps. Carlo Rovelli insiste ainsi sur la définition identitaire de l'espace-temps relativiste et la métrique utilisée; dit autrement, l'espace-temps n'existe pas indépendamment des relations entre les "objets", ces relations, mesurées justement par une métrique, définissent entièrement cet espace-temps relativiste. Le saut "paradigmatique" en quelque sorte de Einstein est de revenir à une vue sur le monde d'avant Newton, avant la considération d'un espace et d'un temps immuables et fixes dans lesquels se meuvent les objets dynamiques soumis à des forces. Pour Einstein, en dehors des "objets" dynamiques reliés entre eux, il n'y a rien, ce sont donc "eux" qui définissent l'espace-temps, ce sont donc leurs propriétés qui fournissent les propriétés à l'espace-temps (ainsi la masse/énergie qui fournit la courbure)...
Or, jusqu'ici, dans le modèle standard par exemple, les théories quantiques des champs s'appuient sur une métrique "classique" et mathématiquement sont décrites au sein d'une variété riemannienne par des opérateurs issus de cette métrique. Il n'y avait donc pas de métrique quantique sur laquelle s'appuyer pour définir des outils opérationnels dans une variété différentiable. Tout le travail de Carlo Rovelli (et de ses collègues) a été de s'attaquer à ce problème. Dit autrement, définir une nouvelle métrique, quantique, c'est donc équivalent à définir un nouvel espace-temps quantique et donc, par équivalence, définir une quantification du champ gravitationnel. De ce point de vue, la théorie de la gravitation quantique à boucles est plus économe en hypothèses que l'ensemble des théories quantiques des cordes.
Pourquoi des "boucles" ? Dans l'article déjà cité de Carlo Rovelli, mais remanié en 2008, ce dernier explicite plus clairement cette hypothèse clé de la théorie : le choix d'une algèbre de boucles ("the loop algebra") prend sa source directement chez Faraday : "According to Faraday, the degrees of freedom of the electromagnetic field are best understood as lines in space: Faraday lines. Can we describe a quantum field theory in terms of its “Faraday lines”?" La réponse, relativement technique, est oui ! Ainsi, les auteurs ont élaboré mathématiquement une théorie quantique de champ, d'un nouveau genre, en partant d'une algèbre de "boucles". Ensuite, implémenter l'idée d'Einstein de la relativité générale revient (mathématiquement) à se saisir de l'invariance par difféomorphisme : "In general relativistic physics, the physical objects are localized in space and time only with respect to one another. If we “displace” all dynamical objects in spacetime at once, we are not generating a different state, but an equivalent mathematical description of the same physical state. Hence, diffeomorphism invariance." La gravitation quantique à boucles est bien in fine, alors, cette tentative d'implémentation de cette subtile notion relationnelle de localisation dans l'espace-temps, dans une théorie quantique des champs (en l'espèce le champ gravitationnel).
Quelle image, représentation, nous reste t il pour se saisir alors du concept d'espace-temps ? Carlo Rovelli nous l'explique clairement : "we define quantum states that correspond to loop-like and, more generally, graph-like excitations of the gravitational field on a differential manifold (spin networks); but then, when factoring away diffeomorphism invariance, the location of the states becomes irrelevant. The only remaining information contained in the graph is then its abstract graph structure and its knotting. Thus, diffeomorphism-invariant physical states are labeled by s-knots: equivalence classes of graphs under diffeomorphisms. An s-knot represents an elementary quantum excitation of space. It is not here or there, since it is the space with respect to which here and there can be defined. An s-knot state is an elementary quantum of space." Un s-nœud (de spin "s-knot") est un quantum élémentaire d'espace. N'oublions pas que espace, ici, signifie aussi temps, un s-nœud est donc un quantum élémentaire d'espace-temps.
D'ailleurs, le résultat physique clé de la théorie de la gravitation quantique à boucles est le calcul explicite des valeurs propres d'aires et de volumes : la base de la représentation physique de l'espace-temps quantique ! Enfin, interpréter physiquement ces calculs revient certainement à revenir au sens de la mécanique quantique : l'espace-temps n'est pas ainsi un ensemble de quanta, mais bien une superposition probabiliste continue d'ensembles de quanta.
Il reste à se pencher sérieusement sur cette dernière phrase afin d'en savourer toutes les résonances possibles pour les significations pragmatiques qu'elle induit dans notre quotidien...
Nous y reviendrons...
{Pour Carlo Rovelli,je recommande également l'interview de 2007 par ARTE et je remercie également Jacques Fric, secrétaire de la Commission Cosmologie de la Société Astromique de France, pour sa traduction de l'article original en anglais de 1997}
Dans un premier temps, il faut comprendre que le champ est, comme le reste, un objet conceptuel transitoire. C'est Nykos Lygéros qui nous éclaire là-dessus avec son style sobre, épuré et concis dans "Sur la Notion de Champ en Physique". Il nous rappelle qu'il est possible de voir la transversalité de cette notion en se saisissant de la masse (d'un objet), concept à la base des forces de Newton et des interactions d'Einstein. De la masse, vue comme ponctuelle, à la nécessité d'une action à distance entre les points/masses, à la variété (pseudo-) riemanienne de l'espace-temps, au champ, il y a la continuité. Or, "la continuité du champ pose un problème crucial puisqu'il s'applique à un espace a priori continu.". Ainsi, dans la théorie quantique des champs, dans le modèle standard des particules, la masse disparaît en tant que donnée consistante, elle devient un degré de liberté à "combler" par l'expérience, c'est d'ailleurs une quantification "ultime" (le boson de Higgs) du modèle qui doit attribuer la masse à tous les autres quanta conceptualisés. Mais, et tous les physiciens le savent, coupler un espace-temps continu avec une théorie quantique du champ, c'est, faute de mieux, une démarche archaïque et qui pose des problèmes insurmontables. "L'autre problème fondamental, c'est que dès que nous passons sous la longueur de Planck, la réalité physique perd son sens." nous rappelle Nikos Lygéros, ce qui montre à nouveau que "la discrétisation de l'espace mais aussi celle du temps semble nécessaire.". La continuité est une notion puissante mais faut il le rappeler, après nos articles introduisant la logique de Stéphane Lupasco, doit être mise en relation (relativisée) avec les discontinuités que l'expérience nous donne à saisir.
"Les particules sont nécessairement une étendue non réduite à un point." La particule ou le concept de quantum tel que nous l'avons abordé dans notre article déjà cité ne peut donc être réduit à l'impact sur un écran ou à la trace sur une photo, en bref à sa relation ponctuelle avec un détecteur et in fine avec le sujet observant. Le point, ici, dont il est question, est bien une polarité, une réduction, une projection, d'une relation ouverte. C'est exactement dans ce cadre théorique que sont nés les différentes théories des cordes (voire de la gravitation quantique à boucles), par une extension spatiale et temporelle du "point" (plus rigoureusement par une nouvelle définition de l'excitation minimale unidimensionnelle du champ à l'échelle de Planck) . Enfin, l'enjeu d'une quantification de l"interaction gravitationnelle réside bien en une compréhension de la physique à l'échelle de Planck. "Ainsi l'introduction du champ en physique peut-être considérée désormais comme une méthodologie sans doute efficace dans un premier temps mais ad hoc sur le fond." conclut Nikos Lygéros dans son court article.
Dans un deuxième temps, il faut revenir à la compréhension même de l'espace-temps, ce que nous abordons de nombreuses manières, par des éclairages certainement originaux, dans ce blog. En physique, c'est finalement la question primordiale, remise en perspective au début du XXè siècle par la mécanique quantique et la relativité générale, ces deux vues fondamentales de notre monde, complémentaires et encore aujourd'hui inconciliables mathématiquement donc formellement. Réunir ces deux vues est nécessaire au moins pour saisir la réalité à l'échelle de Planck et c'est bien ce qu'essaient de réaliser les théories (spéculatives) sur la gravitation quantique à boucles ou "à cordes". Carlo Rovelli, physicien, nous éclaire sur l'arrière plan conceptuel de ces travaux, dans cet article général.
Il souligne ainsi qu'il est nécessaire d'obtenir une notion relationnelle d'espace-temps quantique, couplant ainsi à la fois la localisation relationnelle dans l'espace-temps due à la relativité générale et à la fois la quantification dynamique d'opérateurs non commutatifs dans la mécanique quantique ("we need a relational notion of a quantum spacetime in order to understand Planck scale physics."). En particulier, il illustre qu'une théorie spéculative sur ce sujet est sans doute plus "puissante" si dés le départ, elle postule moins d'hypothèses et notamment n'exige pas un arrière fond d'espace-temps métrique ad hoc, mais que ce dernier découle de la théorie elle même. Cet argument rejoint précisément les préoccupations d'Alain Connes lorsqu'il s'intéresse lui aussi de près au modèle standard des particules et à une théorie spéculative de gravitation quantique.
La relativité générale est une théorie sur la gravitation, sur le champ gravitationnel, et a démontré l'équivalence physique entre ce champ et la métrique utilisée pour caractériser l'espace-temps (il y a équivalence pour un objet entre être soumis au champ gravitationnel ou être soumis à l'accélération du référentiel dans lequel il se trouve par rapport à un référentiel témoin). Ainsi ("General relativity is the discovery that the spacetime metric and the gravitational field are the same physical entity. A quantum theory of the gravitational field is therefore also a quantum theory of the spacetime metric."), une théorie quantique de la gravitation est aussi une théorie quantique de la métrique de l'espace-temps. Carlo Rovelli insiste ainsi sur la définition identitaire de l'espace-temps relativiste et la métrique utilisée; dit autrement, l'espace-temps n'existe pas indépendamment des relations entre les "objets", ces relations, mesurées justement par une métrique, définissent entièrement cet espace-temps relativiste. Le saut "paradigmatique" en quelque sorte de Einstein est de revenir à une vue sur le monde d'avant Newton, avant la considération d'un espace et d'un temps immuables et fixes dans lesquels se meuvent les objets dynamiques soumis à des forces. Pour Einstein, en dehors des "objets" dynamiques reliés entre eux, il n'y a rien, ce sont donc "eux" qui définissent l'espace-temps, ce sont donc leurs propriétés qui fournissent les propriétés à l'espace-temps (ainsi la masse/énergie qui fournit la courbure)...
Or, jusqu'ici, dans le modèle standard par exemple, les théories quantiques des champs s'appuient sur une métrique "classique" et mathématiquement sont décrites au sein d'une variété riemannienne par des opérateurs issus de cette métrique. Il n'y avait donc pas de métrique quantique sur laquelle s'appuyer pour définir des outils opérationnels dans une variété différentiable. Tout le travail de Carlo Rovelli (et de ses collègues) a été de s'attaquer à ce problème. Dit autrement, définir une nouvelle métrique, quantique, c'est donc équivalent à définir un nouvel espace-temps quantique et donc, par équivalence, définir une quantification du champ gravitationnel. De ce point de vue, la théorie de la gravitation quantique à boucles est plus économe en hypothèses que l'ensemble des théories quantiques des cordes.
Pourquoi des "boucles" ? Dans l'article déjà cité de Carlo Rovelli, mais remanié en 2008, ce dernier explicite plus clairement cette hypothèse clé de la théorie : le choix d'une algèbre de boucles ("the loop algebra") prend sa source directement chez Faraday : "According to Faraday, the degrees of freedom of the electromagnetic field are best understood as lines in space: Faraday lines. Can we describe a quantum field theory in terms of its “Faraday lines”?" La réponse, relativement technique, est oui ! Ainsi, les auteurs ont élaboré mathématiquement une théorie quantique de champ, d'un nouveau genre, en partant d'une algèbre de "boucles". Ensuite, implémenter l'idée d'Einstein de la relativité générale revient (mathématiquement) à se saisir de l'invariance par difféomorphisme : "In general relativistic physics, the physical objects are localized in space and time only with respect to one another. If we “displace” all dynamical objects in spacetime at once, we are not generating a different state, but an equivalent mathematical description of the same physical state. Hence, diffeomorphism invariance." La gravitation quantique à boucles est bien in fine, alors, cette tentative d'implémentation de cette subtile notion relationnelle de localisation dans l'espace-temps, dans une théorie quantique des champs (en l'espèce le champ gravitationnel).
Quelle image, représentation, nous reste t il pour se saisir alors du concept d'espace-temps ? Carlo Rovelli nous l'explique clairement : "we define quantum states that correspond to loop-like and, more generally, graph-like excitations of the gravitational field on a differential manifold (spin networks); but then, when factoring away diffeomorphism invariance, the location of the states becomes irrelevant. The only remaining information contained in the graph is then its abstract graph structure and its knotting. Thus, diffeomorphism-invariant physical states are labeled by s-knots: equivalence classes of graphs under diffeomorphisms. An s-knot represents an elementary quantum excitation of space. It is not here or there, since it is the space with respect to which here and there can be defined. An s-knot state is an elementary quantum of space." Un s-nœud (de spin "s-knot") est un quantum élémentaire d'espace. N'oublions pas que espace, ici, signifie aussi temps, un s-nœud est donc un quantum élémentaire d'espace-temps.
D'ailleurs, le résultat physique clé de la théorie de la gravitation quantique à boucles est le calcul explicite des valeurs propres d'aires et de volumes : la base de la représentation physique de l'espace-temps quantique ! Enfin, interpréter physiquement ces calculs revient certainement à revenir au sens de la mécanique quantique : l'espace-temps n'est pas ainsi un ensemble de quanta, mais bien une superposition probabiliste continue d'ensembles de quanta.
Il reste à se pencher sérieusement sur cette dernière phrase afin d'en savourer toutes les résonances possibles pour les significations pragmatiques qu'elle induit dans notre quotidien...
Nous y reviendrons...
{Pour Carlo Rovelli,je recommande également l'interview de 2007 par ARTE et je remercie également Jacques Fric, secrétaire de la Commission Cosmologie de la Société Astromique de France, pour sa traduction de l'article original en anglais de 1997}
dimanche 7 mars 2010
Impasse non-commutative !
L'autre jour, j'ai passé plusieurs heures à écrire un message pour ce blog. Je suis arrivé à une impasse, très frustrante. Sentiment brouillon d'un amas incompréhensible pour une transmission d'une image mentale complexe extrêmement claire dans mon esprit. Sentiment de ne pas avoir pris le bon angle de transmission : la grille de lecture issue de la Théorie Quantique des Champs. Prise de conscience que la réalité, ce sentiment, cette émotion forte attachée à cette image mentale, restait inatteignable, tout du moins non "reliable" par les signes à ma disposition à ces instants là de ma transmission, de mon écriture.
Je ne me souviens plus comment, à la fin de cette journée désormais frustrante, je croise des liens qui m'amènent à Alain Connes. A une vidéo sur Arte.tv qui transmet un long interview de ce mathématicien de génie. Et là, en l'écoutant parler de ses travaux sur le modèle standard (Physique des Particules), je saisis une phrase qui tend à m'apaiser : (en résumé) : "Certains problèmes mathématiques sont tellement complexes qu’il serait décourageant de tenter de les aborder de front." Alain Connes parle en l'espèce de la "phrase" mathématique (équation) qui décrit le modèle standard : phrase composée de dizaines et de dizaines de termes qui bout à bout forme un complexe incompréhensible. Pour lui, comprendre cette complexité c'est la dissoudre entièrement dans une phrase ou mieux un mot, un signe simple. Ce signe que l'on saisit alors simplement permet d'avancer ensuite dans la recherche. Trouver ce signe, c'est saisir la complexité, la prendre avec soi.
Cette démarche pourrait se résumer selon une injonction populaire à : "Prends du recul !" Certes. Cette injonction est sans doute là pour nous faire saisir que tous, nous tous, pouvons comprendre la complexité du monde qui nous entoure mais qu'il ne faut pas se décourager devant l'ampleur de l'effort à déployer. Car trouver la simplicité demande de l'effort !
La complexité est en chacun de nous, l'effort à fournir dans notre vie n'est donc pas de la chercher mais bien de la transmettre simplement.
L'erreur commune de la plupart est de confondre alors simple et réducteur. Identité et Diversité. Réalité et Signe.
Rester conscient que le signe nous ouvre à la réalité mais ne la circonscrit jamais.
Cette ouverture déploie le monde qui nous contient, cette ouverture est le monde qui nous contient.
Cette ouverture est irréversible et c'est pourquoi nous ressentons cette ouverture : nous nommons ce ressenti le "temps". Non pas le temps unidimensionel de la physique qui n'a in fine aucune consistance mais l'unique qui vaille, celui que nous ressentons, tous, dans notre chair comme dans notre psychisme.
Il est amusant de noter que dans cette perturbation de l'écriture se niche une perturbation, infime mais essentielle, de ma représentation "physique" du monde. Je voulais en l'espèce utiliser les concepts de champs quantique et notamment ceux issus de la Théorie Electrofaible et ceux de la Chromodynamique Quantique pour tenter une représentation de l'observateur (ayant conscience de lui-même) dans l'espace/environnement qui l'entoure et le contient. Vaste sujet...J'ai bloqué et Alain Connes est "venu" à mon secours ! Comment ? Par sa réflexion et sa représentation mathématique, sa métaphysique en quelque sorte, issue de ses travaux en Géométrie Non-Commutative.
Alain Connes m'a fait comprendre ici que l'espace-temps du physicien qui hante ma représentation du "monde" est issu uniquement de l'interaction électromagnétique (la "lumière")(Travaux de Poincarré, Einstein, Minkowski) mais que, depuis (!), il fallait bien y intégrer les interactions faibles et fortes pour aboutir à un modèle d'espace-temps non-commutatif. Comme je n'ai point encore la maitrise des concepts issus de ce modèle, il m'est apparu tout d'un coup fort logique que je ne puisse pas transmettre, avec ma sémiologie actuelle, la complexité dont l'image mentale me tourmente ! CQFD.
Bon, au travail alors !
Je ne me souviens plus comment, à la fin de cette journée désormais frustrante, je croise des liens qui m'amènent à Alain Connes. A une vidéo sur Arte.tv qui transmet un long interview de ce mathématicien de génie. Et là, en l'écoutant parler de ses travaux sur le modèle standard (Physique des Particules), je saisis une phrase qui tend à m'apaiser : (en résumé) : "Certains problèmes mathématiques sont tellement complexes qu’il serait décourageant de tenter de les aborder de front." Alain Connes parle en l'espèce de la "phrase" mathématique (équation) qui décrit le modèle standard : phrase composée de dizaines et de dizaines de termes qui bout à bout forme un complexe incompréhensible. Pour lui, comprendre cette complexité c'est la dissoudre entièrement dans une phrase ou mieux un mot, un signe simple. Ce signe que l'on saisit alors simplement permet d'avancer ensuite dans la recherche. Trouver ce signe, c'est saisir la complexité, la prendre avec soi.
Cette démarche pourrait se résumer selon une injonction populaire à : "Prends du recul !" Certes. Cette injonction est sans doute là pour nous faire saisir que tous, nous tous, pouvons comprendre la complexité du monde qui nous entoure mais qu'il ne faut pas se décourager devant l'ampleur de l'effort à déployer. Car trouver la simplicité demande de l'effort !
La complexité est en chacun de nous, l'effort à fournir dans notre vie n'est donc pas de la chercher mais bien de la transmettre simplement.
L'erreur commune de la plupart est de confondre alors simple et réducteur. Identité et Diversité. Réalité et Signe.
Rester conscient que le signe nous ouvre à la réalité mais ne la circonscrit jamais.
Cette ouverture déploie le monde qui nous contient, cette ouverture est le monde qui nous contient.
Cette ouverture est irréversible et c'est pourquoi nous ressentons cette ouverture : nous nommons ce ressenti le "temps". Non pas le temps unidimensionel de la physique qui n'a in fine aucune consistance mais l'unique qui vaille, celui que nous ressentons, tous, dans notre chair comme dans notre psychisme.
Il est amusant de noter que dans cette perturbation de l'écriture se niche une perturbation, infime mais essentielle, de ma représentation "physique" du monde. Je voulais en l'espèce utiliser les concepts de champs quantique et notamment ceux issus de la Théorie Electrofaible et ceux de la Chromodynamique Quantique pour tenter une représentation de l'observateur (ayant conscience de lui-même) dans l'espace/environnement qui l'entoure et le contient. Vaste sujet...J'ai bloqué et Alain Connes est "venu" à mon secours ! Comment ? Par sa réflexion et sa représentation mathématique, sa métaphysique en quelque sorte, issue de ses travaux en Géométrie Non-Commutative.
Alain Connes m'a fait comprendre ici que l'espace-temps du physicien qui hante ma représentation du "monde" est issu uniquement de l'interaction électromagnétique (la "lumière")(Travaux de Poincarré, Einstein, Minkowski) mais que, depuis (!), il fallait bien y intégrer les interactions faibles et fortes pour aboutir à un modèle d'espace-temps non-commutatif. Comme je n'ai point encore la maitrise des concepts issus de ce modèle, il m'est apparu tout d'un coup fort logique que je ne puisse pas transmettre, avec ma sémiologie actuelle, la complexité dont l'image mentale me tourmente ! CQFD.
Bon, au travail alors !
samedi 27 février 2010
Le temps n'existe pas
Catherine Besnard-Péron m'a transmis le livre de Laurent Dubois : "Les paradoxes du temps" peu après notre rencontre. Mes propres questions existentielles sur ce thème semblaient pouvoir trouver un écho dans ces écrits.
Construit en partie comme un dialogue platonicien, cet ouvrage explore les divers paradoxes liés au temps recensés dans la littérature, puisque le paradoxe offre une brèche étonnante voire stupéfiante de connaissance. Il a d'ailleurs été utilisé de tous temps pour condenser l'information et faire face au "bon sens". Comme si de tous temps, opposer sens et langage avait permis de faire varier notre conscience éveillée, dans le jeu oscillatoire du visible/invisible. Pour ma part, je considère que le plus beau paradoxe est sa non existence.
"Les paradoxes du temps" est un ouvrage composite construit à partir de cheminements et de questionnements au premier abord disjoints. Mais sans doute écrire sur les paradoxes temporels et du temps est-il un paradoxe en soi ! Laurent Dubois m'a cependant aidé à m'expliciter certains concepts.
Je pense notamment à sa (dé)construction du cône de lumière par des diagrammes 2D (en relativité restreinte). Ce n'est pas tant le résultat final que son approche didactique originale qui étonne et vous laisse un : "ah, oui, c'est vrai, je n'y avais pas pensé !"
Je pense aussi à son image de la dilatation du temps psychologique ressenti par rapport au temps mesuré de l'horloge. Laurent Dubois convoque à cette occasion un élastique étiré : en haut le futur, en bas le passé. A l'instant présent, vous pincez l'élastique avec vos doigts. Puis, pour expliciter votre ressenti du temps, vous tirez (par votre imaginaire !) alors sur l'élastique perpendiculairement à l'élastique déjà étiré. Vous étirez en fait un instant t sur l'élastique étiré du temps. Cet instant, vous imaginez que vous pouvez l'étirer très très loin. Vous avez devant vous alors l'instant de votre songe d'un instant, l'instant de vos pensées. On peut en généralisant cela imaginer que cet instant est aussi celui de votre vie, qui finalement, au seuil de votre mort, n'aura duré qu'un souffle...
Prenant cette image, j'ai imaginé simplement étirer de la même manière tous les instants t contenus dans l'élastique étiré du temps. Nous avons alors devant nous tous les instants de toutes les vies. Comme une matrice temporelle infinie contenant tous les temps "propres" de toutes les vies. Le temps de fait devient bi-dimensionnel : étonnant, non ? (aurait dit Pierre Desproges).
Je n'ai malheureusement jamais encore à ce jour compris pourquoi et comment le temps était unidimensionnel.
Il me paraissait si évident, si immédiat, que l'unité du monde pouvait s'aborder immédiatement, sans délai, sans distance aucune, simplement et intuitivement par la pensée. Pourquoi se compliquer avec ces histoires de degrés de liberté, de nombre de variables indépendantes au moins nécessaires à la description de l'espace considéré, donc du monde ?
Il m'aura fallu bien du "temps" justement pour accepter de regarder ailleurs que là où "on" m'avait dit de regarder. Il m'aura fallu bien du temps pour me saisir du langage et de ses concepts, des connaissances et des modèles organisateurs mais réducteurs, de l'envie d'aller dans le tumulte, d'oser affronter mes peurs de ressentir la complexité, d'oser prendre avec moi le vertigineux amour de la vie au risque raisonné de la perdre. Il m'aura fallu bien du temps pour (re)créer ma vie.
Le temps est il alors ce nécessaire recul à l'émotion ? Le temps est il cet espace qui se crée, ici et maintenant, par notre désir de transmettre ?
L'uni-dimension du temps de la physique a comme mérite au moins de servir de pivot à toutes les investigations.
Mais ce simple concept est dépassé, nous l'avons vu, Einstein nous l'a démontré: le temps est de l'espace et l'espace est du temps. Vouloir réduire ce "temps" à une expression séparée, à une grandeur physique à 1 degré de liberté est très sclérosant et annihile in fine tout possibilité de le développer, de le complexifier. La piste la plus prometteuse réside donc dans notre capacité à ressentir et appréhender par la conscience cette "chose" qui nous semble nous contenir et dont incessamment nous semblons nous vouloir nous affranchir.
Quelle est en fait la dualité de l'unité paradoxale du temps ? Dit autrement, puisque nous considérons le temps comme une entité unitaire, indécomposable, existe t il une autre entité plus "large" et qui l'engloberait ? Est il possible par exemple d'appliquer l'heuristique de Grothendieck au temps ?
La première étape, nous l'avons déjà vu, est de considérer une fois pour toutes que le temps est lié de manière indéfectible à l'espace et que le modèle dominant actuel physique pour expliciter notre univers est un de ces modèles d'espace temps à 4 dimensions au moins. ( Je laisse ici la place aux conjectures des espaces temps à n dimensions, n étant supérieur ou égal à 4 : cf Théories des Cordes etc..).
La curiosité de ces modèles pour le temps tient d'ailleurs au fait qu'à l'exception d'une ou de deux théories, la plupart considère des dimensions supplémentaires d'espace et jamais de temps !
L'espace-temps à 4 dimensions semble donc être le plus petit modèle d'espace-temps efficient et réalisable même si in fine, il n'est pas satisfaisant pour tout et ne permet pas de tout expliquer. L'heuristique ne mène nulle part...
L'espace-temps est orienté. Il faut en finir une fois pour toutes avec cette croyance que l'espace seul ne l'est pas et que le temps seul l'est. On ne peut revenir en arrière dans notre temps déjà vécu : certes ! Mais dans notre espace non plus que je sache et croire le contraire est un joli déni de la réalité. Car l'espace-temps dans lequel nous étions n'est déjà plus !
Ce que j'aime dans les paradoxes du temps, c'est certainement de nous éclairer sur ce que le temps n'est pas : ni durée, ni mouvement, ni phénomène temporel. Et de façon amusante, il peut être enrichissant de postuler sa non existence pour trouver sa "matière". Comment définir un fantôme autrement que par l'arbitraire ? Supprimons l'arbitraire, la croyance que le "temps" existe, et regardons autour de nous.
St Augustin nous a déjà convié à cet acte : "Qu’est-ce donc que le temps? Si personne ne m’interroge, je le sais; si je veux répondre à cette demande, je l’ignore. Et pourtant j’affirme hardiment, que si rien ne passait, il n’y aurait point de temps passé; que si rien n’advenait, il n’y aurait point de temps à venir, et que si rien n’était, il n’y aurait point de temps présent. Or, ces deux temps, le passé et l’avenir, comment sont-ils, puisque le passé n’est plus, et que l’avenir n’est pas encore? Pour le présent, s’il était toujours présent sans voler au passé, il ne serait plus temps; il serait l’éternité. Si donc le présent, pour être temps, doit s’en aller en passé, comment pouvons-nous dire qu’une chose soit, qui ne peut être qu’à la condition de n’être plus? Et peut-on dire, en vérité, que le temps soit, sinon parce qu’il tend à n’être pas? " (Les Confessions, Livre 11, Chap XIV § 18) Et plus loin (Chap XV) : "Ainsi, le présent est sans étendue". Plus loin encore, St Augustin confronte clairement le temps et l'esprit qui le perçoit (Chap XX : "Il y a trois temps, le présent du passé, le présent du présent et le présent de l’avenir. Car ce triple mode de présence existe dans l’esprit; je ne le vois pas ailleurs. Le présent du passé, c’est la mémoire; le présent du présent, c’est l’attention actuelle; le présent de l’avenir, c’est son attente." Il est d'ailleurs intéressant de souligner chez ce père de l'Eglise, un "triple mode de présence" du temps, comme une analogie à la Sainte Trinité ?
Ainsi le temps n'est pas. Mais a t il à être ? Kant a clairement proposé que non : le temps est une forme a priori de notre intuition. Comment alors quantifier et mesurer cette vacuité, inséparable de notre conscience ?
Le problème de la mesure du temps n'a cessé et ne cesse encore d'occuper les philosophes et les scientifiques ! Sa résolution, au moins arbitraire, à toutes époques, ne résout en fait nullement la "consistance" de l'objet temps...
Laurent Dubois semble montrer, au moins illustrer, par la forme même de son ouvrage, par la forme même de son discours, une discontinuité de l'investigation "temporelle" non ancrée dans un récit. Cette discontinuité est à l'image des paradoxes cités : il est comme une mise en abyme ou une représentation de fractale. Le vertigineux, l'infini, semblent la règle et se trouvent bornés cependant par de rassurants piliers. Quelle est alors la réalité du temps ?
Cette réponse a t elle d'ailleurs une importance ?
Construit en partie comme un dialogue platonicien, cet ouvrage explore les divers paradoxes liés au temps recensés dans la littérature, puisque le paradoxe offre une brèche étonnante voire stupéfiante de connaissance. Il a d'ailleurs été utilisé de tous temps pour condenser l'information et faire face au "bon sens". Comme si de tous temps, opposer sens et langage avait permis de faire varier notre conscience éveillée, dans le jeu oscillatoire du visible/invisible. Pour ma part, je considère que le plus beau paradoxe est sa non existence.
"Les paradoxes du temps" est un ouvrage composite construit à partir de cheminements et de questionnements au premier abord disjoints. Mais sans doute écrire sur les paradoxes temporels et du temps est-il un paradoxe en soi ! Laurent Dubois m'a cependant aidé à m'expliciter certains concepts.
Je pense notamment à sa (dé)construction du cône de lumière par des diagrammes 2D (en relativité restreinte). Ce n'est pas tant le résultat final que son approche didactique originale qui étonne et vous laisse un : "ah, oui, c'est vrai, je n'y avais pas pensé !"
Je pense aussi à son image de la dilatation du temps psychologique ressenti par rapport au temps mesuré de l'horloge. Laurent Dubois convoque à cette occasion un élastique étiré : en haut le futur, en bas le passé. A l'instant présent, vous pincez l'élastique avec vos doigts. Puis, pour expliciter votre ressenti du temps, vous tirez (par votre imaginaire !) alors sur l'élastique perpendiculairement à l'élastique déjà étiré. Vous étirez en fait un instant t sur l'élastique étiré du temps. Cet instant, vous imaginez que vous pouvez l'étirer très très loin. Vous avez devant vous alors l'instant de votre songe d'un instant, l'instant de vos pensées. On peut en généralisant cela imaginer que cet instant est aussi celui de votre vie, qui finalement, au seuil de votre mort, n'aura duré qu'un souffle...
Prenant cette image, j'ai imaginé simplement étirer de la même manière tous les instants t contenus dans l'élastique étiré du temps. Nous avons alors devant nous tous les instants de toutes les vies. Comme une matrice temporelle infinie contenant tous les temps "propres" de toutes les vies. Le temps de fait devient bi-dimensionnel : étonnant, non ? (aurait dit Pierre Desproges).
Je n'ai malheureusement jamais encore à ce jour compris pourquoi et comment le temps était unidimensionnel.
Il me paraissait si évident, si immédiat, que l'unité du monde pouvait s'aborder immédiatement, sans délai, sans distance aucune, simplement et intuitivement par la pensée. Pourquoi se compliquer avec ces histoires de degrés de liberté, de nombre de variables indépendantes au moins nécessaires à la description de l'espace considéré, donc du monde ?
Il m'aura fallu bien du "temps" justement pour accepter de regarder ailleurs que là où "on" m'avait dit de regarder. Il m'aura fallu bien du temps pour me saisir du langage et de ses concepts, des connaissances et des modèles organisateurs mais réducteurs, de l'envie d'aller dans le tumulte, d'oser affronter mes peurs de ressentir la complexité, d'oser prendre avec moi le vertigineux amour de la vie au risque raisonné de la perdre. Il m'aura fallu bien du temps pour (re)créer ma vie.
Le temps est il alors ce nécessaire recul à l'émotion ? Le temps est il cet espace qui se crée, ici et maintenant, par notre désir de transmettre ?
L'uni-dimension du temps de la physique a comme mérite au moins de servir de pivot à toutes les investigations.
Mais ce simple concept est dépassé, nous l'avons vu, Einstein nous l'a démontré: le temps est de l'espace et l'espace est du temps. Vouloir réduire ce "temps" à une expression séparée, à une grandeur physique à 1 degré de liberté est très sclérosant et annihile in fine tout possibilité de le développer, de le complexifier. La piste la plus prometteuse réside donc dans notre capacité à ressentir et appréhender par la conscience cette "chose" qui nous semble nous contenir et dont incessamment nous semblons nous vouloir nous affranchir.
Quelle est en fait la dualité de l'unité paradoxale du temps ? Dit autrement, puisque nous considérons le temps comme une entité unitaire, indécomposable, existe t il une autre entité plus "large" et qui l'engloberait ? Est il possible par exemple d'appliquer l'heuristique de Grothendieck au temps ?
La première étape, nous l'avons déjà vu, est de considérer une fois pour toutes que le temps est lié de manière indéfectible à l'espace et que le modèle dominant actuel physique pour expliciter notre univers est un de ces modèles d'espace temps à 4 dimensions au moins. ( Je laisse ici la place aux conjectures des espaces temps à n dimensions, n étant supérieur ou égal à 4 : cf Théories des Cordes etc..).
La curiosité de ces modèles pour le temps tient d'ailleurs au fait qu'à l'exception d'une ou de deux théories, la plupart considère des dimensions supplémentaires d'espace et jamais de temps !
L'espace-temps à 4 dimensions semble donc être le plus petit modèle d'espace-temps efficient et réalisable même si in fine, il n'est pas satisfaisant pour tout et ne permet pas de tout expliquer. L'heuristique ne mène nulle part...
L'espace-temps est orienté. Il faut en finir une fois pour toutes avec cette croyance que l'espace seul ne l'est pas et que le temps seul l'est. On ne peut revenir en arrière dans notre temps déjà vécu : certes ! Mais dans notre espace non plus que je sache et croire le contraire est un joli déni de la réalité. Car l'espace-temps dans lequel nous étions n'est déjà plus !
Ce que j'aime dans les paradoxes du temps, c'est certainement de nous éclairer sur ce que le temps n'est pas : ni durée, ni mouvement, ni phénomène temporel. Et de façon amusante, il peut être enrichissant de postuler sa non existence pour trouver sa "matière". Comment définir un fantôme autrement que par l'arbitraire ? Supprimons l'arbitraire, la croyance que le "temps" existe, et regardons autour de nous.
St Augustin nous a déjà convié à cet acte : "Qu’est-ce donc que le temps? Si personne ne m’interroge, je le sais; si je veux répondre à cette demande, je l’ignore. Et pourtant j’affirme hardiment, que si rien ne passait, il n’y aurait point de temps passé; que si rien n’advenait, il n’y aurait point de temps à venir, et que si rien n’était, il n’y aurait point de temps présent. Or, ces deux temps, le passé et l’avenir, comment sont-ils, puisque le passé n’est plus, et que l’avenir n’est pas encore? Pour le présent, s’il était toujours présent sans voler au passé, il ne serait plus temps; il serait l’éternité. Si donc le présent, pour être temps, doit s’en aller en passé, comment pouvons-nous dire qu’une chose soit, qui ne peut être qu’à la condition de n’être plus? Et peut-on dire, en vérité, que le temps soit, sinon parce qu’il tend à n’être pas? " (Les Confessions, Livre 11, Chap XIV § 18) Et plus loin (Chap XV) : "Ainsi, le présent est sans étendue". Plus loin encore, St Augustin confronte clairement le temps et l'esprit qui le perçoit (Chap XX : "Il y a trois temps, le présent du passé, le présent du présent et le présent de l’avenir. Car ce triple mode de présence existe dans l’esprit; je ne le vois pas ailleurs. Le présent du passé, c’est la mémoire; le présent du présent, c’est l’attention actuelle; le présent de l’avenir, c’est son attente." Il est d'ailleurs intéressant de souligner chez ce père de l'Eglise, un "triple mode de présence" du temps, comme une analogie à la Sainte Trinité ?
Ainsi le temps n'est pas. Mais a t il à être ? Kant a clairement proposé que non : le temps est une forme a priori de notre intuition. Comment alors quantifier et mesurer cette vacuité, inséparable de notre conscience ?
Le problème de la mesure du temps n'a cessé et ne cesse encore d'occuper les philosophes et les scientifiques ! Sa résolution, au moins arbitraire, à toutes époques, ne résout en fait nullement la "consistance" de l'objet temps...
Laurent Dubois semble montrer, au moins illustrer, par la forme même de son ouvrage, par la forme même de son discours, une discontinuité de l'investigation "temporelle" non ancrée dans un récit. Cette discontinuité est à l'image des paradoxes cités : il est comme une mise en abyme ou une représentation de fractale. Le vertigineux, l'infini, semblent la règle et se trouvent bornés cependant par de rassurants piliers. Quelle est alors la réalité du temps ?
Cette réponse a t elle d'ailleurs une importance ?
samedi 20 février 2010
Echelles, Nombres et Perception
D'après la théorie inflationnaire en cosmologie, l'univers se serait créé à partir d'un "espace" d'une taille de 10^-26 m, contenant quelques "inflatons" correspondant à une masse de quelques grammes. Cette taille est inférieure à celle de l'atome d'un facteur 10^16 (10 millions de milliards de fois).
C'est vertigineusement petit.
Ensuite l'inflation a gonflé la taille de l'univers d'au moins d'un facteur 10^50, son volume, proportionnel au cube de son rayon, a donc augmenté d'un facteur 10^150.
C'est méga-méga vertigineusement grand.
A la fin de la période inflationnaire, qui dure environ 1000 secondes (env.16 minutes terrestres !) l'univers a un rayon d'environ 10^24 m mais ensuite il continue de croître, beaucoup plus lentement, tant et si bien qu'il gonfle encore d'un facteur 10^27 pendant les 14 milliards d'années qui suivent !
Aujourd'hui, l'univers aurait un rayon de 10^51 m soit un volume d'environ 10^153 m^3. L'essentiel de notre univers nous est inaccessible (avec notre compréhension actuelle) car nous "connaissons" seulement une partie dénommé judicieusement "univers observable" d'une taille d'environ 4,7 10^26 m, notre "observable" est donc vertigineusement petite par rapport à l'existant qui ne cesse de croître.
Enfin, le nombre de particules contenues dans cet univers serait d'environ 10^80.
Ces nombres ne nous "parlent" pas. On a beau relativiser, ramener par une simple "règle de trois" ces proportions à celle de la planète terre ou d'un terrain de football, toutes ces gesticulations ne changent rien à l'histoire.
Pourquoi les "grands" nombres ne nous "parlent" pas ?
Car nous sommes éloignés de nous-même.
Prenez par exemple un jeu de cartes. Un bête jeu de 52 cartes. Commencez à les ordonner devant vous, sur une table. Vous réalisez ainsi une combinaison qu'on peut lire de droite à gauche, de la première à la 52è carte. Changez deux cartes de place, vous réalisez ainsi une 2è combinaison. Continuez de changer des cartes de place et comptez les combinaisons ainsi réalisées. Continuez encore jusqu'à épuiser toutes les possibilités de combinaisons possibles entre ces 52 cartes. Prenez 1 seconde pour réaliser une combinaison. Il vous faudra environ 2,5 10^60 années pour réaliser toutes les combinaisons possibles...............
Vous vous souvenez que l'univers dans lequel vous vivez est âgé d'environ 14,7 10^9 années ?........
Un banal jeu de 52 cartes à jouer qui tient dans la main peut vous amener à saisir soudain ce qu'est un "grand" nombre.
Admettons qu'il y ait environ 10^22 étoiles dans l'univers observable, admettons par symétrie qu'il y en ait donc 10^25 fois plus dans l'univers entier soit au total environ 10^47. L'ensemble contenant toutes les combinaisons possibles de vos 52 cartes à jouer est encore largement et vertigineusement plus grand que çà !
Dans votre corps, il y a environ 10^13 cellules et 10 fois plus de bactéries (estomac, intestins..), ce nombre est vraiment vertigineusement ridicule par rapport à ce que "contient" votre jeu de cartes ! Il y a cependant 100 fois plus de cellules dans votre corps que de galaxies dans l'univers observable !
Il y a cependant plus de cellules dans votre corps que d'années terrestres au calendrier de l'univers ! Il est d'ailleurs couramment admis maintenant par certains biologistes que chaque être humain est un univers en soi, une nébuleuse d'interactions en tous genres...Car, pour les cellules, les nerveuses comme toutes les autres, ce sont bien les interactions biochimiques dont elles sont le centre (départ et arrivée) qui "font" la réalité cellulaire et in fine l'organisation du corps humain. Imaginez alors pour une seule cellule, le nombre d'interactions, d'échanges qui la traversent et par là même la définissent. Multipliez ce nombre par le nombre de cellules total de "l'univers" humain et vous obtenez alors, à chaque instant t une "combinaison" des échanges possibles du corps. Partons du principe que chaque échange est indispensable, nécessaire au bon fonctionnement de l'organisme et qu'il est "unique", singulier. Chaque échange est en quelque sorte une carte à jouer unique. Ainsi, partant de ces postulats, il est possible de calculer le nombre total possible de combinaisons réalisables avec non pas 52 cartes, mais un jeu gigantesque d'environ 10^14 "cartes à jouer" (en posant un minimum de 10 échanges par cellule). Ce dernier nombre, approché par la formule de Stirling devient méga gigantesque et hors de proportion de tout ce que nous pouvons approcher (environ 10^10^15). Bien sûr, ce nombre n'est pas en soi le plus grand de tous mais comment l'approcher, comment se le représenter intuitivement ?
En fait, cette petite ballade combinatoire doit nous amener à réfléchir à notre univers et à son immensité toute relative. Car, en fin de compte, ce dernier n'est pas si "grand" que cela. Appréhender le monde qui nous entoure par le dénombrement, le simple déploiement d'un espace-temps relié à une métrique est réducteur somme toute à la valeur affective qu'on leur donne. Car, déjà, selon certains critères physiques, l'appréhension analytique de la complexité de notre univers/corps est hors de notre portée ! Hors de notre portée individuelle, tout du moins. Mais l'humanité entière, voire le vivant conscient de l'univers, le peut il ?
Le nombre est un absolu, certes. Et l'échelle de représentation de notre réalité, basée sur cet absolu, nous relativise notre perception. Mais, intuitivement, affectivement, lorsque nous ressentons la réalité, instaurons nous une échelle relative à nos sensations ou bien sommes nous capables d'embrasser réellement un absolu ?
Lorsque vous touchez un jeu de 52 cartes à jouer, que ressentez vous ? Un simple outil à votre taille et à votre portée, capable de vous divertir, ici et maintenant ? Ou bien un "infini" de possibilités, hors de votre portée ici et maintenant, ouvrant sur un "infini" de mondes de rencontres, d'échanges, de divertissements, d'humeurs, de gains, de plaisirs, bref, de vies ?
C'est vertigineusement petit.
Ensuite l'inflation a gonflé la taille de l'univers d'au moins d'un facteur 10^50, son volume, proportionnel au cube de son rayon, a donc augmenté d'un facteur 10^150.
C'est méga-méga vertigineusement grand.
A la fin de la période inflationnaire, qui dure environ 1000 secondes (env.16 minutes terrestres !) l'univers a un rayon d'environ 10^24 m mais ensuite il continue de croître, beaucoup plus lentement, tant et si bien qu'il gonfle encore d'un facteur 10^27 pendant les 14 milliards d'années qui suivent !
Aujourd'hui, l'univers aurait un rayon de 10^51 m soit un volume d'environ 10^153 m^3. L'essentiel de notre univers nous est inaccessible (avec notre compréhension actuelle) car nous "connaissons" seulement une partie dénommé judicieusement "univers observable" d'une taille d'environ 4,7 10^26 m, notre "observable" est donc vertigineusement petite par rapport à l'existant qui ne cesse de croître.
Enfin, le nombre de particules contenues dans cet univers serait d'environ 10^80.
Ces nombres ne nous "parlent" pas. On a beau relativiser, ramener par une simple "règle de trois" ces proportions à celle de la planète terre ou d'un terrain de football, toutes ces gesticulations ne changent rien à l'histoire.
Pourquoi les "grands" nombres ne nous "parlent" pas ?
Car nous sommes éloignés de nous-même.
Prenez par exemple un jeu de cartes. Un bête jeu de 52 cartes. Commencez à les ordonner devant vous, sur une table. Vous réalisez ainsi une combinaison qu'on peut lire de droite à gauche, de la première à la 52è carte. Changez deux cartes de place, vous réalisez ainsi une 2è combinaison. Continuez de changer des cartes de place et comptez les combinaisons ainsi réalisées. Continuez encore jusqu'à épuiser toutes les possibilités de combinaisons possibles entre ces 52 cartes. Prenez 1 seconde pour réaliser une combinaison. Il vous faudra environ 2,5 10^60 années pour réaliser toutes les combinaisons possibles...............
Vous vous souvenez que l'univers dans lequel vous vivez est âgé d'environ 14,7 10^9 années ?........
Un banal jeu de 52 cartes à jouer qui tient dans la main peut vous amener à saisir soudain ce qu'est un "grand" nombre.
Admettons qu'il y ait environ 10^22 étoiles dans l'univers observable, admettons par symétrie qu'il y en ait donc 10^25 fois plus dans l'univers entier soit au total environ 10^47. L'ensemble contenant toutes les combinaisons possibles de vos 52 cartes à jouer est encore largement et vertigineusement plus grand que çà !
Dans votre corps, il y a environ 10^13 cellules et 10 fois plus de bactéries (estomac, intestins..), ce nombre est vraiment vertigineusement ridicule par rapport à ce que "contient" votre jeu de cartes ! Il y a cependant 100 fois plus de cellules dans votre corps que de galaxies dans l'univers observable !
Il y a cependant plus de cellules dans votre corps que d'années terrestres au calendrier de l'univers ! Il est d'ailleurs couramment admis maintenant par certains biologistes que chaque être humain est un univers en soi, une nébuleuse d'interactions en tous genres...Car, pour les cellules, les nerveuses comme toutes les autres, ce sont bien les interactions biochimiques dont elles sont le centre (départ et arrivée) qui "font" la réalité cellulaire et in fine l'organisation du corps humain. Imaginez alors pour une seule cellule, le nombre d'interactions, d'échanges qui la traversent et par là même la définissent. Multipliez ce nombre par le nombre de cellules total de "l'univers" humain et vous obtenez alors, à chaque instant t une "combinaison" des échanges possibles du corps. Partons du principe que chaque échange est indispensable, nécessaire au bon fonctionnement de l'organisme et qu'il est "unique", singulier. Chaque échange est en quelque sorte une carte à jouer unique. Ainsi, partant de ces postulats, il est possible de calculer le nombre total possible de combinaisons réalisables avec non pas 52 cartes, mais un jeu gigantesque d'environ 10^14 "cartes à jouer" (en posant un minimum de 10 échanges par cellule). Ce dernier nombre, approché par la formule de Stirling devient méga gigantesque et hors de proportion de tout ce que nous pouvons approcher (environ 10^10^15). Bien sûr, ce nombre n'est pas en soi le plus grand de tous mais comment l'approcher, comment se le représenter intuitivement ?
En fait, cette petite ballade combinatoire doit nous amener à réfléchir à notre univers et à son immensité toute relative. Car, en fin de compte, ce dernier n'est pas si "grand" que cela. Appréhender le monde qui nous entoure par le dénombrement, le simple déploiement d'un espace-temps relié à une métrique est réducteur somme toute à la valeur affective qu'on leur donne. Car, déjà, selon certains critères physiques, l'appréhension analytique de la complexité de notre univers/corps est hors de notre portée ! Hors de notre portée individuelle, tout du moins. Mais l'humanité entière, voire le vivant conscient de l'univers, le peut il ?
Le nombre est un absolu, certes. Et l'échelle de représentation de notre réalité, basée sur cet absolu, nous relativise notre perception. Mais, intuitivement, affectivement, lorsque nous ressentons la réalité, instaurons nous une échelle relative à nos sensations ou bien sommes nous capables d'embrasser réellement un absolu ?
Lorsque vous touchez un jeu de 52 cartes à jouer, que ressentez vous ? Un simple outil à votre taille et à votre portée, capable de vous divertir, ici et maintenant ? Ou bien un "infini" de possibilités, hors de votre portée ici et maintenant, ouvrant sur un "infini" de mondes de rencontres, d'échanges, de divertissements, d'humeurs, de gains, de plaisirs, bref, de vies ?
samedi 13 février 2010
Quand le futur détermine le passé...
Dés le début, la mécanique quantique a heurté.
Même les pères fondateurs de cette théorie n'ont pas pu s'empêcher de la tordre et de vouloir la plier à leurs idéologies, leurs croyances. Max Planck est à l'origine de l'idée du quanta d'énergie (en travaillant sur le rayonnement émis par un corps chauffé), mais dans une perception ondulatoire de celle ci, en accord avec toutes les interprétations officielles dues à Young, Huygens, Euler, Fresnel, Faraday et Maxwell en cours depuis trois siècles déjà. Il a cependant souhaité toute sa vie ne voir dans cette hypothèse "désespérée" qu'un artifice mathématique pour éviter de vivre avec cette idée d'une énergie discontinue de la matière tant elle heurtait son sens commun, son idéal peut-être aussi.
Lorsque Einstein, en travaillant sur l'effet photoélectrique, démontre que la lumière est aussi constituée de quanta d'énergie, il participe ainsi à l'émergence plus tard du travail de Schrödinger sur la fonction d'onde. Mais quand Max Born propose l'interprétation probabiliste de cette fonction d'onde, cela heurte un grand nombre de physiciens, dont Einstein et Schrödinger lui-même. C'est la raison pour laquelle ce dernier invente cette expérience de pensée dite du chat, pour tenter de démontrer l'absurdité d'une telle interprétation probabiliste et donc d'une incomplétude de la théorie de cette mécanique quantique !
Si la mécanique quantique a heurté depuis toujours les convictions les plus intimes des physiciens eux-mêmes, comment voulez vous qu'elle ne heurte pas le simple humain, dénué de bagages scientifiques et armé de son seul bon sens ?
Albert Einstein est si résolu à ne pas accepter le caractère probabiliste et donc non déterministe de la mécanique quantique qu'il imagine avec deux collègues (Podolsky et Rosen), en 1935, une expérience de pensée pour prendre la théorie en flagrant délit d'incomplétude. C'est la fameuse expérience EPR.
En 1964, John Bell fait de cette spéculation métaphysique une proposition vérifiable expérimentalement. Il démontre ainsi que si le paradoxe EPR est correct, alors ses inégalités (inégalités de Bell) sont violées. Il aura fallu attendre les années 1980 pour que Alain Aspect et son équipe effectuent une série d'expériences pour calculer les fameuses inégalités de Bell et donc répondre au paradoxe EPR. Des expériences plus récentes ont de même augmenté la précision des mesures et ont toujours donné la même réponse : les inégalités de Bell sont violées, la théorie de la mécanique quantique est donc complète et nous impose de voir la réalité différemment, au delà de notre bon sens !
La réalité est donc non-locale.
La réalité est que l'espace possède un caractère holistique.
La réalité est que RIEN ne permet formellement de distinguer un objet d'un autre.
La réalité se comprend en terme d'interconnexion, d'interdépendance.
La réalité de l'espace apparaît discontinue, quantifiée, bien que pour l'étudier, nous ayons choisi depuis toujours des outils et des raisonnements basés sur la continuité.
Pourquoi avoir fait ces choix initiaux ? Tout bêtement parce que ces raisonnements apparaissaient plus proches du "bon sens" et surtout plus simples à étudier; les outils physiques et mathématiques donnaient des résultats plus simples et plus rapides à calculer !
Partant de ce constat, comment imaginer alors un espace formalisé par des opérateurs discontinus ? Est ce d'ailleurs aussi simple que cela ? N'y aurait il pas "intrication" entre continuité et discontinuité ?
Certains développements récents en physique théorique se sont penchés sur ces questions : espace basé sur des fonctions non différentiables, espace basé sur une géométrie non commutative, par exemple, pour tenter de reformaliser l'ensemble de la physique à partir d'une autre métrique. A ce jour, et tout du moins à ma connaissance, aucun autre concept majeur n'a été validé par l'expérience.
Mais........l'espace, dans notre univers 4D, est aussi lié au temps, non ? Alors, qu'en est il de la réalité du temps en fin de compte ?
John Wheeler, physicien théoricien, a imaginé de modifier la célèbre expérience d'optique des Fentes de Young, dans une version dite "du choix retardé du photon". Son expérience est parfaitement relaté par Trinh Xuan Thuan dans "Les voies de la Lumière" mais aussi fort bien explicité par François Martin dans sa conférence à Génève en février 2009 (déjà cité). Cette expérience a été vérifié en 1987 et 2007 notamment.
Bien évidemment, les physiciens dans leur majorité ne veulent pas interpréter les résultats de cette expérience car cela remet ou semble remettre trop en cause la fameuse causalité, la flèche "classique" du temps.
Suivant en cela John von Neumann (à son époque), François Martin déclare nettement qu'il n'y a pas deux réalités de temps différentes (l'une à l'échelle microscopique et l'autre à l'échelle macroscopique) mais bien deux interprétations différentes d'une unique réalité.
La première interprétation, qui choque notre "bon sens" est "classique" et nous contraint à oser écrire que l'observateur, en modifiant un paramètre de l'expérience, lorsque celle ci est en cours, va modifier le passé du photon. Autrement et trivialement dit : le futur détermine le passé ! D'autant plus que Wheeler a montré que cette expérience peut s'imaginer de manière analogue, non pas en laboratoire, sur des temps très petits, mais dans l'espace stellaire, en interceptant un faisceau de photons qui a pris sa source il y a des millions voire des milliards d'année ! La causalité des évènements en prend un coup !
La deuxième interprétation est "quantique" et nous propose que en modifiant un paramètre de l'expérience, alors que celle-ci est en cours, (le photon, en l'espèce, a été émis par sa source), nous modifions uniquement la reconstitution "classique" du passé du photon (tel que notre conscience le perçoit) et pas le passé "quantique", le "vrai" passé du photon. Nous respectons la causalité des évènements.
Explications : La mécanique quantique nous propose deux "plans" de la réalité : l'une "quantique" où la particule suit un mouvement entièrement déterminée par la fonction d'onde. Mais ce mouvement n'est pas interprétable, il n'est finalement imputable ni à une onde, ni à une particule. Il est là. Que peut on en dire d'autres ? En l'espèce, le photon existe en une superposition d'états quantiques évoluant de manière déterministe. On peut aussi parler de champ électromagnétique quantique étendu sur tout l'espace-temps, donc non localisable strictement, ni dans l'espace, ni dans le temps. Il n'existe pas, à ce jour, dans la métaphysique occidentale dominante, de représentations, d'images, de symboles, autres que l'opérateur mathématique, qui puisse, par analogie, faire comprendre simplement ce qui se passe là. Richard Feynman avait pris comme image : la particule prend tous les chemins possibles (potentiels) et il avait réussi à trouver une approche de calcul très innovante grâce à cette analogie : la fameuse "intégrale de chemin".
Dans ce plan "quantique" de la réalité, quoi que l'observateur fasse à n'importe quel moment de l'expérience en cours, rien ne change pour la particule, son "passé" n'est pas bouleversé, son avenir non plus a contrario.
En revanche, dans le plan "classique" de la réalité, celui relié à notre conscience éveillée, celui relié à la mesure physique, à la détection du champ électromagnétique, à la détection de la particule, nous pouvons décider du chemin pris par la particule en fonction de l'action que nous opérons sur l'expérience. C'est à dire que notre observation va opérer un choix et dans le cas de cette expérience du photon retardé, nous aurons l'illusion de modifier le "passé" du photon, mais en réalité, nous modifions seulement notre perception "classique" de ce passé. Nous faisons des choix, en observant la particule, en faisant une mesure, sur la reconstruction "classique" du passé du photon. Le passé "classique" n'existe qu'à partir du moment où il a été enregistré au présent. Cette interprétation conserve la causalité des évènements car pour l'évènement lui-même, il y a détermination complète, mais pour l'observateur, il y a indétermination du passé et c'est son acte, son geste d'observation qui va lever l'indétermination.
En fait, cette interprétation en deux plans permet d'éviter le paradoxe de la particule qui "remonte" le temps, la causalité inverse (la conséquence est avant la cause) et renvoie "dos à dos" l'objet observé dans "sa" réalité quantique déterministe, et le sujet observant dans "sa" réalité "classique" probabiliste. Cette interprétation métaphysique (dans la mesure où évidemment, elle dépasse le strict point de vue "physique" et opérationnelle du calcul), à l'envers du point de vue dominant, se veut en fait très proche du point de vue psychologique de la saisie du monde. Pour illustrer son propos, François Martin de Volnay convoque ainsi l'inconscient, le conscient et les synchronicités (telles que définies par Carl Jung).
Alors, le futur détermine t il réellement le passé ou bien est ce seulement une illusion ?
Même les pères fondateurs de cette théorie n'ont pas pu s'empêcher de la tordre et de vouloir la plier à leurs idéologies, leurs croyances. Max Planck est à l'origine de l'idée du quanta d'énergie (en travaillant sur le rayonnement émis par un corps chauffé), mais dans une perception ondulatoire de celle ci, en accord avec toutes les interprétations officielles dues à Young, Huygens, Euler, Fresnel, Faraday et Maxwell en cours depuis trois siècles déjà. Il a cependant souhaité toute sa vie ne voir dans cette hypothèse "désespérée" qu'un artifice mathématique pour éviter de vivre avec cette idée d'une énergie discontinue de la matière tant elle heurtait son sens commun, son idéal peut-être aussi.
Lorsque Einstein, en travaillant sur l'effet photoélectrique, démontre que la lumière est aussi constituée de quanta d'énergie, il participe ainsi à l'émergence plus tard du travail de Schrödinger sur la fonction d'onde. Mais quand Max Born propose l'interprétation probabiliste de cette fonction d'onde, cela heurte un grand nombre de physiciens, dont Einstein et Schrödinger lui-même. C'est la raison pour laquelle ce dernier invente cette expérience de pensée dite du chat, pour tenter de démontrer l'absurdité d'une telle interprétation probabiliste et donc d'une incomplétude de la théorie de cette mécanique quantique !
Si la mécanique quantique a heurté depuis toujours les convictions les plus intimes des physiciens eux-mêmes, comment voulez vous qu'elle ne heurte pas le simple humain, dénué de bagages scientifiques et armé de son seul bon sens ?
Albert Einstein est si résolu à ne pas accepter le caractère probabiliste et donc non déterministe de la mécanique quantique qu'il imagine avec deux collègues (Podolsky et Rosen), en 1935, une expérience de pensée pour prendre la théorie en flagrant délit d'incomplétude. C'est la fameuse expérience EPR.
En 1964, John Bell fait de cette spéculation métaphysique une proposition vérifiable expérimentalement. Il démontre ainsi que si le paradoxe EPR est correct, alors ses inégalités (inégalités de Bell) sont violées. Il aura fallu attendre les années 1980 pour que Alain Aspect et son équipe effectuent une série d'expériences pour calculer les fameuses inégalités de Bell et donc répondre au paradoxe EPR. Des expériences plus récentes ont de même augmenté la précision des mesures et ont toujours donné la même réponse : les inégalités de Bell sont violées, la théorie de la mécanique quantique est donc complète et nous impose de voir la réalité différemment, au delà de notre bon sens !
La réalité est donc non-locale.
La réalité est que l'espace possède un caractère holistique.
La réalité est que RIEN ne permet formellement de distinguer un objet d'un autre.
La réalité se comprend en terme d'interconnexion, d'interdépendance.
La réalité de l'espace apparaît discontinue, quantifiée, bien que pour l'étudier, nous ayons choisi depuis toujours des outils et des raisonnements basés sur la continuité.
Pourquoi avoir fait ces choix initiaux ? Tout bêtement parce que ces raisonnements apparaissaient plus proches du "bon sens" et surtout plus simples à étudier; les outils physiques et mathématiques donnaient des résultats plus simples et plus rapides à calculer !
Partant de ce constat, comment imaginer alors un espace formalisé par des opérateurs discontinus ? Est ce d'ailleurs aussi simple que cela ? N'y aurait il pas "intrication" entre continuité et discontinuité ?
Certains développements récents en physique théorique se sont penchés sur ces questions : espace basé sur des fonctions non différentiables, espace basé sur une géométrie non commutative, par exemple, pour tenter de reformaliser l'ensemble de la physique à partir d'une autre métrique. A ce jour, et tout du moins à ma connaissance, aucun autre concept majeur n'a été validé par l'expérience.
Mais........l'espace, dans notre univers 4D, est aussi lié au temps, non ? Alors, qu'en est il de la réalité du temps en fin de compte ?
John Wheeler, physicien théoricien, a imaginé de modifier la célèbre expérience d'optique des Fentes de Young, dans une version dite "du choix retardé du photon". Son expérience est parfaitement relaté par Trinh Xuan Thuan dans "Les voies de la Lumière" mais aussi fort bien explicité par François Martin dans sa conférence à Génève en février 2009 (déjà cité). Cette expérience a été vérifié en 1987 et 2007 notamment.
Bien évidemment, les physiciens dans leur majorité ne veulent pas interpréter les résultats de cette expérience car cela remet ou semble remettre trop en cause la fameuse causalité, la flèche "classique" du temps.
Suivant en cela John von Neumann (à son époque), François Martin déclare nettement qu'il n'y a pas deux réalités de temps différentes (l'une à l'échelle microscopique et l'autre à l'échelle macroscopique) mais bien deux interprétations différentes d'une unique réalité.
La première interprétation, qui choque notre "bon sens" est "classique" et nous contraint à oser écrire que l'observateur, en modifiant un paramètre de l'expérience, lorsque celle ci est en cours, va modifier le passé du photon. Autrement et trivialement dit : le futur détermine le passé ! D'autant plus que Wheeler a montré que cette expérience peut s'imaginer de manière analogue, non pas en laboratoire, sur des temps très petits, mais dans l'espace stellaire, en interceptant un faisceau de photons qui a pris sa source il y a des millions voire des milliards d'année ! La causalité des évènements en prend un coup !
La deuxième interprétation est "quantique" et nous propose que en modifiant un paramètre de l'expérience, alors que celle-ci est en cours, (le photon, en l'espèce, a été émis par sa source), nous modifions uniquement la reconstitution "classique" du passé du photon (tel que notre conscience le perçoit) et pas le passé "quantique", le "vrai" passé du photon. Nous respectons la causalité des évènements.
Explications : La mécanique quantique nous propose deux "plans" de la réalité : l'une "quantique" où la particule suit un mouvement entièrement déterminée par la fonction d'onde. Mais ce mouvement n'est pas interprétable, il n'est finalement imputable ni à une onde, ni à une particule. Il est là. Que peut on en dire d'autres ? En l'espèce, le photon existe en une superposition d'états quantiques évoluant de manière déterministe. On peut aussi parler de champ électromagnétique quantique étendu sur tout l'espace-temps, donc non localisable strictement, ni dans l'espace, ni dans le temps. Il n'existe pas, à ce jour, dans la métaphysique occidentale dominante, de représentations, d'images, de symboles, autres que l'opérateur mathématique, qui puisse, par analogie, faire comprendre simplement ce qui se passe là. Richard Feynman avait pris comme image : la particule prend tous les chemins possibles (potentiels) et il avait réussi à trouver une approche de calcul très innovante grâce à cette analogie : la fameuse "intégrale de chemin".
Dans ce plan "quantique" de la réalité, quoi que l'observateur fasse à n'importe quel moment de l'expérience en cours, rien ne change pour la particule, son "passé" n'est pas bouleversé, son avenir non plus a contrario.
En revanche, dans le plan "classique" de la réalité, celui relié à notre conscience éveillée, celui relié à la mesure physique, à la détection du champ électromagnétique, à la détection de la particule, nous pouvons décider du chemin pris par la particule en fonction de l'action que nous opérons sur l'expérience. C'est à dire que notre observation va opérer un choix et dans le cas de cette expérience du photon retardé, nous aurons l'illusion de modifier le "passé" du photon, mais en réalité, nous modifions seulement notre perception "classique" de ce passé. Nous faisons des choix, en observant la particule, en faisant une mesure, sur la reconstruction "classique" du passé du photon. Le passé "classique" n'existe qu'à partir du moment où il a été enregistré au présent. Cette interprétation conserve la causalité des évènements car pour l'évènement lui-même, il y a détermination complète, mais pour l'observateur, il y a indétermination du passé et c'est son acte, son geste d'observation qui va lever l'indétermination.
En fait, cette interprétation en deux plans permet d'éviter le paradoxe de la particule qui "remonte" le temps, la causalité inverse (la conséquence est avant la cause) et renvoie "dos à dos" l'objet observé dans "sa" réalité quantique déterministe, et le sujet observant dans "sa" réalité "classique" probabiliste. Cette interprétation métaphysique (dans la mesure où évidemment, elle dépasse le strict point de vue "physique" et opérationnelle du calcul), à l'envers du point de vue dominant, se veut en fait très proche du point de vue psychologique de la saisie du monde. Pour illustrer son propos, François Martin de Volnay convoque ainsi l'inconscient, le conscient et les synchronicités (telles que définies par Carl Jung).
Alors, le futur détermine t il réellement le passé ou bien est ce seulement une illusion ?
vendredi 12 février 2010
Paysage et Spatialisation du temps
Vous êtes sur une colline devant un paysage qui s'étend devant vous. Il fait beau, l'air est doux, vous voyez sur 180°, un espace familier : votre maison, l'école de vos enfants, l'église d'un village, une belle villa là haut sur une autre colline devant vous, une croix à l'endroit d'un carrefour..Bref, l'espace, tel que vous le concevez depuis tout petit, s'étend là devant vos yeux, comme une carte dépliée. Cet espace en trois dimensions : hauteur, largeur, longueur, cet espace en 3D que vous voyez grâce à votre équipement ultra sophistiqué de vision : vos yeux, en relief ! Cet espace vivant, où tout bouge, même très doucement, les voitures, les piétons, les vélos, les nuages, les feuilles des arbres etc...Cet espace vivant où tout n'est que mouvement.
Mais mouvement où ? Au moins dans l'espace !
Tiens, vous décidez d'aller en pensée au carrefour symbolisé par cette croix que vous apercevez, là-bas. Elle est à quoi, 1,5 km de vous, cette croix ? Comment y aller vraiment ? A pied, vous mettrez 20 minutes environ par le chemin. A vélo, vous y serez en 5 minutes. En voiture, comptez 1 minute et 30 secondes. Cet endroit, finalement, est à 1,5 minute ou 5 minutes ou 20 minutes de vous et pourtant il est à 1,5 km. Vous pensez donc que cet endroit est "fixe" et attends là que vous arriviez. Vous pensez que la croix est "fixe", "immobile", comme tout repère "fixe" dans la paysage, dans l'espace. C'est bien pour çà que comme tout le monde, vous repérez cet endroit en distance d'espace : 1,5 km. C'est tangible. C'est sûr. C'est réel.
Pourtant, pour aller vraiment à cet endroit de l'espace repéré par une croix, vous devez vous déplacer. Du coup, cet endroit se trouve soit à 1,5 minutes, soit à 5 minutes soit à 20 minutes de vous en fonction du moyen de locomotion que vous choisissez. Du coup, cet endroit d'espace devient moins fixe et sûr : il est soudain plus ou moins proche de vous, il est soudain lié à un certain indéterminisme, le vôtre, en fonction de votre choix de déplacement. Le paysage que vous regardez devient soudain moins fixe et sûr car en fonction du moyen de locomotion que vous choisissez pour vous déplacer physiquement dans cet espace, les "objets" n'ont pas les mêmes "emplacements". En fonction des chemins possibles utilisables, l'église peut être plus proche que la maison ou l'inverse, l'école se trouve "avant" le carrefour ou l'inverse, la villa est "après" l'école ou l'inverse etc...En fonction des possibles déplacements, l'espace s'organise, se désorganise, se structure différemment : quelle horreur ! Pourtant, vous vivez cette situation tous les jours.
Tous les jours, vous faites des choix de déplacement qui peuvent être différents, et tous les jours, vous vous déplacez donc dans un espace différent. Pourquoi ? A cause du temps.
En fait, vous vivez dans un espace-temps 4D où le temps est également une dimension liée aux trois autres. D'ailleurs, dans vos "petits" déplacements quotidiens, vous vous déplacez en réalité presque uniquement dans le temps : vous savez qu'en gros, il vous faut 5 min pour aller à l'école déposer vos enfants, puis 15 minutes pour aller au boulot, puis vous ferez environ 2 h de voiture aujourd'hui pour aller voir des clients etc...Vous comptez en temps, votre déplacement spatial. Rien de plus banal. Votre espace de vie, entre la maison, l'école, le supermarché, l'endroit où vous travaillez, les gens que vous allez visiter et rencontrer, le cabinet du médecin, le bureau du notaire, le cinéma ou le restaurant le soir, le café du coin, tout votre espace est devenu du temps.
Et c'est "normale" cette attitude. Car l'espace est aussi du temps. On peut même, comme vous le vivez aujourd'hui, comme vous le ressentez, dire que l'espace n'est que du temps. Peu importe le chemin physique pour aller d'un endroit à un autre, ce qui compte vraiment, c'est le "chemin" temporel : combien de temps ?
Ce transfert psychologique, psychique, entre un ressenti spatial et un ressenti temporel de l'espace qui nous entoure est symptomatique de notre époque. Mais il a été long à se mettre en place, il aura fallu des millénaires d'évolution pour que, physiquement, nous puissions accélérer notre déplacement dans l'espace jusqu'au point actuel où même virtuellement, nous testons des déplacements imaginaires instantanés grâce aux jeux vidéos "embarqués" (où le joueur "rentre" physiquement dans le jeu grâce à des capteurs numériques qui étendent son corps physique dans un autre espace "virtuel"). Un jour prochain, nous nous baladerons "entièrement" avec notre corps relié à des capteurs numériques, dans l'internet, dans les espaces des serveurs d'ordinateurs, dans toute cette "virtualité" actuelle. Mais demain, si nous considérons qu'un tel déplacement est "réel", comment appellerons nous ces espaces ? Dans quoi d'ailleurs nous déplacerons nous en vérité, en réalité ? Uniquement dans le temps, car notre vrai corps physique sera immobilisé quelque part dans son espace à lui, vous savez, celui où, plus jeune, vous regardiez le paysage depuis la colline ? Ce n'est pas de la fiction, tout ceci existe déjà, vous avez de tels équipements chez vous, non ? Demain, ils seront simplement encore plus perfectionnés....
Que faisons nous alors lorsque nous ne pensons qu'au temps, nous ne vivons que dans le temps : nous recréons un espace ! Nous re-déployons un espace autour de nous où la proximité ne se définit pas comme dans le paysage depuis la colline. La proximité est liée quelque part au Principe de Moindre Action, mais comme nous vivons essentiellement dans le temps, l'intervalle à "minimiser" est essentiellement du temps. Cependant, en faisant cela, nous intégrons, nous structurons un autre espace. Cet espace qui est aussi du temps. Ce temps qui est aussi de l'espace. Nous ne pouvons pas sortir de "cela". Tout bêtement parce que l'espace-temps dans lequel réside notre corps (au moins) est régi par 4 degrés de liberté essentiels, par 4 dimensions liées ensemble.
Puisque nous avons tous besoin de visualisations, d'images, j'ai trouvé ceci qui illustre mon propos : une carte du monde "temporelle". Cette mappemonde ressemble à celle que nous connaissons tous, pourtant, les couleurs vous éclairent sur le temps de déplacement qui sépare un endroit d'un autre (et non directement la distance). Plus c'est brillant, plus il y a de proximité, plus c'est sombre voire noir, plus l'endroit est isolé.
Prenez maintenant cette carte et changez de légende, retraitez les données comme suit : à chaque "point" à lequel correspond une durée, affectez une distance (ex. 1 minute = 1 mm; 10 min = 10 mm; etc..) et vous verrez alors l'espace du monde se déformer et se reformer en fonction de la "proximité" qui nous unit. La carte sera contractée là où actuellement elle est brillante et distendue là où elle est noire. Le paysage aura changé !
L'espace a besoin de temps pour se déployer mais le temps a aussi besoin de l'espace pour se déployer. Les deux sont unis et liés et nous vivons çà tous les jours...
Comme quoi, prendre conscience, avec nos sens, que nous vivons dans un espace-temps à 4D, ce n'est pas si difficile que çà, non ?
Mais mouvement où ? Au moins dans l'espace !
Tiens, vous décidez d'aller en pensée au carrefour symbolisé par cette croix que vous apercevez, là-bas. Elle est à quoi, 1,5 km de vous, cette croix ? Comment y aller vraiment ? A pied, vous mettrez 20 minutes environ par le chemin. A vélo, vous y serez en 5 minutes. En voiture, comptez 1 minute et 30 secondes. Cet endroit, finalement, est à 1,5 minute ou 5 minutes ou 20 minutes de vous et pourtant il est à 1,5 km. Vous pensez donc que cet endroit est "fixe" et attends là que vous arriviez. Vous pensez que la croix est "fixe", "immobile", comme tout repère "fixe" dans la paysage, dans l'espace. C'est bien pour çà que comme tout le monde, vous repérez cet endroit en distance d'espace : 1,5 km. C'est tangible. C'est sûr. C'est réel.
Pourtant, pour aller vraiment à cet endroit de l'espace repéré par une croix, vous devez vous déplacer. Du coup, cet endroit se trouve soit à 1,5 minutes, soit à 5 minutes soit à 20 minutes de vous en fonction du moyen de locomotion que vous choisissez. Du coup, cet endroit d'espace devient moins fixe et sûr : il est soudain plus ou moins proche de vous, il est soudain lié à un certain indéterminisme, le vôtre, en fonction de votre choix de déplacement. Le paysage que vous regardez devient soudain moins fixe et sûr car en fonction du moyen de locomotion que vous choisissez pour vous déplacer physiquement dans cet espace, les "objets" n'ont pas les mêmes "emplacements". En fonction des chemins possibles utilisables, l'église peut être plus proche que la maison ou l'inverse, l'école se trouve "avant" le carrefour ou l'inverse, la villa est "après" l'école ou l'inverse etc...En fonction des possibles déplacements, l'espace s'organise, se désorganise, se structure différemment : quelle horreur ! Pourtant, vous vivez cette situation tous les jours.
Tous les jours, vous faites des choix de déplacement qui peuvent être différents, et tous les jours, vous vous déplacez donc dans un espace différent. Pourquoi ? A cause du temps.
En fait, vous vivez dans un espace-temps 4D où le temps est également une dimension liée aux trois autres. D'ailleurs, dans vos "petits" déplacements quotidiens, vous vous déplacez en réalité presque uniquement dans le temps : vous savez qu'en gros, il vous faut 5 min pour aller à l'école déposer vos enfants, puis 15 minutes pour aller au boulot, puis vous ferez environ 2 h de voiture aujourd'hui pour aller voir des clients etc...Vous comptez en temps, votre déplacement spatial. Rien de plus banal. Votre espace de vie, entre la maison, l'école, le supermarché, l'endroit où vous travaillez, les gens que vous allez visiter et rencontrer, le cabinet du médecin, le bureau du notaire, le cinéma ou le restaurant le soir, le café du coin, tout votre espace est devenu du temps.
Et c'est "normale" cette attitude. Car l'espace est aussi du temps. On peut même, comme vous le vivez aujourd'hui, comme vous le ressentez, dire que l'espace n'est que du temps. Peu importe le chemin physique pour aller d'un endroit à un autre, ce qui compte vraiment, c'est le "chemin" temporel : combien de temps ?
Ce transfert psychologique, psychique, entre un ressenti spatial et un ressenti temporel de l'espace qui nous entoure est symptomatique de notre époque. Mais il a été long à se mettre en place, il aura fallu des millénaires d'évolution pour que, physiquement, nous puissions accélérer notre déplacement dans l'espace jusqu'au point actuel où même virtuellement, nous testons des déplacements imaginaires instantanés grâce aux jeux vidéos "embarqués" (où le joueur "rentre" physiquement dans le jeu grâce à des capteurs numériques qui étendent son corps physique dans un autre espace "virtuel"). Un jour prochain, nous nous baladerons "entièrement" avec notre corps relié à des capteurs numériques, dans l'internet, dans les espaces des serveurs d'ordinateurs, dans toute cette "virtualité" actuelle. Mais demain, si nous considérons qu'un tel déplacement est "réel", comment appellerons nous ces espaces ? Dans quoi d'ailleurs nous déplacerons nous en vérité, en réalité ? Uniquement dans le temps, car notre vrai corps physique sera immobilisé quelque part dans son espace à lui, vous savez, celui où, plus jeune, vous regardiez le paysage depuis la colline ? Ce n'est pas de la fiction, tout ceci existe déjà, vous avez de tels équipements chez vous, non ? Demain, ils seront simplement encore plus perfectionnés....
Que faisons nous alors lorsque nous ne pensons qu'au temps, nous ne vivons que dans le temps : nous recréons un espace ! Nous re-déployons un espace autour de nous où la proximité ne se définit pas comme dans le paysage depuis la colline. La proximité est liée quelque part au Principe de Moindre Action, mais comme nous vivons essentiellement dans le temps, l'intervalle à "minimiser" est essentiellement du temps. Cependant, en faisant cela, nous intégrons, nous structurons un autre espace. Cet espace qui est aussi du temps. Ce temps qui est aussi de l'espace. Nous ne pouvons pas sortir de "cela". Tout bêtement parce que l'espace-temps dans lequel réside notre corps (au moins) est régi par 4 degrés de liberté essentiels, par 4 dimensions liées ensemble.
Puisque nous avons tous besoin de visualisations, d'images, j'ai trouvé ceci qui illustre mon propos : une carte du monde "temporelle". Cette mappemonde ressemble à celle que nous connaissons tous, pourtant, les couleurs vous éclairent sur le temps de déplacement qui sépare un endroit d'un autre (et non directement la distance). Plus c'est brillant, plus il y a de proximité, plus c'est sombre voire noir, plus l'endroit est isolé.
Prenez maintenant cette carte et changez de légende, retraitez les données comme suit : à chaque "point" à lequel correspond une durée, affectez une distance (ex. 1 minute = 1 mm; 10 min = 10 mm; etc..) et vous verrez alors l'espace du monde se déformer et se reformer en fonction de la "proximité" qui nous unit. La carte sera contractée là où actuellement elle est brillante et distendue là où elle est noire. Le paysage aura changé !
L'espace a besoin de temps pour se déployer mais le temps a aussi besoin de l'espace pour se déployer. Les deux sont unis et liés et nous vivons çà tous les jours...
Comme quoi, prendre conscience, avec nos sens, que nous vivons dans un espace-temps à 4D, ce n'est pas si difficile que çà, non ?
samedi 6 février 2010
Le Temps de la Lumière et ses portes...
Je me baladais dans les mots de Trinh Xuan Thuan (TXT), son opus ouvert sur la physique et la métaphysique du clair obscur : "Les voies de la Lumière". Une phrase au détour d'une autre m'a ouvert un abîme, jamais refermé depuis. (Est ce alors une mise en abyme ?)
Il s'agit d'une lecture pour tous de la relativité restreinte d'Albert Einstein et TXT nous dit : "la somme des carrés des vitesses spatiale et temporelle est égale au carré de la vitesse de la lumière." Par convention, en effet, la norme du quadrivecteur vitesse d'un objet dans un référentiel galiléen est une constante et on peut isoler les composantes spatiales (x,y,z) de la coordonnée temporelle (ct). D'abord qu'exprime une vitesse "temporelle" ? C'est un rapport (une dérivée), entre deux temps : le temps t du référentiel observateur et le temps propre de l'objet en mouvement. Dire que la vitesse temporelle diminue signifie que le mouvement diminue dans le temps, soit un temps propre qui "ralentit" par rapport au temps de l'observateur. Or, plus le mouvement spatial est rapide, plus le mouvement temporel est lent puisque la somme de leurs carrés est constante et équivaut à c^2 (vitesse de la lumière au carré). (Par définition du temps propre et du facteur dilatation du temps, on arrive aussi à ce raisonnement évidemment). Donc plus un objet va vite dans l'espace, plus son temps ralentit (par rapport à un observateur non soumis au même mouvement !) jusqu'à s'immobiliser complètement quand la vitesse de la lumière est atteinte. "Ainsi, seule la lumière n'a pas de mouvement temporel; le temps, pour elle, est figé.(...)Si nous considérons la situation du point de vue du grain de lumière, (...) le photon "pense" qu'il est immobile et que c'est le paysage qui défile à la vitesse de la lumière devant lui. Il voit un espace tellement contracté que toutes les séparations entre objets se réduisent à zéro. La notion de distance n'existe plus pour un photon. Il est en contact simultanément avec l'univers tout entier. Il est partout à la fois dans l'espace." (p.136)
C'est beau, non ? Ceux qui croient en Dieu ou ceux qui ont lu la Bible (par exemple) peuvent voir là un message clair : Dieu n'est il pas lumière ? Dieu n'est il pas partout ? Voilà un premier message troublant.
Ceux qui ne veulent pas voir de message religieux peuvent cependant considérer quelle brèche s'est ouverte avec la relativité restreinte. Elle nous ouvre grand la porte à la Théorie Quantique des Champs et à sa modélisation de l'univers comme un ensemble de champs étendus dans l'espace et le temps; les "objets" matériels, aux propriétés mesurables, sont vus comme des excitations (des variations énergétiques) de ces champs. Elle nous ouvre la compréhension de cette mécanique quantique, incompréhensible sinon et à ses paradoxes apparents sur le temps (paradoxe EPR, chat de Schrödinger etc..). Une porte à ouvrir plus tard...
Reprenons la phrase de TXT sur la somme des carrés des vitesses et regardons cela de plus près. Nous trouvons dans la théorie l'expression du carré de l'intervalle d'espace temps et la définition d'un quadrivecteur vitesse en fonction des 4 coordonnées d'espace temps. TXT sort sa phrase de ces définitions; ensuite, il extrapole le facteur dilatation du temps en prenant le cas où v=c, c'est à dire le cas où l'objet en mouvement est un photon et où le facteur dilatation du temps est infini.
Illustrons cela par le rayonnement cosmique : on détecte par exemple un rayonnement à 10^20 eV ce qui permet de calculer une vitesse spatiale d'environ 10^-22 c (très proche de la vitesse de la lumière) et donc un facteur dilatation du temps d'environ 10^11. Traversant notre galaxie de taille d'environ 100000 al (année-lumière), le rayon cosmique va mettre 10^-11x100000 soit environ 30 secondes ! C'est à dire que pour le rayon cosmique, il ne s'écoule que 30 secondes alors que pour nous, terriens, il se sera écoulé 100 000 ans ! Poussé à la limite, ce raisonnement donne pour un photon un temps propre nul et corrélativement un temps d'observation terrestre (par exemple) infini. Voilà pourquoi TXT écrit que le temps, pour la lumière, est figé.
N'est il cependant pas paradoxal d'écrire que le temps propre de la lumière est nul et en même temps qu'elle "voyage" dans l'espace-temps à c ? Nous décrivons par exemple notre univers "visible" (dans toutes les longueurs d'onde possible) grâce à la "lumière" et l'espace-temps ainsi exploré l'est quantitativement par la propriété de sa "vitesse". Ainsi, nous regardons aujourd'hui un univers qui a déjà vécu, la lumière reçue nous indiquant quelle distance elle a parcourue depuis sa naissance dans telle étoile ou telle galaxie. Et pourtant, du point de vue de la lumière, elle a toujours été là, étendue sur l'espace-temps ! Un raisonnement à la limite des équations, comme le fait Trinh Xuan Thuan est il toujours pertinent ? Oui, et nous renforcerons ce point de vue avec la mécanique quantique, plus tard.
Nous pouvons toutefois jongler déjà avec les notions de composantes spatiales et de composante temporelle de la vitesse: car dans l'espace-temps (4D), le temps a même valeur qu'une dimension spatiale et lorsque nous sommes assis, "immobile", sur notre chaise, dans notre maison, nous voyageons en fait dans l'espace-temps par rapport à un "référentiel galaxie" ! Toute la beauté et la force de la relativité restreinte tient déjà à nous faire prendre conscience que tout est mouvement, tout est en mouvement et que le temps ne s'écoule pas dans un espace mais qu'il est lui aussi cet espace, comme l'espace est d'ailleurs symétriquement du temps. C'est une autre "porte" que j'ouvrirais plus tard...
Ne boudons pas notre plaisir et continuons donc notre analyse de ce paragraphe de TXT sur ce que "verrait" le photon de l'espace autour de lui : distances contractées et séparations entre objets réduites à néant.
Dans cette métaphore, Trinh Xuan Thuan semble prendre le TGV qui roulerait à une vitesse atteignant c et de fait, en tant que spectateur regardant le paysage, il finirait par ne plus rien voir du tout ou tout au moins un seul "objet" : l'univers dans son entier. A quoi ressemblerait il cet univers, vu par la lumière ? En réfléchissant à cette question, nous pensons au Big Bang et à la reconstitution "classique" de notre passé, de notre univers. C'est à nouveau une autre porte à ouvrir...
Allons encore ailleurs : si un observateur imaginaire voyage à la vitesse de la lumière (c), quelle est alors la vitesse de la lumière qu'il "voit" ? Et bien, mais c évidemment ! Einstein lui-même avait imaginé cette question et y avait répondu. Mais comment "voir" quand on va aussi vite que le support qui permet de faire voyager l'information ? La question est mal posée : ce n'est pas comment mais que voit t on, à nouveau ? Tout, dans son entier, immédiatement, sans aucun délai, sans aucune distance entre sujet/objet, ici et maintenant, depuis toujours, ailleurs, partout. Pour prendre du "champ", il faudrait alors être plus rapide encore que la lumière, devenir supraluminique ! Régis Dutheil a investigué cette voie dans son ouvrage : "l'homme superlumineux"; une autre porte à ouvrir encore...
Les voies de la lumière de Trinh Xuan Thuan est un donc un ouvrage remarquable, réalisé par un scientifique rigoureux et pédagogique. La mise en abyme que j'ai vécu à sa lecture m'a poussé et me pousse encore à ouvrir d'autres portes. Le "temps de la lumière" est bénéfique pour le mouvement de la connaissance !
Il s'agit d'une lecture pour tous de la relativité restreinte d'Albert Einstein et TXT nous dit : "la somme des carrés des vitesses spatiale et temporelle est égale au carré de la vitesse de la lumière." Par convention, en effet, la norme du quadrivecteur vitesse d'un objet dans un référentiel galiléen est une constante et on peut isoler les composantes spatiales (x,y,z) de la coordonnée temporelle (ct). D'abord qu'exprime une vitesse "temporelle" ? C'est un rapport (une dérivée), entre deux temps : le temps t du référentiel observateur et le temps propre de l'objet en mouvement. Dire que la vitesse temporelle diminue signifie que le mouvement diminue dans le temps, soit un temps propre qui "ralentit" par rapport au temps de l'observateur. Or, plus le mouvement spatial est rapide, plus le mouvement temporel est lent puisque la somme de leurs carrés est constante et équivaut à c^2 (vitesse de la lumière au carré). (Par définition du temps propre et du facteur dilatation du temps, on arrive aussi à ce raisonnement évidemment). Donc plus un objet va vite dans l'espace, plus son temps ralentit (par rapport à un observateur non soumis au même mouvement !) jusqu'à s'immobiliser complètement quand la vitesse de la lumière est atteinte. "Ainsi, seule la lumière n'a pas de mouvement temporel; le temps, pour elle, est figé.(...)Si nous considérons la situation du point de vue du grain de lumière, (...) le photon "pense" qu'il est immobile et que c'est le paysage qui défile à la vitesse de la lumière devant lui. Il voit un espace tellement contracté que toutes les séparations entre objets se réduisent à zéro. La notion de distance n'existe plus pour un photon. Il est en contact simultanément avec l'univers tout entier. Il est partout à la fois dans l'espace." (p.136)
C'est beau, non ? Ceux qui croient en Dieu ou ceux qui ont lu la Bible (par exemple) peuvent voir là un message clair : Dieu n'est il pas lumière ? Dieu n'est il pas partout ? Voilà un premier message troublant.
Ceux qui ne veulent pas voir de message religieux peuvent cependant considérer quelle brèche s'est ouverte avec la relativité restreinte. Elle nous ouvre grand la porte à la Théorie Quantique des Champs et à sa modélisation de l'univers comme un ensemble de champs étendus dans l'espace et le temps; les "objets" matériels, aux propriétés mesurables, sont vus comme des excitations (des variations énergétiques) de ces champs. Elle nous ouvre la compréhension de cette mécanique quantique, incompréhensible sinon et à ses paradoxes apparents sur le temps (paradoxe EPR, chat de Schrödinger etc..). Une porte à ouvrir plus tard...
Reprenons la phrase de TXT sur la somme des carrés des vitesses et regardons cela de plus près. Nous trouvons dans la théorie l'expression du carré de l'intervalle d'espace temps et la définition d'un quadrivecteur vitesse en fonction des 4 coordonnées d'espace temps. TXT sort sa phrase de ces définitions; ensuite, il extrapole le facteur dilatation du temps en prenant le cas où v=c, c'est à dire le cas où l'objet en mouvement est un photon et où le facteur dilatation du temps est infini.
Illustrons cela par le rayonnement cosmique : on détecte par exemple un rayonnement à 10^20 eV ce qui permet de calculer une vitesse spatiale d'environ 10^-22 c (très proche de la vitesse de la lumière) et donc un facteur dilatation du temps d'environ 10^11. Traversant notre galaxie de taille d'environ 100000 al (année-lumière), le rayon cosmique va mettre 10^-11x100000 soit environ 30 secondes ! C'est à dire que pour le rayon cosmique, il ne s'écoule que 30 secondes alors que pour nous, terriens, il se sera écoulé 100 000 ans ! Poussé à la limite, ce raisonnement donne pour un photon un temps propre nul et corrélativement un temps d'observation terrestre (par exemple) infini. Voilà pourquoi TXT écrit que le temps, pour la lumière, est figé.
N'est il cependant pas paradoxal d'écrire que le temps propre de la lumière est nul et en même temps qu'elle "voyage" dans l'espace-temps à c ? Nous décrivons par exemple notre univers "visible" (dans toutes les longueurs d'onde possible) grâce à la "lumière" et l'espace-temps ainsi exploré l'est quantitativement par la propriété de sa "vitesse". Ainsi, nous regardons aujourd'hui un univers qui a déjà vécu, la lumière reçue nous indiquant quelle distance elle a parcourue depuis sa naissance dans telle étoile ou telle galaxie. Et pourtant, du point de vue de la lumière, elle a toujours été là, étendue sur l'espace-temps ! Un raisonnement à la limite des équations, comme le fait Trinh Xuan Thuan est il toujours pertinent ? Oui, et nous renforcerons ce point de vue avec la mécanique quantique, plus tard.
Nous pouvons toutefois jongler déjà avec les notions de composantes spatiales et de composante temporelle de la vitesse: car dans l'espace-temps (4D), le temps a même valeur qu'une dimension spatiale et lorsque nous sommes assis, "immobile", sur notre chaise, dans notre maison, nous voyageons en fait dans l'espace-temps par rapport à un "référentiel galaxie" ! Toute la beauté et la force de la relativité restreinte tient déjà à nous faire prendre conscience que tout est mouvement, tout est en mouvement et que le temps ne s'écoule pas dans un espace mais qu'il est lui aussi cet espace, comme l'espace est d'ailleurs symétriquement du temps. C'est une autre "porte" que j'ouvrirais plus tard...
Ne boudons pas notre plaisir et continuons donc notre analyse de ce paragraphe de TXT sur ce que "verrait" le photon de l'espace autour de lui : distances contractées et séparations entre objets réduites à néant.
Dans cette métaphore, Trinh Xuan Thuan semble prendre le TGV qui roulerait à une vitesse atteignant c et de fait, en tant que spectateur regardant le paysage, il finirait par ne plus rien voir du tout ou tout au moins un seul "objet" : l'univers dans son entier. A quoi ressemblerait il cet univers, vu par la lumière ? En réfléchissant à cette question, nous pensons au Big Bang et à la reconstitution "classique" de notre passé, de notre univers. C'est à nouveau une autre porte à ouvrir...
Allons encore ailleurs : si un observateur imaginaire voyage à la vitesse de la lumière (c), quelle est alors la vitesse de la lumière qu'il "voit" ? Et bien, mais c évidemment ! Einstein lui-même avait imaginé cette question et y avait répondu. Mais comment "voir" quand on va aussi vite que le support qui permet de faire voyager l'information ? La question est mal posée : ce n'est pas comment mais que voit t on, à nouveau ? Tout, dans son entier, immédiatement, sans aucun délai, sans aucune distance entre sujet/objet, ici et maintenant, depuis toujours, ailleurs, partout. Pour prendre du "champ", il faudrait alors être plus rapide encore que la lumière, devenir supraluminique ! Régis Dutheil a investigué cette voie dans son ouvrage : "l'homme superlumineux"; une autre porte à ouvrir encore...
Les voies de la lumière de Trinh Xuan Thuan est un donc un ouvrage remarquable, réalisé par un scientifique rigoureux et pédagogique. La mise en abyme que j'ai vécu à sa lecture m'a poussé et me pousse encore à ouvrir d'autres portes. Le "temps de la lumière" est bénéfique pour le mouvement de la connaissance !
mercredi 3 février 2010
Utopie et Mensonge
Je crois qu'il est vain de transcrire mes impressions, mes idées, mes intuitions, en voulant suivre une ligne. La première évoquée est le temps : retrouver un semblant de chemin en retrouvant un début et donc un milieu et une fin. La pensée ne fonctionne pas comme cela, en tout cas, pas la mienne. Ecrire le préambule de ce blog paraissait une chose facile tant les mots étaient déjà là. Puis, il m'est apparu qu'ils faisaient semblant d'être déjà là. Il fallait réécrire un article jamais écrit. Cela me fait réfléchir au sens du temps psychique et à l'instant. Comment croire que l'on a déjà fait quelque chose alors que rien de tangible ne s'est passé à part un "mouvement" de pensées hors du temps.
Réécrire cet article était une écriture neuve en fait. Réécrire cet article m'a permis de tester d'autres chemins et d'en aligner un ce jour là. En partant d'une source rencontrée il y a plus d'un an mais en charriant toutes les rencontres depuis ! Utopique et mensonger.
Ecrire ne se pratique qu'à l'instant. A l'instant, nous expérimentons alors le déploiement des possibles dans cet espace exigu mais essentiel qui ouvre un chemin sur l'après. Cette expérience est unique. Cette expérience introduit le temps dans l'espace ainsi exposé, découvert, ouvert simplement.
Ouvrir l'espace, y introduire le temps. Ressentir ce mouvement.
Quelle importance a le reste ?
Je vais donc suivre plusieurs lignes à la fois...
Réécrire cet article était une écriture neuve en fait. Réécrire cet article m'a permis de tester d'autres chemins et d'en aligner un ce jour là. En partant d'une source rencontrée il y a plus d'un an mais en charriant toutes les rencontres depuis ! Utopique et mensonger.
Ecrire ne se pratique qu'à l'instant. A l'instant, nous expérimentons alors le déploiement des possibles dans cet espace exigu mais essentiel qui ouvre un chemin sur l'après. Cette expérience est unique. Cette expérience introduit le temps dans l'espace ainsi exposé, découvert, ouvert simplement.
Ouvrir l'espace, y introduire le temps. Ressentir ce mouvement.
Quelle importance a le reste ?
Je vais donc suivre plusieurs lignes à la fois...
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