Le vide est plein.

Les inégalités de Heisenberg sont relativement connues de tous, mais plus particulièrement sous la forme dite du principe d'incertitude ou d'indétermination, et notamment la relation entre position et impulsion d'une particule. Ainsi, ce principe est vulgarisé souvent de la manière suivante : "il est impossible de connaître à la fois la position et la vitesse d'un objet de manière précise" en oubliant de préciser qu'il s'agit d'un "objet" quantique. Cette indétermination n'est pas liée à l'état de nos connaissances (en l'espèce 1927) mais bien à un "empêchement conceptuel" : nous dirions aujourd'hui à une rupture de lois, à un changement de niveau de réalité.

Ainsi, le concept d'espace des phases de la mécanique classique comme espace des couples (position, impulsion) d'une particule est invalide. Les variables sont des observables décrites par des opérateurs agissant sur des espaces de dimension infinie. Or, l'opérateur position et l'opérateur impulsion ne commutent pas (AB-BA ≠ 0) : on ne peut simplifier les équations corrélées : on ne pourra pas "connaitre" à la fois la position et l'impulsion. De cette non commutation, ou non-commutativité, surgit à l'instant une autre logique en totale rupture avec l'ancienne que nous mettrons des décennies à comprendre vraiment. Car, par le calcul statistique, l'approche probabiliste nous apporte des valeurs aux grandeurs à mesurer. Ainsi, la mécanique quantique devient-elle probabiliste et indéterministe mais nous ne prenons pas la peine d'ajouter : selon notre conception "classique" du monde (implicitement relié aux lois et modèles physiques non quantiques).
Pourtant, dés le départ, il est clair que le déterminisme de l'évolution de l'équation de la fonction d'onde d'une particule (telle que décrite par Schrödinger) est claire. En revanche, il est incompris et combattu. Personne ne semble se résoudre à accepter qu'une discontinuité vient d'être mise en évidence : un saut, une rupture.

Heisenberg met en évidence une autre inégalité concernant cette fois-ci le temps et l'énergie d'une particule : ∆E.∆t ≥ constante. Elle signifie que lorsqu'on veut mesurer dans un certain temps t, l'énergie E d'une particule, on se heurte à la même indétermination qu'entre sa position et son impulsion.

A la limite, ces inégalités sont une porte sur une autre réalité non soumise aux lois quantiques en vigueur : ainsi, tout parait possible derrière cette porte mais tout se passe à l'insu de notre saisie : rien n'est mesurable, observable, tout est "virtuel".
Echanger une très grande quantité d'énergie pendant un temps très court est possible : il est possible de violer le principe de conservation de l'énergie pendant un temps infiniment bref. Comme l'énergie est aussi de la masse, derrière cette "porte" fluctuent sans cesse des échanges particules/anti-particules de toutes natures et de toutes masses (même des micro trous noirs !)
Il est même envisagé que en-deçà de cette porte, les déplacements, les vitesses soient possiblement d'une autre "nature".

Cette porte ouvre sur ce que les physiciens nomment le "vide quantique". Et nous l'avons déjà compris, ce "vide" là n'a strictement rien à voir avec le "néant" : ce vide là est plein d'une énergie vertigineusement grande, empli de potentialités et non de réalités mesurables. Ce vide nous apparaît comme une fluctuation, une vibration élémentaire, génératrice de tous les échanges possibles dans notre réalité saisissable. Des expériences très réelles prouvent l'existence de ce vide quantique bien entendu : force de Casimir, Décalage de Lamb, Effet Unruh.. Ce concept n'est pas une élucubration de physicien !

En fait, pour bien comprendre ce concept de "vide quantique", il faut l'imaginer comme le fond vibrant du décor (l'accessible ultime), là où tout est, très certainement, d'où tout devient. B. Nicolescu parle même de tout l'univers en potentiel : il rejoint là aussi le concept plus philosophique de "son" sujet transdisciplinaire. "Si on comprend par le mot réalité tout ce qui résiste, celle réalité là, elle résiste. Elle peut être mesurée, traduite en termes de conséquences physiques : on a mesuré les conséquences des fluctuations quantiques… donc c'est ce qu'il y a de plus "réel" dans ce monde… mais simplement c'est un réel beaucoup plus large que celui imaginé par la pensée classique, par la physique classique. Une réalité qui, il faut bien le dire, inclut l'abstraction comme une dimension de la réalité.."

En fait, la réalité "ultime" est là : derrière le voile de notre saisie. Elle est bouillonnante, sans aucun néant, sans aucun "trou", fluctuation incessante, tout apparaît, tout disparaît, dans un enchevêtrement d'énergie et de masse, dans un ballet tumultueux et harmonieux.

Le vide est plein !

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 ?

Système Quantique et Frontières...

Je n'ai plus en mémoire le lien exact qui m'a fait découvrir Stéphane Laborde. J'imagine aujourd'hui que c'est d'abord quelques questions de physique quantique; il y a aussi le fait que Stéphane Laborde dans son blog "Pour une science de l'esprit" convoque Jean Staune, Roger Penrose et Stephen Hawking entre autres comme contributeurs intellectuels à sa propre quête et je connais certains écrits de ces érudits. Bref, ces liens ont fini par créer une proxémie entre nous. Et j'avoue donc que depuis de nombreux mois maintenant, je suis un lecteur assidu de ce blog là. Ses articles alimentent aussi ma réflexion.


Stéphane Laborde m'a fait découvrir François Martin de Volnay, chercheur en physique théorique au LPTHE et qui depuis  2003 écrit sur une théorie quantique de la psyché, en collaboration avec divers auteurs. Ce physicien a écrit et publié, depuis, plusieurs articles sur le sujet et nous y reviendrons avec plaisir tant ces lectures ont ouvert en moi de nombreuses portes et pistes d'investigation.

La première porte s'est ouverte grâce à sa discussion sur le problème de la mesure en physique quantique et à ses explicitations conceptuelles de la matière tirées de la Théorie Quantique des Champs.
Il est en effet nécessaire à François Martin de Volnay de poser un certain nombre de postulats pour asseoir et développer sa théorie. Postulats qu'il argumente avec la littérature scientifique disponible mais qui ne remettent pas en cause le statut "théorique" et non totalement tranché de la mesure en physique quantique. Il serait long ici d'exposer tous les courants et approches qui participent au débat du problème de la mesure quantique. Pour un rapide aperçu, voir wikipédia.

En revanche, utiliser les postulats et les calculs de la physique quantique pour décrire le psychisme humain (dans un premier temps) permet d'éclairer en retour ces postulats et les diverses approches interprétatives étudiées depuis près d'un siècle. François Martin utilise ainsi aussi bien la théorie de la décohérence (pour éclairer la notion de libre arbitre par exemple et la conscience de nos actes et choix) que les modèles qui nient ce fameux postulat 5 de la physique quantique (Everett, Cerf et Adami) (pour éclairer la notion d'inconscient et les échanges d'information inconscients entre personnes comme lors d'une relation thérapeutique). François Martin utilise les matériaux à sa disposition qui lui semblent le plus opportun à sa thèse. Car, l'interprétation de l'Ecole de Copenhague (majoritairement admise et usitée), dans sa dimension positiviste ne nous aide guère à comprendre la réalité ! Mais François Martin tranche cependant dans sa conférence donnée à Genève en février 2009 devant des psychiatres où il écrit clairement dans ses conclusions (p.18) que : " La projection de notre subjectivité dans l'environnement dans lequel nous baignons (phénomènes de synchronicité de type II) en accord avec la mécanique quantique, réfute aussi bien l'hypothèse locale ("chaque individu est dans son coin d'espace-temps") que l'hypothèse réaliste ("l'objet a une réalité bien définie en dehors du sujet").".

Je veux donc souligner ici que l'étude de la conscience d'un point de vue quantique nous renseigne par isomorphisme sur la métaphysique de la mécanique quantique elle-même. Il est vrai qu'elle se prête particulièrement bien au propos car elle est au cœur de la saisie du réel, donc au cœur d'une métaphysique existentielle.


Que nous propose donc la métaphysique de la mécanique quantique comme vision du monde ?
"Une des caractéristiques de la physique quantique est son impossibilité à être formulée en termes “classiques”. "(...)un système ne peut pas être décrit classiquement comme une onde ou un corpuscule. Il est en fait “les deux ensemble” dans le sens où, dans la réalité expérimentale, certaines expériences le font apparaître comme une onde tandis que d’autres le font apparaître comme un corpuscule. Seuls des objets mathématiques, comme les fonctions d’onde ou les champs quantiques, peuvent décrire ce double aspect “contradictoire” des systèmes quantiques."


Cette impossibilité quasi ontologique de la physique quantique a être décrite par des visualisations physiques communes attachées à notre quotidien "classique" est abordée par de nombreux auteurs dont Bernard d'Espagnat et rejoint Lothar Schäfer qui va cependant plus loin quand il déclare que les états quantiques décrits par des vecteurs ne sont en fait que des idées abstraites, donc de la pensée pure.
Mais la réalité est elle réductible à ces objets mathématiques qui décrivent des propriétés de la réalité ? Certes, oui, nous répond Lothar Schäfer; certes, non, nous rétorque François Martin en s'appuyant sur la dualité matière/esprit pour élaborer sa théorie. Et si la matière comme l'esprit peuvent être décrits par des objets mathématiques au sein d'une mécanique spécifique, aucun des deux n'est réductible à l'autre.


Ensuite, “Le problème important dans la métaphysique de la mécanique quantique est la question de savoir où placer la coupure entre l’observateur (le sujet) et l’objet observé. La stupéfiante constatation de (John) von Neumann est que son placement est sans rapport avec l’évènement mesuré. La coupure est déplaçable."

Ces propos de S. Klein (cités par F.Martin) sont absolument décapants ! Ce déplacement théorique et sémantique a permis à Hugh Everett d'imaginer en 1957 que l'univers dans son entier est quantique et de proposer que le processus de mesure n'implique pas la réduction de la fonction d'onde au seul vecteur d'état mesuré mais que cette dernière continue à être superposition de tous les possibles. Cette théorie des "Univers Parallèles" a été à mon sens mal interprétée et il y manquait non seulement un mode opératoire mais également une notion d'écologie (au sens d'une efficience et d'une heuristique).
Plus tard, la décohérence (Zeh, Zurek) a élargie la mesure à l'environnement et considère le système quantique constitué de l'objet étudié et du détecteur comme intriqué avec son environnement. Du fait de la complexité quantique de l'environnement, on admet qu'un certain nombre d'interférences entre vecteurs d'état deviennent négligeables et le système quantique est alors décrit par un opérateur représentant non plus une superposition d'états purs mais un mélange statistique d'états purs. La mesure quantique définit alors des états "classiquement" possibles et observables du système.
En gros, la théorie de la décohérence élargit le "champ" de la mesure en y incluant l'univers dans son entier et en admettant (par le bon sens !) que toute observation (par définition) locale ne peut rendre compte de l'infinité des interactions possibles. Ou, pour le dire autrement, nous observons localement un "système" global et ce système a autant de visages que de points de vues locaux.
TXT le dit très bien, dans les "Voies de La Lumière" (p.221) : "Avec la décohérence, la barrière érigée par Bohr entre le monde microscopique et le monde macroscopique n'a plus lieu d'être. (...) L'acte d'observation n'est plus spécifique, car il n'est qu'un autre exemple d'interaction de la particule observée avec son environnement. L'observateur et la particule élémentaire sont sur un pied d'égalité, car leurs évolutions quantiques sont toutes deux décrites par la fonction d'onde de Schrödinger."

Ainsi, pas de frontière entre objet et sujet. Pas de frontière entre local et global. Pas de frontière entre infiniment petit et infiniment grand.

C'est tout simplement vertigineux.

Il reste un problème : si la mesure, la saisie du réel, se réduit au final à un mélange statistique d'états, comment le choix mesuré, unique état, se réalise ? Par exemple, comment la particule se retrouve "là" plutôt que "ici" ? Dans la célèbre expérience de pensée dit du chat de Schrödinger, comment se fait il que le chat soit mort plutôt que vivant par exemple ? Car nous n'observons jamais avec notre conscience qu'une unique possibilité, qu'un unique chemin, qu'une unique histoire parmi toutes celles possibles et calculables.
Alors la théorie de la décohérence a beau vouloir supprimer l'effet prépondérant de l'observateur, en le rendant égal à l'effet d'autres interactions, il reste que la question du choix final demeure sans réponse, ou tout au moins repoussée hors de ce que la physique actuelle peut appréhender !

Nous verrons que l'apport de François Martin de Volnay à cette question est pertinente et décapante...

à suivre...

La mort est une transition quantique...

Jean Staune m'a également fait découvrir un de ses "contributeurs" : Lothar Schäfer , de l'université de l'Arkansas aux USA. Professeur de Chimie, il a publié notamment en cristallographie. Mais Mr Schäfer s'intéresse aussi à la philosophie des sciences et au pourquoi des choses.
En lisant son article "L'importance des Etats Virtuels dans l'émergence de l'ordre complexe dans l'univers" (traduit par J.S.), il est amusant de s'échapper du quotidien et d'imaginer comment une vision quantique de l'univers peut amener à des considérations conceptuelles sur le vivant/non vivant et sur le déploiement de la complexité.

Mr Schäfer postule tout d'abord que tout système matériel (composé d'atomes et/ou de molécules) peut être a priori relié à une fonction d'onde (de Schrödinger). Chaque système matériel est ainsi le centre d'un système d'états quantiques (à des énergies différentes) dont un seul état est occupé tandis que les autres restent vides. L'état occupé est "réel" car il possède une probabilité de présence observable tandis que l'état vide est "virtuel", non observable, mais existant tout de même sous forme mathématique et susceptible de devenir réel lorsqu'un changement d'état du système matériel (toute activité d'un système matériel est réductible à un changement d'état quantique) le fera s'actualiser en un état occupé !
La réalité décrite ici est donc quantifiée et dualiste : une structure "observable" (mesurable) actualisée et une structure potentielle, parfaitement calculable (états probabilistes) définie et déterminée a priori mais non observable.
Toute évolution d'un système matériel est donc parfaitement déterminée par cette dualité (actuelle;potentielle) et le "vide" (état quantique vide) est nécessaire au déploiement de la "vie", de la création, de ce que nous voyons autour de nous (nous y compris !).

Le postulat "primat" est le suivant : "tout ce que nous voyons, tout ce qui est réel dans le sens usuel de ce mot, est l'actualisation d'un état quantique ; tout ce qui est possible est déposé dans des états virtuels."

Lothar Schäfer voit plus loin : " (...) chacun de nous est l'actualisation d'un groupe d'états quantiques qui existaient déjà comme états virtuels avant notre naissance et qui continueront à exister après notre mort."

Ainsi, d'après Schäfer, tout est déjà là. L'ordre complexe de l'univers est déjà contenu dans les états quantiques virtuels. L'ordre complexe de l'univers est quantifié et toute évolution se joue dans cet ensemble.

Attention, cela ne veut pas dire que toute évolution est figée, que tout est déjà écrit, que la dynamique de l'univers est finalisée. Au contraire, tout est à construire à chaque instant, l'équilibre de la vie est un combat incessant, une interdépendance permanente, mais dans un cadre quantifié, ponctué de possibles.

Nous parlons là de la vie en général. Mais comme tout est déjà contenu, tout est déjà là, l'observable et l'inobservable, qu'est ce que définit la mort ? Ainsi, ce que nous nommons naïvement "mort", vue comme un "état" opposé à la "vie" peut elle se réduire à l'inobservable ? Peut elle se réduire à une (somme de) transition(s) quantique(s) ? Car poser la question : la mort n'est peut-être qu'une transition quantique de la conscience parmi d'autres revient en fait à s'interroger sur le comment et le pourquoi de l'étincelle de vie qui nous anime.

Ici et maintenant.