Chronique n° 119 parue dans F.C. – N° 1 354 – 24 novembre 1972.

HEISENBERG OU LE NON REPRÉSENTABLE (*)

samedi 19 juin 2010

Imaginons-nous assis au coin du feu en bonne compagnie, et que nous bavardons. En excellente compagnie même : à notre droite Werner Heisenberg, prix Nobel de physique ; Erwin Schrödinger, prix Nobel de physique ; Arnold Sommerfeld, prix Nobel de physique. À notre gauche, Wolfgang Pauli, prix Nobel de physique ; Niels Bohr, prix Nobel de physique ; Enrico Fermi, prix Nobel de physique ; Paul Dirac, prix Nobel de physique. [1] ). Et en face, à côté de la cheminée, Albert Einstein, dont on se doit, n’est-ce pas ? de préciser (pour honorer Nobel) qu’il est aussi prix Nobel de physique. Un peu plus loin, encore sept ou huit autres prix Nobel de physique, verre en main, prenant part à la conversation. On parle philosophie, art, religion. Heisenberg se lève et joue au piano un concerto dont Einstein tient la partie de violon.

Tous ces Nobels de physique sont peut-être un peu fatigants. Il ne faut pas abuser des meilleures choses, et le lecteur est en droit de penser que je suis en train d’imaginer un de ces mauvais scénarios dont M. de Talleyrand aurait dit avec une moue que « ce qui est exagéré est insignifiant ».

Une « École d’Athènes »

Pourtant je n’imagine rien. Ces noms et ces titres ne sont, pourrais-je dire, que le générique du livre de Heisenberg que vient de publier Albin Michel (a). Une sorte d’École d’Athènes moderne mais dont le Raphaël n’aurait eu à faire aucun effort d’imagination pour rassembler ses prestigieux modèles : il ne s’agit en aucune façon d’un dialogue des morts artificiellement confrontés dans un panthéon de siècles survolés. Tous ces hommes qui ont créé la physique moderne sont des contemporains et nos contemporains. Ils ont réellement passé leur vie à discuter entre eux, et à discuter de tout, comme tout être de choix : sur la vie, la mort, la pensée, la douleur, la musique, Dieu.

Dirac. – Je ne vois pas en quoi l’hypothèse d’un Dieu tout-puissant pourrait nous aider. Ce que je vois, au contraire, c’est que cette hypothèse conduit à se poser des questions absurdes, par exemple pourquoi Dieu a permis le malheur et l’injustice dans le monde, l’oppression des pauvres par les riches, et toutes les choses horribles qu’il aurait pu empêcher.

Pauli. – Notre ami Dirac a lui aussi sa religion, qui a pour premier précepte : « Dieu n’existe pas et Dirac est son prophète. »

Heisenberg. – Nous en venons toujours trop vite à l’aspect « théorie de la connaissance » de la religion.

Et ailleurs :

Pauli. – Au fond, crois-tu à un Dieu personnel ?

Heisenberg. – Puis-je formuler autrement ta question et demander plutôt : peut-on communiquer aussi directement avec l’ordre central des choses ou des phénomènes (ordre dont l’existence n’est pas douteuse) qu’avec, par exemple, l’âme d’un autre être humain ? [ ... ] À cette question ainsi formulée, je réponds : oui. Et je pourrais, passant outre ici aux événements de ma vie personnelle, rappeler le célèbre texte que Pascal portait toujours sur lui et qui commençait par le mot « feu »... [2]

Pauli. – Tu veux donc dire que tu pourrais ressentir la présence de l’ordre central avec la même intensité que celle de l’âme d’un autre être humain ?

Heisenberg. – Peut-être [...]

Pauli. – Je ne sais si je suis là-dessus entièrement d’accord avec toi. Il ne faut pas surestimer l’importance de ce qu’on a vécu.

Heisenberg. – [...] Dans les sciences aussi on se réfère à ce que l’on a vécu soi-même ou éventuellement à ce qu’ont vécu d’autres...

En écrivant ses mémoires, Heisenberg a fixé à jamais, et de l’intérieur, un moment jusqu’ici sans égal dans l’histoire des sciences, et peut-être dans l’histoire de la pensée, celui où pour la première fois, l’esprit de l’homme s’est trouvé affronté à l’irreprésentable matériel. On sait que sa contribution essentielle est faite de ces fameuses relations d’incertitude qui expriment l’impossibilité de connaître simultanément la position et la quantité de mouvement d’une particule.

Exprimé ainsi, le principe de Heisenberg semble abstrait et, par conséquent, inoffensif. En fait, il signifie que les phénomènes matériels fondamentaux (non pas quelques phénomènes rebelles, mais bien tous sans exception), quoique se déroulant dans le temps et l’espace, ne peuvent en aucune façon être représentés par l’imagination dans leur intégrité. On ne peut s’en représenter un aspect qu’au prix d’en rejeter un autre dans l’inconnaissable, et, selon l’école de Copenhague dont Heisenberg fut un des maîtres et qui est maintenant acceptée par tous les physiciens, dans le non-signifiant.

Imaginons un atome et essayons de le décrire dans notre langage quotidien. Il est composé d’un noyau autour duquel, comme nos satellites artificiels autour de la terre, tournent les électrons. Jusque-là, apparemment, rien de mystérieux. Mais considérons un de ces électrons en train de tourner autour du noyau. Supposons que, pour une raison quelconque, il perde une partie de l’énergie qui l’anime (celle qui résulte de son mouvement). Il tournera (pensons-nous) moins vite et aura donc tendance à tomber vers le noyau, exactement comme nos satellites retombent sur terre quand ils perdent de leur vitesse.

Or la découverte fondamentale de la physique moderne est que cette représentation est complètement illusoire. Quand l’électron « ralentit », il se « rapproche » bien du noyau, mais sans passer réellement par les situations intermédiaires entre sa position primitive et sa position finale. Ou plus exactement sa présence en un point donné n’est pas une présence réelle, elle n’est qu’une probabilité. Est-ce à dire que ce qui est probable, c’est, compte tenu de notre ignorance de là où il est vraiment, que nous le trouvions ici plutôt que là ? Non ! l’incertitude de Heisenberg n’exprime pas notre ignorance, mais bien un état de la nature correspondant à une inconcevable dégradation de l’objet-électron ou, plus simplement peut-être, de son être.

Ignorance et intelligence

Entre ses deux orbites, l’électron est une probabilité, et rien de plus. Il n’est plus un « être ». Si quelque chose de lui est encore un « être », c’est l’équation qui mesure la probabilité de sa manifestation ici ou là. Mais qu’est-ce qu’une équation ? Schrödinger, au terme d’une vie de méditation sur cette énigme, finit par écrire un livre où il proclamait son adhésion à la vision indienne du maya, de l’universelle illusion subjective, négation idéaliste du monde matériel (b) ! [3]

Le grand sujet du livre c’est la conscience et les idées qu’il y développe sont les mêmes que dans son livre précédent de 1958, L’Esprit et la Matière, (Seuil, Paris, 1990 ; voir la chronique n° 26 Propédeutique à la névrose, parue ici le 7 juin, en particulier la note 2). Schrödinger critique la conception dualiste de la relation entre l’esprit et la matière mais s’il soutient une conception moniste ce n’est pas, comme si souvent, le monisme matérialiste qu’il rejette également. Il tient la conception commune d’« un monde extérieur “existantˮ, reposant en lui-même et indépendant de notre vécu psychique » (p. 106) pour un préjugé qui n’est pas moins « métaphysique et mystique » que le point de vue qu’il défend. Ce point de vue, il le résume ainsi : « l’idée c’est que nous tous, les êtres vivants, sommes liés puisque nous sommes tous des aspects ou des côtés d’un seul être que l’on peut peut-être nommer Dieu en termes occidentaux tandis que les Upanishads le nomme Brahman. Une comparaison qui vient de l’Inde parle des nombreuses images, presque identiques, que donne d’un seul objet, disons du soleil, une pierre précieuse aux multiples facettes. » (p. 143). J’ai longtemps cru qu’une telle conception conduisait à se détourner des sciences : l’exemple de Schrödinger montre qu’il n’en est rien et ce n’est pas là son moindre mérite.

Peut-on au moins se raccrocher à l’idée que, tant qu’il est sur son orbite, l’électron est bien quand même un objet ? Même pas, car toutes ses caractéristiques sont elles aussi quantifiées, c’est-à-dire qu’elles ne connaissent que des états discontinus, sans états intermédiaires réels.
Et ce qui est vrai de l’électron est vrai de toutes les particules, de toutes les réalités de microphysique. L’avouerai-je ? C’est en lisant le livre de Heisenberg, où tout est intelligible à n’importe quel lecteur intelligent, même non mathématicien, où l’on ne trouve pas la moindre équation, que j’ai pour la première fois réellement compris le plus grand des paradoxes de la physique moderne, à savoir que seule l’indétermination quantique, pourtant non représentable, peut expliquer la réalité représentable : si l’indétermination n’était pas réelle, si elle n’exprimait que notre ignorance, il n’y aurait pas d’éléments simples, pas de corps solides, pas de lumière, et naturellement pas de molécules petites ou grosses, pas de vie, pas d’homme, pas de pensée incarnée...

L’indétermination est donc bien réelle, quoiqu’elle humilie notre sens commun. C’est dans une vraie ténèbre que la science de notre temps pénètre peu à peu. Mais enfin elle y pénètre, et ce n’est pas le moins étrange.

Aimé MICHEL

(a) Werner Heisenberg : La Partie et le Tout (Albin Michel, 1972). Je conseille au lecteur qui achètera ce livre de le feuilleter d’abord pour voir si les pages tiennent. La fabrication (du moins celle du mien) en est déplorable.

(b) Erwin Schrödinger : My view of the world (Cambridge University Press, 1964). Ce fut aussi, on le sait, l’aboutissement d’Oppenheimer.

Les notes de 1 à 3 sont de Jean-Pierre Rospars

(*) Chronique n° 119 parue dans F.C. – N° 1 354 – 24 novembre 1972. Reproduite dans La clarté au cœur du labyrinthe, chap. 1 « Physique quantique », pp. 41-43.


[1Sur W. Heisenberg et P. Dirac voir la chronique n° 16 Le Grand Mardouk : comment peut-on être savant et sans angoisse ? parue ici le 28 septembre 2009. Sur E. Schrödinger voir la chronique n° 26 Propédeutique à la névrose parue ici il y a deux semaines.

[2Sur ce manuscrit de Pascal voir La Clarté, note 883, p. 700.

[3Ce livre d’Erwin Schrödinger, Ma conception du monde – Le Veda d’un physicien (trad. de l’allemand par C. Renova et B. Chabot, Mercure de France − Le Mail, Paris, 1982 ; il en existe une édition plus récente par Michel Bitbol, Seuil, Paris, 1990, également épuisée) contredit l’image rationaliste de la science et des scientifiques qu’une certaine vulgarisation scientifique répand dans les esprits. Il a écrit ce livre en deux périodes bien distinctes de sa vie : à 38 ans, en 1925, pour « La Quête du Chemin » et à 73 ans, en 1960, pour « Qu’est-ce qui est réel ? ». Ce livre est surprenant tant par ce que son auteur n’y dit pas que par ce qu’il y dit. Ce qu’il ne dit pas d’abord : « Nulle part il n’est question dans ce livre d’a-causalité, de mécanique ondulatoire, de relation d’incertitude, de complémentarité, d’univers en expansion, de processus de création continue, etc. » (p. 10), n’est-ce pas là ce qu’on attendrait d’un des grands physiciens du siècle ? Au lieu de cela, l’auteur nous propose une défense et illustration de la métaphysique : « Une véritable suppression de la métaphysique ferait de l’art et de la science des squelettes pétrifiés, dépourvus d’âme, incapable du moindre développement ultérieur. (…) Ou encore : la métaphysique ne fait pas partie de l’édifice de la connaissance, mais elle constitue l’échafaudage indispensable pour poursuivre la construction. » (pp. 15-17). Il nous invite à l’étonnement philosophique : « L’être humain qui n’a jamais pris conscience, à aucun moment, de ce que la condition dans laquelle nous nous trouvons, sans savoir comment, peut avoir d’étrange et d’extrêmement particulier, celui-ci n’a rien à faire avec la philosophie » (p. 25).

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