Chronique n° 310 parue dans F.C.-E. – N° 1640 – 19 mai 1978

LE NOUVEAU « PARADOXE DU COMÉDIEN »

L’interprétation philosophique de la physique quantique

lundi 2 juin 2014

Rectifions d’abord une étourderie pour laquelle on m’a deux fois repris : J.-S. Bell, l’auteur du fameux Théorème de 1964 dont j’ai parlé ici le 21 avril dernier, n’est pas américain mais anglais, et il travaille au CERN, à Genève.

Le théorème, je l’ai dit, annonce un mur, un changement sans précédent dans l’histoire, et comme toute notre civilisation repose sur la science, on peut dire avec l’Américain Stapp, de Berkeley, qu’il annonce la fin de l’histoire : ou bien le mur ne sera pas franchi et c’est la fin parce que rien de nouveau ne pourra plus survenir ; ou bien il sera franchi, mais au prix d’une telle métamorphose de l’esprit que l’homme deviendra un être différent [1].

Autre précision : cette alternative que tous les physiciens voient clairement depuis Bell, plusieurs d’entre eux l’avaient posée avant lui. D’abord Einstein, Podolsky et Rosen dès 1935, mais sous la forme d’une objection : « Cette chose est impossible, avaient-ils dit en substance, parce que si c’était vrai ce serait physiquement absurde. »

Ces trois auteurs éminents tenaient encore qu’un événement de toute évidence « absurde » ne pouvait, pour cette raison, se produire. Ils imaginaient une expérience « de pensée », c’est-à-dire la réalisation d’un événement imaginaire en tout conforme à la physique des quanta, aboutissant à un résultat « absurde ». Dans leur esprit, cela signifiait que puisque cet événement « absurde » ne pouvait évidemment pas se produire, la physique des quanta de laquelle il était déduit clochait par quelque côté, était « incomplète », ou peut-être tout simplement fausse.

Il faut citer aussi à côté de ces trois savants illustres l’autre précurseur, notre compatriote Olivier Costa de Beauregard, de l’Institut Henri-Poincaré, qui le premier, dans une série de publications remontant jusqu’à 1953, osa envisager que l’absurdité n’était peut-être pas un argument de physique, et qu’on ne saurait si l’événement présumé impossible se produit ou non qu’après avoir réellement fait l’expérience en laboratoire.

Aujourd’hui, en 1978, l’expérience a été faite plusieurs fois de diverses façons, et elle a régulièrement donné le résultat prévu par la théorie c’est-à-dire le résultat absurde. La parenté de ce résultat avec le théorème de Bell est évidente, on peut même dire qu’il s’agit de la même chose, mais le lecteur voudra bien m’épargner la tâche périlleuse de l’expliquer en français !

M. Costa de Beauregard l’a plusieurs fois essayé en mettant ses équations de côté (dont une fois ici même, dans notre journal [2]). Mais il faut reconnaître qu’on ne comprend les exposés ramenés à la langue commune que si l’on sait déjà un peu de quoi il s’agit.

Les plus anciens d’entre nous se rappellent ce que l’on disait dans leur enfance : que les théories d’Einstein étaient si difficiles qu’il n’y avait pas douze savants dans le monde capables de les comprendre. Je me souviens d’avoir dévoré quand j’étais en classe de 4e un livre d’André Metz défendant Einstein contre une nuée d’objecteurs illustres, parmi lesquels Henri Bergson. Ce livre (a) exposait en effet la presque universelle incompréhension des savants à l’époque d’André Metz (passablement antérieure à ma propre lecture de son livre, en 1934) [3].

Mais pour le bambin à l’esprit neuf que j’étais, la lecture d’André Metz montrait clair comme le jour que ce qui soulevait l’incompréhension, ce n’était pas du tout la difficulté mathématique, c’était la nouveauté déconcertante, effrayante même, d’une idée simple : l’effondrement de la simultanéité à distance, idée apparemment « évidente », et dont la négation paraissait « absurde » à quiconque avait grandi dans la conviction implicite (jamais formulée parce qu’allant de soi) que la simultanéité de deux événements éloignés était une idée « évidente », ne requérant aucune analyse.

On s’est aperçu depuis que le principe de la relativité restreinte aurait pu être formulé vingt ans avant la naissance d’Einstein, qu’il était implicitement présent dans la théorie de la lumière et de l’électromagnétisme de Maxwell, théorie que les objecteurs d’Einstein connaissaient sur le bout du doigt.

Le cas le plus extraordinaire est assurément celui de Henri Poincaré qui, ayant lui-même presque formulé sans s’en rendre compte le principe nouveau, lut Einstein et ne le reconnut pas ! On a de lui une lettre que je relis de temps à autre pour me rappeler la vanité des idées (apparemment évidentes) où cet immense génie mathématique rend hommage à l’ingéniosité et aux dons d’Einstein, tout en exprimant ses doutes, voire sa réprobation, à l’égard des idées exprimées par celui-ci.

Revenons au théorème de Bell et au paradoxe d’E.P.R., concepts incomparablement plus « effrayants » que la relativité. J’ai écrit qu’il n’en existe encore aucune vulgarisation commode, malgré les efforts réitérés de M. Costa de Beauregard (b). Ayant beaucoup lu là-dessus, surtout en anglais, je constate que s’il y a à peu près accord entre physiciens parlant leur difficile langage mathématique, il n’en va pas de même dès qu’ils essaient d’interpréter philosophiquement ce dont ils parlent, au point qu’on se demande parfois s’ils parlent de la même chose. Pourquoi ? M. Costa de Beauregard l’a lui-même expliqué en énonçant que le fond de la difficulté est un problème de lecture [4].

Pourquoi et en quoi ? On pourrait comparer cette difficulté, certainement aussi fondamentale que les équations elles-mêmes, au problème de l’interprétation théâtrale, par exemple à l’interprétation du Misanthrope.

D’une part, il y a le texte de Molière, écrit une fois et à jamais au printemps 1666, sauf erreur. Et pourtant, selon le metteur en scène ou la personnalité de l’acteur, ou même selon l’état d’âme du lecteur qui le relit pour la centième fois, ce peut être indifféremment une comédie ou une tragédie. Je l’écoutais l’autre jour à la radio, et à ma surprise, Alceste m’apparut comme un fâcheux névrosé que l’on était finalement tout soulagé de voir décamper et délivrer la scène de ses insupportables récriminations. Le texte de Molière était bien là, scrupuleusement respecté. Mais derrière ce texte immuable, l’interprétation d’un acteur dévoilait l’insondable ambiguïté de l’âme humaine.

On objectera que la science n’accepte pas l’ambiguïté dans la nature comme dans l’âme et que l’expérience est là pour la trancher et l’évacuer.

C’est vrai en principe. Mais pour qui aurait su lire, la théorie de Maxwell était ambiguë dès le temps de sa formulation, puisqu’on aurait pu y voir la relativité restreinte, ce dont personne n’eut l’idée pendant un demi-siècle, jusqu’en 1905. Il en est exactement de même de la nouvelle mécanique quantique, sur les équations de laquelle tout le monde est d’accord. Mais comment faut-il les lire ? C’est là qu’on dispute. On disputera de moins en moins à mesure que des expériences nouvelles et différentes viendront infirmer telle ou telle interprétation. Inutile de dire que ces expériences sont en cours, notamment en France, à Orsay, entre les doigts ingénieux d’un autre physicien français, M. Aspect [5].

Or ce que réclament les non-physiciens pour y réfléchir, ce sont précisément les interprétations, les significations philosophiques de la nouvelle physique. Mais il ne faut pas essayer d’aller plus vite que la locomotive. De telles expériences sont fantastiquement délicates, complexes, donc lentes, éprouvantes pour notre impatience de savoir.

Ce que l’on sait déjà, mais cela avec certitude, c’est que de toute façon, la réponse des expériences bouleversera non seulement notre façon de voir le monde, mais surtout c’est la nouveauté sans précédent de la connaissance que nous croyons avoir de la nature de notre pensée [6].

Pour la première fois dans l’histoire des sciences, elles annoncent l’inéluctable nécessité d’une métamorphose de l’homme. Ce que sera cette inéluctable métamorphose reste pour l’instant un mystère complet (c).

Aimé MICHEL

(a) Que j’ai bien entendu perdu en route depuis si longtemps, mais dont peut-être un lecteur aussi croulant que moi pourra me rappeler les références...

(b) Le plus méritoire étant sans doute son exposé du 27 novembre 1976 devant la Société française de Philosophie (Bulletin de la S.F.P., janvier-mars 1977, chez Armand Colin, 103, bd St-Michel, Paris 5e), où l’on remarquera avec amusement le ton chagrin de la discussion qui s’ensuivit.

(c) À tous ceux qui lisent l’anglais, je recommande la lecture de l’ouvrage collectif (plus de 50 auteurs parmi les plus hautes compétences mondiales) de The Encyclopaedia of Ignorance que vient de publier Pergamon Press, 24, rue des Écoles, 75240 Paris Cedex 05, dont la première partie est largement consacrée à ces questions. Je reparlerai de cet ouvrage, magistral inventaire des mystères de la science en 1978.

Chronique n° 310 parue dans F.C.-E. – N° 1640 – 19 mai 1978. Reproduite dans La clarté au cœur du labyrinthe, Aldane, Cointrin, 2008 (www.aldane.com), pp. 54-58.


Notes de Jean-Pierre ROSPARS du 2 juin 2014


[1La présente chronique fait suite à la n° 309, Le mur – Le théorème de Bell et l’attente du futur comme une promesse, mise en ligne la semaine dernière. Comme on l’a vu, le « changement sans précédent dans l’histoire » qu’elle annonçait ne s’est pas vraiment produit parce que les nouvelles découvertes, en dépit de leur caractère contre-intuitif, ont été mûries par les physiciens et calmement intégrées au corps des connaissances acquises. Toutefois, il est encore trop tôt pour juger de leur effet à plus long terme sur les autres disciplines et la société dans son ensemble, encore largement influencées par les conceptions « classiques » (les idées claires, le déterminisme, l’observateur neutre etc.).

[2Le paradoxe d’Einstein, Podolsky et Rosen, avec une courte introduction d’Aimé Michel (mise en ligne le 24.03.2014). « M. Olivier Costa de Beauregard a bien voulu, sur notre demande, faire le considérable effort d’expliquer sans équations le point particulier sur lequel il travaille (…) : la mise en évidence expérimentale du Paradoxe d’Einstein-Rosen-Podolsky. ».

L’article s’achève ainsi : « En deux mots, en quoi consistent ces expériences ? Un atome C émet dans une transition du type “cascade” deux grains de lumière, ou photons, qui seront détectés, en L et N, en deux régions symétriques par rapport à C. (…) La mathématique du problème (…) fait apparaître de façon “dramatique” l’interférence (ondulatoire) des probabilités. (…) La corrélation ne peut pas être établie directement par le vecteur “du genre espace” L N (…) Il faut nécessairement qu’elle soit établie par le zigzag L C N formé de deux vecteurs du genre temps (dans l’espace-temps) avec un relais en C dans le passé ! C’est dire qu’au niveau élémentaire (…), la dissymétrie passé-futur est abolie ; on télégraphie à la fois dans le futur et le passé. Telle est la leçon, selon moi inéluctable, de la situation théorico-expérimentale où nous voici. Dans ces expériences, la distance de la source C à chaque détecteur L et N est de l’ordre du mètre ; disons de 3 mètres pour simplifier la discussion. La lumière parcourt cette distance en 10 milliardièmes de seconde environ. Il est clair qu’une manière saisissante de prouver la précédente affirmation (qui, je le répète, se déduit déjà des expériences faites) serait de modifier les conditions en L et N après que les deux photons ont quitté la source, et de vérifier si la prédiction quantique reste alors vérifiée. On devra donc “tourner les polariseurs” pendant que les photons sont en vol. Cette idée est venue à beaucoup de théoriciens au fil des ans, mais sa mise en œuvre est loin d’être triviale. Notre jeune, audacieux et imaginatif collaborateur A. Aspect a trouvé un ingénieux substitut à la rotation matérielle des polariseurs, et son expérience est en cours de montage à l’Institut d’optique d’Orsay (…). Les paris sont donc ouverts... »

L’expérience sera un succès et l’une des plus commentées de la fin du XXe siècle, du moins en physique car elle confirmait la prédiction de la théorie quantique de l’existence d’une corrélation à distance entre les deux photons. Toutefois, comme je le signalais l’interprétation de Costa de Beauregard de cette corrélation par un zigzag dans l’espace-temps n’a pas été retenue par la majorité des spécialistes.

On trouvera dans les chroniques suivantes et leurs notes une mise en perspective de ces expériences permettant d’en comprendre la genèse et l’intérêt :

n° 282, Le quark piégé – Une nouvelle physique sans espace, ni temps (27.05.2013).

n° 283, L’arroseur arrosé – De Brillouin à Wheeler : l’Esprit qui voit et sait dans la physique contemporaine (08.07.2013).

n° 285, La dernière serrure – Un monde en dehors de l’espace et du temps (20.01.2014).

n° 286, Qu’est-ce qui n’est pas dans le temps ni l’espace et qui est infini ? – Le désaveu de la physique qui ne serait que physique (17.03.2014).

[3André Metz, La Relativité. Exposé élémentaire des théories d’Einstein et réfutation des erreurs contenues dans les ouvrages les plus notoires (E. Chiron, Paris, 1923). Jean Becquerel (fils d’Henri) fustige dans sa préface « les idées fausses qui, à propos de la théorie d’Einstein, ont été depuis deux ans répandues à profusion dans nombre d’ouvrages. (…) Qu’un physicien ou un mécanicien déclare être trop imprégné des idées anciennes pour pouvoir adapter son esprit aux conceptions einsteiniennes, je le féliciterai de sa franchise ! mais ce que je trouve impardonnable, c’est de ne pas s’apercevoir qu’on ne comprend pas. Je dis cela pour ces savants qui n’ont pas craint de contredire, parfois avec véhémence, MM. Einstein, Minkowski, Langevin, Weyl, Eddington (…) ». Les auteurs épinglés par A. Metz sont H. Bergson, J. Le Roux, M. Dubroca, Ch. Nordmann, L. Fabre, G. Moch, D. Berthelot, Th. Moreux, H. Bouasse et A. Berget.

Bergson s’est opposé à la théorie de la relativité dans Durée et simultanéité (1922). La raison de son erreur n’est effectivement pas liée aux difficultés mathématiques de cette théorie, comme Aimé Michel le signale (la théorie de la relativité restreinte repose sur des mathématiques élémentaires ; par contre la théorie de la relativité générale repose sur des mathématiques beaucoup plus ardues) mais dans un défaut de compréhension. Les physiciens Alan Sokal et Jean Bricmont dans Impostures intellectuelles (Odile Jacob, Paris, 1997, chapitre 11) montrent que l’erreur de Bergson « n’est pas une question de philosophie ou d’interprétation, comme on le pense souvent ; elle porte sur la compréhension de la théorie physique et entre, en fin de compte, en conflit avec l’expérience. Ce qui est surprenant, c’est la volonté de Bergson de porter le débat sur la place publique et la persistance de ses confusions au cours du temps, surtout si l’on considère les efforts de physiciens éminents pour lui expliquer la relativité, y compris à travers lettres et contacts personnels : Jean Becquerel, André Metz et Albert Einstein lui-même. » Sokal et Bricmont y voient une indifférence aux arguments empiriques conforme à « une tradition philosophique qui privilégie l’intuition, ou l’expérience subjective, sur la raison ». (Toutefois ils reconnaissent qu’il y a « un sérieux chez Bergson qui contraste avec la désinvolture et le caractère blasé des postmodernes » comme Jacques Lacan, Julia Kristeva, Gilles Deleuze etc. qui sont l’objet principal de leur livre et justifient son titre).

[4Les disputes relatives à l’interprétation des résultats scientifiques ne sont pas propres à la physique quantique. Toutes les disciplines sont concernées. Ainsi en physique relativiste le principe de l’équivalence de la gravitation et de l’accélération est l’objet d’âpres à discussions. En biologie, l’interprétation de l’évolution biologique offre également matière à des vues divergentes. Dans ces exemples et d’autres, les spécialistes s’accordent sur les faits, les expériences ou les équations mais divergent sur l’interprétation qu’il convient d’en donner. Ainsi passe-t-on de manière progressive de la science à la philosophie, ce qui n’est pas sans poser problèmes lorsqu’il s’agit de faire de la vulgarisation. C’est souvent au lecteur ou à l’auditeur de faire la part de ce qui est scientifique et de ce qui est philosophique, ou plus précisément de ce qui fait l’unanimité des spécialistes et de ce qui est sujet à débats, surtout à une époque où certains vulgarisateurs mettent sur le même plan des hypothèse risquées et des conclusions solidement établies.

[5C’est la première fois qu’Aimé Michel mentionne le nom d’Alain Aspect, mais c’est la seconde fois que les lecteurs de F.-C. E. le rencontre puisque Olivier Costa de Beauregard en parlait à la fin de sa lettre publiée quelques mois auparavant (voir note 1). Les lecteurs de F.-C. E. étaient ainsi tenus informé des plus récents développement en la matière.

Les expériences d’Aspect ont été reprises et améliorées en profitant des progrès technologiques accomplis depuis 1982, notamment par une équipe genevoise (A. Stefanov, H. Zbinden, N. Gisin et A. Suarez, Physical Review A, 67:042115, 2003). Elles montrent par l’utilisation d’astucieux dispositifs mobiles que les corrélations quantiques sont non seulement indépendantes de la distance mais aussi du temps. On ne peut donc maintenir une explication causale des corrélations fondée sur un processus physique plus rapide que la lumière (que n’excluait pas les expériences d’Aspect), car un tel processus repose sur la séparation temporelle entre un premier événement (la cause) et un événement ultérieur (l’effet).

Plusieurs conférences récentes d’Alain Aspect, disponibles sur Internet font le point sur ces questions avec clarté, prudence et profondeur : http://www.canal-u.tv/video/science_en_cours/alain_aspect.172 (janvier 2005), http://www.youtube.com/watch?v=ONiXHlHjgfM (mars 2012) et http://www.canal-u.tv/video/universite_toulouse_ii_le_mirail/la_physique_quantique_a_l_epreuve_de_l_experience_alain_aspect.12026 (avril 2013).

[6Aimé Michel soulève ici deux questions aux statuts différents : l’une où un accord majoritaire semble s’être imposé, l’autre encore conjecturale.

La question partiellement résolue est celle que pose l’interprétation des expériences d’Alain Aspect : la majorité des physiciens s’accordent pour conclure qu’elles démontrent la non-séparabilité (ou non-localité) en révélant une sorte d’action à distance fort déconcertante puisqu’elle apparaît instantanée, individuée, à portée infini mais sans permettre la transmission de messages. Pour autant, tous n’admettent pas l’interprétation dite de Copenhague (irreprésentable), certains préférant l’interprétation de de Broglie-Bohm (en partie représentable).

La question conjecturale est celle de savoir s’il y a un lien entre la physique quantique et la conscience. Elle a été posée depuis longtemps par les fondateurs de la physique quantique comme Wolfgang Pauli et Erwin Schrödinger, reprise par des grands noms comme John von Neumann et Eugen Wigner, reformulée par John Wheeler, Freeman Dyson, Oliver Costa de Beauregard, Roger Penrose et bien d’autres, puis plus récemment par John H. Conway et Simon Kochen (voir la note 5 de la chronique n° 286, Qu’est-ce qui n’est pas dans le temps ni l’espace et qui est infini ? 17.03.2014). Il ne s’agit pas de vagues spéculations. On ne peut donc ignorer ces discussions bien qu’il soit encore trop tôt pour en tirer des conclusions fermes.

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