Les aspects théoriques les plus fondamentaux de la notion de complémentarité sont successivement étudiés. Dans la première partie la notion de complémentarité de Bohr est précisée et on montre de quelle façon cette notion est venue profoundément modifier les conceptions physiques. Dans une seconde partie la théorie générale des prévisions est résumée et ses principaux résultats sont énoncés pour permettre de mener ? une façon précise une discussion sur la notion de complémentarité: le problème des prévisions est ? abord posé, puis décomposé en trois problèmes successifs grâce àľ introduction des eAléments initiaux et des eAléments de prévision.LCaron; opérateur ?évolution est ensuite défini. Puis on montre de quelle manière le calcul des prévisions conduit à une généralisation de la décomposition spectrale. II intervient alors une certaine fonction f dont la forme est déterminée. La notion de grandeur ?état est alors définie; lorsqu'il existe une telle grandeur le formalisme du calcul des prévisions se simplifle et se ramène au schèma ? un point en mouvement dans un espace de phases. Une théorie dans laquelle il existe une grandeur ?état est appelée théorie objectiviste. Par opposition une théorie telle qu'il n'existe pas de grandeur ?état est appelée théorie subjeetiviste. La fonction f a la forme |x|k; la constante k dans une théorie subjectiviste a une valeur unique et il est montré que k = 2: on établit ainsi comme un théorème le principe de décomposition spectrale, et cela pour toute théorie subjectiviste. On définit ensuite les grandeurs neutres, puis on fait la distinction entre les propriétés qui ont lieu en fait et celles qui ont lieu en droit. Les notions de déterminisme et dcaron; indéterminisme sont définies et il est montré qu'il n'y a que deux types de théories physiques: les théories objectivistes qui sont déterministes, et les théories subjectivistes qui sont essentiellement indéterministes. Dans la troisième partie la notion de complémentarité est diseutée en utilisant les résultats de la théorie générale des prévisions. On montre qu'il n'y a pas de complémentarités dans une théorie objectiviste et qu'au contraire il y en a nécessairement dans une théorie subjectiviste. Deux types de complémentarités peuvent se présenter: une complémentarité effective et une complèmentarité idéate, mais en fait il y a toujours des complémentarités effectives. Ensuite on examine les observations successives et les conditions qui se présentent suivant les complémentarités; on précise ce qu'on doit entendre par grandeurs complémentaires. La quatrième partie est consacrée à une interprétation du quantum ? action. Les différents aspects de la notion de quantification sont examinés (d'abord ceux dans lesquels la constante de Planck n'intervient pas), puis la constante de Planck est introduite au moyen de la notion de spin et au moyen du principe ? homomorphisme. Ľ origine de la subjectivité est examinée; un principe de subjectivité est énoncé et doit ètre mis à la base des théories de la microphysique; au contraire un principe ? objectivité doit ètre mis à la base de la physique macroscopique. La cinquième partie concerne les rapports entre les notions de complémentarité et ? indiscernabilité. Enfin la complémentarité de Bohr apparaît sous un aspect dialectique quand on ľ envisage comme provenant de ľ unification de deux théories qui s'opposaient au moyen ? un dépassement (Aufhebung). – J.-L. D.
Les aspects théoriques les plus fondamentaux de la notion de complémentarité sont successivement étudiés. Dans la première partie la notion de complémentarité de Bohr est précisée et on montre de quelle façon cette notion est venue profoundément modifier les conceptions physiques. Dans une seconde partie la théorie générale des prévisions est résumée et ses principaux résultats sont énoncés pour permettre de mener ? une façon précise une discussion sur la notion de complémentarité: le problème des prévisions est ? abord posé, puis décomposé en trois problèmes successifs grâce àľ introduction des eAléments initiaux et des eAléments de prévision.LCaron; opérateur ?évolution est ensuite défini. Puis on montre de quelle manière le calcul des prévisions conduit à une généralisation de la décomposition spectrale. II intervient alors une certaine fonction f dont la forme est déterminée. La notion de grandeur ?état est alors définie; lorsqu'il existe une telle grandeur le formalisme du calcul des prévisions se simplifle et se ramène au schèma ? un point en mouvement dans un espace de phases. Une théorie dans laquelle il existe une grandeur ?état est appelée théorie objectiviste. Par opposition une théorie telle qu'il n'existe pas de grandeur ?état est appelée théorie subjeetiviste. La fonction f a la forme |x|k; la constante k dans une théorie subjectiviste a une valeur unique et il est montré que k = 2: on établit ainsi comme un théorème le principe de décomposition spectrale, et cela pour toute théorie subjectiviste. On définit ensuite les grandeurs neutres, puis on fait la distinction entre les propriétés qui ont lieu en fait et celles qui ont lieu en droit. Les notions de déterminisme et dcaron; indéterminisme sont définies et il est montré qu'il n'y a que deux types de théories physiques: les théories objectivistes qui sont déterministes, et les théories subjectivistes qui sont essentiellement indéterministes. Dans la troisième partie la notion de complémentarité est diseutée en utilisant les résultats de la théorie générale des prévisions. On montre qu'il n'y a pas de complémentarités dans une théorie objectiviste et qu'au contraire il y en a nécessairement dans une théorie subjectiviste. Deux types de complémentarités peuvent se présenter: une complémentarité effective et une complèmentarité idéate, mais en fait il y a toujours des complémentarités effectives. Ensuite on examine les observations successives et les conditions qui se présentent suivant les complémentarités; on précise ce qu'on doit entendre par grandeurs complémentaires. La quatrième partie est consacrée à une interprétation du quantum ? action. Les différents aspects de la notion de quantification sont examinés (d'abord ceux dans lesquels la constante de Planck n'intervient pas), puis la constante de Planck est introduite au moyen de la notion de spin et au moyen du principe ? homomorphisme. Ľ origine de la subjectivité est examinée; un principe de subjectivité est énoncé et doit ètre mis à la base des théories de la microphysique; au contraire un principe ? objectivité doit ètre mis à la base de la physique macroscopique. La cinquième partie concerne les rapports entre les notions de complémentarité et ? indiscernabilité. Enfin la complémentarité de Bohr apparaît sous un aspect dialectique quand on ľ envisage comme provenant de ľ unification de deux théories qui s'opposaient au moyen ? un dépassement (Aufhebung). – J.-L. D.
RESUME. — La notion de Complémentarité proposée par Bohr en 1927, au moment de la première discussion publique de la nouvelle « mécanique quantique », est presque toujours présentée comme la solution mal définie et superficielle de difficultés fondamentales, qu'elle contribuerait à éluder. L'objet de cet article est de montrer, au contraire, que l'Interprétation de Copenhague, pour laquelle la Complémentarité est un concept central, posait dans toute sa complexité le problème de la relation du langage naturel aux objets de la physique, désignés par le terme de « phénomènes atomiques ». C'est ce problème qui donne lieu à un paradoxe, qui à son tour engendre une distinction entre deux notions de réalité physique, qu'il faut définir soigneusement. Dans ce contexte, la complémentarité devient une sorte de garantie, imparfaite mais nécessaire, de la cohérence du discours ordinaire (non formalisé) de la physique. Elle compense l'impossibilité de trouver un langage quantique adéquat à des objets qui ne se présentent plus comme des choses du monde ordinaire.
L'idée de déterminisme, proposée pour étendre et généraliser la causalité physique, ajoutant en particulier la considération des conditions initiales, se constitua dès lors comme la référence idéale et considérée comme indépassable de toute connaissance scientifique. Cet idéal devait toutefois se voir dépassé dans plusieurs directions. D'une part, la causalité physique classique se transforma en causalité relativiste, comportant des restrictions sur les possibilités des rapports spatio-temporels et suscitant, avec la relativité générale, l'idée de complétude théorique, méta-concept qui permet de formuler des conditions internes de perfectionnement théorique. D'autre part, le déterminisme proprement dit devait connaître des limitations de sa portée en physique classique même, avec la considération des systèmes dynamiques «non linéaires», déterministes, mais dont le comportement peut être totalement non-prévisible à terme. Enfin, la causalité et le déterminisme se sont vus remis radicalement en question avec l'élaboration de la physique quantique. Le sens exact de ces remises en cause est directement lié aux questions d'interprétation de la théorie quantique : équation causale et problème de la « réduction » de la fonction d'état, d'un côté, prédictions probabilistes, d'un autre côté. Les deux aspects se retrouvent dans la question de la limitation des représentations spatio-temporelles et de sa signification du point de vue théorique. Il faut donc concevoir les problèmes d'interprétation de la théorie quantique en termes du rapport entre la causalité, le déterminisme, et les grandeurs qui portent les contenus physiques effectifs. On est ainsi amené à s'interroger sur un sens directement physique des grandeurs mathématiques de la théorie et, si un tel sens est assignable, à considérer les catégories en question par rapport aux concepts théoriques réellement appropriés, avec comme effet de les « remettre sur leurs pieds ». Cela est du moins possible pour la causalité, ainsi que pour la complétude. Quant au déterminisme, il ne peut être, dans sa formulation usuelle, que statistique, et reste ainsi très en-deçà des possibilités des perspectives théoriques. Ces transformations laissent entrevoir l'impératif d'une autre catégorie, plus fondamentale qu'elles car indépendante des choix conceptuels et théoriques, et pourtant souvent omise dans les débats : celle de nécessité, régulatrice des autres catégories et systèmes de concepts.
Le problème typique du physicien théoricien, tel qu'il peut être décrit dans certains manuels scolaires, consiste à rendre compte de faits expérimentaux et d'observations à l'aide d'un modèle théorique. L'expérimentateur (qui peut être la même personne) quant à lui valide ou invalide le modèle au moyen de nouvelles expériences. Pour le physicien et épistémologiste Thomas S. Kuhn (''La structure des révolutions scientifiques'', 1960), cette vision du progrès scientifique qui suppose, notons le en passant, que l'on ait affaire à des théories réfutables au sens de Popper, est quelque peu naïve. En effet, expérimentateurs et théoriciens sont déjà de connivence pour accepter les mêmes paradigmes au sens de Kuhn, c'est-à-dire en particulier qu'il y a accord, en général tacite, sur les problèmes susceptibles d'être formulés. Ils répondent malgré eux à des questions qu'ils ne se sont pas posés. Notre travail s'inscrit dans le cadre orthodoxe de la théorie quantique. Nous avons cependant tenté de répondre à quelques questions que l'on omet généralement de poser. Ceci aussi bien au niveau des méthodes et des concepts de la chimie théorique qu'au niveau de l'analyse de données expérimentales. Par exemple, dans nos travaux théoriques nous nous sommes demandé si la définition de certains concepts tenus pour fondamentaux était véritablement indépendante de toute approximation ou représentation arbitraire, et inversement si d'autres concepts supposés liés à une approximation particulière, ne pouvaient pas être étendus ou avoir une signification plus profonde que celle qu'on leur accorde habituellement (cas des surfaces de Born-Oppenheimer). Dans nos travaux d'analyse de données nous avons tenté de remonter à des données expérimentales aussi brutes que possible pour éviter les biais que peuvent introduire les traitements qu'elles subissent. Ces traitements sont fonctions des modèles physiques auxquels les données sont supposées se conformer et que nous avons remis en question. Depuis notre thèse, nous nous sommes efforcé de maintenir un équilibre entre une recherche fondamentale tournée vers la théorie et permettant de voir de façon plus synthétique ou plus critique, certains aspects de la chimie quantique, et une recherche tournée vers l'expérience et les applications astrophysiques. La présentation de nos travaux s'articulera donc naturellement sur deux volets. Notons aussi que cette présentation n'est pas exhaustive. En particulier nous n'aborderons pas ici nos travaux sur les hydrocarbones polycycliques aromatiques qui entrent dans une des thématiques traditionnelles de notre laboratoire. Notre exposé se limitera aux principaux projets de recherches dont nous avons eu l'initiative et qui ont donné lieu à des collaborations, (à l'exception de notre travail sur les bases flottantes dont il ne sera pas non plus question dans cette présentation). Ce choix nous a paru conforme à l'esprit de l'habilitation à diriger des recherches.
Comprendre les phénomènes quantiques Les théories physiques classiques peuvent être interpretées comme représentant le monde en termes d'intéractions causales à la fois locales et déterministiques entre des systèmes characterisés par des propriétés bien définies. Il est bien connu que la mécanique quantique orthodoxe, qui se trouve être une de nos théories les mieux confirmées, ne peut pas être interprétée dans les termes du cadre décrit ci-dessus. Au début des années soixante, John Bell a démontré que toute théorie représentant son domaine dans les termes du cadre classique ci-dessus satisfait une série d'inégalités, les inégalités de Bell. Certains physiciens ont développé des théories alternatives à la théorie quantique orthodoxe, théories dont les interprétations associées abandonnent au moins une des charactéristiques du cadre classique. Les philosophes s'efforcent d'interpreter ce resultat de la physique contemporaine, i.e. s'efforcent de comprendre à quoi peut ressembler le monde s'il est vrai que les interactions entre les systèmes physiques sont soit non-locales, soit non-déterministiques, ou bien que ces systèmes physiques ne possèdent pas de propriétés définies. Cette ligne de pensée a atteint son apogée avec la "métaphysique expérimentale" qui s'est développée après que la violation des inégalités de Bell par l'expérience a été observée. L'interprétation orthodoxe est que les expériences de type Bell nous forcent à accepter certaines formes d'interactions non-locales, et peut- être non causales, au niveau fondamental. Dans cette thèse, j'évalue dans quelle mesure l'investigation philosophique de nos meilleures théories scientifiques peut nous aider à décider de ce que peut être le monde au niveau fondamental. J'étudie cette question en considérant le domaine quantique, et en particulier les phénomènes de type Bell. Mes conclusions pointent dans la direction d'une vue plus modeste du rôle possible de la philosophie de la physique que celle que les programmes de métaphysique expérimentale suggèrent. Dans une première partie, j'étudie le rôle que la philosophie de la physique peut légitimement jouer dans le développement et l'évaluation des différentes theories quantiques. Je soutiens que le rôle de la philosophie de la physique ne consiste pas à imposer des critères d'acceptabilité pour les théories physiques en plus des critères usuels de cohérence interne et d'adéquation empirique. Un rôle à la fois important et légitime que peut jouer la philosophie de la physique consiste à distinguer clairement, pour nos théories et leurs interprétations, ce qui est imposé par les phénomènes et les théories de ce que relèvent de nos choix et préférences. Je soutiens enfin qu'un tel travail d'analyse peut se faire sur la base de l'analyse structurelle de nos théories et de nos modèles de données. Dans la seconde partie de la thèse, j'étudie spécifiquement le cas de l'interprétation des théorèmes de Bell et des expériences associées. J'évalue systématiquement l'interprétation orthodoxe selon laquelle les résultats de ces expériences nous force à accepter une forme "bénigne" de non-localité, ``bénigne" parce que de type non-causal. Je montre que l'interprétation orthodoxe comprends trois thèses différentes, la première portant sur la question de la localité, la seconde portant sur la question de la causalité et la troisième concernant le holisme. Je fournis des cadres théoriques rigoureux afin d'évaluer ces trois thèses. Le résultat de mon analyse concernant la question de la localité est que l'interprétation orthodoxe peut être défendue. En revanche, concernant les questions de causalité, aucun des cadres théoriques existant ne permet de soutenir l'interprétation orthodoxe, si cette dernière est comprise dans sa version forte de métaphysique expérimentale. Dans les deux cas cependant, une version faible peut être défendue. En particulier, un résultat important de ma thèse est que l'interprétation orthodoxe peut être défendue rigoureusement au niveau empirique.
L'indiscernabilité des corpuscules de même espèce entraînant l'indéterminisme, on en étudie les répercussions sur les lois générales de prévisions. Une condition générale est obtenue. En adjoignant le principe des interférences et le principe de linéarité de l'opérateur hamiltonien, on est conduit à diviser les corpuscules en deux classes : ceux pour lesquels les fonctions d'onde sont symétriques et ceux pour lesquels les fonctions d'onde sont antisymétriques. On retrouve ainsi un résultat de la mécanique ondulatoire sans avoir fait intervenir de conditions quantiques. Puis le passage à la mécanique macroscopique est examiné ; celui-ci ne se présente pas de la même façon qu'en mécanique quantique, car la constante de Planck n'intervient pas. On montre qu'à l'échelle macroscopique les localisations sont telles que l'indiscernabilité n'a plus lieu.
Critique de l'extension de la complementarite aux schemes conceptuels proposee par G. Munevar, d'une part, et de l'extension de la complementarite a la conception de la mesure de la mecanique quantique proposee par Bohr, d'autre part. Denoncant la voie ouverte au relativisme et au subjectivisme, l'A. rejette la generalisation du prototype quantique de la complementarite aux inter- et intra-domaines de l'action, de l'esprit et de la vie, qui repose sur l'indivisibilite (ou tout), et defend la conception non-quantique de la complementarite appliquee aux tous et aux parties