Pour un système microscopique S et un appareil de mesure αA, on doit distinguer entre le système (microscopique) S + αA formé par la réunion de S et de αA et le conple S/α A formé par le système S en observation au moyen de l'appareil α A. On établit qu'il existe une description objectiviste de α A (faisant appel à des grandeurs cachées fictives) conforme _aux exigences d'une mécanique ponctuelle, fournissant les mêmes prévisions que la Mécanique ondulatoire pour le système S en ce qui concerne la grandeur A. (Par contre, une telle description objectiviste n'existe pas pour S ou pour S + αA). Une description semblable peut être donnée pour une autre grandeur B (même non simultanément mesurable avec A) et dans le même espace de phase que pour A.
Pour un système microscopique S et un appareil de mesure αA, on doit distinguer entre le système (microscopique) S + αA formé par la réunion de S et de αA et le conple S/α A formé par le système S en observation au moyen de l'appareil α A. On établit qu'il existe une description objectiviste de α A (faisant appel à des grandeurs cachées fictives) conforme _aux exigences d'une mécanique ponctuelle, fournissant les mêmes prévisions que la Mécanique ondulatoire pour le système S en ce qui concerne la grandeur A. (Par contre, une telle description objectiviste n'existe pas pour S ou pour S + αA). Une description semblable peut être donnée pour une autre grandeur B (même non simultanément mesurable avec A) et dans le même espace de phase que pour A.
En s'appuyant sur un théorème établi précédemment (1), l'interprétation prévisionnelle et l'interprétation réaliste de la mécanique ondulatoire sont discutées : si l'on considère un système microphysique S, celui-ci ne peut être décrit d'une façon objective ou déterministe ; si l'on envisage seulement les couples (S/α) d'un système S engagé dans une opération de mesure au moyen d'un appareil α, une description déterministe et objectiviste peut être fournie faisant intervenir des paramètres cachés inaccessibles à l'expérience. Si l'observateur décide de ne faire aucune mesure, il est dans une situation analogue, mais qui a des répercussions physiques; cette fois, le système S doit être décrit dans l'univers pris dans son ensemble, c'est-à-dire dans une théorie unitaire. Ceci conduit à une complémentarité entre description objective dans l'univers, et description prévisionnelle tenant compte des actions de mesure des observateurs, et fournit une interprétation nouvelle des résultats obtenus par M. Vigier. Une ébauche d'unification des théories unitaires et des théories quantiques sur cette base est proposée.
Il y a un paradoxe de la mécanique quantique : voilà une théorie considérable de la physique contemporaine dont on est bien en peine de dire sur quoi elle porte et ce qu’elle signifie, car cela même ne va pas de soi. Le but de ce livre est de tenter d’élucider ce paradoxe. Pour cela, il convient de refaire table rase. Dans un premier temps, l’auteur entend n’appuyer sa construction que sur les certitudes tacites et les normes qui conditionnent la vie, la communication, et le travail au laboratoire. Cette façon de reconduire l’œuvre théorique aux gestes élémentaires du chercheur doit cependant éviter de n’aboutir qu’à un « empirisme dénué de sens » (Einstein). L’ouvrage apporte deux sortes de réponses à une telle critique. D’une part, on s’aperçoit que la forme de la théorie, loin d’être conditionnée par la seule nécessité de sauver les phénomènes, reflète de manière contraignante les conditions de possibilités d’un certain mode très général d’anticipation et d’objectivation des résultats expérimentaux. La quantification et les effets ondulatoires apparaissent pouvoir découler de ces conditions. D’autre part, si la référence, l’acte de visée vers un au-delà des manipulations instrumentales, ont été bloqués d’abord, ce n’était que pour mieux dégager les critères du choix qui peut être effectué ensuite entre plusieurs représentations de l’objet supposé de la physique quantique. Date de première édition : 1996.
Une théorie Th1 est dite plus complète qu'une théorie Th0 s'il existe une grandeur A de Th1 ignorée de Th0, la théorie Th1 fournissant les mêmes prévisions queTh 0dans le domaine d'adéquation de Th0 à partir des même résultats de mesures initiales. On montre qu'une mécanique ondulatoire, et plus généralement une théorie essentiellement indéterministe, est une théorie ouverte ou incomplète, en ce sens qu'on peut toujours supposer qu'elle laisse échapper des « grandeurs ignorées », grandeurs dont on peut tenir compte dans une théorie plus complète qui aura nécessairement même structure. Une théorie déterministe, au contraire, est complète, et l'on peut y définir des systèmes identiques, ce qui est impossible dans une théorie subjectiviste, où l'on peut seulement définir des systèmes semblables. Ainsi, on ne peut espérer remplacer une théorie essentiellement indéterministe par une théorie plus complète qui serait déterministe. On examine enfin divers essais difficilement acceptables de constrution d'une théorie déterministe pour la microphysique.
L'hypothèse des sauts quantiques (qu'un point matériel ne peut émettre ou recevoir d'actions extérieures qu'à des intervalles d'action hamiltonienne égaux à h) impose au champ ambiant des forces électromagnétiques une propagation apparente régie par une équation d'ondes où intervient l'action hamiltonienne de l'électron-explorateur nécessaire pour déceler le champ. Cette action hamiltonienne étant d'autre part déterminée par le champ extérieur à la manière classique, l'équation définitive qui régit le champ ambiant résulte de l'élimination de l'action hamiltonienne entre l'équation d'ondes et les équations de la mécanique classique. Cette élimination, immédiate dans le cas de l'approximation de Schrodinger, ne peut se faire dans le cas de la mécanique relativiste qu'en passant des équations du second ordre (des ondes et d'Hamilton-Jacobi) à des équations du premier ordre équivalentes et donne alors le système d'équations de Dirac. Ces équations de Dirac une fois résolues, on peut calculer en fonction de leurs solutions, au moyen des équations précédentes du premier ordre, la quantité de mouvement et l'énergie d'un électron-explorateur en un point quelconque du champ ambiant. Le fait que la position initiale d'un électron vrai est indéterminée dans les données du problème ne permet alors de traiter l'étude de la trajectoire de l'électron que statistiquement, par les méthodes classiques de la mécanique statistique. On retrouve ainsi, dans le cas des trajectoires « possibles » de la mécanique classique, les interprétations statistiqnes prises en hypothèse par Dirac. Un appendice revient sur l'approximation de Schrödinger, précise la différence des électrons vrais et des électrons explorateurs, et interprète l'expérience de Davisson et Germer.
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.