Cet article est une introduction à la philosophie de la physique. La première partie porte sur la philosophie de la théorie de la relativité générale : elle présente un historique des conceptions de l'espace et du temps de Newton à Einstein, pour arriver aux discussions actuelles concernant ces deux notions. La deuxième partie traite du problème du déterminisme : après avoir rappelé un certain nombre de distinctions conceptuelles (déterminisme, causalité, nécessité, lois de la nature), l'auteur consacre un développement sur l'application de la notion de déterminisme aux systèmes naturels (exposition de l'argument de Reichenbach). La troisième constitue une introduction aux philosophies de la mécanique quantique et de la mécanique statistique : elle porte sur l'usage des probabilités en physique.
Cet article est une introduction à la philosophie de la physique. La première partie porte sur la philosophie de la théorie de la relativité générale : elle présente un historique des conceptions de l'espace et du temps de Newton à Einstein, pour arriver aux discussions actuelles concernant ces deux notions. La deuxième partie traite du problème du déterminisme : après avoir rappelé un certain nombre de distinctions conceptuelles (déterminisme, causalité, nécessité, lois de la nature), l'auteur consacre un développement sur l'application de la notion de déterminisme aux systèmes naturels (exposition de l'argument de Reichenbach). La troisième constitue une introduction aux philosophies de la mécanique quantique et de la mécanique statistique : elle porte sur l'usage des probabilités en physique.
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.
Les développements récents dans le domaine de la connaissance des systèmes quantiques ont amené à considérer comme des faits physiques des énoncés qui paraissaient naguère relever davantage de l’interprétation, avec liberté d’options, voire de la spéculation. De cette nature sont les comportements quantiques de particules individuelles (diffraction, etc.), les oscillations (de neutrinos, etc.), les corrélations quantiques à distance (non-séparabilité locale), la condensation de Bose-Einstein, la possibilité d’isoler les atomes en les refroidissant et, récemment, la décohérence d’états quantiques de superposition en interaction avec l’environnement, qui permet de mieux se représenter le passage du quantique au macroscopique-classique. Le débat sur l’interprétation de la mécanique quantique a insensiblement changé de nature à la faveur de ces développements, en mettant l’accent sur l’« interprétation physique », qui se distingue plus nettement de l’interprétation philosophique qu’aux « beaux jours » des débuts de la mécanique quantique. En particulier, le concept d’état quantique acquiert ainsi indubitablement une signification directement physique, en termes de propriétés d’un système physique pleinement représenté par une superposition linéaire d’états propres et apte à se propager comme tel dans l’espace et dans le temps. La contrepartie de cet état de choses est une extension de sens du concept de grandeur physique et de fonction d’état (physique), qui peuvent ne pas correspondre directement à des valeurs numériques.
La question de la causalite a ete centrale dans les discussions qui ont accompagne l'invention des nouvelles theories physiques dans les premieres decennies du XXeme siecle, la Theorie de la relativite et la Mecanique quantique. Celles-ci en effet ont remis en cause soit la forme de la causalite physique telle qu'elle etait concue dans le cadre de la mecanique classique, soit meme la pertinence de la causalite comme telle. Or, l'intelligibilite de la nature semblait jusque-la intrinsequement liee a cette forme causale classique, et a plus forte raison a la causalite en soi. On estimait en effet que la causalite classique avait apporte la clarte dans une matiere reputee etre restee confuse chez les philosophes. Les inflexions radicales introduites par les nouvelles theories physiques conduisent donc a questionner l'intelligibilite scientifique, et dans le meme mouvement la nature et la signification de la causalite telle qu'elle est comprise par la science physique. L'etude de l'œuvre de quelques-uns des fondateurs de ces theories fait ressortir que la causalite est dans cette perspective une relation ideale qui a pour fonction d'assurer l'objectivite du discours scientifique. A ce titre, elle ne saurait etre tenue pour une propriete du reel, mais doit etre comprise comme une categorie hermeneutique. Elle opere dans le cadre d'un discours qui se concoit comme une mise en forme de phenomenes, et qui ne trouve de sens que par et dans la negation d'un ordre en soi de la nature.
Le volume original de [i]Physics and Philosophy. The Revolution in Modern Science[/i] (New York : Harper & Brothers, 1958) fait partie de la collection «World Perspectives; Vol. 19», dont on trouve ici, traduite en francais, une presentation (pp. 245-250) par sa directrice, Ruth Nanda Anshen. L’ouvrage de Werner Heisenberg reproduit le texte des Gifford Lectures, conferences prononcees par l’auteur a l’Universite Saint-Andrews (Ecosse), durant l’hiver 1955-1956. – Apres un chapitre (II) consacre a l’etude du developpement historique de la theorie des quanta, l’ouvrage presente les details de «L’interpretation de Copenhague» (Chap. III), premiere interpretation coherente des lois quantiques theoriques en 1927. Chap. IV, «La theorie quantique et les racines de la science atomique»; Chap. V, «Le developpement des idees philosophiques depuis Descartes et la nouvelle situation en theorie quantique»; Chap. VI, «Rapports entre la theorie quantique et les autres sciences experimentales»; Chap. VII, «Theorie de la relativite»; Chap. VIII, «Critiques et contrepropositions a l’interpretation de Copenhague»; Chap. IX, «Theorie quantique et structure de la matiere»; Chap. X, «Langage et realite en physique actuelle»; Chap. XI, «Role de la physique moderne dans l’evolution actuelle de la pensee humaine». M.-M. V.
Nous examinons les relations possibles entre la relativité générale et la mécanique quantique, du point de vue des représentations qu'elles se font de l'espace et du temps, qui sont différentes. Nous nous rapportons à notre propre compréhension des concepts d'espace et de temps, construits en opposition l'un à l'autre à partir des phénomènes physiques, et non constituant un cadre extérieur a priori. Dans le cadre d'une pensée relationnelle, on ne peut que comparer des phénomènes à d'autres phénomènes, et de cette confrontation naissent les repères d'espace-temps, dessinés par les trajectoires de certains phénomènes considérés arbitrairement de façon privilégiée. C'est dans ce cadre qu'il faut penser la possible association de la relativité générale (qui n'a pas le monopole de l'espace et du temps) et de la mécanique quantique (qui n'a pas le monopole de la quantification, cette dernière devant être comprise par la comparaison de deux classes de phénomènes dans une vision probabiliste). La question générale à se poser est celle d'échanges possibles entre les différents points de vue, appuyés sur les divers phénomènes possibles, c'est-à-dire ceux sur lesquels espace et le temps sont définis, et les autres. Ce ne sont pas l'espace et le temps qui disparaissent, ce sont les points de vue qui s'échangent. Ces échanges sont rendus possibles en représentant espace et temps, comme les autres phénomènes, par une paire de champs (r, t) ; r et t sont des vecteurs dans un espace à trois dimensions (le temps est marqué par la position d'un point mobile dans le même espace que celui qui définit la position des points), en opposition aux paires de champs (f, g) associées aux autres phénomènes (comme l'est la paire des champs électrique et magnétique). On peut in fine envisager une quantification de l'espace et du temps ; on peut envisager encore la définition de temps et espace par la seule mécanique quantique. Un cadre préliminaire et qualitatif est ici présenté comme base de futures recherches quantitatives.
Gaston Bachelard (1884-1962), philosophe français, a suivi une période de ruptures, c'est-à-dire celle des changements conceptuels et méthodologiques de la physique contemporaine. Il est l'un des penseurs majeurs ayant présenté d’importantes analyses pour la compréhension de l'atomistique contemporaine. Cet article met en lumière ses principales réflexions philosophiques sur les fondements de la mécanique quantique. Pour cela, il mobilise des concepts centraux de son épistémologie sans lesquels ses idées deviennent incompréhensibles. Ainsi, cet article se propose de mettre en évidence comment la physique rompt avec les idées scientifiques et philosophiques traditionnelles dans la première moitié du XXe siècle, présentant un nouvel objet de connaissance, à savoir les corpuscules quantiques. Afin de caractériser la philosophie de la physique quantique bachelardienne, nous mettons en évidence, après l’auteur, la nature des particules atomiques, comment est constituée l'activité scientifique de cette science dans la création de nouveaux phénomènes et son rationalisme appliqué comme posture philosophique la plus adaptée. Enfin, il est souligné dans ce travail combien les idées de Bachelard diffère des autres interprétations de la mécanique quantique.