Une épistémologie phénoménologique est nécessairement intéressée aux points de contact et de passage entre problèmes scientifiques et problèmes philosophiques. Il est instructif, dans cette perspective, de revenir sur un moment historiquement décisif, mais éminemment équivoque, encore porteur de prolongements et de retournements dont nous n’avons peut-être pas encore pris toute la mesure : l’énoncé du principe de Pauli . Le statut logique de cet énoncé est lui-même ambigu : règle technique, semi-empirique, postulat, principe ou théorème, etc. Pour le meilleur et le pire, ce principe se trouve accouplé dès l’origine au problème de l’individuation en physique. Nous proposons de revenir sur quelques traits philosophiquement saillants des interprétations que Weyl et de Broglie proposent dudit « principe d’exclusion Pauli » (ou PEP). L’un et l’autre y voient l’occasion d’un approfondissement du principe d’individuation prévalant jusqu’alors dans la physique classique : l’espace. Weyl associe le PEP au principe leibnizien des indiscernables et tente de modéliser l’espace en jeu au moyen de la théorie des groupes. Les changements de position de Pauli lui-même à ce propos ne sont pas moins instructifs. La position de De Broglie sur ce principe est un marqueur de sa trajectoire : de la théorie audacieuse, et, équivoque, de « l’onde-pilote », jusqu’à celle dite de la « double solution », en passant par la période de rétractation consécutive au congrès de Solvay de 1927. Ce qui persiste d’un bout à l’autre, c’est un partage entre espace « réel » empirique et espace de configuration mathématique imaginaire. Chez l’un et l’autre, cette interprétation est ainsi indissociable d’un nouveau partage du subjectif et de l’objectif et d’une réflexion critique sur le principe traditionnel d’individuation qu’est l’espace (ou le temps physique) au profit d’une articulation toujours plus subtile et complexe entre l’espace de la phénoménalisation (de l’observation) et les « espaces » de la modélisation mathématique, en particulier les espaces des états possibles décrits dans le formalisme de la statistique quantique.
Une épistémologie phénoménologique est nécessairement intéressée aux points de contact et de passage entre problèmes scientifiques et problèmes philosophiques. Il est instructif, dans cette perspective, de revenir sur un moment historiquement décisif, mais éminemment équivoque, encore porteur de prolongements et de retournements dont nous n’avons peut-être pas encore pris toute la mesure : l’énoncé du principe de Pauli . Le statut logique de cet énoncé est lui-même ambigu : règle technique, semi-empirique, postulat, principe ou théorème, etc. Pour le meilleur et le pire, ce principe se trouve accouplé dès l’origine au problème de l’individuation en physique. Nous proposons de revenir sur quelques traits philosophiquement saillants des interprétations que Weyl et de Broglie proposent dudit « principe d’exclusion Pauli » (ou PEP). L’un et l’autre y voient l’occasion d’un approfondissement du principe d’individuation prévalant jusqu’alors dans la physique classique : l’espace. Weyl associe le PEP au principe leibnizien des indiscernables et tente de modéliser l’espace en jeu au moyen de la théorie des groupes. Les changements de position de Pauli lui-même à ce propos ne sont pas moins instructifs. La position de De Broglie sur ce principe est un marqueur de sa trajectoire : de la théorie audacieuse, et, équivoque, de « l’onde-pilote », jusqu’à celle dite de la « double solution », en passant par la période de rétractation consécutive au congrès de Solvay de 1927. Ce qui persiste d’un bout à l’autre, c’est un partage entre espace « réel » empirique et espace de configuration mathématique imaginaire. Chez l’un et l’autre, cette interprétation est ainsi indissociable d’un nouveau partage du subjectif et de l’objectif et d’une réflexion critique sur le principe traditionnel d’individuation qu’est l’espace (ou le temps physique) au profit d’une articulation toujours plus subtile et complexe entre l’espace de la phénoménalisation (de l’observation) et les « espaces » de la modélisation mathématique, en particulier les espaces des états possibles décrits dans le formalisme de la statistique quantique.
A la poursuite de l’individuation : description mathématique des systèmes physiques Résumé: Ce travail se veut une analyse conceptuelle de certains développements récents dans les fondements mathématiques de la Mécanique Classique et de la Mécanique Quantique qui ont permis de formuler ces deux théories dans un même langage. Du point de vue algébrique, l’ensemble des observables d’un système physique, soit-il classique ou quantique, est décrit par une algèbre de Jordan-Lie. Du point de vue géométrique, l’espace des états de tout système est décrit par un espace uniforme de Poisson avec transition de probabilité. Ces deux structures mathématiques sont ici interprétées comme une manifestation du double rôle constitutif des propriétés en physique : elles sont à la fois des quantités et des transformations. Il s’agit alors de comprendre l’articulation précise entre ces deux rôles. Au cours de l’analyse, il apparaîtra que la Mécanique Quantique peut être vue comme se distinguant de la Mécanique Classique par une condition de compatibilité entres les quantités et les transformations.D’autre part, cette thèse met en évidence l’existence d’une tension fondamentale entre une certaine façon abstraite de concevoir les structures mathématiques, présente dans la pratique de la physique mathématique, et la nécessité de spécifier des états ou des observables particulières. Il devient alors important de comprendre comment, dans le formalisme, se construit un schéma d’indexation. La “poursuite de l’individuation” est l’analyse de différentes techniques mathématiques vues comme tentatives de résolution ce problème. En particulier,nous discuterons comment la théorie des groupes permet d’y apporter une solution partielle.
La physique quantique a sa part d'étrangeté par rapport à la physique classique. La quantification, l'indéterminisme, la superposition d'états, l'intrication, ne sont pas réputés avoir d'équivalents classiques. Nous apportons ici des éléments modifiant ces affirmations, et permettant d'entrevoir un point de vue unifié sur la physique quantique et la physique classique. Nous nous plaçons pour cela dans un cadre élargi quant à l'appréhension de l'espace et du temps. Les grandes lignes de la physique quantique sont généralement écrites dans un cadre d'espace-temps établi, comme l'est la physique classique. Dans nos travaux, dès le stade de la physique classique, les concepts eux-mêmes d'espace et de temps sont questionnés et construits en opposition l'un à l'autre, selon une analyse prolongeant la théorie de la relativité. Cette construction relève d'une épistémologie relationnelle : les objets de pensée ne sont pas saisis indépendamment les uns des autres et des conditions de leur observation dans l'espace et le temps. Nous devons nous poser la question de l'espace et du temps aussi du côté de la physique quantique. Un angle d'attaque est celui des relations d'indétermination d'Heisenberg, de rôle pivot dans sa construction : selon une épistémologie relationnelle elles révèlent tout autant une indétermination de l'espace et du temps. Des relations de facture semblable peuvent être dérivées du côté classique (nous les nommons relations d'a-certitude), où la transformation de Lorentz est pleinement impliquée. Sur la base des propositions précédentes, l'interprétation de la physique quantique doit être reprise. L'abandon du déterminisme, le hasard fondamental, ne sont pas l'apanage de la théorie quantique, mais propres à toute théorie physique pour laquelle les variables d'espace et de temps sont mal déterminées. La non-localité et la non-temporalité sont les autres noms de cette indétermination. La discrétisation, ou quantification, d'une grandeur peut se comprendre de façon relationnelle comme la faible probabilité, ou le faible étalement spatio-temporel, des valeurs sautées par rapport à l'étendue des valeurs observées. Une meilleure symétrie entre les variables d'espace et celles fondant le temps permet en théorie quantique de mettre ce dernier au même niveau que l'espace (formulation d'un opérateur temps et des relations connexes). Divers caractères des théories classique et quantique sont examinés (relations entre physique quantique et relativité générale ; possible quantification de l'espace et du temps dans un cadre classique). Il ne nous apparaît pas qu'une frontière infranchissable doive séparer ce que l'on dénomme classique et ce que l'on dénomme quantique en physique. Envisager ces théories en associant étroitement leur fonctionnement à la co-construction de l'espace et du temps les met sur le même plan. Le texte offre un cadre préliminaire et qualitatif comme base de futures recherches quantitatives.
Notre thèse est une analyse philosophique dont le but est de spécifier la métaphysique de la mécanique quantique et d'en déterminer les fondements logiques. Depuis le début de sa formulation, des problèmes d'interprétation ont surgi en mécanique quantique. La cause principale de ces problèmes est, d'après nous, le choix d'une métaphysique, entendue comme positionnement par rapport à l'existence des entités théoriques étudiées par la mécanique quantique. D'autre part, il existe en philosophie des sciences un débat entre le réalisme scientifique et ses opposants antiréalistes. En philosophie analytique, Dummett a déplacé les débats métaphysiques du terrain de l'ontologie vers le terrain logico-sémantique. En effet, selon son analyse, les débats métaphysiques sont des débats à propos du choix d'une logique. Selon Dummett, une métaphysique réaliste a pour fondement la logique classique et une métaphysique antiréaliste a pour fondement une logique non classique. Par contre, le choix d'une logique doit être justifié par une théorie sémantique qui doit elle-même être justifiée par un modèle de la signification. L'approche logico-algébrique de la mécanique quantique a donné naissance à la logique quantique comme champ de recherche. Ce champ de recherche tente de déterminer la structure logique de la mécanique quantique par des structures d'ordre ou algébriques. Par exemple, la logique classique est interprétée par une algèbre de Boole tandis que la logique quantique standard est interprétée par la structure de treillis orthomodulaire. Nos hypothèses sont que la métaphysique de la mécanique quantique est antiréaliste et que la structure formelle de la logique quantique est une algèbre booléenne partielle transitive. Nous faisons l'hypothèse additionnelle que la logique quantique que nous défendons possède une assignation de valeurs de vérité probabilitaire conditionnelle dans laquelle la valeur de vérité d'un énoncé quantique est identifiée à la probabilité que lui attribue la théorie quantique et est conditionnelle à l'état du système quantique. Pour la détermination de la métaphysique de la mécanique quantique, la méthode utilisée est l'application de l'analyse dummettienne des débats métaphysiques à la classe des énoncés de la mécanique quantique. Pour la détermination de la logique quantique, nous nous inscrivons dans l'approche logico-algébrique de la mécanique quantique. Le choix de la structure algébrique ainsi que celui de l'assignation de valeurs de vérité sont justifiés par des contraintes sémantiques provenant de la théorie sémantique quantique et du modèle de la signification. L'analyse dummettienne appliquée à la classe des énoncés quantiques soutient un antiréalisme radical puisque, pour cette classe, la bivalence est inacceptable et le modèle de signification est le modèle justificationniste. En montrant que les conjonctions et disjonctions d'énoncés quantiques portant sur des observables incompatibles n'ont pas de signification, le modèle justificationniste de la signification justifie la structure algébrique que nous proposons. La signification des énoncés quantiques revient à une signification expérimentale. De plus, la signification des énoncés quantiques revient à une signification expérimentale. De plus, la théorie sémantique quantique que nous avons construite dont l'assignation probabilitaire fait partie, est justifiée également par le modèle justificationniste de la signification. L'originalité majeure de notre recherche est sa méthode, c'est-à-dire le fait de combiner une analyse dummettienne de la métaphysique de la mécanique quantique et une exploration des logiques quantiques existantes. Autant pour la spécification de la métaphysique que pour la détermination de la logique quantique, les justifications sont issues, en fin de compte, du modèle de la signification qui s'applique à la classe des énoncés quantiques. Un autre point important et original de notre thèse est la construction de la théorie sémantique quantique qui permet d'expliquer la compositionnalité des énoncés quantiques. Grâce à la théorie sémantique quantique, la logique quantique que nous proposons, en l'occurrence la logique quantique booléenne partielle, est vérifonctionnelle. Plutôt que de nous servir des arguments habituels que nous rencontrons en sciences et en philosophie des sciences pour prendre position dans le débat opposant le réalisme et l'antiréalisme qui a lieu en mécanique quantique, nous nous servons d'une thèse que Dummett a développée en philosophie analytique pour y parvenir. Notre recherche vient appuyer, par le biais de la philosophie analytique, tout un courant de pensée antiréaliste à propos de la mécanique quantique qui existe en physique et en philosophie des sciences. Notre contribution se situe sur le plan de l'interprétation logique et métaphysique de la mécanique quantique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Philosophie de la physique, Mécanique quantique, Métaphysique, Dummett, Logique quantique, Structures algébriques et d'ordre.
Cet article se propose d’analyser d’un point de vue épistémologique le principe de moindre action et le rôle qu’il a joué dans la constructiondes théories physiques, de la théorie de la relativité générale et de la mécanique quantique, en particulier. Par son origine mathématique, par sonétrange et problématique formulation faisant intervenir «le réel» (sous les espèces de la trajectoire «réellement parcourue» par une particule), leprincipe de moindre action occupe une position singulière dans l’ensemble des principes de la physique. Par ailleurs, ce principe a largement faitla preuve de son efficacité, en tant que principe heuristique, qu’il s’agisse de l’édification de la mécanique rationnelle ou de la mécanique quantique.La question se pose alors de savoir quel sens physique lui attribuer. Faut-il lui chercher une signification plus profonde que celle de simple méthode heuristique? Nous présenterons dans cet article la réponse apportée à cette question à la fin du XIXème siècle par Mach et un certain nombre de philosophes (plus particulièrement Joseph Petzoldt), qui ont vu une liaison entre le principe de moindre action et l’idée (parfois même érigée en principe) d’univocité (Eindeutigkeit, en allemand). Cette conception a donné lieu, en son temps, à un débat scientifique et philosophique important,aujourd’hui oublié. Nous voulons ici ré–examiner, à partir des écrits d’Einstein, Heisenberg et Bohr (entre autres), la naissance de la relativitégénérale et de la théorie des quanta, à la lumière du lien ainsi établi entre un principe fondamental de la physique et une idée méta–physique, touchant au rapport entre la théorie physique et ce dont elle est censée rendre compte : la Nature.
La pensée physique - et, jusqu'à un certain point, la pensée mathématique, du moins géométrique - s'est toujours appuyée sur la notion d'espace, comme par exemple le concept de dimension spatiale qui a donné l'idée de grandeur physique mathématisée. Jusqu'à la théorie de la relativité générale, celle-ci comprise, les conceptions des systèmes physiques et des phénomènes dont ils sont le siège ou l'origine ont été tributaires d'une pensée de l'espace, et ces phénomènes et ces systèmes sont, en général, pensés dans l'espace, même s'ils ont contribué à modifier la pensée de l'espace et s'ils ont obligé à reformuler notre «intuition spatiale». La physique quantique a remis en question cette certitude tranquille en mettant la pensée de l'espace et dans l'espace devant le dilemme suivant : ou bien garder le concept d'espace physique dans le sens précédent qui nous semble naturel et renoncer à l'idée que les «systèmes quantiques» pourraient être représentés directement dans cet espace comme des systèmes dotés de propriétés qui leur soient propres ; ou bien admettre que cela a un sens de parler de systèmes quantiques ayant des propriétés et enlever à l'espace son rôle premier dans la représentation de ces systèmes. En prenant ce second point de vue, on est amené à penser la physique autrement que «dans l'espace» au sens habituel ; et cependant, on a toujours, à un moment ou à un autre, à envisager les systèmes physiques quantiques en référence à cet espace, qui est celui des corps macroscopiques et du cosmos dans son état actuel. Se demander comment une telle pensée est possible amène donc en même temps à s'interroger sur le rapport entre le monde quantique et l'espace physique de notre expérience. Cette interrogation passe par un inventaire des modifications du concept d'espace requises par la description physique des systèmes quantiques. On concluera en évoquant l'idée d'une émergence du concept d'espace à partir des phénomènes quantiques, tant du point de vue épistémologique (émergence d'un certain niveau de réalité à partir de niveaux sous-jacents) que du point de vue cosmogénétique (formation et expansion de l'espace physique des objets macroscopiques).
Depuis le congrès Solvay de 1927, le point de vue de Bohr, Born, Pauli et d’Heisenberg s’est imposé à toute la science contemporaine contre celui d’Einstein, de Broglie et de Schrödinger : il faudrait dorénavant renoncer au déterminisme et à l’existence d’une réalité objective, mais aussi à la possibilité d’une compréhension du monde physique.L’objectif principal de ce livre est de faire connaître l’onde pilote de Broglie-Bohm, une interprétation alternative qui conserve déterminisme et réalisme et qui faisait dire à John Bell : « Pourquoi l’image de l’onde pilote est-elle ignorée dans les cours ? Ne devrait-elle pas être enseignée, non pas comme l’unique solution, mais comme un antidote à l’autosatisfaction dominante ? Pour montrer que le flou, la subjectivité, et l’indéterminisme, ne nous sont pas imposés de force par les faits expérimentaux, mais proviennent d’un choix théorique délibéré ? »Ce livre étudie les limites de l’onde pilote de Broglie-Bohm et en cherche un dépassement. La « théorie de la double préparation » que proposée par Michel et Alexandre Gondran dépend des conditions de préparation du système quantique et correspond à une réponse à la « théorie de la double solution » que de Broglie a recherchée toute sa vie. Elle permet de mieux comprendre les points de vue d’Einstein, de Broglie et de Schrödinger.Enfin, les auteurs montrent qu’il existe des interprétations de la relativité générale compatibles avec la théorie de la double préparation. Elles permettent une vision commune entre mécanique classique, mécanique quantique et relativité générale dans un espace à quatre dimensions.