Une philosophie pour la physique quantique: Essai sur la non-séparabilité et la cosmologie de A. N. Whitehead [A Phihsophy for Quantum Physics: An Essay on the Non-Separability of Entangled Particles and A. N. Whitehead’s Cosmology]
La non-separabilite (ou enchevetrement) de deux particules correlees peut etre consideree comme une realite physique apres les experiences d' Alain Aspect (1982) et de Nicolas Gisin ( 1997). L' epistemologie quantique s'en trouve confirmee. Elle retient notamment: (i) la notion d'interconnexite generalisee ; (ii) la notion d'evenement remplacant celle d'objet ; (iii) l'elimination de la notion de substance support de qualites; (iv) la non-localite et la causalite elargie. Cette philosophie entraine une nouvelle vision du monde rendant obsolete celle issue de la cosmologie newtonienne. La cosmologie d' Alfred North Whitehead, elaboree dans les annees 1920-1930, incorpore les decouvertes physiques de l'epoque (relativite, physique quantique, evolution) et manifeste encore aujourd'hui une pertinence etonnante. Philosophie realiste, completant les notions indiquees ci-dessus par celles de devenir auto-creatif et d'ontologie mentaliste, elle ouvre la voie a une nouvelle vision du monde exigee par les faits. Elle doit cependant etre modernisee en incorporant dans son scheme categorial les derniers developpement de la physique quantique : le principe de superposition et le principe d'enchevetrement. A cette condition la cosmologie whiteheadienne se revele etre une veritable metaphysique pour notre temps.
La philosophie de la Nature et du Temps chez Alfred North Whitehead (1861-1947) n’a peut-être pas assez retenu l’attention des scientifiques, en particulier en France. On sait que ce mathématicien-philosophe collaborant avec Bertrand Russell pour l’écriture des Principia Mathematica (1910-1913) a insisté sur le caractère abstrait des points d’espace dans la fondation de la géométrie. A partir de 1911, il étend cette observation aux instants de temps, et développe progressivement, à partir de là, une vision de l’ontologie du monde comme une succession de « concrescences d’entités actuelles » dont chacune apporte avec elle une brique de temps finie. Ces concrescences ne sont pas sans rappeler les réductions du paquet d’ondes dans les opérations de mesure en mécanique quantique ; en fait, Whitehead a suivi de près le développement de cette théorie, comme il a suivi de près le développement de la relativité. Par ailleurs, sa philosophie de la Nature, ou comme il le dit sa philosophie de l’organisme, prévoit une solidarité globale des entités actuelles qui par certains côtés rappelle l’intrication quantique. On examine plus en profondeur cette similarité et ses limites, et aborde les relations esprit-matière chez cet auteur. Malgré ses défauts, la métaphysique de Whitehead, en en particulier la négation de l’instant a mis en lumière, à mon sens, la complexité du temps de la nature (chez Whitehead le process), bien au-delà de la variable continue t des physiciens. Une large part de cet article est basée sur mon livre Whitehead, Philosophe du Temps (auteur, 2020, à paraître).
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.
Implications métaphysiques de la nonséparabilité causale Dans le contexte du process matrix formalism, la non-séparabilité causale caractérise les processus quantiques (reliant les entrées et les sorties de différentes opérations quantiques locales) qui sont incompatibles avec toute structure causale définie entre les parties en interaction. On parle d'ordres causaux indéfinis. Un exemple célèbre de processus causalement non-séparable est appelé le quantum switch (QS). Il est abondamment étudié dans la littérature en raison de son architecture simple et de ses diverses implémentations en laboratoire.Le présent travail discutera des interprétations possibles de la non-séparabilité causale du QS sous l'hypothèse que la non-séparabilité causale est considérée comme pointant vers de nouvelles caractéristiques objectives de la nature.Il a d'abord été défendu qu'une approche scientifiquement réaliste du process matrix formalism, qui est une théorie opérationnelle généralisant la mécanique quantique, était aussi légitime que toute autre lecture antiréaliste possible, contrairement à certains points de vue retrouvés dans la littérature. La raison en est que les formalismes opérationnels sont ontologiquement et épistémiquement neutres.À partir de là, la non-séparabilité causale et sa contrepartie indépendante de toute modélisation, à savoir la non-causalité, ont été analysés afin de mettre en évidence en quoi ils se distinguent des notions standard de non-séparabilité quantique et de non-localité en mécanique quantique.La discussion s'est ensuite concentrée sur la non-causalité. Il a été soutenu que la non-causalité est en lien étroit avec une notion de non-localité temporelle qui peut recevoir une variété de descriptions sous-jacentes en fonction de la manière exacte d'interpréter le process matrix formalism et ses ordres causaux indéfinis.Afin d'explorer l'impact potentiel de la non-séparabilité causale sur l'espace-temps, nous avons argumenté que la notion de structure causale (indéfinie) peut se transposer à celle de structure spatio-temporelle (indéfinie). Ce changement a été articulé sous un ensemble d'hypothèses raisonnables concernant les propriétés d'un d'espace-temps physique et la connexion entre les notions opérationnelles et relativistes de relations causales.Alors que différentes lectures ont été suggérées pour l'indétermination des relations spatio-temporelles, nous avons insisté en particulier sur une approche objective faisant appel au concept d'indétermination métaphysique. Il a été avancé qu'une telle approche pourrait s'avérer utile dans un contexte théorique plus général tel que la gravité quantique, tout en étant déjà en partie supportée par la mécanique quantique standard.
Soixante-cinq ans après sa publication, la controverse que l'article #Einstein, Podolsky et Rosen (EPR, 1935) suscita à propos de I'image de l'univers physique (Weltbild et Weltanschauung) suggérée par le formalisme de la théorié quantique n'est pas close. Elle oppose une minorité«localiste», petit cercle de physiciens réalistes partisans de la localitéd’ Einstein, á une majorité«non localisten» adepte – non uniformément, cependant – des prédictions non locales de la thhrie quantique et de l'Interprétation dite positiviste de Copenhague érigée principalement sur la philosophie de Bohr et de Heisenberg. Les arguments, les modèles avands par des physiciens de ces deux camps philosophiques et les tests expkrimentaux, passb ou futurs, destinb depuis les InBgalités de Bell (1964) à trancher cette controverse sont présidera à la lumière de I'enjeu percu par une minorité d'entre eux: quelle définition du réalisme physique: Locale on non-locale, présidera à la construction de l'«image du monde», (Weltbild et Weltanschauung) requise par la théorie quantique?
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.