Bernard d’ Espagnat , Hervé Zwirn (dir.), Le Monde quantique : Les débats philosophiques de la physique quantique (Paris : Éditions Matériologiques, 2014), 24 cm, 428 p., ill., « Sciences et philosophie »
Nous examinons dans cet article la manière singulière dont Émile Borel, à partir de ses études sur la structure des nombres réels et un certain rejet de la vision abstraite de Georg Cantor, a trouvé dans le calcul des probabilités un outil adéquat pour formuler une nouvelle approche des problèmes, dans le même temps où il prenait conscience de son utilité pour l’approche des phénomènes de la physique et de la société.
Nous examinons dans cet article la manière singulière dont Émile Borel, à partir de ses études sur la structure des nombres réels et un certain rejet de la vision abstraite de Georg Cantor, a trouvé dans le calcul des probabilités un outil adéquat pour formuler une nouvelle approche des problèmes, dans le même temps où il prenait conscience de son utilité pour l’approche des phénomènes de la physique et de la société.
L'auteur s'adresse ici a la fois aux physiciens, ses pairs, et aux philosophes, qu'il voudrait ses complices. Dans leurs deux langages et pourtant d'une seule ecriture, il entend susciter la reflexion des premiers sur l'incompletude epistemologique de leur discours, et interpeller les seconds en les invitant a reconsiderer leurs propres fondements, fussent-ils assures par Aristote ou par Kant. – La physique quantique, envisagee sous l'angle de ses fondements conceptuels, a d'importantes implications philosophiques. Pour l'auteur, la realite ne se revele a nous telle qu'elle est ni immediatement ni par l'entremise de la science. D’ou les interrogations sur les consequences de la mecanique quantique sur l’idee que nous nous faisons du monde, et sur l’essence de la science qui consisterait en previsons correctes. – Table des matieres : chap. 1 : “Philosophie et physique”; chap. 2 : “Ondes de matiere, superposition, linearite”; chap. 3 : “Les regles de la mecanique quantique”; chap. 4 : “Commentaires”; chap. 5 : “Complements”; chap. 6 : “Le formalisme de la matrice densite”; chap. 7 : “Melanges propres et impropres”; chap. 8 : “Etats quantiques et non-separabilite”; chap. 9 : “Le probleme E.P.R. et la non-separabilite”; chap. 10 : “L’operation de mesure”; chap. 11 : “Variations sur un theme bohrien”; chap. 12 : “La mecanique quantique en tant que theorie universelle ; apparences classiques dans un monde quantique”; chap. 13 : “Approches ontologiques (variables cachees, etc.)”; chap. 14 : “Realisme ouvert”; chap. 15 : “Le reel voile, la realite empirique”; chap. 16 : “Lecons et suggestions de la physique quantique”. M.-M. V.
Ouvrage publie grâce au mecenat du Centre National de la Recherche Scientifique, de Paris-Sciences-et-Lettres et du College de France.
Cet ouvrage, issu de nombreuses annees d'enseignements universitaires a divers niveaux, a ete concu afin de faciliter le premier contact avec la physique quantique et d'aider ensuite le lecteur a progresser continument dans la comprehension de cette physique. Les deux premiers tomes, publies il y a plus de 40 ans, sont devenus des classiques dans le monde entier, traduits dans de multiples langues. Ils se placent toutefois a un niveau intermediaire et ont ete completes par un troisieme tome d'un niveau plus avance. L'ensemble est systematiquement fonde sur une approche progressive des problemes, ou aucune difficulte n'est passee sous silence et ou chaque aspect du probleme est discute (en partant souvent d'un rappel classique).Cette volonte d'aller au fond des choses se concretise dans la structure meme de l'ouvrage, faite de deux textes distincts mais imbriques : les « chapitres » et les « complements ». Les chapitres presentent les idees generales et les notions de base. Chacun d'entre eux est suivi de plusieurs complements, en nombre variable, qui illustrent les methodes et concepts qui viennent d'etre introduits ; les complements sont des elements independants dont le but est de proposer un large eventail d'applications et prolongements interessants. Pour faciliter l'orientation du lecteur et lui permettre d'organiser ses lectures successives, un guide de lecture des complements est propose a la fin de chaque chapitre.Le tome II se situe a un niveau un peu plus eleve que le tome I, en abordant des problemes plus delicats comme la theorie des collisions, le spin et les calculs des perturbations independante ou dependante du temps. Il fait une premiere incursion dans l'etude des particules identiques. Dans ce tome, comme dans le precedent, toute notion theorique est immediatement illustree par des applications diverses presentees dans des complements. Comme le tome I, il a beneficie de quelques corrections mais il a egalement ete augmente : le chapitre XIII traite maintenant des perturbations aleatoires et un complement entier sur la relaxation y a ete ajoute.
Cet article s'interroge sur la légitimité des liens que certains courants de pensée établissent entre la spiritualité et la physique quantique, liens fondés sur l'idée que l'un et l'autre reposeraient sur des dimensions échappant aux contraintes de l'espace et du temps. Il propose que de tels rapprochements, rejetés pour la plupart par la communauté scientifique, pourraient cependant venir d'une juste intuition : celle d'une dimension fondamentale commune se manifestant selon deux apparences : le spirituel et le matériel. Il se réfère pour l'expliquer à la théorie du Vide vivant, dont la spécificité est de décrire un principe fondateur d'essence physique, à partir duquel une telle dimension a pu advenir. L'article expose comment cette dimension fondamentale éclaire ce qui fonde la réputation d'impénétrabilité de la physique quantique, et la rend accessible aux non-physiciens. Il montre enfin comment cette lecture mène à un paradigme élargi à l'intégralité du réel, avec notamment une compréhension inédite de la nature du temps. Les pouvoirs de la pensée y trouvent leur juste mesure.
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).
Étant donné la diversité des disciplines scientifiques et philosophiques ainsi que des approches de la réalité réalisées par les arts et les diverses religions, rien n'est plus ambigu que la notion de « réel ».Cest pourquoi l'auteur s'efforce ici, par divers recoupements sémantiques, de faire saillir les principaux concepts de « réel », en les articulant d'ailleurs aux diverses théories de la connaissance que l'histoire de la pensée met en œuvre.Il en profite pour proposer quelques réflexions d'ordre expressément métaphysique touchant la connaissance et ses approches de la « réalité ».S 'IL Y A AMBIGUÏTÉ, à l'intérieur de la physique, entre des théories ou thèses prônant l'indéterminisme quantique et celles qui cherchent des «variables cachées » qui rétabliraient un certain déterminisme « sous-jacent », c'est parce que les unes et les autres supposent un certain « réel » connaissable.Souvent, toutefois, leur concept de « réalité » n'est pas suffisamment explicité ; d'où tant de débats autour du « réalisme » en physique *. 1. Voir : Jean-Dominique ROBERT, Dans quel sens peut-on parler du « réel » ?Réflexions à propos du livre de Bernard d'Espagnai: «À la recherche du réel», in Revue Philosophique de Louvain, 1982, pp.85-118 et 252-281.On y trouvera des éléments de bibliographie et l'exposé des deux thèses en présence.Nous y faisons particulièrement référence à un auteur « réaliste », E. BITSAKI.Il parle des théories à variables cachées, sans que pour cela on y cherche « à restituer un déterminisme mécaniciste au niveau quantique ».Et à ceux qui prétendraient que « les variables cachées sont alors inobservables, donc inexistantes», il répond: «prétendre qu'inobservable signifie inexistant, c'est introduire en physique un postulat philosophique qui ne fait que bloquer la recherche ».D'ailleurs, à ses yeux, « le renouveau de l'intérêt pour ces théories vient aussi de cette possibilité : de démontrer expérimen talement l'action des variables cachées sur certains types de phénomènes ».Dans une telle optique on accuse donc l'École de Copenhague de souscrire à l'idéologie du positivisme.Renvoyons ici, pour complément, à la dernière édition du livre de E.B. : Physique et matérialisme (« Terrains »), Paris, Éditions sociales, 1983, avec son importante annexe : Pour une interprétation réaliste de la mécanique quantiste, pp.405-461.Nous étudions ensuite de près l'ouvrage de Bernard D'Espagnat et son idée de « réel voilé ».Il l'introduit dans sa discussion, mais sans le moins du monde poser des variables cachées qui pourraient d'une façon ou d'une autre rétablir un certain déterminisme, sous-jacent au niveau quantique.L'essentiel de la théorie du réel voilé, c'est que l'on pose «une réalité physique dont 71 JEAN-DOMINIQUE ROBERTJe suis donc obligé de prendre mes distances à l'égard de l'ambiguïté spécifique, propre aux débats internes à la physique, et entre spécialistes, pour essayer de voir en philosophe ce que cela suppose.Je ne suis donc pas un physicien, mais un philosophe.La technique, dans le sens expérimental du mot, et dans celui des formules mathématiques qui essaient de structurer les théories, m'est totalement étrangère.Je ne suis en rien un technicien.Il se fait, tout simplement, que, ayant lu pas mal de physiciens sur les questions de la physique quantique et de l'indéterminisme (avec les discussions relatives à la réalité atteinte en physique) ; ayant eu l'occasion de parler souvent avec des physiciens comme Costa de Beauregard et Bernard d'Espagnat, au sujet des problèmes les plus actuels en la matière, il se fait que j'ai été prodigieusement captivé par le problème même de leurs accords et de leurs désaccords sur certains points essentiels.J'ai pu saisir sur le vif le fait que la physique (comme toutes les sciences dignes de ce nom et arrivées à leur maturité scientifique stricte) travaille à l'aide de modèles.Dès lors la grave question qui se posait pour moi était la suivante : qu'est-ce qu'un modèle, et qu'est-ce que la dite réalité, dont ce modèle semble révéler quelque chose?A moins d'être purement et simplement conventionnaliste et donc nominaliste.Je n'atteindrai pas, dans ce cas, la réalité, mais bien seulement des modèles; et entre les deux il ne faudrait pas vouloir jeter indûment des ponts fragiles et impossibles, pour parler franchement 2 .
Claude Cohen-Tannoudji ou l'histoire et la réalité illuminéesCette recension a été publiée dans la revue Raison Présente de l'Union rationaliste, n o 204, décembre 2017.L'AEIS remercie Michèle Leduc pour son aimable autorisation à reproduire cet article.Au mois de septembre 2017 est paru le troisième tome d'un cours de mécanique quantique célèbre dans le monde entier.Très attendue, cette suite expose les progrès récents de la discipline.Rigueur mathématique et clarté des discussions physiques caractérisent les trois volumes.Ces qualités, omniprésentes dans les cours au Collège de France de Claude Cohen-Tannoudji, aussi bien que dans ses livres, ici écrit avec deux physiciens d'envergure, Bernard Diu et Franck Laloë, nous ont permis de comprendre pourquoi ses explications et conférences répandaient autant de transparente beauté.C'est que l'objet dont cette trinité parle est le même que la manière dont notre prix Nobel en parle : la lumière. ONDES MATIÈRE ET UNIVERS -RELATIVITÉ GÉNÉRALE, PHYSIQUE QUANTIQUE ET APPLICATIONSl'avènement des sources laser ont inspiré de nombreuses avancées en physique atomique lors des dernières décennies.Puisque sonder l'état physique d'un système revient la plupart du temps à le soumettre à un rayonnement dont les variations en dévoilent la nature, le monde de l'infiniment petit se mesure donc bien à l'aune d'une réalité illuminée. II. Composition, intricationVoici plus de deux millénaires, Lucrèce le premier composa d'atomes la réalité ; à sa suite, Leibniz la traita comme un agrégat de monades ; depuis les chimistes allemands, fascinés par l'affinité, depuis le livre de Jean Perrin, depuis Max Planck surtout, qui annonça les Quanta, nous pénétrâmes enfin dans l'intimité des particules.Et de nouveau, Claude Cohen-Tannoudji et ses pairs prennent une place éminente dans cette géniale tradition.Voici.Entre lumière et particules se produisent plusieurs types d'échanges.Des transferts d'énergie, d'impulsion ou de moment cinétique, génèrent des actions radiatives sur les atomes à l'origine notamment du ralentissement et du refroidissement par rayonnement.La manipulation des degrés de liberté externes des atomes, entités infimes mais composites, est rendue possible par la lumière stimulée opérant en réalité sur leurs degrés de liberté internes.L'ensemble de ces échanges, établis dans un respect très strict des lois de conservation, conduisent à des règles de sélection fondamentales en physique atomique.Pour les avancées décisives réalisées dans le domaine de l'interaction matière-rayonnement, Claude Cohen-Tannoudji a reçu le prix Nobel de Physique en 1997, il y a tout juste vingt ans.Ce dernier livre, coécrit à trois, propose, de plus, une présentation des états intriqués et invite à une réflexion sur le contenu physique de la mécanique quantique.Outre des questions d'interprétation délicates, la production de paires de photons jumeaux préfigure une forme idéale de cryptographie ainsi que le procédé de calcul parallèle des ordinateurs quantiques.L'intrication, idée mathématique désormais concrétisée, est-elle une forme spéciale d'interaction ?Comprenons-nous vraiment la Mécanique Quantique ?Dans un ouvrage récent, Franck Laloë, l'un des coauteurs du livre, a tenté brillamment de faire le point sur les interprétations possibles de la physique des Quanta. III. Le miracle des mathématiquesMathématiques : abstraites ou concrètes ?Comment a-t-il pu se faire que les courbes dites coniques inventées par Apollonius de Perge au III e siècle avant J.-C. ait servi