Traduction libre
PRÉFACE
À plusieurs reprises avant l’entretien qui suit, j’ai exhorté M. Bohm à écrire un livre destiné à un public de profanes sur la nature et l’évolution de la discipline de la physique. Je pensais que l’originalité de sa perception, ainsi que son don pour la clarté de la communication, seraient bien employés dans cette tâche. Mais il a résisté à toutes mes sollicitations — le temps lui était compté, et sa propre liste d’activités inachevées ne l’était pas.
Je l’ai donc surpris en apportant mon magnétophone au thé un après-midi et en entamant la conversation suivante de manière impromptue. David n’avait pas été prévenu et n’avait pas eu le temps de se préparer au sujet ; jusqu’à ce que le magnétophone tourne, il n’avait aucune idée de ce que j’allais lui demander. Néanmoins, il n’a semblé hésiter qu’une minute ou deux, puis il s’est mis à l’écoute du sujet et l’a abordé avec l’énergie et la perspicacité qui le caractérisent.
La conversation qui suit n’est guère plus qu’une suggestion ou une esquisse de ce qu’un tel livre aurait pu être ; d’un autre côté, ce qui manque à l’exhaustivité, gagne peut-être en concision et en spontanéité. Quoi qu’il en soit, le dialogue a une logique propre qui, si on la suit jusqu’au bout, aboutit à une conclusion provocante. En outre, le présent format est enrichi par la participation réfléchie de Saral, l’épouse de David.
Dès le début du dialogue, le Dr Bohm établit l’équivalence essentielle entre la physique et la recherche des lois fondamentales de la nature. Cette équation constitue la toile de fond de ce qui suit, et sert de base pour établir des liens entre les domaines physique et psychologique. Il nous a donc semblé opportun d’élever ce thème au niveau du titre de la pièce. La transcription a été revue par Basil Hiley, collaborateur de longue date de M. Bohm au Birkbeck College de l’université de Londres, afin d’en améliorer la concision et la lisibilité.
David Moody
Ojai, Californie
3 mars 1994
La physique et les lois de la nature
Transcription révisée
David Bohm en conversation avec David Moody et Saral Bohm au sujet de la nature de la physique, de son développement historique et de questions connexes. Vers 1989.
David Moody : Quelle est, selon vous, la matière de la physique ?
David Bohm : Oh, ce sont les lois générales de la nature, je suppose — l’étude de la matière.
DM : L’étude de la matière. Est-ce la réponse du point de vue de l’homme de la rue ? C’est ma position, n’est-ce pas, Saral ?
Saral Bohm : Que voulez-vous dire ?
DM : Tout doit être exprimé dans les termes les plus simples — les termes du langage ordinaire, les termes que l’homme ordinaire…
SB : Pas nécessairement ; je veux dire que certaines choses ne peuvent pas être exprimées de cette façon. Et vous pourriez dévaloriser…
DM : Alors vous traduisez, vous traduisez.
SB : Non, certaines choses ne peuvent pas l’être. Je veux dire, si vous mettez tout dans le plus petit dénominateur commun…
DM : D’accord, mais c’est notre objectif. Nous n’y parviendrons peut-être pas dans tous les cas, et lorsque nous n’y parviendrons pas, nous le dirons.
SB : Très bien.
DM : Nous poussons dans cette direction.
SB, DB : Très bien.
DM : Vous voyez, tout homme connaît la matière, a une expérience immédiate de la matière.
DB : Oui.
DM : Mais ne faut-il pas aussi apporter de la lumière ?
DB : Mais c’est aussi considéré comme faisant partie de la matière maintenant ; vous voyez, ils l’ont étendue. C’est pourquoi je parle des lois de la nature en général. La matière peut être étendue à la lumière.
On pourrait également dire que les champs sont une autre forme de matière, un aspect plus subtil de la matière. L’idée est qu’ils ont tous de l’énergie, une quantité de mouvement, etc., et qu’ils interagissent donc tous avec les particules, sous la forme de systèmes combinés.
Tout ce système est donc une extension de la notion de système matériel. Nous pourrions donc inclure l’espace et tout ce qui s’y trouve dans un tel système. L’idée de ce qu’est la physique s’étend et change constamment.
DM : O.K. J’aimerais maintenant vous présenter ce livre d’Einstein et Infeld intitulé The Evolution of Physics (tr fr L’évolution des idées en physique). Quand pensez-vous qu’ils disent que la physique a commencé ?
DB : Quand ?
DM : Avec Galilée. On dit que la physique a commencé quand Galilée a dit — comment l’a-t-il dit ? — La vitesse d’un objet est due au changement de force, plutôt qu’à la force.
DB : Le changement de vitesse est dû à la force — plutôt que de dire que la vitesse est due à la force, n’est-ce pas ?
DM : D’accord.
DM : Je ne sais pas si l’on peut dire que c’est à ce moment-là que la physique a commencé. Je veux dire que des gens la pratiquaient déjà avant, mais elle s’est développée à ce moment-là dans une direction…
SB : Peut-être que ce qu’ils voulaient dire, c’est que la physique moderne a commencé…
DB : C’est peut-être à ce moment-là que la physique moderne a vu le jour. Mais dès la fin du Moyen-Âge, les gens accumulaient de nombreuses informations qui ont jeté les bases de la physique.
DM : Que diriez-vous ? Quand la physique a-t-elle commencé ?
DB : Je ne sais pas quand cela a commencé. Aristote a utilisé le mot physique. Je veux dire, physis signifie nature, la nature des choses, n’est-ce pas ?
DM : Newton considérait ses propres recherches comme de la philosophie naturelle.
DB : La philosophie naturelle. Beaucoup de gens l’ont fait.
DM : Il n’avait même pas le concept de physique — cela n’existait pas pour lui, n’est-ce pas ?
DB : Eh bien, je ne sais pas si cela a existé ; ils utilisaient le mot, mais on ne lui donnait pas l’importance que nous lui accordons aujourd’hui. Mais Aristote a utilisé le mot, qui était connu bien avant, à l’époque grecque.
DM : Un mot qui signifie nature.
DB : Oui, mais Aristote l’a utilisé dans le même sens, pour étudier le mouvement, et il avait une idée différente. Il a considéré le même problème que Galilée, mais il l’a étudié dans des conditions plus simples. Dans des conditions ordinaires, à la surface de la Terre, un objet ne se déplace qu’en fonction de la force qui s’exerce sur lui, à cause de la friction. Aristote a donc considéré qu’il s’agissait là d’un principe général, selon lequel un objet ne se déplace que s’il est soumis à une force. Et c’était vrai dans le domaine qu’il connaissait, n’est-ce pas ? Il considérait cela comme une loi générale.
DM : Et qu’en est-il lorsque Thalès a dit « tout est eau » ?
DB : C’était aussi de la physique ; il discutait de la nature de la réalité.
DM : La physique est donc l’étude de la nature.
DB : C’est l’étude systématique de la nature.
DM : Regardez quel sentiment différent cela donne au commun des mortels.
DB : Que voulez-vous dire ?
DM : Si vous dites au commun des mortels : « Bon, aujourd’hui je vais vous parler de physique », vous l’avez déjà perdu ! C’est déjà abscons, n’est-ce pas ? Mais si vous dites : « Aujourd’hui, parlons des lois de la nature », il se dit : « D’accord, il y a peut-être quelque chose là-dedans ».
DB : Oui, un des points de vue consistait à dire que la nature est explicable ; on pourrait dire que c’était le début de la physique, avec des gens comme Thalès.
SB : Avec qui ?
DB : Thalès de Milet.
DM : C’est lui qui a dit que tout est eau.
DB : D’autres ont dit que tout est feu, comme Héraclite. Quelqu’un d’autre a dit que tout était de l’air, à différents degrés de condensation. Ils ont donc eu l’idée d’expliquer la nature, plutôt que de l’accepter et de dire : c’est comme ça.
DM : Nous devrions également inclure ce qu’a dit Démocrite, à savoir que tout est fait d’atomes. C’était une intuition inspirée, n’est-ce pas ?
DB : C’est une question philosophique qui est à l’origine de ce projet. Il y avait eu Zénon et l’école éléatique, qui disaient que tout est être — que le non-être n’est pas — que le mouvement est illusoire dans un certain sens. Zénon a élaboré un certain nombre de paradoxes sur cette base, affirmant que le mouvement ne peut être compris de manière rationnelle. Si quelque chose se déplace, il occupe une série de positions, mais son mouvement ne peut être compris que comme une relation entre sa position actuelle et la précédente, n’est-ce pas ? Mais la position précédente n’existe pas à l’heure actuelle, et il n’est donc pas possible d’établir une telle relation.
Ce genre de paradoxes est nombreux : il a montré que la notion de vide était impossible, etc. Il y avait donc divers paradoxes purement philosophiques concernant la nature du mouvement, la nature de la substance, etc.
Par contre, Héraclite disait qu’il n’y a rien d’autre que le mouvement ; il disait que tout est flux, tout est flux, voyez-vous.
DM : C’est l’époque de la logique pure, de la raison. La pensée développe ses catégories de base.
DB : Oui, la logique pure. La pensée mettait en avant ses catégories. Héraclite disait que tout est flux, tout est feu, et ainsi de suite ; les opposés ne font qu’un.
DM : Et Pythagore a dit que tout est nombre.
DB : Oui, il a dit que tout est nombre. Il a donné un sens mystique aux nombres.
SB : Il semble que tout le monde ait mis l’accent sur le « tout ».
DB : Eh bien, ils expliquaient tout ; c’était le début. On essayait de tout expliquer, toute la nature, toute l’existence, par des hypothèses. Ils ne les considéraient pas comme des hypothèses…
DM : Par la raison.
DB : Par la raison, mais ils devaient avoir un principe derrière, qu’ils devaient mettre en avant comme leur raison.
Démocrite est arrivé parce qu’il a répondu au paradoxe de Zénon. Zénon disait que le mouvement était impossible, et que toutes sortes de choses que nous tenons pour acquises étaient impossibles. Démocrite est donc parti de l’hypothèse que tout était constitué d’atomes. Les atomes étaient des êtres, comme le disaient les Éléates, mais il rendait l’être multiple, et les Éléates n’avaient pas prévu la multiplicité. Pour eux, tout était un.
Démocrite a également dit qu’il y avait un espace vide ; il a admis l’existence du vide, dans lequel les atomes pouvaient se déplacer. Vous voyez, s’il n’y avait pas de vide, vous diriez qu’il n’y a pas de mouvement, n’est-ce pas ? Or, on avait déjà dit que le vide était impossible. Démocrite a donc dit qu’il y avait un vide et que les atomes se déplaçaient dans le vide. De cette manière, les propriétés ordinaires à grande échelle pouvaient être comprises par les atomes qui modifiaient leur disposition dans l’espace. En même temps, les atomes restaient des êtres éternels. Le mot « atome » signifie qu’il ne peut pas être divisé.
DM : Littéralement, cela signifie « non coupé ».
DB : Oui. C’est ainsi que Démocrite en est venu à suggérer les atomes. Cette idée est restée longtemps en sommeil parce qu’il n’y avait aucun moyen de la tester. Les atomes étaient beaucoup trop petits pour qu’on puisse en faire quelque chose à l’époque.
DM : Les Grecs étaient donc de formidables physiciens. On ne les considère généralement pas comme des physiciens.
SB : On les considérait comme des philosophes, n’est-ce pas ? Et la philosophie et la physique n’étaient pas séparées.
DB : À l’époque, c’était la même chose, oui.
SB : Même aujourd’hui, on pourrait dire qu’ils ne sont pas vraiment séparés.
DB : Vous voyez, ils croyaient en la raison comme moyen fondamental de procéder. Aristote croyait également en la raison. Mais il croyait aussi en l’observation, qu’il pouvait appliquer dans des domaines comme la botanique. Ils ne pouvaient pas observer les atomes, évidemment, et il n’a donc rien pu faire dans ce domaine.
DM : Donc tout cela est…
DB : Il s’agissait de la raison spéculative, qui était considérée comme une activité positive à l’époque — une voie vers la compréhension et la connaissance.
DM : Et c’était accessible à tous ceux qui voulaient se lever et écouter les arguments de l’autre.
DB : Oui, s’ils étaient un peu éduqués, ils pouvaient comprendre. Je ne sais pas si l’homme ordinaire aurait pu aller très loin avec ça à l’époque ; vous savez, il était occupé à n’importe quel travail servile, n’est-ce pas ?
DM : Mais il n’a pas fallu vingt ans à l’université pour savoir de quoi on parlait.
DB : Il n’y avait pas tant de choses à apprendre, mais même ce qu’Aristote disait occupait un grand nombre de livres, et il aurait fallu du temps pour l’apprendre. Et son langage, du moins ce qui nous est parvenu, est souvent obscur.
SB : Leur langage était probablement aussi éloigné du commun des mortels de l’époque que celui des physiciens aujourd’hui.
DB : Eh bien, pas autant, mais quand même — j’ai vu des traductions de certains arguments d’Aristote et ils ne sont pas du tout faciles à suivre ; pas seulement parce qu’ils sont subtils, mais parce qu’ils ne sont pas présentés d’une manière très précise.
DM : Je suppose qu’il s’agit de quelqu’un qui sait lire.
SB : Ah. Eh bien, la classe éduquée.
DB : Il aurait fallu être très perspicace pour suivre certains propos d’Aristote, ou même le paradoxe de Zénon.
DM : Je suppose qu’il s’agit de quelqu’un qui sait lire et qui est motivé pour le découvrir.
DB, SB : Oui, oui.
DM : Mais pas quelqu’un qui possède des couches de connaissances spécialisées.
SB : Oui.
DM : C’est ce que je trouve injuste. Il faut défendre le droit de…
[Rires]
DB : Je pense donc que la physique existait déjà dans l’Antiquité. Dans la mesure où l’on s’intéressait aux lois générales de la nature, à l’explication générale de la nature par la raison, c’était la physique. L’idée que ces lois pouvaient être testées n’était pas étrangère aux Grecs, mais ils ne lui accordaient pas une grande valeur, bien qu’Aristote ait accordé beaucoup d’importance à l’observation. Plus tard, en Europe, on a ajouté la notion que la chose devait être testée par l’observation et l’expérience.
DM : Galilée.
DB : Même avant Galilée, de nombreuses personnes le faisaient. Cela a commencé par des gens qui observaient attentivement, comme Copernic, et ainsi de suite. Les gens faisaient des mesures et des expériences. Ce n’était pas aussi développé qu’avec Galilée, mais ils faisaient quelque chose, n’est-ce pas ? Galilée représentait une sorte de jalon, un saut qualitatif en quelque sorte.
DM : Y a-t-il eu des développements importants entre Aristote et Copernic ?
DB : Les Romains ne faisaient pas beaucoup de physique. Un certain Lucrèce a développé l’idée des atomes.
DM : Il connaissait Démocrite ?
DB : Oh oui, les Romains étudiaient les Grecs ; ils avaient une très grande estime pour leur philosophie. Et bien sûr, à la fin du Moyen-Âge, les gens ont commencé à s’intéresser aux choses du monde. Ils ont commencé à s’intéresser aux écrits des Romains et des Grecs, ce qui a joué un rôle très important dans la Renaissance européenne.
En outre, les Arabes ont apporté ces connaissances à l’Europe. Ils l’ont perpétué, alors que l’Europe l’avait largement oublié. L’Église en a maintenu une petite partie, mais elle n’était pas très intéressée par ce genre de choses.
DM : « Perpétuer » signifie simplement qu’ils se sont souvenus, qu’ils ont conservé les documents.
DB : Ils les ont conservées, mais ils n’en parlaient pas beaucoup. Mais à l’époque de saint Thomas d’Aquin, certaines questions philosophiques ont été discutées, car elles affectaient la théologie. Aristote était très important pour lui.
DM : C’était au XIIe, XIIIe siècle.
DB : Treizième siècle, je crois.
SB : Il était en quelque sorte aristotélicien.
DB : Oui, mais il y avait déjà un regain d’intérêt dans cette direction.
SB : Les Arabes et l’Espagne s’y intéressaient également.
DB : Oui, les Arabes ont continué à s’intéresser à la question pendant cette période. Ils s’y intéressaient beaucoup ; ils en discutaient beaucoup, ils écrivaient des livres à ce sujet, etc.
DM : Qu’ont-ils dit ?
DB : Je ne sais pas exactement, mais même Maïmonide a écrit sur Aristote. Mais il y en avait d’autres qui étaient beaucoup plus impliqués, qui lisaient et écrivaient très activement leurs propres points de vue.
DM : Et à l’Est ? La physique y a-t-elle été développée ?
DB : Vous voulez dire en Inde ou en Chine ? Les Chinois ont fait quelques découvertes, l’aimant et bien d’autres, mais ils n’ont pas fait de physique très systématique. Certains Indiens s’intéressaient un peu à la physique. Il y avait une école matérialiste en Inde qui s’intéressait à l’algèbre. En fait, le zéro a apparemment été inventé par les Indiens, par les hindous.
SB : Je pensais que cela avait été fait par les Arabes.
DB : Non, les Arabes ont pris le relais. Les Indiens étaient les bonnes personnes pour inventer le zéro, vous voyez. Comme l’a souligné K, rien n’est totalement sûr. [Rires]. L’idée était de mettre un symbole pour rien ; c’était un grand pas en avant, n’est-ce pas ? [Rires]
SB : Et qu’en est-il de l’infini ?
DB : Je ne sais pas qui a inventé cela, mais c’est peut-être aussi les Indiens. Je pense qu’ils ont inventé le zéro et l’infini, c’est-à-dire qu’ils ont inventé les symboles. Ils étaient les mieux placés pour le faire ; leur philosophie les a conduits à le faire, tout naturellement. Ils faisaient de l’algèbre avant les Arabes. Les Arabes l’ont reprise et développée.
DM : Mais ce n’est pas vraiment de la physique, n’est-ce pas ? Ce n’est pas…
DB : Eh bien, c’est une spéculation sur les idées, vous voyez, sur la pensée. L’algèbre fait toujours partie de la pensée.
DM : Mais il ne s’agit pas des lois de la nature. Si nous voulons comprendre les lois de la nature, nous pouvons utiliser le zéro et l’infini, mais ce n’est pas tout à fait la même chose. Que pensaient ces gens de la nature ? Que pensaient-ils de la matière ?
DB : Il y avait une école matérialiste parmi les Indiens, qui s’intéressait à ces choses. Mais la majeure partie de la philosophie des Indiens était orientée vers le transcendantal, le yoga ou la libération. Il y avait un groupe qui s’intéressait aussi à la philosophie matérialiste, mais je ne sais pas jusqu’où ils sont allés ; l’intérêt était manifestement beaucoup moins grand.
DM : D’accord, revenons au sens premier de la physique. Il semblerait qu’on ne puisse pas l’assimiler aux lois de la nature, car la physique n’est pas la chimie, la physique n’est pas l’astronomie, la physique n’est pas…
DB : Non, mais elle s’intéresse aux lois les plus générales. En chimie, on commence à se spécialiser dans un domaine particulier.
DM : Diriez-vous que l’astronomie est une spécialisation comme une autre ?
DB : Oui, dans un sens. De nos jours, la plupart des travaux en astronomie sont en fait des travaux d’astrophysique — une grande partie en tout cas.
DM : Diriez-vous que la biologie est une autre spécialisation ?
DB : Ce serait une façon de voir les choses, à moins que vous vouliez dire que la vie est quelque chose de différent, voyez-vous. Un autre point de vue consiste à spécialiser la physique dans la nature inanimée…
DM : Très bien.
DB : et la biologie est, alors, différente. Mais le point de vue original n’aurait probablement pas séparé les deux.
DM : Mais aujourd’hui, la compréhension moderne de la physique observe cette distinction de la nature inanimée à son niveau le plus général.
DB : Oui. Ce qui signifie qu’elle prétend en fin de compte pouvoir expliquer des choses comme la chimie, l’astronomie, etc. comme des subdivisions de ses lois fondamentales.
DM : Chaque société doit donc avoir une certaine compréhension, une certaine conception de la nature inanimée.
DB : Il est possible que les premiers hommes n’aient jamais eu une telle conception. Il n’y a aucune preuve que c’était le cas. Ils avaient peut-être l’impression que tous les arbres et les animaux étaient au même niveau qu’eux. Ils sentaient que l’univers tout entier était vivant, les rochers, etc. Je ne sais pas quand l’idée de l’inanimé est apparue, mais la philosophie originelle de la race humaine était l’animisme.
DM : Permettez-moi d’exprimer les choses autrement. Toute société doit avoir une certaine compréhension de cette partie de la réalité que nous appelons la nature inanimée.
DB : Mais ils peuvent ne pas la diviser — ils peuvent la considérer comme un tout.
DM : Néanmoins, ils doivent en rendre compte. Ils doivent dire…
DB : Eh bien, ils peuvent la considérer comme animée, voyez-vous. On pourrait dire qu’en commençant par l’animisme, ils pourraient graduellement en détacher une partie et l’appelaient inanimée. Si l’on part de l’animisme comme une totalité, à un moment donné, une société commence à reconnaître certaines choses comme inanimées, n’est-ce pas ?
DM : Oui.
DB : Et puis ce domaine s’étend, s’étend, jusqu’à ce qu’à l’époque moderne, les scientifiques veuillent faire en sorte que « l’inanimé » inclut même la vie et l’esprit. Quelque chose qui était à l’origine rejeté comme une partie s’est progressivement étendu et a commencé à prendre le contrôle de l’ensemble, n’est-ce pas ?
DM : Oui.
DB : Vous voyez, la notion « d’inanimé » a dû se développer progressivement, comme une catégorie relative ; certaines choses étaient moins vivantes, ou moins manifestement vivantes. Puis, à un moment donné, les gens ont pu reconnaître que certaines choses n’étaient pas vivantes du tout.
DM : Quand cela s’est-il produit ?
DB : Personne ne le sait avec certitude ; probablement au début de la civilisation. Vous voyez, les gens expérimentaient des outils en silex, etc. nous ne savons pas à quel point ils l’ont considéré comme animé, ou quand ils ont commencé à le considérer comme inanimé. Il se peut que ce soit bien avant l’agriculture. Mais à un moment donné, les gens ont commencé à traiter les choses d’une manière plus manipulatrice — ils les considéraient tacitement comme inanimées, et de plus en plus, n’est-ce pas ?
Vous savez, quand ces gens voulaient couper un arbre, ils parlaient à l’arbre, l’entouraient et lui disaient « ne t’inquiète pas » et ainsi de suite ; ils ne considéraient pas seulement l’arbre comme animé, mais comme ayant une certaine forme de conscience, un esprit. Dans une certaine mesure, ils considéraient les rochers et autres de la même manière, ainsi que les zones, les régions, en particulier celles qui étaient sacrées. Aujourd’hui encore, les gens peuvent se mettre en colère contre un objet ou un outil, comme s’il était animé, n’est-ce pas ? Il y a une survivance du traitement de ces objets comme étant animés et conscients.
DM : Très bien. Pourrions-nous approfondir ce que nous entendons par l’étude de l’inanimé ? Einstein et Infeld impliquaient différentes choses à différents moments. Parfois, ils laissaient entendre que la physique est l’étude de la matière, et parfois que la physique est l’étude des changements dans la matière, ce qui est un peu différent. Puis, à un autre endroit, ils disaient que pendant longtemps, la physique a été l’étude de la matière et des forces, puis qu’il y a eu une transition, après laquelle la physique est devenue l’étude de la matière et des champs.
DB : Cela s’est fait progressivement.
DM : Mais qu’en est-il ? Nous avons dit que la physique est l’étude de la matière inanimée, mais à l’intérieur de celle-ci, quelles sont les catégories de base, les plus simples ? Y a-t-il de la matière proprement dite, puis de la quasi-matière, ou…
DB : Je pense que la première définition de la matière inanimée était qu’elle devait être distinguée de la matière animée. L’idée est apparue progressivement, et on a dit que les qualités de la matière inanimée étaient mécaniques. Lorsque l’idée s’est imposée que tout est machine, les choses sont devenues claires ; on a dit que tout était une machine.
Au début, l’idée de machine n’était qu’une idée qualitative ; elle n’était pas bien définie. Les gens fabriquaient des machines ; même les Grecs de l’Antiquité en fabriquaient. L’idée de quelque chose de mécanique existait depuis très longtemps. Mais avec le développement de la physique, ce que l’on entendait par mécanique est devenu plus précis. Il y a eu l’idée d’un mécanisme d’horlogerie, une machine très précise, qui a donné lieu à l’analogie de l’univers avec un mécanisme d’horlogerie.
L’idée s’est concrétisée à l’époque de Descartes : tout était une machine, y compris les animaux et les plantes, tout sauf l’âme humaine, qui était immortelle. À cette époque, certains des plus grands penseurs affirmaient donc que tout est inanimé, y compris ce qui est animé.
DM : Mais je veux y retourner : à l’intérieur de la catégorie de l’inanimé, ne reconnaît-on pas certaines distinctions, par exemple entre la matière et les forces ?
DB : Eh bien, les forces sont inséparables de la matière, voyez-vous. À l’époque de Kant, cela devenait déjà clair. Peut-être qu’à l’origine, on considérait la force comme une sorte d’esprit, mais plus tard, il est apparu clairement que la force était considérée comme une propriété de la matière.
DM : Diriez-vous que la physique veut intrinsèquement tout réduire à une seule substance ?
DB : C’est l’une de ses approches, oui ; il s’agit d’essayer de trouver une explication unique.
SB : C’est comme dire, tout est eau, tout est…
DB : Tout est feu, etc.
SB : Pourquoi les physiciens voudraient-ils tout réduire à une seule chose ?
DB : Eh bien, cela permettrait de tout regrouper dans une seule loi.
SB : Mais pourquoi avez-vous besoin de cela ? Pourquoi ne pas avoir la multiplicité ?
DB : La multiplicité fondamentale serait très difficile à comprendre. Nous devrions dire qu’il y a une grande part d’arbitraire dans la nature, ou peut-être que c’est la volonté de Dieu.
Voyez-vous, en science, nous essayons d’obtenir une compréhension rationnelle de l’ensemble, dans la mesure du possible. Elle vise donc l’unité, n’est-ce pas ? Toutes les idées d’unité peuvent s’avérer limitées, et il faut alors introduire une certaine diversité ; mais elle vise alors une unité plus élevée.
Je veux dire que si vous disiez simplement qu’il y a toutes sortes de choses différentes, vous auriez alors plusieurs domaines différents qui ne seraient pas liés, ce qui semble étrange. Ou si elles sont liées, vous diriez qu’il y a trois choses, a et b, ainsi que leur relation c ; et vous diriez, pourquoi toutes ces choses sont-elles séparées ?
DM : Oui, mais attendez. La physique reconnaît une catégorie de phénomènes appelée matière, n’est-ce pas ?
DB : Eh bien, il ne s’agit pas d’un phénomène — elle suppose que la matière existe.
DM : Oui, si vous le formulez ainsi. La physique suppose également qu’il existe ce que l’on appelle des champs.
DB : Mais il a dit qu’ils étaient fondamentalement les mêmes, voyez-vous. C’est-à-dire qu’elle les a mis ensemble.
DM : La physique n’a donc pas seulement mis en relation matière et énergie, matière et forces, mais aussi matière et champs ?
DB : Oui, parce que les particules sont considérées comme des aspects des champs, depuis Einstein. Même au XIXe siècle, les particules étaient considérées comme des tourbillons et des structures dans l’éther.
La physique a adopté différents principes d’explication, mais l’une de ses approches fondamentales a été d’essayer de trouver un principe, quel qu’il soit, qui engloberait tout le reste. Il arrive donc que l’on mette les choses sens dessus dessous. Alors que vous auriez pu dire que la matière était votre idée fondamentale et les champs secondaires, vous pouvez maintenant renverser la situation et dire que le champ est votre idée fondamentale et que la matière en fait partie. Et peut-être que quelqu’un aura une autre idée.
Mais l’approche générale consiste aujourd’hui à ne pas trop s’en préoccuper, car le principe réside principalement dans les équations elles-mêmes. L’approche consiste à dire que, indépendamment de ce que nous pensons que ces choses signifient, les équations fonctionnent, n’est-ce pas ?
DM : Donc, par rapport à tout ce dont nous avons parlé, il s’agit de l’abandon de la nature au profit des mathématiques.
DB : Oui, c’est essentiellement cela, dire que les mathématiques sont l’essence de la nature, voyez-vous.
SB : Les mathématiques ne se contentent-elles pas d’exprimer les relations ?
DB : C’est un point de vue différent. Sir James Jeans a dit, au début de ce siècle, en s’inspirant de la théorie de la relativité, que Dieu devait être un mathématicien. En d’autres termes, le plan de l’univers était fondamentalement mathématique. Imaginez que Dieu essaie d’être l’architecte de l’univers ; il le ferait au moyen d’équations. [Rires]
SB : On ne peut pas dire que les mathématiques sont la matière de l’univers.
DB : Mais les mathématiques expriment leur nature fondamentale…
SB : L’expriment.
DB : Oui, mais il en va de même pour les mots, les pensées et tout le reste.
SB : Mais il est certain qu’ils ne font qu’indiquer ce que quelque chose…
DB : Mais il n’y a rien à pointer, tu vois. Tout ce qui va au-delà est inconnu, nous pouvons le voir de cette façon. Soit vous allez pointer vers quelque chose qui pourrait être exprimé en mots, ou vers des impressions de sens que vous pourriez obtenir à partir d’éléments très abstraits d’un instrument ; et si vous regardez la façon dont l’instrument fonctionne, vous n’obtiendrez que très peu d’éclairage.
Vous ne pouvez donc pas vous référer à vos expériences sensorielles, n’est-ce pas ? En fait, elles sont comprises selon leurs significations dans les mathématiques. En elles-mêmes, ces expériences sont tellement insignifiantes que personne ne s’en préoccuperait.
Alors maintenant, où allez-vous pointer ? Vous pouvez soit vous référer à des expériences sensorielles ou à une image donnée par la pensée ordinaire, soit dire que c’est totalement inconnu. Toute autre chose serait totalement inconnue, alors nous serions coincés avec cela, n’est-ce pas ?
SB : Mais il s’agit toujours d’une indication de ce qui est inconnu.
DB : Mais cela ne pointe pas, vous voyez ; je veux dire, les équations ne pointent pas vers l’inconnu. Vous pouvez étudier les équations aussi longtemps que vous le souhaitez, vous ne serez pas plus proche de l’inconnu que vous ne l’étiez. Elles expriment simplement une certaine régularité dans l’inconnu, mais c’est à peu près tout ce que nous pouvons dire. Elles expriment une certaine régularité dans la manière dont l’inconnu se manifeste à nous.
SB : Mais elles ne sont pas en elles-mêmes…
DB : Non, personne ne prétend que le monde est fait d’équations.
SB : Eh bien, voilà à quoi cela ressemblait.
DB : Non, mais il faut être clair : le principe essentiel du monde est contenu dans des équations plutôt que dans des concepts verbaux. Nous ne pouvons pas non plus dire que le monde est fait de concepts verbaux.
SB : Non, je ne pensais pas que nous pourrions dire cela. Mais la façon dont tu l’avais exprimé…
DB : J’essaie de dire que nous remplaçons les concepts verbaux et les images par des équations.
SB : Oui, mais ce n’est qu’un autre langage, un langage symbolique.
DB : Mais il ne symbolise rien d’autre que lui-même, voyez-vous. Auparavant, au début, les mathématiques exprimaient dans un autre langage, peut-être plus précis à certains égards, des choses que l’on pouvait déjà exprimer verbalement et par des concepts et des pensées ordinaires.
DM : Mais maintenant, vous dites qu’il ne symbolise plus rien d’autre que lui-même ?
DB : Ou aussi, il symbolise l’inconnu, si vous voulez, la façon dont l’inconnu se manifeste à nous lorsque nous faisons des expériences.
DM : Cela semble différent de dire qu’il ne fait que se symboliser lui-même.
DB : Eh bien, il s’agit en premier lieu d’une structure de pensée qui symbolise en elle-même. Elle est ensuite interprétée comme symbolisant également la façon dont les expériences vont se dérouler. Et vous pouvez tester cette interprétation. En effet, en tant qu’élément des mathématiques, il ne symbolise rien d’autre que la pensée mathématique.
DM : Est-ce la même chose que de dire qu’il se symbolise lui-même ?
DB : Oui, eh bien, cela symbolise un peu la même chose ; une pensée mathématique en symbolise une autre et une autre encore, mais c’est une seule et même structure qui se reflète en quelque sorte sur elle-même. C’est un peu comme l’observateur : vous pouvez observer vos pensées, mais c’est une partie qui en observe une autre ; tout se réfléchit sur lui-même.
SB : Vous voulez dire qu’il ne pointe vers rien…
DB : Les mathématiques pures ne sont pas censées indiquer quoi que ce soit, n’est-ce pas ?
SB : Mais au moins, elles pointent vers les relations entre les parties.
DB : Mais il n’y a pas de parties ; il n’y a que des concepts qui sont des concepts mathématiques et c’est tout. Je parle des mathématiques pures.
SB : Supposons que vous utilisiez a et b…
DB : Mais a et b ne représentent rien d’autre que ce que vous pouvez en faire. Vous voyez, vous n’avez pas compris l’attitude des mathématiques pures. Elles ont commencé par dire que a et b symbolisent quelque chose d’autre, n’est-ce pas ? Puis on en est arrivé progressivement à dire que a et b sont inconnus ; ce qu’ils symbolisent est seulement implicite. On ne peut pas dire.
SB : Oui, mais la relation n’est pas implicite, elle est explicite.
DB : Mais la relation est une autre chose du même genre. C’est une relation entre a et b et rien de plus.
SB : Alors comment pouvons-nous l’utiliser pour la physique ?
DB : Eh bien, des gens comme Wigner écrivent des articles dans lesquels ils se disent très perplexes face à l’efficacité déraisonnable des mathématiques en physique, voyez-vous. [Rires] Cela n’a pas été expliqué, n’est-ce pas ? Si vous adoptez cette attitude, cela n’a pas été expliqué.
Mais essayons de voir les choses comme les gens les voient. Nous avons l’idée des mathématiques pures, que j’ai expliquées, n’est-ce pas ?
SB : Oui.
DB : Nous découvrons maintenant, et c’est intéressant, qu’une certaine partie des mathématiques pures — une petite partie, peut-être moins d’un pour cent, ou un dixième d’un pour cent — fonctionne en physique. C’est-à-dire qu’elle fonctionne si nous y ajoutons des règles d’interprétation de ces symboles en physique. Dans le passé, les règles d’interprétation étaient très simples, en ce sens que ces symboles représentaient des choses que l’on pouvait normalement voir ou auxquelles on pouvait penser, n’est-ce pas ?
SB : C’est vrai.
DB : Maintenant, elles ne le font plus.
DM : Mais elles doivent alors représenter quelque chose qui se produit dans la situation expérimentale.
DB : Eh bien, une partie d’entre elles représente quelque chose qui apparaît dans la structure entière. Nous ne pouvons pas dire que chaque partie représente quelque chose, mais dans cette structure entière, il y a des parties qui représentent ce qui pourrait être vu dans l’expérience et vous pourriez tester ces parties.
DM : C’est suffisant, n’est-ce pas ?
DB : Il suffit de vérifier que cela fonctionne, n’est-ce pas ?
DM : Mais pas assez pour savoir de quoi cela parle ?
DB : Non, on ne sait pas de quoi il s’agit, si ce n’est d’un ensemble de règles mathématiques. Mais si vous êtes croyant, vous pouvez vous dire que c’est le genre de règles que Dieu a utilisées pour créer l’univers. Nous pouvons alors dire qu’en connaissant ces règles, on connaît l’univers aussi bien qu’on peut espérer le connaître.
DM : Pythagore avait donc raison. L’univers est fait de mathématiques.
DB : L’essence de l’univers est mathématique. Ce n’est pas qu’il soit constitué de mathématiques, mais son essence est la relation mathématique.
DM : Et vous, êtes-vous d’accord avec cela ?
DB : Non, je ne pense pas que ce soit nécessairement ainsi ; je pense que les physiciens se sont concentrés sur cet aspect et lui ont accordé une importance excessive. Ils ont en quelque sorte travaillé les uns sur les autres, se sont convaincus mutuellement et ont créé une structure professionnelle dans laquelle les personnes qui pensent ainsi sont récompensées, etc. C’est ce que l’on dit aux étudiants dès leur plus jeune âge, ils y croient et cela s’amplifie.
C’est une sorte de prophétie qui s’accomplit d’elle-même une fois qu’elle est mise en place, n’est-ce pas ? Une fois qu’elle est mise en place, c’est la voie à suivre, et personne ne l’envisage autrement. Ils sont obligés d’avoir un certain succès avec, et ils considèrent que c’est la preuve que le monde est ainsi fait, n’est-ce pas ? Qu’il ne peut en être autrement.
SB : Tu veux dire que si un physicien regarde ce coucher de soleil, il le voit comme un simple morceau de mathématiques ?
DB : Eh bien, non : la plupart des physiciens ne s’inquiètent pas de tout cela. Ils disent généralement que tout a été réglé par certaines personnes, que cela ne les intéresse pas, qu’ils exercent une profession et qu’ils ont un travail avec certaines tâches à faire.
Bien sûr, quelques physiciens s’en inquiètent ; ils ont des opinions différentes à ce sujet, n’est-ce pas ? Mais l’opinion la plus répandue est celle que je viens d’exprimer. La plupart des physiciens l’ont en quelque sorte absorbée par osmose, tacitement. Pour le physicien ordinaire, il s’agit d’un fouillis dans son esprit ; il ne pense pas que ce soit très important de toute façon. Mais parmi les personnes qui pensent à ces choses, il y a une grande différence d’opinions, de confusion et ainsi de suite, n’est-ce pas ?
SB : C’est pour cela qu’il y a des conférences.
(Pause ; la conversation se poursuit après que les participants sont revenus d’une promenade).
DM : Nous parlions du paradoxe de Zénon et de sa négation de la possibilité du mouvement. Et je pense que nous l’avons rattaché au fait que le mouvement est lié au temps ; il semble que ce soit le temps qui soit le maillon faible. Et apparemment, ce paradoxe n’a jamais été entièrement résolu.
DB : Non.
DM : Newton, avec le calcul, a adopté une approche qui semble ignorer le problème.
DB : Oui. Le calcul fournit des règles pour traiter les mouvements continus. Mais ces règles s’effondrent si le mouvement n’est pas continu. La mécanique quantique met ce point en évidence.
DM : Oui, et c’est un point très intéressant, car la mécanique quantique est en partie basée sur le calcul même qui est violé…
DB : Oui, par les propriétés quantiques elles-mêmes. La relativité est également basée sur l’idée d’une continuité parfaite ; cependant, la tentative d’introduire la mécanique quantique conduit à violer cette continuité. Et une fois de plus, des règles ont été trouvées pour la contourner, en utilisant les diagrammes de Feynman, etc.
DM : Nous avons également discuté de la relation entre la relativité et la théorie quantique et de la différence de leurs domaines. Vous disiez que la relativité traite de la nature de l’espace et du temps à des vitesses proches de la vitesse de la lumière, alors que la théorie quantique s’intéresse à la structure fine de la matière.
DB : Oui, la relativité pourrait également traiter de la structure fine de la matière ; elle ne la nie pas, voyez-vous.
DM : Et de la même manière, la théorie quantique pourrait traiter de ce qui arrive à l’espace/temps à des vitesses proches de celle de la lumière ?
DB : Oui, c’est ce qu’elle tente de faire, en élaborant ce que l’on appelle la théorie quantifiée de la gravité.
DM : On pourrait donc dire que chacune d’entre elles a son propre domaine de compétence, mais que chacune a été étendue pour atteindre le domaine de compétence de l’autre ?
DB : Oui.
DM : Il y a donc à la fois des incompatibilités et des compatibilités entre les deux.
DB : Oui.
DM : Il s’agit donc de paradigmes différents, mais pas totalement incompatibles ; la plupart des physiciens peuvent donc ignorer les différences entre ces paradigmes.
DB : Mm-hm.
DM : Vous avez également souligné que les diagrammes de Feynman contribuent à rendre ces deux paradigmes un peu plus compatibles.
DB : Oui.
DM : Et donc je me demandais si la démarche expérimentale moderne — même si elle est au service de théories dont le sens n’est pas tout à fait clair — néanmoins cette démarche expérimentale produit des résultats qui sont intéressants en eux-mêmes ? Et vous avez dit : pas vraiment très intéressant, pas très créatif…
DB : Eh bien, les expériences sont réalisées principalement pour répondre aux questions soulevées par les théories, voyez-vous, et par conséquent, sans les théories, elles n’auraient jamais été réalisées. On ne se lancerait jamais dans des expériences aussi coûteuses et compliquées, nécessitant un travail d’équipe pendant des années et l’engagement total d’une grande organisation.
DM : Et cela nous a conduits à un point intéressant : le fait curieux du haut degré de confiance qu’ont les gens qui travaillent dans ce domaine par rapport à ce qu’ils peuvent dire concernant le big bang, et un millionième de seconde après le big bang, et ainsi de suite. De toute évidence, les résultats expérimentaux obtenus avec ces accélérateurs linéaires et autres corroborent…
DB : Eh bien, pas le big bang, mais ils vérifient certaines des caractéristiques de la théorie des particules élémentaires, vous voyez.
DM : Ils continuent à donner confiance aux mathématiques en tant que guide de la réalité physique.
DB : Oui, ils continuent à donner confiance aux mathématiques, même si je pense que les gens ont tendance à surestimer le caractère impressionnant des résultats ; mais ils obtiennent tout de même des résultats qui les encouragent dans leurs hypothèses et qui les amènent à croire qu’ils sont sur la bonne voie. En fait, certains physiciens pensent qu’ils ne sont pas loin d’avoir tout compris.
DM : Mais il reste des anomalies dans le domaine de la cosmologie…
DB : Oui.
DM : … tout comme il existe des incompatibilités entre la relativité et la théorie quantique. Dans le domaine de la cosmologie, par exemple, il est possible que le décalage vers le rouge soit le résultat non pas de l’éloignement des galaxies, mais d’un plasma finement dispersé dans l’espace interstellaire.
DB : Oui. C’est l’une d’entre elles, mais il y en a d’autres ; un confrère a écrit un livre sur ces anomalies, et tout récemment, nous avons découvert cette structure de bulles et une sorte de vaste mur de galaxies, qui nécessitera une explication. Bien entendu, les physiciens ne se contenteraient pas de dire « Nous ne comprenons pas », mais plutôt « Nous allons l’expliquer, donnez-nous du temps » — c’est leur attitude. Nous devons donc dire : « Attendons de voir », n’est-ce pas ?
Il semble que l’explication déclarera presque une sorte d’intention, voyez-vous, ce qui va à l’encontre de l’esprit de toute l’entreprise. Il serait plutôt étrange d’observer une telle intention dans l’univers primitif, à moins que l’on puisse démontrer qu’il existe un processus qui tend à produire ce résultat.
Ils peuvent toujours espérer trouver une explication. Ces choses sont des questions de degrés de confiance et d’espoirs ; peut-être que cela fonctionnera, peut-être pas.
DM : Maintenant, permettez-moi de changer encore un peu de sujet. Quand vous regardez l’histoire de la physique, est-il exact de la caractériser par des périodes de stagnation, suivies de moments de révolution ?
DB : Eh bien, je pense que cela a été quelque peu exagéré. Il y a eu une relative stagnation et une relative révolution, mais je pense qu’il y a eu des changements lents pendant les périodes de stagnation que les gens ont eu tendance à ignorer. Les choses évoluaient sans cesse ; il n’y a jamais eu de paradigme absolument fixe. Et s’il y avait eu moins de pression en faveur d’un paradigme commun, il y aurait probablement eu beaucoup plus de diversité de points de vue, même pendant les périodes de stagnation.
DM : Oui. Mais seriez-vous d’accord pour dire qu’il y a eu des moments où cette relative stase a été ponctuée par…
DB : … par des changements rapides, oui.
DM : Des changements rapides. Et seriez-vous prêt à dire, depuis Aristote jusqu’à aujourd’hui, quel est le plus grand ou les deux ou trois plus grands changements ?
DB : Eh bien, le premier grand changement a été la mécanique newtonienne, vous savez.
DM : C’est le triomphe du modèle mécanique de l’univers.
DB : C’est exact, et cela a été suivi d’une période d’extension et de consolidation. Mais au cours du dix-neuvième siècle sont apparus les champs, les théories du champ de Maxwell, et les difficultés liées à l’éther, etc. se sont accumulées. Puis, à la fin du XIXe siècle et au début du XXe siècle, nous avons assisté à un grand changement, avec l’apparition de la relativité et les débuts de la théorie quantique. Et la théorie quantique complète est apparue dans les années vingt et au début des années trente.
DM : Et tout ce qui s’est passé depuis n’a été que des modifications mineures par rapport à celles-ci ?
DB : Eh bien, il n’y a rien eu de comparable. Je veux dire qu’il y a eu d’autres découvertes ; il y a eu une période lente et régulière de découverte de nouvelles particules, voyez-vous. Les gens pensaient que l’électron et le proton seraient les particules fondamentales ; puis est arrivé le neutron ; puis le méson, et enfin d’autres types de mésons dans les années cinquante. Il y a eu une augmentation lente et constante du nombre de particules avec lesquelles les gens travaillent, et la tentative de les intégrer dans un nouveau système, appelé le modèle standard. Le modèle standard a réussi à systématiser toutes les particules et à traiter certaines propriétés comme les collisions.
Il y a eu une série de réalisations et de prédictions, mais rien de comparable à la mécanique quantique et à la relativité. Les découvertes les plus récentes sont beaucoup plus limitées et provisoires et beaucoup moins élégantes ; et, vous voyez, un peu de force brute a été utilisée pour les marteler, vous savez.
DM : La raison pour laquelle je pose cette question est en partie la suivante : Einstein et Infeld ont écrit leur livre en 1938. Puis, en 1960, Infeld a écrit une nouvelle préface dans laquelle il dit : Écoutez, il ne s’est pas passé grand-chose depuis.
DB : Eh bien, dans les années 1960, il ne s’était pas passé grand-chose ; il s’en est passé un peu plus depuis, mais ce n’est toujours pas quelque chose de très fondamental. Beaucoup de choses nouvelles ont été découvertes, mais le type de choses qui ont été trouvées est une extension du type de choses qui existaient auparavant. Il y a eu des surprises et des différences, mais je pense qu’ils attendent la grande unification. Cependant, les théories des cordes se sont en quelque sorte stabilisées ; il est peu probable que l’on puisse faire grand-chose avec elles, les détecter, et je pense que beaucoup de gens perdent confiance en elles. C’est devenu une sorte de train-train, mais les modes changent dans ce domaine, vous voyez.
DM : Mais vous pensez que le progrès de 1960 à 1980 est plus important que celui de 1940 à 1960 ?
DB : Probablement ; c’est mon jugement momentané, vous savez. Il y a certainement beaucoup plus de travail sur ce sujet entre 60 et 80 qu’entre 40 et 60. C’était la période de la guerre, en partie, ou immédiatement après-guerre. Le nombre de physiciens a explosé vers 1960.
DM : Ils ont donc découvert beaucoup plus de détails.
DB : Oui, ils l’ont systématisée et étendue, avec quelques idées nouvelles sur la manière de procéder, mais pas d’idées radicalement nouvelles. Ils ont différents types de particules, comme les quarks, les sous-quarks, les gluons, etc. En d’autres termes, ils ont suivi la même direction et ont multiplié le nombre de particules et les ont placées dans des systèmes, et ils ont des preuves de l’existence de certains de ces systèmes. Mais la quantité de preuves réelles n’est pas si importante, vous voyez, et probablement des théories très différentes pourraient tout aussi bien y convenir.
DM : Si l’on considère l’ensemble de cette période, comment diriez-vous, en une phrase ou très brièvement, quelle a été la contribution de Newton ? Est-ce qu’il a transformé la chose en machine ?
DB : Eh bien, c’était fait par l’ensemble du système, mais il a fait un très grand pas pour le transformer en un tout qui se tiendrait comme une totalité, vous voyez, avec une loi universelle exprimée mathématiquement.
DM : Et qu’est-ce qu’Einstein a changé ?
DB : Il a conservé ce schéma, mais il l’a étendu aux champs et il a modifié la notion d’espace et de temps dans ce domaine.
DM : Et qu’est-ce que la théorie quantique a ajouté à cela ?
DB : Eh bien, la théorie quantique a nié une grande partie de cela, parce qu’elle a dit que les concepts newtoniens de déterminisme et de continuité s’étaient effondrés.
DM : Il me semble donc que la théorie quantique constitue la plus grande rupture révolutionnaire avec le passé.
DB : Oui, la théorie quantique est bien plus révolutionnaire que la relativité.
DM : Ce n’est pas communément compris.
DB : Elle n’a pas été assimilée de la même manière. La relativité peut être comprise dans une certaine mesure ; d’un point de vue physique et mathématique, sa signification et son fonctionnement sont désormais assez clairs, bien qu’elle ait été très mystérieuse au début. Mais la théorie quantique n’a pas vraiment été assimilée ; en fait, sa signification et son interprétation sont de plus en plus confuses.
Tous les facteurs que j’ai mentionnés précédemment y contribuent, avec chaque nouvelle génération de physiciens. La tendance est de dire que l’interprétation n’a pas d’importance. Les manuels sont rédigés avec quelques mots d’interprétation, puis ils commencent à énoncer les formules, d’en haut, n’est-ce pas ?
DM : Oui.
DB : Les physiciens sont donc tacitement encouragés à penser que c’est ainsi que la connaissance est acquise. Elle provient de diverses autorités, et ils espèrent qu’ils seront un jour l’une des autorités qui l’énonceront.
DM : Je vais donc essayer de dire quelque chose, et dites-moi si c’est faux. Newton a fait de la nature une machine complète. Et pour ce faire, il fallait notamment un espace et un temps absolus. C’est-à-dire que l’espace et le temps existaient de manière totalement indépendante — indépendamment l’un de l’autre, ou de quoi que ce soit d’autre.
DB : Oui. Newton supposait également un déterminisme absolu.
DM : Et le déterminisme absolu. Maintenant, Einstein a fait tomber une partie de cela…
DB : En partie ; son espace et son temps étaient toujours absolus, mais d’une manière plus subtile. Les mesures ordinaires de l’espace et du temps sont devenues relatives, mais la structure de base de l’espace et du temps était un autre type d’absolu ; elle était toujours déterministe.
DM : Toujours déterministe, et pourtant il y a eu des manipulations de la structure fondamentale.
DB : Oui.
DM : Même si elle n’a pas été renversée ou radicalement brisée, elle a commencé à perdre ses amarres.
DB : Oui.
DM : Et puis il y a eu la rupture beaucoup plus radicale de la théorie quantique, qui est née de l’étude de la structure fine de la matière. Lorsque l’on examine la structure fine, ces hypothèses fondamentales et directrices — espace absolu, temps absolu, déterminisme absolu — disparaissent.
DB : Eh bien, oui, du moins pour ce que nous en savons aujourd’hui. Cela ne veut pas dire qu’ils sont éliminés pour toujours, mais cela veut dire qu’au moins à ce stade, ils sont éliminés.
DM : D’accord. Cela donne une vue d’ensemble. Mais je soulève tout cela avec un autre objectif à l’esprit, qui est le suivant : Je remarque en lisant Einstein et Infeld qu’ils discutent de la physique pré-einsteinienne d’une manière qui m’est familière. Mais dès qu’ils commencent à parler d’Einstein et au-delà, de la relativité et au-delà, leur discussion est saturée de mentions de l’observateur.
DB : Cela en fait partie, en effet. Ils ont introduit l’observateur ; la première étape de la théorie d’Einstein, qui a donné naissance à la relativité, consistait à exprimer toutes les mesures comme une relation à un observateur. C’est la théorie spéciale, mais dans la théorie générale, c’est l’inverse. Einstein est revenu à un point de vue absolu d’une nature plus subtile. En d’autres termes, il a utilisé le relativisme pendant un certain temps, comme un outil heuristique, pour briser le vieux moule.
DM : Le relativisme implique donc l’observateur.
DB : Oui, mais il a dit qu’il utilisait cela pour briser l’ancien moule, en introduisant l’observateur pour analyser la situation d’une nouvelle manière. Puis, lorsqu’il est passé à la relativité générale avec les champs et ainsi de suite, il est revenu à quelque chose d’absolu, mais qui contiendrait l’observateur en son sein. Il n’est jamais allé très loin dans cette voie, mais pour compléter la théorie, il aurait dû rendre compte de l’observateur de manière absolue, en tant que partie intégrante de la structure.
DM : Mais la théorie quantique est arrivée et a mis l’observateur au centre de la scène, n’est-ce pas ?
DB : Oui, apparemment, mais là encore, ce n’est pas une obligation ; on peut l’envisager d’une autre manière.
DM : Mais qu’en est-il du principe d’incertitude d’Heisenberg : il faut faire intervenir l’observateur pour pouvoir dire ce qu’a dit Heisenberg, n’est-ce pas ?
DB : C’est exact, oui.
DM : Et c’est un élément fondamental de la théorie quantique, n’est-ce pas ?
DB : Oui. Mais, encore une fois, il n’est pas nécessaire de donner autant d’importance à l’observateur. Dans la théorie que je propose, on peut dire que l’univers tout entier participe, et que l’observateur en est un cas particulier. Il n’est donc pas nécessaire d’accorder une importance particulière à l’observateur. Heisenberg l’a fait, mais c’était sa philosophie. Une grande partie de l’interprétation dépend des préférences de la personne qui la fait. La même situation peut être interprétée de différentes manières.
DM : Je pense qu’il est très, très curieux que la physique se soit embourbée dans ces différents problèmes — les anomalies, l’abandon du déterminisme, et ainsi de suite…
DB : Oui.
DM : et l’observateur est juste là au milieu…
DB : Oui, au milieu de la boue.
[Rires]
DM : Ce n’est pas seulement intéressant en soi, mais c’est aussi un point de comparaison fascinant entre le domaine physique et le domaine psychologique.
DB : Oui. Vous voyez, Einstein a introduit l’observateur au début et il a essayé de s’en débarrasser plus tard. L’idée qu’il existe un observateur distinct est peut-être l’une des failles fondamentales de toute la structure.
DM : Mais ne faut-il pas au moins tenir compte de l’observateur ?
DB : Il faut tenir compte de l’observateur une fois que l’on a compris la théorie de manière plus subtile.
DM : Je vois. Vous parlez de relativité.
DB : Oui, la relativité ou la théorie quantique.
DM : Mais au moins, il faut en rendre compte. Vous ne pouvez pas simplement l’introduire, faire certaines déclarations à son sujet et ne pas en finir avec.
DB : Oui. Mais si l’on donne à l’observateur un rôle fondamental, il est alors très difficile de comprendre ce que l’on entend par cosmologie. Lorsque l’observateur est en quelque sorte à l’extérieur du cosmos, il ne s’agit pas de cosmologie, n’est-ce pas ? C’est l’une des critiques, et plusieurs personnes essaient maintenant d’obtenir une théorie quantique sans observateur, afin de pouvoir construire une théorie quantique cosmologique.
DM : Est-ce une bonne idée ?
DB : Oui, si vous pouvez le faire. Vous voyez, je pense que si vous donnez à l’observateur un rôle fondamental, le problème sera le même que pour la question psychologique. À tout le moins, cela rend la cosmologie impossible ; mais bien sûr, Bohr n’y aurait pas vu d’inconvénient. Il a dit que la cosmologie serait intrinsèquement impossible ; vous ne pouvez pas obtenir la totalité de toute façon, en ce qui concerne Bohr. Vous voyez, vous pouvez adopter cette attitude.
Mais l’introduction de l’observateur peut être source de confusion, si vous l’introduisez dans un sens fondamental en disant qu’il est un élément axiomatique. L’observateur peut être considéré comme faisant partie du système dans son ensemble. Mais je pense que nous avons fondamentalement besoin d’une loi du système qui ne fasse pas intervenir un observateur, mais qui se réfère en quelque sorte à elle-même ; il s’agirait d’une loi autoréflexive.
DM : Existe-t-il des exemples d’une telle loi ?
DB : Je ne pense pas que nous les ayons encore ; mais c’est similaire au problème de la proprioception de la pensée.
Tant que nous essaierons de considérer l’univers comme une machine, là-bas — tant que nous utiliserons les mathématiques dans l’esprit actuel — nous aurons toujours un résidu de cette pensée. En d’autres termes, les mathématiques sont censées décrire quelque chose de différent des mathématiques, n’est-ce pas ? Je pense donc que toute notre approche intègre tacitement l’observateur d’une certaine manière, parce qu’elle dit qu’il y a quelque chose là dehors et que quelque chose d’autre le décrit.
DM : Est-ce là le talon d’Achille de l’approche mathématique de la physique ?
DB : C’est possible, oui.
DM : Vous dites que l’observateur est implicite dans l’approche mathématique d’une manière qui n’est pas entièrement comprise par les mathématiques.
DB : Oui. Les gens essaient de dire que ces équations impliquent un observateur, mais d’une certaine manière, il y a toujours un résidu du problème. Je veux dire qu’il peut être utile de le faire d’une certaine manière, mais je pense qu’il y a quelque chose dans l’attitude mathématique qui exclut, qui rend difficile l’introduction de la notion de participation. C’est une sorte d’abstraction qui tend à symboliser quelque chose d’autre qu’elle-même. C’est le véhicule de la vérité absolue qui symbolise quelque chose d’autre dont il est la vérité.
DM : On aboutit donc au dualisme du sujet et de l’objet.
DB : Oui. On se demande alors comment ces mathématiques ont pu apparaître dans l’univers, ou comment l’univers a pu produire les mathématiques qui lui permettent de se connaître lui-même. C’est un peu comme le théorème de Gödel, etc.
DM : Qu’est-ce que le théorème de Gödel a à dire aux physiciens ?
DB : Eh bien, je pense que cela implique en quelque sorte que nous n’aurons pas de théorie finale. Vous savez, le théorème de Gödel dit que tout système cohérent d’axiomes est incomplet ; bien qu’il puisse être vrai, il dépend de quelque chose d’extérieur au système pour être vrai. On peut toujours se demander ce qu’il en est de cet élément extérieur au système. Il peut être limité, n’est-ce pas ? Et il peut dépendre d’autre chose à son tour. Vous pourriez étendre le système pour l’inclure, mais cela dépendra à nouveau de quelque chose, selon le théorème de Gödel.
Certaines personnes ont critiqué le théorème de Gödel en disant que pour prouver ce théorème, il faut aussi faire des hypothèses qui doivent être critiquées. En d’autres termes, certains ne sont pas certains de la logique qui sous-tend ce théorème. Vous voyez, on a l’impression qu’il y a là matière à problème. Quelque part, il doit faire une supposition, utiliser un système de suppositions pour prouver son théorème ; et, selon le théorème, cela doit dépendre de choses qu’il n’est pas en mesure d’énoncer. S’il les énonce, il crée un système plus vaste qui dépendra de quelque chose qu’il ne peut pas énoncer.
On peut donc se sentir un peu mal à l’aise avec le théorème lui-même. Il soulève une question intéressante, mais on pourrait se sentir un peu mal à l’aise quant à l’étendue de la preuve qu’il a apportée. Mais si nous acceptons que c’en est ainsi, alors nous pouvons dire qu’il est douteux que l’on ne puisse jamais avoir une théorie qui explique tout.
DM : Très bien. Je me demande si nous pourrions revenir encore une fois sur la question de la matière et des champs. La théorie quantique accorde-t-elle une autorité totale aux champs ?
DB : Que voulez-vous dire ?
DM : Considère-t-elle les champs comme absolument valables, comme le fondement de la réalité physique ?
DB : La théorie quantique peut s’appliquer à n’importe quelle théorie classique. C’est un ensemble de règles qui transforme une théorie classique en théorie quantique. Si nous l’appliquons aux particules, nous obtenons une certaine théorie. Nous pouvons également l’appliquer aux champs, et nous obtenons ce que l’on appelle la théorie des champs quantifiés. Dans la théorie des champs quantifiés, le champ devient discontinu et possède des propriétés semblables à celles des particules.
Tout comme la théorie quantique appliquée aux particules donne des propriétés de type ondulatoire, la théorie quantique appliquée aux champs donne à ces derniers des propriétés de type particulaire. Nous en arrivons à une situation où les particules peuvent être traitées comme des états particuliers du champ. Mais nous ne savons pas très bien ce que cela signifie.
DM : Comment un champ peut-il… Qu’est-ce qu’un champ ?
DB : Qu’est-ce qu’une particule ? Une particule est définie comme un point [1], et on ne peut pas non plus dire ce que c’est. Un point mathématique n’a pas d’extension ; et ils n’ont pas encore réussi à élaborer une théorie d’une particule étendue qui soit compatible avec la relativité.
Vous voyez, je pense que la physique telle qu’elle est aujourd’hui ressemble un peu aux mathématiques : nous formulons certaines hypothèses et certains systèmes, nous y travaillons avec et, sur la base de quelques hypothèses, nous incluons un grand nombre de choses. La théorie ne tente pas d’expliquer quelles sont ses hypothèses ultimes. Aucune théorie ne peut le faire ; cela ne ferait qu’engendrer d’autres hypothèses qu’il faudrait expliquer. Vous pourriez dire qu’un champ est un x, mais qu’est-ce que x ? Ou une particule est x. Si je dis qu’une particule est un point, vous me demanderez ce qu’est un point, n’est-ce pas ?
DM : Hier soir, je crois que vous avez dit qu’un champ est une propriété de l’espace.
DB : Oui, mais c’est aussi le cas d’une particule, dans un certain sens.
DM : Mais si l’espace est le vide, alors il n’a pas de propriétés.
DB : Eh bien, la physique s’est déjà engagée dans l’idée que l’espace a des propriétés.
DM : Dans ce cas, ce n’est pas de l’espace.
DB : Nous l’appelons espace parce que ce que nous appelons l’espace vide a des propriétés, c’est tout.
DM : Mais pourquoi l’appeler espace s’il y a quelque chose dedans ? Ce n’est pas vide.
DB : Par espace, nous entendons uniquement la zone que nous percevons comme vide, mais qui peut en fait être pleine, n’est-ce pas ? L’espace est, quand nous regardons les choses et disons que la matière telle que nous la connaissons n’est pas là. Mais il peut être rempli de quelque chose qui ne se voit pas directement.
DM : Ensuite, on veut savoir ce qu’est ce quelque chose.
DB : Eh bien, nous l’appelons champ, mouvement ; quoi que vous disiez, vous devez expliquer ce que c’est, vous voyez. On ne peut pas dire définitivement ce qu’est quelque chose, n’est-ce pas ? Je veux dire, ce qui est là, nous le disons, ce sont les champs.
DM : [Rires]. Voilà donc ce qu’est un champ. C’est ce qui n’est pas compris — qui a des propriétés observables.
DB : Eh bien, mais la particule est la même, voyez-vous. La particule n’est pas comprise non plus — il n’y a pas de théorie cohérente de la particule. Si vous dites que c’est un point mathématique, personne ne comprend vraiment ce que cela signifie, et cela conduit à des infinités et à des résultats erronés ; et si vous dites que c’est une région étendue, cela s’effondre également dans la relativité ; et de toute façon vous n’avez pas de bonne théorie sur la raison pour laquelle elle devrait être étendue et ainsi de suite, vous voyez. À l’heure actuelle, il est impossible de dire ce qu’est une particule, si ce n’est en fonction de ce qu’elle fait.
DM : C’est pour cela qu’ils essaient de briser les particules ? Est-ce que c’est lié ?
DB : Eh bien, ils essaient de trouver leur structure, vous voyez.
DM : Cela résoudra-t-il la question de savoir ce qu’est une particule ?
DB : Eh bien, si vous pouvez dire qu’elle a une certaine structure, cela vous aide à savoir ce que c’est, n’est-ce pas ? Si vous dites, qu’est-ce qu’une maison, eh bien, elle est faite de briques et elle a une certaine structure. Ensuite, il faut se demander ce que sont les briques, et elles sont faites de grains de ceci et de cela ; puis ce qu’elles sont, elles sont faites d’atomes ; et finalement, on s’arrête à un certain point, et on dit qu’on s’arrête là…
DM : Un instant. Si je vous comprends bien, vous dites qu’il y a une difficulté théorique fondamentale concernant les particules : c’est-à-dire que, selon la théorie, elles ne peuvent être ni infiniment petites, ni avoir d’extension.
DB : Oui.
DM : La physique expérimentale ne poursuit-elle pas la même question d’une manière différente ? C’est-à-dire qu’elle essaie de trouver la nature des particules.
DB : Il essaie de la trouver, mais pour ce faire, nous devons formuler certaines hypothèses. Nous avons des hypothèses quelque peu incohérentes aujourd’hui ; mais si nous supposons simplement que la particule a un certain type de structure, même si cela n’est pas entièrement compatible avec tout le reste, nous pourrons obtenir des conséquences correctes. Il est toujours possible d’obtenir des conséquences correctes à partir d’une théorie qui n’est pas tout à fait juste.
DM : Il semble que nous ayons une accumulation d’anomalies. L’une d’entre elles est que l’on n’a jamais répondu correctement à la question de Zénon. Une autre est que la théorie quantique et la relativité ne sont pas totalement compatibles.
DB : Oui.
DM : Et maintenant, nous avons celui-ci, qui est que…
DB : … nous ne savons pas ce qu’est une particule ; nous ne pouvons même pas dire d’une manière ou d’une autre ce qu’est une particule ou quelle est sa structure.
DM : Elle ne peut ni avoir d’extension ni être sans extension ; il n’y a pas de solution possible.
DB : Néanmoins, nous pouvons élaborer des théories dans lesquelles les particules sont, disons, sans extension ; et au moyen de certaines règles, nous pouvons supprimer certaines des conséquences indésirables de cette situation et obtenir des résultats qui sont corrects, voyez-vous.
DM : Cette anomalie est-elle communément admise ?
DB : D’une certaine manière, oui ; je pense que les gens minimisent toujours cette idée, mais elle est là. Je veux dire que ceux qui y réfléchissent savent qu’elle existe. Mais la plupart des physiciens n’y penseront probablement pas. Ils pensent d’abord à leurs propres affaires, n’est-ce pas ?
DM : C’est donc une semi-reconnaissance.
DB : Oui.
DM : Les expériences permettent-elles de répondre à ce problème théorique ?
DB : Eh bien, ils s’y essaient ; par exemple, nous n’avons pas encore trouvé de structure à l’électron. S’il y avait une structure, certaines conséquences s’ensuivraient dans la diffusion des électrons. Mais ce n’est pas le cas, et il semble donc que l’électron n’ait pas de structure, du moins pas plus grande que dix à la puissance moins seize (10-16) centimètres. S’il était plus petit, une expérience pourrait le manquer.
On a découvert que d’autres particules, comme les protons, avaient une structure de quarks, car la diffusion montre qu’elles ont trois centres. Mais alors, que sont les quarks ? Vous ne faites que repousser la question, n’est-ce pas ? On pourrait dire qu’ils sont constitués de sous-quarks, ou d’autre chose, mais alors qu’est-ce que c’est ?
Vous voyez, le problème se posera quelque part, mais vous pouvez dire qu’à un certain niveau d’expérience, il n’est pas important, et vous pouvez tester certaines caractéristiques de la structure sans résoudre le problème en fin de compte. On peut voir que les briques font la maison sans savoir quelle est la structure des briques. Nous pouvons faire la même chose en physique. Nous savons maintenant que les protons ont une structure de quark, mais nous ne pouvons pas dire quelle est la structure du quark.
DM : Mais tous ces travaux expérimentaux abordent-ils d’une manière ou d’une autre la contradiction théorique entre une particule qui a une extension et une particule qui…
DB : Non, pas en fin de compte. En fin de compte, non, parce que tout ce qu’on peut faire, c’est dire que la particule qui a une extension est faite de particules plus petites, mais les particules plus petites auront toujours le même problème.
DM : Donc ça ne répondra donc jamais au problème théorique.
DB : Non, à moins qu’une nouvelle idée ne découle de la théorie. L’expérience ne peut pas répondre au problème.
DM : Cette anomalie concernant l’extension ou l’absence d’extension apparaît-elle principalement dans le cadre de la relativité, ou également dans celui de la théorie quantique ?
DB : Cela apparaît dans la relativité ; et elle apparaît aussi sous une forme plus forte dans la théorie quantique.
DM : Une forme plus forte.
DB : Dans la théorie quantique relativiste. Dans la théorie quantique ordinaire, il serait possible de traiter ce problème, mais la tentative de rendre la théorie quantique compatible avec la relativité donne lieu à la même anomalie, mais en plus fort. La théorie quantique rend impossible la localisation des choses ; elle les fait sauter beaucoup plus, de sorte que la tentative de maintenir une structure est beaucoup plus difficile qu’elle ne l’est dans la relativité simple.
Le point fondamental est le suivant : comment rendre compte de la stabilité d’une structure s’il y en a une ? La relativité dirait qu’il doit y avoir des forces entre toutes les parties de la structure ; et vous pouvez élaborer ce que l’on appelle une théorie des champs non linéaire qui stabiliserait les structures dans le cadre de la relativité simple. Elles sont quelque peu arbitraires aujourd’hui, quelque peu inventées, mais vous pourriez élaborer une sorte de théorie qui expliquerait qu’une particule est une impulsion stable du champ.
Si l’on essaie de faire cela par la mécanique quantique, on échoue parce qu’il y a d’autres mouvements quantiques. Vous ne pouvez pas contrôler ces mouvements et vous ne pouvez donc pas expliquer comment la structure se maintient.
DM : Vous commencez donc par étudier la matière et vous aboutissez à un mystère total.
DB : Eh bien, vous pouvez obtenir de nombreux résultats corrects, mais les fondements de la théorie sont mis en doute, n’est-ce pas ?
DM : Mis en doute ? On dirait un énorme manteau de doute.
DB : Oui. L’hypothèse la plus raisonnable est que la théorie est une sorte d’approximation qui s’effondre à un certain moment.
DM : Et pourtant, c’est au moment même où les personnalités de premier plan pensent qu’elles maîtrisent la situation et qu’il ne leur reste plus que quelques décimales avant de tout comprendre.
DB : Ce qu’il faut retenir de tous ces problèmes liés à la théorie quantique, c’est qu’il existe ce que l’on appelle des techniques de renormalisation utilisant les diagrammes de Feynman. On part d’une certaine théorie, puis on applique ces techniques qui modifient réellement la théorie d’une manière inconnue, et on obtient des résultats finis pour de nombreuses choses. Et ils espèrent qu’à terme, cela fonctionnera jusqu’au bout, de sorte que lorsque vous combinerez la théorie avec ces techniques, le problème ne vous gênera plus, vous voyez.
DM : C’est un véritable acte de foi, n’est-ce pas ?
DB : Il y a un grand élément de foi là-dedans, mais il y a toujours des éléments de foi chez les gens qui poursuivent des théories physiques. Je veux dire, c’est comme ça que ça marche : les gens y croient, et ils sont rassurés de croire qu’elles vont vraiment fonctionner ; sinon, il serait même difficile de continuer, n’est-ce pas ?
DM : Voulez-vous dire que les techniques de renormalisation sont les pansements qui maintiennent l’ensemble de la structure ?
DB : D’une certaine manière, oui. Elles permettent de calculer un grand nombre de résultats très précisément, lorsque l’on élimine ces infinités d’une certaine manière. On espère qu’un jour, quelqu’un pourra élaborer une nouvelle théorie qui éliminera les infinités, et que l’approche de renormalisation en sera une approximation. Mais rien n’indique que cela se produira.
Vous voyez, il y a un grand élément de foi et d’espoir en ce qui concerne les fondamentaux.
DM : Que pourrait-il se passer pour que les gens prennent ces difficultés plus au sérieux ?
DB : Eh bien, je ne sais pas, c’est connu depuis si longtemps. Je ne pense pas que les gens veuillent y prêter trop d’attention. Ils pensent qu’en suivant cette voie, ils vont faire des progrès constants, en prédisant de plus en plus d’expériences, et qu’ils seront finalement capables de tout prédire — ils auront la théorie de tout. Ils disposeront d’un ensemble de règles leur permettant de prédire le résultat de chaque expérience.
DM : Et leur travail sera alors terminé ?
DB : Eh bien, je suppose que si vous adoptez l’attitude suggérée par Hawking, alors nous pourrions être remplacés par des ordinateurs. Il ne peut dire cela qu’en supposant que le but de tout cela est d’obtenir un ensemble de règles qui vous permettront de tout calculer ; sinon, pourquoi dirait-il que les ordinateurs peuvent alors prendre le relais ?
DM : Mais vous sous-entendez que, même si nous parvenons à un point où tout peut être prédit, cela ne signifie pas nécessairement que beaucoup de choses ont été comprises.
DB : Oui. Mais ils pouvaient espérer que tout ce qui était vraiment important pouvait être prédit, ou que tout ce qui était prévisible pouvait être prédit, disons-le ainsi.
DM : Mais étant donné les anomalies plutôt frappantes à la base de ces paradigmes, ne semble-t-il pas qu’à un moment donné, les anomalies produiront une étape qui défie la prédiction, ou dans laquelle les résultats sont très différents de ceux de…
DB : Oui, je le pense, mais c’est peut-être encore loin, voyez-vous. Ce qui semble le plus probable, c’est que, si la théorie doit s’effondrer, elle le fera à un endroit appelé la longueur de Planck de dix à la puissance moins trente-trois (10-33) centimètres. C’est à ce moment-là que toutes les approximations s’effondrent. Cette longueur implique les constantes des trois théories : relativité, théorie gravitationnelle et théorie quantique. Lorsque ces trois théories se rejoignent, à cette longueur de dix à moins trente-trois (10-33) centimètres, elles s’effondrent peut-être toutes.
C’est très court, vous voyez. Nous avons vu que la structure de l’électron n’a été étudiée que de dix à moins seize (10-16) jusqu’à présent.
Ces hautes énergies sont l’un de leurs espoirs d’y parvenir. Je pense que même dans ce cas, il n’y aura pas de rupture évidente, parce que c’est un désordre très compliqué. Lorsque vous bombardez quelque chose avec une particule à haute énergie et qu’elle entre en collision, elle émet un grand nombre d’autres particules, et qui sait ce que vous pouvez en dire ? Il n’y a donc pas de lien évident entre cela et l’effondrement de la théorie.
DM : De quoi découle la longueur de Planck ?
DB : Cette question découle de la tentative d’élaborer une théorie quantique de la gravité, une théorie quantique relativiste de la gravité. Ce faisant, on s’aperçoit que la théorie quantique implique des fluctuations du champ gravitationnel. Les fluctuations deviennent plus importantes à mesure que l’on considère des distances plus courtes ; et à dix moins trente-trois (10-33), les fluctuations deviennent si importantes qu’elles rendent toute la notion d’espace et de temps indéterminée. En effet, le champ gravitationnel est censé affecter la signification de ce que l’on entend par longueur, temps, etc. C’est la base de la théorie de la gravité d’Einstein.
DM : Jusqu’à présent, nous avons discuté de la relativité et de la théorie quantique ; mais maintenant, la théorie de la gravitation est-elle une autre théorie, distincte, ou… ?
DB : Eh bien, il s’agit de la relativité générale plutôt que de la relativité restreinte, voyez-vous. Einstein a commencé par la relativité restreinte, où la gravitation pouvait être négligée.
DM : Lorsque j’ai demandé ce qu’était la relativité et que vous avez répondu que c’était ce qui arrivait à l’espace et au temps à des vitesses proches de celle de la lumière…
DB : C’est celle dont je parlais.
DM : Spéciale.
DB : Oui. Mais la relativité générale va plus loin et dit que l’espace-temps est affecté par les champs gravitationnels.
DM : Cela donne-t-il lieu à ce qui est essentiellement un autre paradigme ?
DB : Eh bien, Einstein la considérait comme une généralisation de l’autre ; il ne pensait pas qu’il s’agissait d’un paradigme radicalement différent. Elle apporte une attitude assez différente, non seulement en ce qui concerne la gravitation, mais aussi l’idée que l’espace et le temps sont liés à la gravitation, ce qui était une idée nouvelle. Elle donnait également beaucoup plus d’importance au champ et ne mettait plus l’accent sur l’observateur. Ainsi, dans la relativité générale, l’observateur n’est pas aussi important, même si, vous savez, vous pouvez toujours revenir à la relativité restreinte et l’y inclure.
DM : Quand la longueur de Planck a-t-elle été découverte ?
DB : On ne l’a jamais découverte — on a remarqué qu’il s’agissait d’une constante fondamentale de la théorie physique. Ces trois théories se rejoignent à ce moment-là et provoquent un effondrement.
DM : La longueur de Planck est un concept très intéressant. Le simple fait qu’un tel point de contact entre les trois théories existe — c’est une constante dans chacune d’entre elles.
DB : Oui. Oui, c’est un endroit où au moins un ou deux d’entre elles doivent s’effondrer, ou peut-être les trois.
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1 Sur la notion de point et sa problématique, lire sur ce site Le point : la matérialisation du néant ?