Essai de philosophie quantique

La physique quantique est un excellent résumé du monde de la connaissance et des problèmes posés par l’existence. Elle est le point de liaison entre l’univers macroscopique que l’on croit connaitre et le monde infini ultra microscopique, que l’on ignore totalement.

La thèse soutenue dans cet essai d’épistémologie est que la physique quantique est foncièrement dualiste. Cette discipline concerne le monde des atomes et de leurs constituants comme l’électron, le neutrino, le proton et les autres particules qui constituent la matière, sans oublier leurs agents de communication que sont le photon et le gluon. Le photon est sans doute l’être le plus informé sur son monde. Sa compétence dans ce domaine ne peut être mise en cause. Sur les milliards de ses congénères qui parcourent l’univers nous avons choisi de faire parler l’un d’entre eux. Son nom est Philoton. Il se pique de philosophie et comme tout bon philosophe qui se respecte, il est intarissable sur tous les sujets. Nous lui avons demandé d’être le plus clair possible et de ne pas utiliser un langage abscons et ésotérique contrairement à ceux qui veulent nous noyer sous un déluge de vérités toutes faites, il est pour nous le meilleur avocat et un grand disciple de la doctrine du dualisme moderne.

Le monde subatomique est à l’échelle la plus basse possible. Ses dimensions sont à des milliardièmes des nôtres. Mais il en est la base et s’il est reconnu qu’il est incontestablement dualiste, alors ce qui lui est superposé l’est également.

Ce qu’il faut c’est essayer de décrire ce qui nous entoure de manière à le maitriser et en tirer les meilleurs avantages pour mieux se débattre dans un milieu trop souvent hostile. A quoi bon se poser des questions existentielles ? Toute réponse nécessite pour la justifier une autre question. C’est sans fin, on ne peut que constater ce qui est. C’est ainsi, ni plus ni moins. Notre ami Philoton par sa faconde, va bien nous aider à débroussailler un univers d’une extraordinaire complexité.

Le slogan de la doctrine dualiste est le suivant : « Rien ne peut exister dans le monde connu sans qu’il ne contienne au moins, en puissance, son opposé ».

Autrement dit pour que quelque chose puisse être, il faut qu’elle soit en regard de son contraire. Tout ce qui est compréhensible commence par « deux », par un couple d’opposés. Le « un » seul est plat, uni, inerte. Il ne peut se justifier par lui-même. Il n’offre aucune aspérité pour s’y accrocher. Entre quelque chose et rien il y a le « juste milieu » dont tout provient et où tout retourne.

Prenons l’exemple du bien et du mal. Le bien ne peut exister seul. Il lui faut du mal pour le mettre en valeur. Inversement on ne peut parler du mal qu’en le confrontant avec le bien. Ces deux notions sont conflictuelles et complémentaires. Elles peuvent s’auto-détruire tout en ne pouvant se passer l’une de l’autre. Elles oscillent autour du neutre, du juste milieu qui est ni bien, ni mal. Quand l’une augmente l’autre diminue comme le fléau d’une balance. Nous reverrons cela dans les grandeurs conjuguées (espace-temps et énergie-masse) des relations d’indétermination. C’est le couple basique. Ces valeurs oscillent autour d’une valeur pivot constante de telle sorte que l’une est l’inverse de l’autre. C’est la constante dite de Planck qui est ce pivot. Elle est l’unité monétaire d’échange la plus faible, symbolisée par h. Si l’une des grandeurs conjuguées varie, l’autre se modifie en sens inverse.

La notion de couple est née du constat que l’être et le non-être sont l’essence même de notre univers. Comment s’est produit le saut de l’un à l’autre. Si l’être minimum est h la question se transpose dans le fait de savoir pourquoi ce saut quantique ? Nous savons que cela est du à l’électron qui dans l’atome change brusquement d’orbite. La question reste : qu’est-ce qui fait qu’un électron saute inopinément d’un niveau d’énergie à un autre, la quantité d’énergie étant toujours proportionnelle à h. C’est le mystère du discontinu qui est à la base de toute la physique. C’est une sorte de conflit entre le positif, le proton et le négatif de même valeur : l’électron, censé tourner autour dans un état d’apparence stationnaire. La matière donc, la vie, est fondée sur ces sautes d’énergie qui sont provoquées par l’absorption ou la désorption de photons. Tout repose sur ce processus essentiellement dualiste et, au fond, très simple.

Dans la pièce qui nous est jouée il y a trois acteurs principaux : le proton, l’électron et le photon. Chacun se comporte »comme si » ils étaient « à la fois » corpuscule et onde. Encore un des mystères du quantique, essentiellement dualiste, car l’un ne va pas sans l’autre. Il y a d’autres particules que nous découvrirons au fil de cet exposé.

Tout, absolument tout, homme, animal, végétal, minéral, planètes, étoiles, galaxies, est composé d’un nombre réduit de ces particules. Leur durée de vie est très variable. Ce qui est absolument effarant c’est que quel que soit l’objet que l’on perçoit, stylo, chaise, table, chien, insecte, bactérie, virus, brique, arbre, rose, tout cela est constitué des mêmes ingrédients et n’est qu’apparence. On peut dire : donnez-moi ces particules et leurs agents de communication et je vous ferai un monde. Il suffit donc de connaitre des infimes objets pour en déduire tout ce qui existe. Et bien, non, car ce que nous percevons à notre échelle ne sont que les propriétés émergentes d’un grouillement de particules qui associent leur extrême petitesse à leur énorme nombre. Mais ce sont toujours les mêmes en petit nombre qui créent par leur mélange l’extraordinaire diversité des êtres.

Nous allons essayer de décrire ce petit monde en mettant en avant son aspect dualiste. Mais pour le comprendre il faudra dépasser la logique de nos raisonnements. Comme nos moyens de connaissances limités ne sont que ceux que la nature nous a donné, le monde quantique va nous apparaitre comme tout à fait étrange. Il ne communique avec nous que par les effets qu’il produit et qui sont observables par nous et nos appareils. La physique quantique n’est que la mise en forme le plus souvent mathématique des signes que donne ce monde de son existence. Apparemment son comportement n’obéit pas aux mêmes règles que sont les nôtres.

Donnons une idée de ce que peut être le numérique que l’on peut associer aisément au quantique. Considérons l’exemple {0,1} de l’informatique, cela signifie qu’un ordinateur ne sais compter que jusqu’à 1. Pour 2 on ne peut qu’écrire 10 et 11 pour 3, 4 est défini par 100, 5 par 101, 7 par 111 et 8 par 1000. En n’utilisant que 0 et 1 on peut ainsi compter indéfiniment des objets. A partir du moment où l’ont peut réduire le temps du passage de 0 à 1 et de 1 à 0 et miniaturiser ces opérations comme c’est le cas avec les circuits intégrés, il est possible de réaliser des grandes chaines de 0 et 1. Le nombre de combinaisons possibles pour une suite de 1 ou 0 est égal à 2^n. Si sur un échiquier on laisse pour chaque case la possibilité d’être blanche ou noire, il y a2⁶⁴ combinaison soit 20 milliards de milliards. Si l’on considère un cube ayant huit cases part côté il y a 2⁶⁴x2⁶⁴=2¹²⁸ il faut multiplier 20 milliards de milliards par 20 milliards de milliards. Il est tout à fait possible de concevoir un dé à jouer qui aurait 8 cases noires ou blanches par côté. Serait il possible d’y inclure tout ce qui s’est produit et se produit dans l’univers ? Il suffit de penser à 2¹⁰⁰⁰ ou plus pour commencer à tutoyer l’infini. Avec cette explication on voit bien que William Blake avait eu raison de « voir un monde dans un grain de sable » et de « tenir l’infini dans la paume de la main ».

Revenons aux opposés. Ils sont confondus dans l’espace et le temps. Quand l’un est réel l’autre qui en est la négation est virtuel c’est-à-dire en puissance de se manifester, toujours prêt à passer dans le concret. Ils sont, à la fois, leurs contraires. Ils ne se dissocient que suite à un choix délibéré. Il ya une multitude de couple d’opposés dans la nature. Le couple basique qui génère tous les autres est : « Non-être et être ». Ces exemples se dissolvent dans un « juste milieu » qui n’est ni l’un ni l’autre.

William Blake a écrit au début du 19^ème siècle dans le « Mariage du ciel et de l’enfer » : « Si les portes de la perception étaient nettoyées chaque chose apparaitrait à l’homme telle qu’elle est, infinie ». Nous allons essayer d’examiner si la physique quantique permet de voir plus clair et de désembuer nos lunettes.

Des auteurs dramatiques tels Shakespeare, Calderon, Corneille ont inséré une pièce de théâtre dans une autre en cours d’exécution. Pirandello n’y a pas échappé. Dans sa pièce « Six personnes en quête d’auteur » (1921), il fait intervenir six personnes qui interrompent la répétition, alors en cours, d’une pièce de théâtre. Ces six personnes qui constituent une famille, demandent au directeur d’improviser un scenario avec ses acteurs pour terminer la pièce où leur auteur les a abandonnés. La troupe en répétition s’exécute et prolonge le drame des six acteurs frustrés. Mais ceux-ci ne sont pas satisfaits de leur prestation et décident de jouer eux-mêmes. Ils le font avec une telle véracité qu’à la fin on ne peut plus partager la fiction du réel. Un quiproquo s’ensuit et on ne sait plus si les six acteurs interprètent leur propre histoire ou sils simulent une action. Il en résulte une confusion et tous les acteurs quittent la scène laissant seul le directeur qui se plaint d’avoir perdu une journée de répétition.

Il y a essentiellement deux raisons pour lesquelles nous avons cité la pièce de Pirandello.

Dans le monde il y a six acteurs principaux qui sont : l’électron, le neutrino, le quark up, le quark down, constituant ce que l’on dénomme la matière et leurs agents de communication que sont le photon et le gluon. Chacun d’eux possède une aura ou onde qui permet de préciser la probabilité de les trouver en temps et en lieu déterminés. Les autres acteurs ne sont que des seconds rôles. Une des caractéristiques principales du monde quantique c’est l’indiscernabilité. On ne peut différencier des particules de même nom sauf en leur lieu et temps. Si cette particule parcourt plusieurs chemins pour aller d’un point à un autre on ne peut savoir lequel d’entre eux à été emprunté. Si l’on veut connaitre alors nous sommes comme un éléphant dans un magasin de porcelaine. On détruit ce qui nous est totalement incompréhensible. Nous avons l’habitude de distinguer, de séparer, d’analyser pour se repérer au mieux dans ce qui nous entoure.

Pour les six acteurs qui font le monde tel qu’il nous apparait, on pourrait presque dire que ce sont les mêmes qui jouent. Chacun est le clone, le sosie des ses collègues qui, en fait, nous semblent dispersés. Seul l’espace et le temps permettent de les identifier. Mais ces notions ne sont que des « illusions tenaces », suivant l’expression d’Einstein.

Le monde est ainsi un immense théâtre où jouent toujours les mêmes acteurs.

La deuxième raison est ce qu’on appelle, à l’ancienne, la « mise en abyme ». Si des acteurs peuvent jouer une pièce dans la pièce, ils pourraient aussi bien jouer une autre pièce dans celle qui s’encastre dans la première. Cela peut être sans fin. Il existe de nombreux exemples de cette mise en abyme. C’est une sorte de symétrie, une auto-similarité, une récursivité avec une réduction à 0. Le zéro n’est accessible que par un nombre infini d’étapes, on peut aussi, par un retour inverse par une démarche également infini ver le tout. L’accès infini au rien ou au tout ne sont pas à notre portée. Ceci pour la raison simple que cela serait en dehors de l’agitation constante des particules. Le fini est la caractéristique de la vie. Sans limites, c’est inconcevable. L’infini, le néant, l’absolu sont une évidente démonstration de leur inaccessibilité. La certitude est la négation de l’existence qui est ce que l’on peut atteindre. Le monde tel qu’on le mesure est fugacité, précarité, probabilité, animation, imprécision. Si l’on pouvait parvenir au zéro, à l’infini, cela serait la non- vie. C’est inconnaissable, interdit à tout ce qui prétend être mais ce sont des pôles d’attraction auxquels tout aspire pour jouir du repos absolu que nous ne pouvons que désirer. Le fini est ce qui est lié à l’être comme l’infini l’est au non-être. L’infini, l’absolu sont inaccessibles par tout ce qui est mobile car ils résident dans le néant.

Transmettre une information du monde quantique au monde classique demande une énorme amplification puisqu’il y a une grande différence d’échelle de l’ordre de plusieurs milliardièmes à franchir. Pour qu’un évènement quantique soit perceptible à notre niveau, il faut qu’il ait suffisamment d’énergie. Les particules dites réelles ne se font connaitre que par leurs effets et les traces qu’elles laissent.

Nous sommes à mi-chemin entre la quantique et le cosmologique qui sont impalpables. On ne peut que les imaginer à partir de sensations et d’images en calquant sur ce qui est à notre proximité en partie paralysés par le carcan de nos faibles moyens limités.

Il y a cependant un lien entre ces mondes. C’est qu’ils sont tous exclusivement construits à partir des seules particules subatomiques. Nous percevons des signes de leur manifestation. Nous les interprétons à notre façon en essayant d’y adapter nos concepts, nos méthodes, notre manière de chercher une cause, une raison qui soient conforme à nos habitudes de pensées. Il est bien entendu que s’il y a une réalité, elle est déformée par la brutalité de nos interventions animées par notre inextinguible soif de connaitre, sans souci de troubler ce monde très fragile où règne la plus extrême petitesse. Il suffit d’un rien pour qu’il se réfugie dans sa coquille en ne montrant que le bout de son nez. Les particules ont l’unique particularité de vouloir rester indiscernables. Comme on ne perçoit que ce que l’on peut distinguer cela ne rend pas les choses faciles.

Ce refus de se dévoiler vient sans doute du fait que les états des objets quantiques se superposent dans une certaine cohérence. Les termes classiques sont sans doute inappropriés pour définir un phénomène purement quantique. Nous voulons pour connaitre, disséquer et séparer. Dès que l’on veut faire cela, il ya décohérence et effondrement de la superposition. Nous vivons dans un monde causal où les évènements s’enchainent suivant l’espace et le temps. La superposition supposée des états quantiques est contraire à nos méthodes de connaissance et si nous voulons savoir, l’intrusion de nos moyens d’investigation est destructrice et revient à nos critères qui sont qu’une chose ne peut qu’être ou ne pas être. Le monde quantique semble ignorer ce dilemme et faire « comme si » un état pouvait être « à la fois » les deux côtés de la pièce de leur monnaie d’échange.

Tous les scénari du monde reposent sur les six particules subatomiques et leurs collègues qui sont en fait des personnages falots, fantomatiques, impalpables. Pour leur faire dire ce qu’elles sont, il faudrait utiliser un langage ésotérique qui nous est hermétique. Nous sommes tous des enfants de cette petite famille. Nous utilisons le langage mathématique pour les approcher.

On admet que le monde que nous avons l’habitude de considérer n’est qu’illusion, apparence. Or l’observation des évènements quantiques amènent ceux-ci à notre niveau de compréhension dans notre moule de pensée. Alors ce que nous percevons des phénomènes microscopiques n’a que la consistance du rêve. Les évènements rêvés n’ont pas de réalité au sens que nous donnons à ce mot c’est-à-dire quelque chose de palpable, de visible, de bruyant, de goûteux, d’odoriférant, de ressenti par notre corps. Ils sont simplement imaginés. Des phénomènes physico-chimiques viennent à notre conscience sans qu’ils aient été provoqués par quelque chose de matériel. Ils ne sont ni hypostasiés, ni réifiés. On peut par conséquent dire que les évènements quantiques sont du domaine du rêve traduits dans un langage sensoriel. Mais ce que l’on considère comme classique est d’origine quantique. Rêve ou réalité tout est constitué par des objets quantiques à la fois ondes et particules et leurs interaction champêtres.

On tourne en rond, le quantique observe et mesure la quantique qui se manifeste par du quantique. C’est un cercle vicieux, un diallèle et par conséquent non générateur de connaissance qui est une construction mentale. Dans ce cas on construit un édifice cérébral en utilisant les mêmes matériaux que ceux que nous voulons investiguer. S’il y a une réalité subatomique c’est d’être incompréhensible. Expliquer en se servant de ce que l’on veut expliquer est une pétition de principe. On ne peut progresser dans cette voie. C’est une impasse, une aporie. Tous ces beaux édifices mathématiques ne sont qu’illusion. On ne peut raisonner avec les mêmes moyens que ceux sur lesquels on cogite, on pense avec ce qu’on veut décortiquer. Tout cela est sans fondement. La pensée ne peut avoir d’existence comme le prétend Descartes, car elle utilise elle-même des processus subatomiques qui sont immatériels. La réflexion n’est qu’un jeu de miroirs parallèles qui s’auto-reflètent entre eux. C’est la « mise en abyme », une image qui se renvoie son image. Ce qui provoque un renvoi perpétuel est illusion et n’a que la consistance de se prendre en photo qui nous prend en photo et ceci indéfiniment.

D’aucuns voudraient qu’il y ait une origine a tout cela. Ils se trompent. L’illusion est générée par l’illusion. Seul le semblable peut connaitre le semblable. Dans le semblable il faut insérer l’inversion, l’opposition qui est une forme de similitude. Le négatif d’une photo inverse le blanc et le noir qui se rétablissent avec le cliché. Il y a ainsi une alternance positif-négatif qui s’annulent par superposition, par intrication.

Le plus disparait au profit du moins qui, à son tour, s’efface avec le plus. L’observable est un instantané pris sur le vif d’évènements quantiques qui se chevauchent lorsqu’ils ne sont pas dérangés par un intrus, indiscret avec ses gros sabots. Le quantique est pavé de contraires qui s’entassent et s’associent et répugnent à se laisser infiltrer par des perturbateurs.

Le « tertium non datur », le tiers exclu d’Aristote, ce qu’il y a entre les contraires n’a qu’une impermanence fugitive et est insaisissable. Ce qui « est » s’éteint de suite, avant même d’en avoir connaissance. Par contre les extrêmes en bout de course offrent un moment où ils sont préhensibles. C’est sans doute ce moment que saisit le classique «pour « savoir ». Mais c’est l’un ou l’autre quoique l’un soit contenu dans l’autre. Cela brise l’homogénéité du quantique qui se reforme de suite comme une plaie qui se referme en effaçant toute trace de contusion.

Comment se peut-il que l’univers soit aussi foisonnant alors que le monde quantique est constitué par treize particules seulement qui sont parfaitement identiques dans leur genre. L’effarante multiplicité de combinaisons couvre largement plus que tout ce qui est distinguable. On retrouve ceci dans beaucoup de domaines. Le vivant est produit en majorité par seulement quatre atomes : l’hydrogène, l’oxygène, l’azote et le carbone. On peut écrire un nombre fantastique de textes avec les lettres de l’alphabet. Le nombre de protéines réalisées avec une vingtaine de d’acide aminés est énorme. Le code génétique avec ses quatre molécules de base ATGC fournit une invraisemblable variété d’êtres vivants dont tous en sont issus. Le grand nombre est la clé de la diversité. Nous avons montré ci-dessus que le seul couple {0,1} pouvait engendrer des milliards de milliards de milliards de combinaisons. Le monde est ainsi étiré entre quelques unités de base et leur ahurissante possibilité de mélange. Le grand nombre joue un grand rôle dans la superposition qu’il peut procurer des éléments fondamentaux.

Il y a vraisemblablement à l’échelle la plus faible c’est-à-dire dans le vide quantique, une mer de particules virtuelles qui naissent en laissant un manque qui récupère ce qui a été animé pendant un temps extrêmement bref. Tout baigne dans des champs alternant le plus et le moins en se rependant pour inter communiquer avec les particules qui en sont de brèves excitations. De cette gigantesque quantité d’être fugaces il en émerge des particules subatomiques ayant acquis suffisamment d’énergie pour durer ne serait-ce qu’un court instant. De la superposition de couples il en résulte autre chose. On dit sans doute à tort, que le tout n’est pas la somme de ses parties. «More is different » est plus justifié. Suivant les étapes, le changement d’échelle, des êtres apparaissent qui se comportent différemment de ce qui les a produit. Tout s’emboite comme des poupées russes pour former les atomes, les molécules et la surabondance des êtres de toutes sortes. Le survol statistique est une sorte de lissage d’où surgit des lois générales que l’on considère à tort comme procréées et sortant toutes faites de la nature. Elles ne sont dues qu’à la superposition progressive d’éléments de plus en plus importants en taille.

Etoile à six branches

Nos six lascars sont représentés par l’atome d’hydrogène qui les contient. Nous les avons figurés que une petite étoile à six branches qui est le symbole du judaïsme mais aussi dans la tradition hindoue, de Brahma, le créateur, et de ses deux acolytes Vishnou comme constructeur et Shiva, en tant que destructeur.

L’atome d’hydrogène, est le plus simple des éléments car il est constitué seulement par un proton et un électron. C’est le plus repandu. Dans l’univers 92% des atomes sont de l’hydrogène et le corps humain en contient 63%. L’eau, si indispensable à la vie, est l’union de deux atomes d’hydrogène pour un atome d’oxygène. Les autres atomes auraient été conçus dans le creuset des étoiles. Le vide interstellaire contient environ cinq atomes d’hydrogène par m³. L’abondance de cet atome dans le monde conforte le fait que tout est construit à partir de ces particules.

Le monde est ainsi d’une extrême simplicité qui se cache dans un inextricable fouillis.

Il y a une attitude philosophique à tirer de cela. Le monde connu est dualiste à base de couples oui-non qui se superposent les uns les autres. La nature nous apparait suite à la distinction de ces couples. C’est oui ou non. Mais ces couples peuvent se fondre l’un dans l’autre pour constituer ce qui nous devient inconnu et hors de porté de nos sens. Ils ne pourraient disparaitre qu’à l’infini poussé par une force destructrice. Mais tout ceci est compensé par un effort inverse qui tend à ressembler par les contraires.