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Les
cosmologistes sont-ils des menteurs?
Pour mieux connaître
l'astrophysicien Christian Magnan
par Jean-Paul Baquiast 20/09/06 |
 Nous
voudrions par cet article attirer l'attention de nos lecteurs
sur le travail considérable de démystification de la cosmologie
qu'accomplit depuis de nombreuses années l'astrophysicien
Christian Magnan, du Collège de France. En dehors de ses livres
( La nature sans foi ni loi et La science pervertie,
L’Harmattan 2005) on trouvera ses conclusions présentées sous
une forme remarquablement pédagogique sur son site http://www.lacosmo.com/index.html.
Christian Magnan est non seulement physicien mais matérialiste
et féministe convaincu.
En ce qui concerne Lee Smolin, cité aussi dans ce texte, nous
nous proposons de procéder à la recension de son nouveau livre
(The Trouble with Physics : The Rise of String Theory,
the Fall of a Science and What Comes Next 2006) dès que
nous l'aurons reçu, comme nous avions fait du précédent (Three
Roads to Quantum Gravity, 2001).
La cosmologie est une des branches de la physique qui étudie
l’univers dans son ensemble, ainsi que les différents objets
et forces qui le composent. C’est une science qui parle particulièrement
à l’imagination car elle rejoint les étonnements des premiers
hommes quand ils ont pris conscience de l’existence des astres.
Inévitablement, elle rejoint aussi l’imaginaire mythologique
et religieux car c’est dans le ciel que ces mêmes hommes avaient
placé les dieux. La cosmologie offre un support particulièrement
fécond aux auteurs de science-fiction.
La cosmologie fait appel à de nombreuses sciences utilisant
des instruments de plus en plus sophistiqués : l’astronomie
et l’astrophysique notamment, qui utilisent des observatoires
à terre ou embarqués sur des satellites et des sondes. Mais
comme les objets célestes sont faits de matière et d’énergie,
la cosmologie doit tenir compte, quand elle étudie les états
extrêmes de la matière, non seulement de la physique
macroscopique mais de la physique subatomique, où règne en
maîtresse depuis quelques décennies la physique quantique.
En l’état actuel de la physique cependant, il apparaît encore
impossible d’unifier la cosmologie dont la relativité générale
constitue le fondement avec la physique quantique qui considère
la matière aux échelles extraordinairement petites dites de
Planck (voir ci-dessous). Dans la perspective de cette unification
future, dite de la gravitation quantique, des hypothèses entièrement
théoriques ont été présentées dont la plus connue est la théorie
des cordes (string theory). Nous illustrerons les
considérations de cet article relatives aux hypothèses
cosmologiques par un petit développement, non sur la
théorie des cordes, laquelle dépasse largement
notre compétence, mais sur la pertinence de présenter
celle-ci comme une théorie.
Peut-on parler des mensonges de la cosmologie
?
En pratique comme au plan épistémologique, depuis le début
de la cosmologie, il a fallu distinguer entre une cosmologie
expérimentale et une cosmologie théorique. L'une et l'autre
élaborent des hypothèses. La plus grande liberté doit
régner à ce stade. Mais la cosmologie expérimentale
ne conserve pour en faire des "théories" que les hypothèses
pouvant être validées instrumentalement. La seconde n'hésite
pas à proposer sous le nom de théories des hypothèses dont
en l'état actuel et prévisible de l'expérimentation elle ne
peut apporter la démonstration.
L'exemple le plus connu de la démarche de la cosmologie expérimentale
concerne l'hypothèse de la Relativité générale proposée
par Einstein en 1911-1914. Elle n'est devenue théorie -
avec le succès que l'on sait - que lorsqu'elle a pu être
vérifiée en 1919 par l'observation de la déviation des rayons
lumineux sous l'influence de la masse solaire lors d'une
expérience conduite par Arthur Eddington. A partir de la
théorie de la relativité ainsi vérifiée
ont été calculés des modèles
d'univers, dont certains étaient en expansion. Cette
dernière hypothèse a été validée
ultérieurement grâce aux observations de l'astronome Hubble constatant le décalage vers le rouge
de la lumière reçue des galaxies. L'expansion ainsi vérifiée
a permis de formuler l'hypothèse du Big Bang qui
a son tour a été confirmée par nombre
d'observations. Le Big Bang, malgré son caractère
de Singularité contre-intuitive, est ainsi devenu
un fait scientifique aujourd'hui peu contesté.
Mais très vite un certain nombre de cosmologistes
sont allés plus loin. 'Ils ont envisagé des
modèles d’univers très difficilement vérifiables, sinon
impossibles à vérifier dans l’état actuel et prévisible
des instruments. Ils se sont appuyés pour cela sur des hypothèses
suggérées par des calculs mathématiques. C’est ainsi qu’un
certain nombre de modèles d’univers existent aujourd’hui
selon lesquelles l’univers serait non seulement plat mais
infini. Plus exotique encore est l’hypothèse, plusieurs
fois rappelée dans notre revue, du multivers, selon laquelle
existerait une infinité d’univers probablement tous différents.
La théorie des cordes, évoquée ici, pousse le processus
à ses limites puisque, selon ses équations, le nombre des
univers possibles apportant une solution à celles-ci serait,
sinon infini, du moins extrêmement grand, sans possibilité
de discriminer entre eux.
De tels modèles ne sont pas vérifiables et risquent de ne
pas l’être avant longtemps (nous ne dirons pas jamais car
le terme ne serait pas scientifique). Ils relèvent donc
de la cosmologie théorique au sens propre. Ils occupent
pourtant de par le monde des centaines de chercheurs réputés,
mobilisant des crédits nécessaires à la réalisation
d’expériences qui seraient pourtant bien utiles, comme la
mission Planck de l'ESA visant à reprendre avec plus de
précision la mesure de l’anisotropie du rayonnement de fond
de ciel réalisée par la sonde américaine Wilkinson.
Ceci conduit certains astrophysiciens à s’interroger sur
le caractère véritablement scientifique des hypothèses formulées
par les cosmologistes théoriciens. C’est le cas de cas de
Christian Magnan. On sait qu'il a nié le caractère scientifique
de l’hypothèse anthropique, en s’appuyant sur le fait que
nous ne connaissons qu’un univers, le nôtre, que nous ne
pouvons l’observer que de l’intérieur et qu’il nous est
donc strictement impossible d’envisager comment d’autres
univers pourraient être ou non favorables à la vie (voir
encadré ci-dessous). Dans d’autres articles,
il a refusé le concept d'infini appliqué à
l'Univers puisque cette notion, ne possédant aucune
signification physique, ne peut pas être mise en rapport
avec le monde réel. Il y voit en outre une résurgence non seulement invérifiable mais dangereuse du concept d’un
Dieu infini. Pour lui, l’univers est fini mais courbe. Cette
dernière hypothèse est ou pourra être un jour vérifiée expérimentalement.
Il va plus loin dans la réfutation en n’acceptant pas que
l'on puisse scientifiquement envisager la vie comme un phénomène
programmé à l'avance et relevant de la nécessité
des lois de la physique, phénomène qui de
ce fait aurait dû s'être reproduit ailleurs
que sur Terre. Il pense (en reconnaissant toutefois ne pas
pouvoir l'affirmer) que la Terre est unique dans le cosmos
et que la vie y a été un phénomène
unique.
Il considère donc que ceux de ses collègues cosmologistes
qui défendent des thèses différentes se rendent coupables
de ce qu’il appelle gentiment (ou perfidement) « de gros
mensonges » (http://dogma.free.fr/txt/CM-MonsongesCosmologistes.htm)
en se faisant volontairement ou non complices de préjugés
spiritualistes sinon religieux.
Nous verrons que Lee Smolin, dans sa contestation de la
théorie des cordes, procède de même. Il s’élève contre la
prolifération actuelle des hypothèses relatives à cette
dernière ou à sa version plus" trendy " dite de la M. Théorie
alors que selon lui, des hypothèses différentes pourraient
permettre de tester avec les moyens instrumentaux actuels
ou prévisibles d’autres hypothèses intéressant la Gravitation
quantique.
Que penser de cette sorte de radicalisme qu’un matérialiste
pourrait a priori juger sympathique ? Faut-il condamner
tous les travaux de la cosmologie théorique ? Il nous semble
que le bon sens impose de distinguer, en cosmologie comme
d’ailleurs dans toutes les autres sciences, ce qui est formulation
de modèles, mathématiques ou non, testables à terme (falsifiables,
aurait dit Popper) et ce qui relèverait véritablement de
la réintroduction de mythologies religieuses ou imaginaires
lesquelles se refuseraient à l’épreuve de l’expérience,
tout en se parant du prestige de la démarche scientifique.
Mais sur cette pétition de principe, tous les scientifiques
s‘accorderont sans doute. La question est de savoir où faire
passer la limite entre démarche scientifique et mensonge,
pour reprendre le terme de Christian Magnan. Afin de résoudre
cette difficulté, il n’y a qu’une solution, sauf à recourir
à des arguments d’autorité : c’est laisser un libre débat
s’instaurer entre scientifiques défendant des points de
vue différents. On peut sans doute regretter à ce
propos, avec notre auteur contestataire, que le discours
officiel soit monolithique et verrouillé et que la
franche discussion par lui souhaitée ne soit pas
engagée, sans doute par souci de rendement immédiat
dans la production scientifique.
Prenons la question de l’exobiologie, c’est-à-dire la réflexion
sur ce qui caractérise la vie et la possibilité de trouver
ailleurs dans l’univers des formes de vie, semblables ou
différentes au regard de celles que nous connaissons sur
Terre (ces études supposant par ailleurs que les
conditions dans lesquelles cette vie est apparue soient
élucidées, ce qui bien loin d'être le
cas). Christian Magnan apporte de nombreux arguments scientifiques
pour défendre l'hypothèse que nous sommes
uniques dans l'univers. Le nombre estimé des planètes
susceptibles d'accueillir des formes de vie proches de la
vie terrestre, bien que très grand, est très
petit par rapport à celui qui serait nécessaire
pour que la vie puisse apparaître ailleurs à
partir du processus dit du hasard et de la nécessité
proposé par Jacques Monod. Par ailleurs, Christian
Magnan refuse l'argument d'autorité proposé
par les théoriciens de l'émergence du complexe
à partir du simple (par exemple Stuart Kauffman).
Selon ce raisonnement, la vie ne peut pas ne pas apparaître
dès lors qu'un minimum de conditions physiques sont
réunies. Pour lui, cet argument n'est qu'une image
qui, dans le cas de la vie, n'a jamais pu être vérifiée.
On lui a objecté qu'en défendant l'hypothèse
du caractère unique de l'apparition de la vie (comme
de celle du Big Bang précédemment évoquée),
il conforte le discours biblique relatif à la création.
Mais peu lui importe. Il serait indigne d'inventer des légendes
matérialistes pour les opposer aux légendes
spiritualistes. Ceci dit, rien n'interdit de rechercher
des formes de vie extraterrestres, si on dispose de temps
et d'argent pour cela. Une bonne surprise n'est jamais à
exclure.
Evoquons l'autre problème, celui de l’infini en cosmologie.
Il est exact, comme le rappelle Christian Magnan, qu’imaginer
un univers infini parait n’avoir aucun sens physique. L'infini
est un concept mathématique (ou théologien)
qui n'a d'usage que là. Il n'est absolument pas vérifiable
car il ne peut en aucun cas être confronté
à la réalité des choses. Ce n'est pas
le cas en ce qui concerne les modèles d’univers courbes
fermés qui sont aujourd’hui susceptibles de vérification
expérimentale. De tels modèles sont compatibles avec
l'observation de l'expansion, mais celle-ci ne saurait être
infinie. Christian Magnan sur ce point admet sans difficulté
l'hypothèse d'une expansion conduisant, après
avoir atteint au bout d'un temps très grand sa dimension
maxima (dans laquelle toutes les galaxies mêmes les
plus anciennes deviendraient visibles) se contracterait
à nouveau jusqu'au Big Crunch.
Ceci veut dire qu'il n'apporte aucun crédit à
l'hypothèse actuellement à la mode de l'énergie
noire, selon laquelle une constante gravitationnelle (ou plutôt
anti gravitationnelle) très forte provoquerait une
expansion accélérée infinie. Cette hypothèse,
outre qu'elle introduit à nouveau le concept d'infini,
repose selon lui sur des observations extrêmement fragiles
portant sur des différences dans les mesures de distance
de galaxies très anciennes faites à différents
intervalles de temps. Comment peut-on dit-il accorder foi
à des différences si infimes alors que la marge
d'erreur sur la distance entre la Terre et la galaxie d'Andromède,
la plus proche de nous, dépasserait 25%. Ceci prouve
d'ailleurs que les vérifications expérimentales
elles-mêmes ne peuvent être acceptées sans
une critique approfondie quand elles visent à valider
des hypothèses un peu fragiles.
Nous pouvons donc dire avec Christian Magnan qu’introduire
en cosmologie des concepts purement mathématique, celui d’infini
ou celui de nombres immensément grands, n’a pas de sens. Est-ce
que cela relève du mensonge ou de l’erreur de parcours. Laissons
à chacun le droit d’apprécier.
La gravitation quantique
Qu’en est-il de la gravitation quantique ? L'humanité a toujours
situé ses perceptions et activités immédiates dans le temps
et l'espace, mais en concevant ceux-ci, y compris dans la
physique newtonienne, d'une façon conforme à ses croyances
religieuses. Relativité générale, d'abord, mécanique quantique
ensuite ont radicalement changé cela, en imposant des représentations
contre-intuitives du temps et de l'espace. Mais elles se sont
révélées ce faisant incomplètes et limitées. Plus grave, on
ne peut les rapprocher. Leur principale différence tient au
statut de l'observateur. Dans la Relativité, l'observateur
est, comme dans la physique newtonienne, extérieur au monde
qu'il observe. Il n'influe pas sur lui. On a vu que ce n'est
pas le cas dans la mécanique quantique. Par contre celle-ci
ne remet pas en cause la conception newtonienne du temps et
de l'espace, contrairement à la Relativité. Il faudra trouver
une nouvelle théorie qui fasse la synthèse des deux. Ce sera
la théorie quantique de la gravitation, qui unifiera la théorie
quantique des forces et particules élémentaires avec la théorie
de la gravitation, force jusqu'ici restée en dehors, car s'exerçant
dans un autre domaine, comme l'a montré Einstein, celui du
temps et de l'espace cosmiques.
Plusieurs routes sont actuellement suivies par les chercheurs
pour aboutir à la gravitation quantique : la première développée
à partir de la physique quantique qui donne naissance à la
théorie des cordes (string theory), la seconde développée
à partir de la Relativité générale qui donne la théorie de
la gravité quantique en lacets ou en boucles (loop quantum
gravity). Bien que différentes, ces deux approches pourraient
se compléter et se rejoindre. L'une et l'autre décrivent le
temps et l'espace à l'échelle dite de Planck, soit (pour ce
qui concerne l'espace) une dimension 10 puissance 20 fois
plus petite que celle du noyau de l'atome.
La 3e voie est celle, selon Lee Smolin, de quelques chercheurs
qui refusent les bases à la fois de la physique quantique
et de la Relativité générale et cherchent à développer des
concepts et formalismes entièrement nouveaux. Ils poseraient
des questions telles que "qu'est-ce que le temps" et "Comment
décrire un univers auquel nous participons" qui, toujours
selon Smolin, devraient être à la source des avancées conceptuelles
de l'avenir. Parmi eux se trouve le mathématicien français
Alain Connes, qui a proposé une toute nouvelle géométrie non
commutative, susceptible de rendre de grands services dans
la mathématisation de cette vision. On y compte aussi David
Finkelstein, Christopher Isham, Raphael Sorkin et le vétéran
Roger Penrose. Lee Smolin, qui se dit d'un tempérament optimiste,
estimait en 2001 que ces trois voies différentes devraient
converger très vite, en donnant naissance à la nouvelle théorie
physique que tous le monde attend depuis plus d'un demi-siècle.
Cette nouvelle théorie devrait reposer sur plusieurs postulats
ou repères qui modifient considérablement notre façon de voir
les choses dans l’univers macroscopique newtonien qui sert
de cadre à nos représentations.
Il n'existe pas d'espace ou de temps absolus
Un premier repère consiste à rappeler que pour les physiciens,
comme pour les scientifiques en général, il n'existe rien
en dehors de l'univers, qui puisse être utilisé d'une quelconque
façon pour expliquer ses origines, son avenir ou son fonctionnement.
L'univers est un système clos. Toute chose ou entité intérieure
à lui ne peut être définie, en position, en vitesse ou autrement,
que par rapport à d'autres entités également intérieures à
lui. Ceci exclut par conséquent l'hypothèse d'un espace ou
d'un temps " absolus " (ceux de Newton) dans lesquels l'univers
serait situé. Smolin compare l'espace à une phrase. Celle-ci
n'a de sens que par les mots qu'elle contient. Elle n'existe
pas sans eux. Elle adopte la forme géométrique que les mots
lui confèrent. On en déduit qu'il serait absurde de parler
d'un univers qui ne contiendrait rien. Ceci exclue également,
comme le rappelle avec insistance Christian Magnan, de prétendre
faire une science des univers, supposant que nous puissions
en comparer plusieurs sans nous inclure dans chacun d’eux.
Autrement dit, les hypothèses dites du multivers n’ont de
sens que théorique. Faut-il pour autant les refuser. Nous
n’irions pas jusque là. Le moins que l’on puisse dire est
qu’elles suscitent l’imagination créatrice des chercheurs.
Dans cette façon de voir le monde, celui-ci n'est pas autre
chose qu'un réseau évolutif de relations. Il en est de même
de chaque chose. Les choses ne sont pas des absolus, qui puissent
se définir par rapport à un cadre extérieur fixe. Elles sont
des nœuds relationnels.
Lee Smolin rappelle que Leibniz a eu le mérite de s'opposer
à l'espace absolu de Newton qu'il jugeait illogique. Il a
soutenu une conception relationnelle de l'univers, reprise
par Mach à la fin du 19e siècle. Mais la science de l'époque
n'avait pas le recul suffisant pour refuser l'absolu du temps
et de l'espace, qui convenait bien pour illustrer l'idée alors
prédominante d'une divinité située au-dessus du monde sensible.
La Relativité générale de Einstein fut la première théorie
scientifique à décrire le monde comme composé de relations
entre particules de matière soumises au champ gravitationnel.
Les points de l'espace n'y ont pas d'existence en eux-mêmes,
mais seulement comme intersection entre lignes de ce champ.
Ces lignes évoluent avec le temps et ne peuvent donc fournir
de références absolues.
Il en est de même du temps. Il n'y a pas d'horloge universelle
pour le mesurer. Là encore le temps se décrit en termes de
changements dans le réseau des relations qui composent l'espace.
Tout ce dont on parle est donc indépendant d'un arrière-plan
(il s'agit de la propriété dite de la "background independance").
Cette propriété explique pourquoi il est difficile d'établir
une théorie de la Gravitation quantique à partir de la Relativité
générale : comment y parler de points si ceux-ci ne peuvent
pas y être identifiés de manière absolue, mais seulement par
référence à un réseau de relations ?
Le statut de l'observateur
Selon la nouvelle Gravitation quantique, comme en physique
quantique, il ne sera plus possible de distinguer l'observateur
de l'observé. L'observateur ne disposera jamais de toute l'information
nécessaire pour décider du vrai ou du faux. Ainsi la cosmologie
abandonnera le préjugé scientifique qui est encore le sien,
comme il est encore celui de l’astronomie, selon lequel la
science ne peut prétendre à l'objectivité qu'en ne prenant
pas en compte l'observateur. Celui-ci, selon ce préjugé, doit
s'exclure du système observé afin de ne pas le contaminer.
Mais la démarche devient impossible quand ce système est l'univers
entier. C’est une difficulté. On sait que tout observateur,
où qu'il soit dans l'univers, ne peut rien voir de celui-ci
au-delà de ce qui parvient dans son cône de lumière, défini
par le temps que met la lumière pour l'atteindre. Il en résulte
que la logique classique, selon laquelle une chose est vraie
ou fausse, n'est plus applicable. Un observateur donné peut
prouver que tel événement de l'univers est vrai alors qu'un
autre observateur, n'étant pas informé de la même façon, ne
le peut pas. On parle alors d'une logique "cosmologique" ou
dépendante de l'observateur, formalisé sous le nom de Topos
Theory, notamment par Christopher Isham (voir http://en.wikipedia.org/wiki/Background_and_genesis_of_topos_theory).
Il s'agit de raisonner avec une information incomplète, l'action
que l'on entreprend pouvant influencer le vrai ou le faux
du jugement que l'on porte sur le monde.
Dans ces conditions, la rationalité d'un jugement ou d'une
décision ne dépendra pas de la référence que l'on pourra faire
à ce qu'un observateur extérieur au monde, qui verrait tout,
pourrait en dire, non plus qu'à telle ou telle éthique prétendument
inspirée par lui. Le seul jugement acceptable sera celui qui
résultera du rapprochement du point de vue de nombreux observateurs
ayant du monde une perception différente, et tentant d'en
déduire une conception commune.
Un monde unique mais des observateurs différents
Le troisième repère proposé est relatif à la façon dont la
science doit se reconvertir pour tenir compte du fait que
l'observateur est intérieur au système observé, chaque observateur
ayant une vue limitée du système et différents observateurs
ayant sur celui-ci des informations différentes.. Pour progresser,
la Gravitation quantique doit appliquer la mécanique quantique
à l'univers entier, alors que cette dernière ne concernait
initialement que les systèmes particulaires. Il s'agit essentiellement
d'étudier les systèmes macroscopiques en tenant compte du
principe de superposition et de la relation d'incertitude,
fondements indiscutés de la physique quantique. On ne peut
connaître complètement l'état d'un système, quand cet état
résulte de la superposition de deux états, mesurant par exemple
l'un sa position et l'autre sa vitesse. Dans ces conditions
l'état mesuré du système décrit soit sa position, soit sa
vitesse, mais non les deux. Ceci veut dire, en termes plus
philosophiques, que dans de tels cas, on renonce à connaître
l'état du système en soi. (l'état superposé du système). On
ne le décrit qu'à partir des informations que l'on peut obtenir
sur lui, nécessairement partielles. Lorsque l'observateur
est inclus dans la description du système, l'incertitude s'étend
à lui, comme à tous ceux qui utilisent le modèle de description
utilisé. Il y a corrélation dans la superposition de tous
les états quantiques, tant de l'observé que des observateurs.
Cette superposition et l'incertitude qui en découle s'étendent-elles
à l'univers entier ? Oui répond selon Smolin la "cosmologie
quantique conventionnelle". Mais quel sens donner alors au
fait que l'univers macroscopique dans lequel nous vivons ne
nous apparaisse pas en état de superposition ? Plusieurs théories
ont été élaborées pour résoudre le paradoxe, dont celle dite
de la décohérence. Si nous percevons l'univers d'une certaine
façon et non autrement, c'est parce que nous lui posons des
questions particulières qui éliminent les autres solutions
théoriquement possibles. Plus précisément les questions posées
doivent éliminer la possibilité de réponses en superposition
(consistent history formulation). On a présenté ceci
autrement en disant que le monde exprimable en termes quantiques
est unique. Mais ce monde unique comporte des histoires différentes,
également consistantes, qui seront produites par des jeux
de questions appropriées.
Du fait cependant que tout ceci est encore en débat, on retiendra
une conclusion d'attente utilisable dans la description du
monde en termes quantiques. On peut élaborer de nombreuses
descriptions quantiques d'un même univers. Chacune d'elle
dépendra de la façon dont on divisera l'univers en deux parts,
l'une contenant l'observateur et l'autre ce que l'observateur
souhaite décrire. Chaque théorie formulera en termes quantiques
ce que tel observateur particulier verra dans la partie de
l'univers qu'il a décidé d'étudier. Toutes ces descriptions
seront différentes, mais elles devront être cohérentes ou
consistantes entre elles. Les parties observées peuvent être
en état de superposition, mais chaque observateur ne se décrit
pas lui-même en état de superposition, car sa description
l'exclut.
On exprimera ceci en disant qu'il existe un univers unique
vu par différents observateurs plutôt que des univers différents
vus par un seul observateur prétendument placé en dehors du
système.
L'univers est fait de processus et non de choses
Le quatrième repère proposé par Lee Smolin paraîtra sans doute
moins abstrait que le précédent. Dans le monde macroscopique,
si à la rigueur on peut décrire les objets inanimés comme
tels, on ne peut le faire des personnes. Ce sont les événements
qui font leur histoire, histoires qui peuvent seules les décrire.
En fait, cette constatation s'applique aux objets inanimés
eux-mêmes. On distinguera les objets et les êtres vivants
par le fait que les processus qui les animent sont lents pour
les premiers et rapides pour les seconds. Or la science classique
considère que la science doit étudier des objets aussi fixes
que possible. S'ils sont en mouvement, on essaiera de les
décrire par des séries d'observations restituant l'impression
d'immobilité. Cette démarche n'est pas acceptable, ni en Relativité
générale ni en physique quantique. L'une et l'autre insistent
sur le fait que le monde n'est pas fait d'objets mais de processus.
Le mouvement et le changement sont les premières réalités
à prendre en considération, dès que l'on veut sortir des illusions
pour atteindre au fondamental. Il convient donc d'apprendre
un langage qui privilégie le mouvement à l'immobilité.
On dira en ce cas que l'univers consiste en un tissu d'événements.
L'événement n'est pas un changement touchant un objet statique.
C'est un changement et rien de plus. Un univers d'événements
est dit un univers relationnel. Ses propriétés dont décrites
en termes de relations entre événements. La relation la plus
courante est la relation de causalité, la même causalité qui
permet de relier une série d'événements au sein d'une "histoire".
Dans un tel monde, le temps n'est pas situé ailleurs. Le temps
et la causalité sont synonymes. On ne peut pas décrire en
soi un univers de causalités. On ne peut le décrire qu'en
racontant son histoire. Un univers causal ou relationnel peut
être analysé comme fait de transports d'informations. Chaque
événement peut être considéré comme un transistor qui reçoit
de l'information d'un événement précédent, la calcule et la
renvoie vers des événements de son futur. L'univers entier
sera dans ce cas comparable à un ordinateur, sauf que ses
circuits seront évolutifs en fonction de l'information qui
y circulera.
La notion d'univers causal n'est pas étrangère à la Relativité
générale. Celle-ci considère exactement l'univers comme un
univers causal ou relationnel. Rien ne pouvant y voyager plus
vite que la lumière, les rayons lumineux émis par un événement
définissent les limites extérieures de l'avenir de cet événement.
C'est le cône de lumière d'un événement. Les objets massifs
courbent les cônes de lumière dans leur voisinage…
Mais la notion de structure causale de l'univers ne précise
pas le nombre et la nature des événements. Si c'était le cas,
on saurait tout de l'univers depuis son origine. Pour aller
plus loin, on peut faire l'hypothèse que les apparentes continuités
de l'espace et du temps sont des illusions. La Gravitation
quantique suggérera que l'histoire de l'univers est faite
d'un très grand nombre de petits événements élémentaires discrets.
Pour les trouver, il faut descendre à l'échelle de Planck,
là où les effets de la gravité et ceux de la mécanique quantique
s'équivalent. L'échelle de Planck est établie en s'appuyant
sur les constantes élémentaires de la physique, la constante
de Planck (mécanique quantique), la vitesse de la lumière
(relativité restreinte) et la constante gravitationnelle (Newton).
Ces échelles, nous rappelle Lee Smolin, sont incroyablement
petites. Un clin d'œil prend autant d'unités de temps fondamental
que le Mont Everest a d'atomes. On parle aussi de la température
de Planck, si élevée que les structures de la géométrie de
l'espace y fondent.
Tout ceci montre que notre connaissance de l'univers est encore
infime au regard de ces "réalités premières". Nous en savons
autant, dit Smolin, qu'un pingouin en sait du mécanisme de
la bombe atomique. Notre monde tel qu'il nous apparaît est
en tous cas incroyablement gros, lent et froid au regard de
l'univers fondamental. Les particules élémentaires ne sont
pas des objets mais des processus se déroulant aux échelles
de Planck.
La théorie des cordes
La théorie des cordes relève-t-elle des mensonges de la
cosmologie tels que les définit Christian Magnan ? Nous
avons vu que celui-ci considère comme recevables à ce jour
l’hypothèse du Big Bang et celles des Trous noirs, en accord
en cela avec Jean-Pierre Luminet (L’univers chiffoné, Fayard
2001 voir http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2001/mar/jp_luminet.html).
Mais il ne pense pas la même chose de la théorie
des cordes. En fait, il refuse de se prononcer sur elle.
Nous avons seulement pour notre part trouvé dans
sa littérature ce passage qui dépeint clairement
son opinion. Il écrit ceci (juin 2001) :
« Il existe une théorie qui en est
au stade de la pure hypothèse et qui ne peut pas encore se
targuer de la moindre confirmation observationnelle : c'est
la « théorie des cordes». Jusqu'à présent elle présente un
caractère assez gratuit car à part l'intérêt de conduire à
la réunification des « forces » physiques, elle n'a établi
encore aucun contact avec la réalité, contact qui est pourtant
la condition sine qua non d'une validation éventuelle de ce
modèle physique. Vraie ou pas vraie ? Il est bien trop tôt
pour le dire mais les chercheurs qui sont spécialisés dans
ce domaine auraient tendance à « vendre la peau de l'ours
avant de l'avoir tué ». Une petite anecdote : lors d'une conférence
j'introduisais mon sujet en prétendant qu'aucune découverte
théorique majeure n'avait été accomplie en physique dans la
deuxième moitié du XXe siècle. À la fin de la conférence un
cosmologiste m'a critiqué en soutenant que la théorie des
cordes était véritablement la découverte majeure que j'aurais
souhaitée. Diable ! La théorie des cordes, théorie majeure
des dernières décennies ? Il faut quand même du « culot »
pour lancer l'affirmation. Je n'ai pas été convaincu par un
simple argument d'autorité... Que la théorie fasse d'abord
ses preuves ! En science, la vérité se démontre ».
C’est exactement le point de vue aujourd’hui de Lee Smolin.
Dans le premier de ses ouvrages (Three Roads to Quantum
Gravity) il considérait comme nous l'avons indiqué
que la théorie des cordes, qui avait fait le succès médiatique
de Brian Greene (Un univers élégant),était une
des voies permettant d’accéder à la Gravitation quantique.
Aujourd’hui, il ne raisonne plus de même. Dans son dernier
ouvrage The Trouble with Physics, il explique que
la théorie des cordes (dite aussi ambitieusement « Théorie
du Tout », est une voie sans issue. Ce n’est même pas pour
lui une théorie complète mais une conjecture. Les théoriciens
des cordes n’ont jamais été en mesure de prouver aucune
de leurs idées exotiques et ne semblent pas être capables
de l’être à horizon visible. Les auteurs de la théorie se
sont laissés entraîner par le désir de bâtir quelque chose
d’élégant (de mathématiquement élégant) sans se préoccuper
de prévoir des possibilités de vérification expérimentale.
Il est vrai que ce faisant ils ont attiré à eux les financements,
en privant de crédits des jeunes physiciens qui pourraient
explorer des voies beaucoup plus prometteuses, testables
et finalement plus « raisonnablement » révolutionnaires.
C’est parmi eux, estime Smolin, que nous devrions chercher
le nouvel Einstein.
Pour reprendre la terminologie un peu rude de Christian
Magnan, nous pourrions donc sans hésiter ranger Brian Greene
et ses collègues de la théorie des cordes parmi les « gros
menteurs ». Incitons donc nos lecteurs à approfondir les
considérations de Christian Magnan sur les erreurs pouvant
découler de l’illusion que l’univers se conformerait à des
modèles mathématiques alors que rien ne permet d’affirmer
que l'univers soit mathématique dans ses profondeurs ni
qu’il soit homogène à grande échelle.
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La réfutation du principe
anthropique par Christian Magnan
Nous
avons vu que le principe (l'hypothèse)
anthropique fait partie des mythologies de la
science que Christian Magnan tient beaucoup à
réfuter. De quoi s'agit-il ? En très
bref, disons qu'il s'agit d'une explication permettant
de comprendre pourquoi l'univers, tel que le décrivent
les cosmologistes, parait si remarquablement adapté
à l'émergence de la vie et de l'intelligence
de type terrestre. Certes, hormis la Terre, les
mondes que l'on observe dans l'univers semblent
particulièrement inhospitaliers et peu
propices à la vie. Cependant la Terre existe
depuis quelques milliards d'années et s'est
montrée depuis ses origines une amie de
la vie (life-friendly, pour reprendre
une expression courante dans le vocabulaire scientifique
anglo-saxon).
Or
rien ne permet de penser, selon les promoteurs
de l'hypothèse anthropique, que la Terre
soit unique dans l'univers. Ce serait donc l'univers
tout entier qui serait, globalement, un ami de
la vie. Que l'univers, dès son origine,
ait été extraordinairement favorable
à l'apparition de la vie est une idée
bien connue. Elle a été formulée
pou la première fois par l’astrophysicien
Brandon Carter en 1974. Il s’appuyait sur
l’existence des divers paramètres
cosmologiques, décrivant l’univers
dans son ensemble, en suggérant qu’il
serait possible de les prévoir par une
argumentation anthropique. Ainsi, pour que l’homme
existe, à partir d’un astre où
la vie serait apparue, il faudrait que l’univers
dans son ensemble soit âgé d’un
nombre minimum de milliards d’années
décompté à partir du Big
Bang initial. Ce délai avait été
calculé en utilisant des hypothèses
sans liens avec la cosmologie relatives au temps
nécessaire pour qu’un organisme complexe
tel l’homme se développe à
partir des atomes d’hydrogène et
d’hélium nés du Big Bang.
Or c’est précisément cet âge
que par ailleurs les astrophysiciens attribuent
à l’univers.
Mais il n’est pas nécessaire de faire
appel aux paramètres cosmologiques et aux
supposées constantes universelles pour
présenter de telles conclusions. La simple
observation des lois de la physique suffit. Si
la nucléosynthèse stellaire n’avait
pas permis la fabrication du carbone, la vie n’aurait
pas pris naissance et l’homme n’aurait
pas existé. Mais comme l’homme existe,
il a fallu que se produise un processus assez
complexe permettant la synthèse du carbone
à partir des noyaux d’hélium
présents dans le cœur des étoiles.
Or ce processus a été découvert
par Fred Hoyle en 1954. Voilà donc une
preuve en faveur de l'hypothèse anthropique.
Pour les défenseurs de cette dernière,
il en est de même pour toutes les caractéristiques
de la nature nécessaires à la vie.
Elles découlent d’une adaptation
très fine (fine-tuned) des constantes
cosmologiques universelles. D'un changement infime
dans quelques variables auraient découlé
des conditions telles que la vie et l'intelligence
auraient été à tout jamais
impossibles. Pourquoi ?
L'hypothèse
anthropique
Si l’on prend ces constatations au pied de la
lettre, sans les réfuter, il y a là quelque
chose d’effectivement troublant. Nombre de scientifiques
sérieux se sont convaincus que la question méritait
d’être approfondi. Eliminons ici l’hypothèse
anthropique dite « forte » d’inspiration
finaliste c’est-à-dire spiritualiste, selon
laquelle ce serait une divinité qui aurait créé
à la fois le monde et l'homme, celui-ci ayant
le choix de surmonter les épreuves terrestres
afin d'accéder à la fusion avec l'esprit.
On sait que, loin d'être reléguée
au rang des superstitions ou tout au moins des symboles,
cette explication finaliste, sous le nom de Dessein
Intelligent (Intelligent Design, ID), se répand
de plus en plus aux marges du monde scientifique anglo-saxon.
L’hypothèse anthropique « faible
» se borne à constater l’étonnante
convergence apparente entre les nécessités
de l’apparition de la vie et les conditions de
l’évolution de l’univers telles que
nous venons de les souligner. Des explications matérialistes
du phénomène sont donc proposées.
Ne mentionnons pas la plus simple qui parait une
banalité. Selon cette argumentation, l'univers
est ce qu'il est. Il évolue à l'intérieur
de certaines contraintes de type thermodynamiques.
En fonction des lois permettant la création
de complexité par combinaison d'éléments
simples, des atomes lourds ont succédé
aux atomes légers et des protéines
biologiques aux protéines prébiotiques.
A partir de là, l'évolution biologique
sur le mode principalement darwinien a donné
naissance à des organismes vivants de plus
en plus complexes et intelligents. Rien n'exclu,
dans cette hypothèse, que des formes de vie
et d'intelligence voisines voire différentes
existent ailleurs dans l'univers. C'est un des objectifs
de la science moderne, notamment de l'exobiologie,
que les imaginer et les rechercher. La question
métaphysique qui demeure sans réponse
concerne l'univers lui-même. Pourquoi existe-t-il,
sous la forme que nous connaissons. Existe-t-il
ailleurs des univers différents ou comparables
? La science doit avouer là son ignorance,
sans pour autant en appeler à des explications
de type théologiques.
Une
réponse plus subtile et plus récente à
la question anthropique faible est celle apportée
par les théoriciens de l'univers multiple ou
multivers. Cette hypothèse, popularisée
notamment par les spécialistes de la théorie
des cordes (appelée souvent M.Théorie),
consiste à dire qu'il existe dans un super-univers
ou multivers d'innombrables variantes d'organisation
des éléments primaires de la nature que
seraient les cordes. L'énergie du vide, antérieure
aux phénomènes initiaux de type Big Bang,
générerait constamment de tels univers,
tous différents. Ceci proviendrait, selon la
cosmologie de la M. Théorie du fait que les formes
ou «shapes» à 10 dimensions dans
lesquelles vibrent les cordes (dites Calabi-Yau shapes)
évoluent constamment et de façon chaotique
à chaque nouveau Big Bang. Les lois et constantes
de la nature sont constamment rebattues à cette
occasion, comme un jeu de cartes.
En
termes de probabilités, si l'on raisonne
sur des séries de tailles presque illimitées,
il n'y a aucune raison de penser qu'un univers,
même aussi complexe que le nôtre, n'aurait
pas pu émerger. Il n'y aurait, selon les
calculs de Leonard Susskind, un des pères
de la théorie des cordes, qu'une chance sur
10 puissance 500 pour qu'un tel événement
se produise. Cela suffirait pourtant. De la même
façon, selon la comparaison souvent faite,
un singe battant et rebattant les lettres de l'alphabet
pourrait, sur un temps infiniment long, retrouver
les éléments composants une pièce
de Shakespeare. Cette hypothèse du multivers
trouble cependant considérablement le bon
sens scientifique, notamment parce qu'elle repose
uniquement sur des spéculations mathématiques
qui ne semblent pas vérifiables, dans les
conditions actuelles ou prévisibles de l'expérimentation.
Il n'empêche qu'elle est développée
avec la plus grande conviction par des physiciens
éminents, tels que David Deutsch ou Léonard
Susskind, précité.
Celui-ci vient de publier un ouvrage, dont certains
passages ne sont pas d'accès facile, intitulé
The Cosmic Landscape : String Theory and the
Illusion of Intelligent Design, Little, Brown
2005. L'univers décrit par la théorie
des cordes, selon lui, n'a rien d'élégant,
comme le prétendait à tort l'ouvrage
traduit en de nombreuses langues du physicien Brian
Greene (The Elegant Universe: Superstrings,
Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate
Theory, 2000). Au contraire, il s'agit d'un
chaos sans lois perceptibles, au sein duquel notre
univers est apparu par hasard, comme indiqué
ci-dessus.
Dans la suite des hypothèses relatives aux
univers multiples, certains cosmologistes, notamment
Lee Smolin (Three roads to Quantum Gravity,
Basic Book, 2001) ont présenté une
théorie darwinienne de l’évolution
des univers selon laquelle ceux-ci seraient en compétition
les uns avec les autres. Les plus adaptés
seraient ceux capables d’enfanter, notamment
à travers les trous noirs, des enfants univers
plus doués pour la vie et l’intelligence
que leur géniteur. Ces thèses ont
été reprises dans un ouvrage que l’on
peut lire mais qui relève de la pure conjecture,
Biocosm de James Gardner (voir http://www.biocosm.org/).
Ces différentes hypothèses sont acceptables
(ou du moins recevables en attente de démonstration
expérimentale) par des cosmologistes matérialistes.
Mais elles posent la question du statut de la cosmologie
théorique. Celle-ci peut-elle véritablement
être considérée comme une science,
tant qu’elle n’est pas vérifiable
instrumentalement ? Nous avons vu précédemment
qu’il faut distinguer deux cosmologies, la
cosmologie expérimentale qui étudie
l’univers de l’intérieur à
partir des instruments de plus en plus puissants
dont dispose la physique (notamment les sondes orbitales)
et la cosmologie théorique, se développant
en dehors de toute possibilité de vérification
expérimentale. Nous avons proposé
de ranger celle-ci dans le domaine de la métaphysique
scientifique. Autrement dit, il n’est pas
possible de s’appuyer solidement sur les hypothèses
qu’elle formule pour apporter des réponses
« fortes » aux questions philosophiques
qu’elle pose.
Une hypothèse inutile sinon dangereuse
Dans cet esprit, nous suggérons ici de rejeter
purement et simplement, non seulement l’hypothèse
anthropique, fut-elle faible, mais le fait même
de l’envisager. C’est ce que pense Christian
Magnan. Voir l'article Les raisonnements anthropiques
ont-ils des fondements théoriques ? dans
Les matérialismes et leurs détracteurs,
Syllepse, p. 495. On étudiera aussi avec
profit son site http://www.lacosmo.com/cosmo.html
et notamment la page http://www.lacosmo.com/reglage_fin.html).
Il voit quasiment dans l’hypothèse
anthropique une escroquerie intellectuelle, cachant
en fait un dessein spiritualiste ne s’avouant
pas. Ce physicien très fécond est
connu pour son matérialisme radical. Il considère
par exemple que la science ne doit pas utiliser
le concept d’infini, même si celui-ci
possède un fondement mathématique.
L’infini ne peut être démontré
et serait selon lui une résurgence de l’idée
de Dieu, réintroduite subrepticement dans
certains modèles scientifiques.
Il raisonne de même concernant le principe
anthropique. Comment parler du fait que l’univers
serait ou non favorable à l’apparition
de la vie puisque nous ne connaissons aucun autre
univers pouvant lui être comparé ?
Nous n'avons pas de théorie pour en parler,
du fait de l'incompatibilité entre physique
cosmique et physique quantique. Or, sans théorie,
pas de discussion possible.(Voir http://www.lacosmo.com/reglage_fin.html
). Le génie de la physique réside
en ce que théorie, loi, concept et mesure
expérimentale jaillissent d’un même
élan créateur. Il est donc exclu de
pouvoir définir ou utiliser un concept en
l’absence du corpus théorique convenable.
Pour Christian Magnan, sans cadre théorique
sous-jacent, toute discussion prétendument
scientifique tourne à la farce. Il va même
plus loin puisque pour lui, nous l'avons vu ci-dessus,
la cosmologie est à peine une science.
Christian
Magnan propose une discussion très pertinente
mais que nous ne pouvons reproduire ici concernant les
prétendues constantes universelles (dont par
ailleurs de nombreux physiciens contestent aujourd’hui
le caractère d’universalité et même
le caractère « réel », car
elles pourraient être comme toute formalisation
en science une création permettant à l’homme
d’organiser le monde dans lequel il se trouve
et dont il est le produit). Pour lui, il est gratuit
d’affirmer que la vie et la pensée n’auraient
pas pu apparaître dans un univers différent
du nôtre. En effet, nous ne disposons pas de tels
univers différents pour « falsifier »
cette affirmation. Nous pourrions tout aussi bien et
tout aussi gratuitement affirmer qu’il existe
un nombre N d’univers où des formes de
vie et de pensée différentes des nôtres
existent. La science ne peut parler avec pertinence
que d’entités en nombre suffisant pour
que l’on puisse les classer en catégories
et les comparer. Or notre univers est unique. Les modèles
d’univers différents suggérés
par le calcul ne sont pas représentatifs d’univers
différents, puisque rien ne permet de démontrer
leur exactitude.
La
cosmologie est incapable d’imaginer des univers
pluriels. Elle n’est même pas capable
de sortir de l’univers pour le décrire
de l’extérieur. Tout ceci fait que
les constantes dites universelles, présentées
comme d’extraordinaires coïncidences
ayant permis l’apparition de la vie ne font
que refléter notre ignorance de ce que sont
véritablement les caractéristiques
de notre univers au regard de celles que pourraient
présenter d’autres univers et de celles
qui seraient nécessaires à la vie
sous sa forme actuelle ou sous d’autres formes.
Il n’y a donc pas là matière
à s’interroger. http://www.lacosmo.com/cosmologie.html
L’univers est ce qu’il est, la vie est
ce qu’elle est, point final. Confessons les
limites de nos connaissances actuelles et passons
à autre chose.
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