Sur
Lawrence Krauss
http://en.wikipedia.org/wiki/Lawrence_M._Krauss
Conférence http://www.youtube.com/watch?v=7ImvlS8PLIo
Débat http://scienceblogs.com/pharyngula/2011/04/
lawrence_krauss_vs_william_lan.php
Vers
une nouvelle révolution paradigmatique
Dans
un ouvrage souvent cité, mais de moins en moins
lu 1) Thomas Kuhn expliquait que
les connaissances scientifiques s'organisent autour
de vastes constructions conceptuelles, qu'il nommait
des paradigmes. Ces constructions s'élaborent
à partir du travail quotidien des sciences
et confèrent aux nouvelles découvertes
un sens général qui dans l'ensemble
s'impose à tous. Ils n'intéressent pas
en effet les seuls chercheurs mais aussi les épistémologues
(ou philosophes des sciences) et plus généralement
la société toute entière. La
caractéristique, selon lui, des paradigmes
scientifiques est qu'ils n'évoluent pas par
petites touches, au fur et à mesure de l'acquisition
de nouvelles expériences. Ils le font d'une
façon discontinue, par ruptures. Kuhn défend
contre Popper l’idée que les théories
scientifiques ne sont pas rejetées dès
qu’elles ont été réfutées
par de nouvelles expériences mais seulement
quand elles ont été remplacées
par de nouvelles théories ayant la même
ambition totalisante. Ce remplacement est pour partie
un phénomène social dans le sens où
il engage une communauté de scientifiques et
de philosophes en accord avec une explication globale
de certains phénomènes ou de certaines
expériences.
On
a souvent dit ces dernières années que
la physique était à la recherche de
nouveaux paradigmes globaux, dans la mesure où
ses deux grands domaines de recherches, l'astronomie
(étendue à l'ensemble du cosmos sous
le nom de cosmologie) et la mécanique quantique,
reposent sur des bases non encore compatibles. Cependant
elles ont été toutes été
validées autant qu'il est possible aujourd'hui
en l'état de l'expérimentation. Or ces
deux domaines n'ont pas encore été rapprochés.
Les efforts de synthèse entrepris par les théoriciens
de la gravitation quantique n'ont toujours pas abouti.
L'objectif est d'obtenir une synthèse mathématiquement
cohérente entre la théorie einsténienne
de la gravité, qui est au coeur de l'astronomie
moderne et la physique quantique qui depuis les années
1929-1930 étudie en termes nouveaux les atomes
et des particules. Or malgré les efforts déployés
depuis maintenant une trentaine d'années, la
gravitation quantique ne propose que des modèles
théoriques non testables expérimentalement
et n'offrant pas de sens commun explicite.
Ceci
s'est traduit, dans le domaine de la cosmologie, par
le fait étonnant que pour comprendre divers
phénomènes encore inexpliqués,
cette science a fait appel à des Singularités,
c'est-à-dire à des évènements
où les lois de la physique einstenienne cessent
d'être applicables. Il s'agit notamment des
Trous noirs et du Big Bang, désormais indispensables
aux descriptions actuelles de l'univers. En principe
seule la physique quantique devrait permettre de donner
des descriptions satisfaisantes de ces évènements.
Mais ce n'est pas encore le cas. On aurait donc pu
espérer que l'ensemble des physiciens s'intéressant
à la cosmologie aurait conjugué leurs
efforts pour éliminer de tels vastes ilots
d'incertitude. Même si les recherches consacrées
à la gravitation quantique n'ont pas encore
abouti, on aurait peut-être pu faire plus systématiquement
appel à la physique quantique, par exemple
pour étudier ce que celle-ci qualifie de vide
(le vide quantique) et rechercher si le type de particules
et d'interactions, dites virtuelles, qui se manifestent
dans ce dernier ne pourraient pas permettre de mieux
comprendre les phénomènes, non seulement
du vide cosmologique (espaces quasiment dépourvus
de particules) mais des Singularités auxquelles
nous venons de faire allusion, là où
l'espace et le temps ne se manifestant plus, les déterminismes
de la physique ordinaire ne peuvent intervenir.
Ceci
aurait été d'autant plus légitime
que la physique contemporaine fait de plus en plus
appel à des expériences, telles celles
intéressant l'effet dit Casimir, où
l'étude des particules virtuelles apparaissant
et disparaissant au rythme des fluctuations du vide
quantique est en train de se banaliser.
2) Or assez curieusement, la plupart des cosmologistes,
jusqu'au début des années 2000, ne semblaient
pas prêter intérêt aux questions
étudiées par la physique quantique.
C'est ainsi que pour expliquer des observations relatives
à des anomalies dans la gravitation (matière
noire) ou dans la vitesse d'expansion de l'univers
(énergie noire), beaucoup préféraient
mettre en cause la qualité de ces observations
plutôt que l'intervention de facteurs en cours
d'élucidation par la physique quantique, comme
les particules quantiques et les fluctuations du vide
évoquées plus haute 3).
Peut-être faut-il faire porter ce manque d'ouverture
au cloisonnement disciplinaire particulièrement
marqué en France, entre astronomes et leurs
collègues physiciens de laboratoire s'intéressant
au monde quantique.
Ce
cloisonnement s'est aussi traduit dans le domaine
des paradigmes. La cosmologie inspirée par
la tradition de l'astronomie s'est longtemps limitée
au paradigme dominant dans les sciences dites macroscopiques,
celles s'intéressant aux objets de la vie quotidienne.
Il est que tout phénomène peut être
rattaché à une cause. Il est aussi que
ces causes s'organisent en lois de plus en plus générales
à partir desquelles on peut déduire
les phénomènes de détail. La
physique quantique, au contraire, a popularisé
depuis maintenant plus d'un demi-siècle les
concepts d'indéterminisme, de superposition
d'état, d'intrication. Pour elle, la science
ne peut envisager de phénomènes ayant
une réalité en soi. Elle ne peut décrire
que des résultats probabilistes découlant
des relations entre un monde inobservable directement,
des expérimentateurs et des instruments.
On conçoit bien les résistances qu'a
longtemps suscité la tentation d'étendre
ces « conceptions du monde »
à l'astronomie. L'astronome classique ne comprenait
pas l'intérêt de faire appel pour, par
exemple, l'observation de la lune et du soleil au
« relativisme » s'imposant en
mécanique quantique. Il reste que, pour interpréter
les situations limites que fait apparaître aujourd'hui
l'observation de l'univers, évoquer le vieux
déterminisme de la physique macroscopique se
révèle inopérant 4)
Malgré cela, jusqu'à une époque
très récente, s'est conservée
la conviction que le monde de la cosmologie restait
gouverné par des causes premières définissant
plus ou moins rigidement l'enchainement des phénomènes
et l'interaction des forces en présence. Même
si les spécialistes ne pouvaient pas encore
expliquer, selon la formule célèbre,
pourquoi il se trouvait quelque chose plutôt
que rien, ils pouvaient au moins se persuader que
ce quelque chose – c'est-à-dire l'univers
avec tous ses contenus - découlaient de causes
dont certaines leur paraissaient pouvoir être
étudiées théoriquement et expérimentalement.
Les
esprits évoluent
L'état des esprits paraît cependant changer
rapidement chez les physiciens et ceux qui s'intéressent
à leurs recherches, comme en témoigne
le livre de Lawrence M. Krauss que nous évoquons
ici, A universe for nothing. Gràce en
particulier aux travaux de l'auteur et des cosmologistes
ayant adopté sa démarche, la prise en
compte des postulats et des méthodes de la
physique quantique est en train de se généraliser
en cosmologie. C'est ainsi que des observations niées
ou non comprises par l'astronomie traditionnelle,
telles celles relatives à la masse des astres
(matière noire) ou à la vitesse d'expansion
de l'univers (énergie noire) commencent à
être mieux interprétées en faisant
notamment appel aux fluctuations du vide et aux particules
virtuelles étudiées par ailleurs en
laboratoire par les physiciens quantiques.
Mais
il existe à cela une contrepartie épistémologique.
La physique quantique considérée dorénavant
en astronomie comme incontournable apporte avec elle
ses propres postulats épistémologiques.
Nous les avons résumés ci-dessus. Il
en résulte que les paradigmes anciens inspirés
par la physique macroscopique perdent de leur influence,
y compris par contagion dans les sciences traditionnelles.
Une véritable révolution paradigmatique,
une de plus, paraît en train de s'accomplir
sous nos yeux. C'est à elle que fait référence
le titre du présent article.
Si ce nouveau paradigme réussissait à
s'imposer en découlerait un changement dans
la façon de se représenter le monde
ayant inspiré plusieurs générations
de philosophies des sciences dominées par le
déterminisme –sans mentionner chez d’autres
auteurs un finalisme d’inspiration religieuse
également très présent. Nous
ne prétendons pas ici définir avec précision
ce changement. Essayons pourtant de le résumer.
La grande majorité des humains ne sont pas
concernés par la science. Ils se représentent
le monde à partir des images et sentiments
diffusés par les diverses religions. Nous n'évoquerons
pas ici les polémiques et agressions que suscite
dans les milieux croyants américains l'ouvrage
de Lawrence Krauss. Le Web en témoigne. Mais
ce ne sont pas les croyants qui nous intéressent.
Nous mentionnons ici la petite minorité des
humains qui, même s'ils ne se disent pas ouvertement
athées, font cependant exclusivement confiance
à la science pour décrire le monde.
Lorsque celle-ci laisse des questions sans réponse,
ils préfèrent attendre de nouvelles
avancées, tant dans l'expérimentation
que dans la théorisation, plutôt que
faire appel à des explications par la divinité
qui en fait n'expliquent rien (Dieu par défaut
ou God of the Gaps, selon la formule reprise
par l'auteur).
Or quel est le paradigme dominant dans les sciences
dites macroscopiques, celles s'intéressant
aux objets de la vie quotidienne. Il est nous l'avons
dit que tout phénomène doit pouvoir
être rattaché à une cause. Il
est aussi que ces causes s'organisent en lois de plus
en plus générales à partir desquelles
on peut déduire les phénomènes
de détail. Il en résulte qu'aucun scientifique
conséquent, comme aucun philosophe des sciences
responsable, ne se serait avisé jusqu'à
ces temps-ci de postuler que l'univers et tout ce
que l'on observe en son sein pourraient ne provenir
de Rien.
C'est
pourtant ce que suggèrent les cosmologistes
tels que Krauss. Poussée à l'extrême,
ce postulat signifierait que par Rien, il ne faudrait
pas se limiter aux vides usuels, vide instrumental
obtenu dans une machine à vide, vide cosmologique
de l'espace inter-galactique ou même vide quantique
de l'effet Casimir, supposé empli de particules
virtuelles et de fluctuations, tous vides auxquels
on peut rattacher des phénomènes observables.
Il s'agirait d'un Rien absolu, antérieur ou
en arrière-plan de l'univers, excluant évidemment
tout temps, tout espace, tout observateur et toute
matière à observer. Il exclurait même,
à l'extrème, toute référence
au monde quantique ou à son énergie,
et par définition toute référence
à des lois fondamentales de la nature, s'imposant
a priori.
De
plus, selon ce postulat, de ce Rien pourrait à
tout moment provenir n'importe quoi. Par n'importe
quoi, il faudrait là encore effectivement entendre
N'importe quoi, apparaissant sur un mode totalement
aléatoire, comme le font les émergences
de couples de particules-antiparticules virtuelles.
Ceci inclurait l'univers cosmologique que nous connaissons,
avec ses lois fondamentales et tout ce qu'il comporte,
y compris des observateurs intelligents tels que nous,
mais aussi d'autres entités indescriptibles
par nous et notamment d'autres univers, obéissant
probablement, pour certains d'entre eux, à
des lois fondamentales différentes et comportant
des observateurs différents.
Un
postulat en science n'a d'intérêt que
si peuvent en être déduites des hypothèses
vérifiables expérimentalement. C'est
bien nous l'avons dit ce qui est en train de se passer
en cosmologie, puisque depuis quelques années
un certain nombre de faits nouveaux susceptibles d'entrainer
des changements conceptuels importants, mais non encore
organisés en une véritable révolution
paradigmatique, sont en train de se produire. A
Universe From Nothing en donne de nombreux exemples.
Il n'est pas encore possible d'observer d'autres univers
au sein d'un multivers hypothétique, mais le
nouveau paradigme se refuse à exclure cette
perspective.
Nous
encourageons donc nos lecteurs à se reporter
au livre. Il s'agit d'un ouvrage relativement difficile,
bien que l'auteur vise un large public. Les concepts
et les observations auxquels il se réfère
sont récents et peu connus des non spécialistes.
Ils évoluent tous les jours, comme le montre
l'actualité scientifique. Laurence Krauss est
particulièrement bien placé pour en
traiter puisque comme nous l'avons dit, il a personnellement
participé à beaucoup des recherches
mentionnées. Il continue à le faire.
Inutile dans ce premier article de faire d'autres
commentaires. Nous y reviendrons ultérieurement
à l'occasion.
Les
limites du cerveau humain
Auparavant,
nous voudrions évoquer une question que l'auteur
aborde à peine, contrairement à d'autres
scientifiques, tels notamment l'astronome Christian
Magnan, précédemment commenté
sur ce site. Il s'agit d'un fait, bien connu des cogniticiens
évolutionnaire. Le cerveau humain s'est adapté
tout au long de l'évolution à la compréhension
de l'environnement dans lequel étaient plongés
les animaux et les humains apparus ensuite. Il comporte
donc des limites obligées. Il ne peut pas comprendre,
ni même observer n'importe quoi. L'ajout de
puissants moyens instrumentaux d'observation et de
traitement des données n'y change rien. Les
limites demeurent, dès que les questions à
comprendre s'approfondissent.
Bien quei les techniques modernes permettent aux homo
sapiens (ou pour reprendre notre terminologie, aux
systèmes anthropotechniques ) de percevoir
et d'interpréter de plus en plus de choses,
y compris concernant le cosmos, il paraît inévitable
que face aux questions véritablement dures
(les hard problems de Chalmers) les humains
doivent déclarer forfait. Mieux vaudrait en
convenir. Beaucoup de ce que nous observons de l'univers
nous demeurera sans doute à jamais incompréhensible.
Par ailleurs, à très long terme, nous
observerons de moins en moins de choses, si comme
le pronostique Lawrence Krauss, l'expansion se poursuivait.
Il
serait cependant raisonnable, avant que les cerveaux
humains ne déclarent forfait, qu'ils s'appliquent
davantage à mieux comprendre leur propre fonctionnement,
assisté de celui de leurs prothèses
artificielles. Beaucoup de domaines devant lesquels
aujourd'hui la science capitule pourraient sans doute
alors s'éclaircir. Cette perspective nous permettra
de faire un lien entre le cosmos et les automates
intelligents, qui donnent leur nom à notre
site.
Notes
1)Thomas
Kuhn La Structure des révolutions scientifiques,
1962
2)Cf NewScientist Something for nothing.
How to harness the power of the vacuum 18 février
2012, p. 34
3)Voir par exemple Christian Magnan,
dans Le théorème du jardin, que nous
avons présenté sur ce site
4) Ce « relativisme »
très sain, pouvant relever selon les termes
de notre collègue Mioara Mugur Schaechter de
la Méthode de Description Relativisée
(MCR) qu'elle a proposée, ne s'est d'ailleurs
pas encore étendu à l'ensemble des connaissances
intéressant la vie quotidienne, alors qu'il
y aurait, comme nous l'avons montré par ailleurs,
tout-à-fait sa place.
Automates
Intelligents s'enrichit du 
Biblionet