Article. Extension
aux sciences macroscopiques de la remise en cause du concept
de réel par la physique quantique
Jean-Paul Baquiast 18/10/2012
Cet
article actualise un thème déjà abordé
sur ce site. Voir
par exemple ici.
Appelons
sciences macroscopiques toutes les sciences en général,
sauf celles s'intéressant à ces « objets »
particuliers que sont les observables quantiques, qui
relèvent encore aujourd'hui de la physique quantique,
dite aussi par un petit abus de langage science du microscopique.
Les sciences macroscopiques postulent en général
l'existence de réalités en soi, existant en
dehors de l'observateur, et que celui-ci s'efforce de décrire
de façon aussi objective que possible.
Depuis
son apparition dans la première moitié du 20e
siècle, la physique quantique s'est au contraire dans
l'ensemble accordée sur le fait qu'elle ne pouvait
pas décrire de façon objective, indépendamment
de l'observateur, les entités qu'elle observait, ou
croyait observer. Il lui fallait associer l'observation avec
l'instrument d'observation utilisé et plus généralement
avec un observateur dont la conscience intervenait pour interpréter
l'observé. C'est ainsi que la physique quantique a
constaté son impuissance à donner d'une particule
isolée, par exemple un électron, une description
objective, valable pour tous observateurs et toutes circonstances.
Une telle entité peut apparaît sous des états
différents selon les instruments et les observateurs.
On dira donc que la physique quantique n'est pas « réaliste »,
en ce sens qu'elle se refuse à postuler l'existence
d'un réel déjà défini, antérieur
à la démarche scientifique, qui s'imposerait
à l'observateur et limiterait ainsi ses possibilités.
Le
non-réalisme de la physique quantique
Aujourd'hui,
par le terme de particules quantiques, on désigne des
entités que les instruments scientifiques modernes
permettent d'observer, soit en groupe (par ex. un courant
électrique) soit individuellement (un électron
isolé). On peut émettre des électrons
un à un, et constater leur existence quand ils interfèrent
avec une cible. Cependant, selon la physique quantique contemporaine,
confirmée jusqu'à présent invariablement
par des milliers d'expériences et d'applications, l'observation
que nous faisons d'un électron n'épuise pas
tout ce que nous pouvons en dire. Elle se borne à matérialiser
un des multiples états possibles de cet électron,
qui sont en fait répartis sous forme de probabilités
dans un nuage entourant l'électron. Ainsi, dans certaines
conditions, l'électron ne se comporte pas comme une
particule, mais comme une onde.
L'entité quantique dans cette perspective peut être
représentée par l'équation psi ou fonction
d'onde proposée par Erwin Schrödinger. Elle ne
peut en donner une définition déterministe.
Lorsque l'observateur décrit la position ou le mouvement
d'un électron particulier, il se borne à décrire
une interaction parmi d'autres de l'entité observée
interagissant avec un instrument de mesure parmi d'autres.
Il ne peut affirmer qu'il existerait une réalité
objective qui correspondrait à l'ensemble des positions
et des mouvements de cet électron, observable par n'importe
quel observateur doté de n'importe quel instrument.
Cela suffit largement en pratique puisque les instruments
observent ou utilisent de grandes quantités d'entités,
auxquelles peuvent s'appliquer les lois statistiques. De plus,
lorsque les applications les plus récentes de la physique
quantique conduisent à isoler et manipuler une particule
quantique isolée, l'opérateur tire profit de
la superposition d'état de la particule, autrement
dit de son indétermination, pour réaliser des
opérations hors de portée d'une particule « décohérée »,
c'est-à-dire ayant cessé d'être quantique
pour redevenir une particule ordinaire. C'est sur ces propriétés
que fonctionnent les prototypes des futurs calculateurs quantique.
Se demander
si la fonction d'onde renverrait à une réalité
objective ultime est donc considéré comme une
résurgence d'un vieux réalisme ou essentialisme
métaphysique, qui ne peut recevoir de réponses
aujourd'hui. Ceci présente selon nous une contrepartie
rarement évoquée. Il n'existe pas pour la mécanique
quantique de lois fondamentales de la nature, telles celles
régissant l'espace et le temps, supposées s'appliquer
aux objets ou phénomènes macroscopiques du monde
observable.
La démarche
méthodologique de la mécanique quantique a été
formalisée avec précision par la physicienne
Miora Mugur-Schächter, sous le nom de Méthode
de Conceptualisation Relativisée, dans divers ouvrages
et articles auxquels nous renvoyons le lecteur. Voir notamment,
sur ce site,
" L'infra-mécanique quantique "
La
critique du réalisme dans les sciences macroscopiques
Parallèlement
le réalisme de la science macroscopique, postulant
l'existence de réalités en soi ou ontologiques
s'imposant à tous, bien que jugé utile dans
certains domaines, a fini par susciter les critiques croissantes
de ceux y voyant une prise de contrôle des activités
de recherche par des métaphysiques, des religions ou
des pouvoirs économiques et politiques voulant imposer
leurs visions du monde.
Le procès
n'est pas nouveau. Après Marx, la psychanalyse a pris
le relais en apprenant à rechercher « qui
parle » et quels sont les intérêts
personnels de celui qui s'exprime, derrière toute affirmation
visant à affirmer des « réalités
objectives » en les immunisant ainsi de toutes
critiques. Depuis le début du 20e siècle, les
sciences humaines et sociales ont bâti l'essentiel de
leurs travaux sur ce travail de déconstruction du réalisme
ou de l'essentialisme. Mais la tâche est loin d'être
terminée. Même dans les sociétés
athées, prétendant séparer nettement
les sciences des religions, on constate en permanence l'apparition
dans les sciences humaines et sociales, ainsi que dans le
langage courant s'en inspirant, de concepts au service de
postulats métaphysiques hérités des théologies.
C'est ainsi qu'abondent encore des articles se disant scientifiques
dissertant sur les propriétés supposées
de la Nature, de la Vie, de l'espèce humaine, de l'économie
politique... qui sont en fait la transposition des convictions,
sinon des mensonges délibérés de leurs
auteurs.
Certes,
il serait risible ou tout au moins inutile de remettre en
cause les discours prêtant à des objets courants
une réalité essentielle, sinon transcendante.
Il reste cependant que dans tous les sciences, il serait pourtant
nécessaire de proposer des méthodologies de
recherche adéquates pour se débarrasser du "réalisme" et
rejeter les faux-nez derrière lesquels se dissimulent
les intérêts religieux ou politiques cherchant
à dominer les cerveaux des citoyens. Nous avons montré
que les méthodes de conceptualisation relativisée
inspirées de la physique quantique permettraient de
donner de phénomènes hautement politisés
comme le chômage
ou le réchauffement climatique des descriptions
permettant d'attaquer efficacement les causes ou les conséquences
de ces phénomène. De vastes chantiers restent
ouverts à la disposition des chercheurs visant à
réaliser ce travail plus que jamais nécessaire
de démystification – face notamment à des
médias dont la logique est d'inventer en permanence
de pseudo réalismes.
Que devient alors le concept de Réalité ?
Il est
intéressant de constater cependant que le concept de
Réalité reparait aujourd'hui dans les sciences
qui se sont refusé à céder aux pièges
du réalisme. Mais il le fait sous une forme très
atténuée. C'est ainsi que la physique ou la
cosmologie, dominées par le principe de réalité
(les astres n'ont pas attendu l'homme pour exister...) débouchent
aujourd'hui sur un vaste point d'interrogation concernant
la nature de la réalité. La physique, au delà
des quarks, des gluons et des électrons, évoque
un univers d'énergie, non descriptible en termes de
temps et d'espace, nommé quelquefois le vide quantique.
Provenant des instabilités du vide quantique peuvent
à tous moments surgir des formes de matière
conformes au modèle standard des particules. Mais rien
n'interdit de penser que d'autres formes de matière,
susceptibles de composer des univers différents de
ceux que nous observons actuellement, ne puissent pas aussi
en surgir. Comment alors qualifier cette « réalité »
ultime, mère possible de toutes les réalités,
correspondant à ce concept de vide quantique.
La cosmologie
pour sa part conduit, à l'échelle de l'infiniment
grand ou de l'infiniment lointain, à une interrogation
analogue. Les hypothèses relatives à l'histoire
de l'univers évoquent un point zéro, de densité
et d'énergie quasi infinies, qui aurait été
à l'origine du Big Bang. On parle de Singularité
pour exprimer qu'à ces échelles, aucune loi
reconnue par la physique actuelle ne pourrait s'appliquer.
Beaucoup de physiciens admettent que la « réalité »
correspondant à l'existence de cette singularité
pourrait donner naissance à des univers très
différents du nôtre, où notamment ce que
nous nommons les lois fondamentales seraient profondément
différentes. On lira sur ce sujet l'ouvrage remarquable
de l'astrophysicien Caleb Scharf, Black Holes. Voir
notre chronique ici
Nous serions
tentés de suggérer que face à ces questions,
la plupart des scientifiques ne renoncent pas à postuler
l'existence d'une réalité sous jacente, une
sorte de cause première, pouvant expliquer l'existence
des réalités perceptibles. Mais ils se refusent
à aller au delà, faute d'éléments
pour ce faire. Le philosophe Jan Westerhoff propose de nommer
cette conception de la réalité la « turtle
definition », en clair un point au delà
duquel ceux qui cherchent à décrire le réel
se refusent à aller, parce que les éléments
pertinents leur manquent. Le terme fait allusion à
la tortue mythique sur laquelle le monde était censée
reposer, et que l'on renonce à décrire, parce
que tout progrès en ce sens fait apparaître une
nouvelle tortue sur le dos de laquelle se tenait la première.
Le réel serait ainsi ce qui se trouve « en
dessous » ou au delà de toutes les descriptions
scientifiques, un facteur dont la science confesse le caractère
au moins temporairement inconnaissable.Voir
notre chronique ici.
Cette
définition, dira-t-on, si elle a le mérite de
rendre inopérantes des descriptions postulant des réalités
en soi s'imposant dans notre vie quotidienne, évoque
par contre l'idée de Dieu telle qu'elle inspire les
les théologiens. Il semblerait alors, qu'il s'agisse
de cette réalité sous-jacente indescriptible
ou de Dieu, que tout le monde, athées ou croyants,
soit persuadé de son existence. Les théologiens
répondent à la question de Dieu en expliquant
qu'il s'agit d'un Mystère que le croyant doit accepter
sans chercher à le comprendre. Les scientifiques ne
renoncent pas à proposer des définitions aussi
précises que possible de la Réalité.
Mais ils conviennent eux-mêmes que ces définitions
n'épuisent pas les questions qui se posent. Une grande
part d'inconnu, sinon d'inconnaissable, demeure, comme nous
l'avons rappelé ci-dessus. Mieux vaut cependant pour
les scientifiques en être persuadé que s'enfermer
dans des hypothèses non vérifiables par l'expérience,
lesquelles ressuscitent de vieilles mythologies.
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La
Méthode de Conceptualisation Relativisée
et ses applications aux sciences macroscopiques
La Méthode de Conceptualisation Relativisée
(MCR) établie par Mme Mioara Mugur-Schächter
nous propose d’analyser la démarche de construction
de connaissances du physicien qui veut décrire
des microétats (des états de microsystèmes),
et d’étendre cette démarche à
l’ensemble de la conceptualisation. MCR montre
que les bases épistémologiques de la mécanique
quantique descendent à une profondeur plus grande
que celle des sciences macroscopiques, en s’enracinant
directement dans le factuel physique. A partir de cet
enracinement de départ, est ensuite construite
une toute première strate de connaissances concernant
les microétats. Le livre tout entier vise à
mettre en évidence que cette strate est dotée
d’universalité, que – plus ou moins
explicitement et en une version plus ou moins complètement
« déployée » – cette
strate se trouve à la base de tout processus
de conceptualisation.
Ceci pour être admis par tous pose différentes
questions. La principale de ces questions est relative
à la position de la physique quantique par rapport
aux autres sciences. S’agit-il d’un domaine
séparé, voire différent des autres
? Ne doit-on pas au contraire considérer que
la physique quantique est si l’on peut dire à
la base de toutes les sciences, pour une raison simple
: les sciences macroscopiques traitent d’entités
qui sont fondamentalement quantiques. La réponse
qui se dégage du livre à ce sujet est
particulièrement importante.
La mécanique quantique a une importance pratique
fondamentale par le fait que tout ce qui existe physiquement
est constitué d’objets microscopiques. Cela
est bien connu depuis l’apparition même de
cette théorie. Mais en outre la mécanique
quantique a également une importance fondamentale
pour l’entière théorie de la connaissance,
c’est-à-dire pour l’épistémologie,
parce qu’elle met en possession d’un schéma
méthodologique général d’élaboration
de processus de conceptualisation. Cela était
resté entièrement inconnu. C’est
l’investigation de Mioara Mugur-Schächter
qui l’a mis en évidence.
Le fait que tout objet physique est constitué
de microsystèmes et le fait que la théorie
quantique contient le germe d’une épistémologie
générale fondée dans la microphysique,
sont deux faits foncièrement distincts même
s’ils sont reliés. Or la méthode
générale de conceptualisation relativisée
(MCR) développée à partir de l’analyse
épistémologique de la mécanique
quantique, pourrait s’avérer très
importante en elle-même, pour l'ensemble des sciences.
L’exposé de la méthode fait apparaître
que ce qui décide du mode de description possible
pour une entité-objet de description donnée
n’est pas la constitution physique interne de cette
entité-objet, mais la situation cognitive dans
laquelle l’observateur-concepteur se trouve relativement
à l’entité-objet considérée.
Ceux qui, vers les années 1900, ont commencé
de tenter de décrire des microétats, se
sont trouvés dans une situation cognitive foncièrement
nouvelle et tellement contraignante qu’elle a engendré
un formalisme d’un type sans précédent
dans l’histoire des théories physiques.
Dans les sciences macroscopiques l'adéquation
de la situation cognitive entre les objets d’étude
et l’observateur-concepteur, avait eté et
demeure beaucoup plus immédiate. Elle a permis
de fonder les démarches de construction de connaissances,
dans la manière courante de penser et de parler
en termes d’« objets ». On suppose
alors que ces objets sont réellement tels qu’on
les perçoit, dotés de propriétés
permanentes qui leur sont propres et qui sont indépendantes
de nos actions pour les connaître.
Or il est désormais bien établi par les
recherches de neurophysiologie, de psychologie et d’épistémologie
que cette manière de penser et de parler est
illusoire, que c’est l’esprit de l’homme
qui crée les « objets » que nous
percevons. Ceux-ci ne ne sont que des modèles
construits par le corps de l’homme avec son cerveau
et ses sens biologiques et qui par conséquent
doivent autant aux sens de l’homme qu’aux
données physiques extérieures qui interagissent
avec ces sens.
Mais les recherches et les conclusions des neurophysiologistes,
des psychologues et des épistémologues
modernes valent pour les données physiques qui
rencontrent directement et spontanément les appareils
sensoriels de l’homme. Dans ce cas l’organisme
humain travaille d’une manière réflexe
qui reste cachée à la conscience, donc
à la connaissance intuitive. Or le cas des entités
microphysiques, comme par exemple les électrons,
protons, etc., est différent. Ces entités
ne touchent pas directement et spontanément les
appareils sensoriels de l’homme. Alors comment
se créent les « objets » de la microphysique
?
Le livre de Mioara Mugur-Schächter met en évidence
que dans le cas des entités microscopiques, le
processus de construction de connaissances s'exerçant
à leur égard doit se dérouler d’une
manière entièrement délibérée,
méthodique, précisément parce qu’il
n’est plus l’effet réflexe d’interactions
sensorielles directes et spontanées. Le processus
délibéré et méthodique de
connaissances qui fonde le formalisme quantique est
explicité dans ce livre, et c’est à
partir de lui qu’est ensuite élaborée
la méthode générale de conceptualisation
relativisée dénotée MCR. A l’intérieur
de cette méthode générale, s’éclaire
aussi la structure particulière des processus
spontanés et réflexes qui engendre les
« objets » macroscopiques. Mais cet éclairage
procède d’un point de vue nouveau, spécifiquement
épistémologique, pas neurophysiologique,
ni psychologique, et qui ne peut être rapporté
à l’épistémologie philosophique
actuelle.
Ceci permet d’établir, à l’intérieur
de MCR, une connexion explicitement exprimée
entre les représentations classiques des connaissances
et la représentation universelle de la première
strate de la connaissance, celle explicitée à
partir de la mécanique quantique et généralisée
dans MCR. Il en découle, en particulier, qu'
il devient désormais possible de relier d’une
façon claire et contrôlée les descriptions
de la physique classique ou celles de la biologie, aux
descriptions quantiques de microétats. On comprend
l’intérêt d’une telle possibilité.
Les couches de complexité superposées
selon lesquelles s’organisent les entités
macroscopiques peuvent alors être étudiées
sans nécessairement descendre jusqu’à
l’origine quantique de ces entités. Ainsi
la biologie n’a pas besoin de se poser la question
de savoir si les molécules biologiques ont on
non des rapports avec les micro-états quantiques
sous-jacents. L’étude de l’immense
diversité des systèmes biologiques se
suffit à elle-même.
Cependant l’évolution contemporaine de la
connaissance scientifique conduit de plus en plus couramment
à des questions intéressant les sciences
et technologies macroscopiques mais qui ne peuvent trouver
une réponse précise que si le chercheur
descend jusqu’aux aux origines quantiques des entités
étudiées. Ainsi c’est du côté
de la physique quantique que de plus en plus de biologistes
cherchent aujourd’hui des explications à
des phénomènes considérés
encore comme mystérieux : les origines de la
vie ou les mécanismes profonds de l’évolution,
incluent les cerveaux, les neurones et les faits de
conscience. Plus superficiellement, en matière
de technologies, les informaticiens sont dorénavant
persuadés que la cryptologie quantique et le
calcul quantique apporteront des solutions aux difficultés
rencontrées dans l’amélioration des
solutions informatiques actuelles.
MCR permet d’accomplir de telles descentes ainsi
que les connexions de représentation recherchées,
dans le cadre d’une méthodologie générale
de représentation, sous le contrôle explicite
des normes de cette méthodologie. On peut savoir
en quelles circonstances le type particulier «
dégénéré » de description
classique reste pertinent et en quelles circonstances
il cesse de l’être et doit être remplacé
par le schéma complet de représentation
non-« dégénérée »
induit dans MCR à partir de l’analyse de
l’infrastructure épistémologique
du formalisme quantique. On peut savoir quand le postulat
naïvement réaliste selon lequel "nous
connaissons des « objets » tels qu’ils
sont vraiment en eux-mêmes", conduit à
une approximation satisfaisante et pragmatiquement économique,
et en quelles circonstances au contraire cette approximation
cesse d’être utilisable et oblige à
admettre que « connaître des modes d’être
du réel-en-soi » est un non-sens d’un
point de vue épistémologique rigoureux.
Ceci permet, si l’on veut analyser les fondements
quantiques des entités macroscopiques, de discerner
jusqu’où l’on peut encore transporter
avec soi le postulat « réaliste »
naïf, qui n’apparaît pas gênant
si l’on s’en tient à l’étude
macroscopique du monde. Ainsi, en biologie, on ne pourra
pas parler de l’éventuelle influence d’une
particule quantique sur une molécule biochimique
comme si cette particule quantique « existait
» dans le monde biologique dans le même
sens, représentable de la même manière
qu’un atome de carbone de la chimie macroscopique.
Il faudra en permanence traiter la question de la relation
entre l’entité macroscopique et ses correspondants
quantiques. Il faudra donc traiter dans le cadre d’une
méthode unique l’ensemble des situations-frontières
où l’interaction entre une particule macroscopique
et un micro-état quantique conduit à des
représentations qui posent des problèmes
d’interprétation, comme désignés
par les expressions « réduction de la fonction
d’état », décohérence,
etc.. L’on pourra distinguer les faux problèmes
d’interprétation, de ceux qui sont véritablement
des problèmes.
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