Réflexions autour de la lecture du livre de Stephen Hawking « Y a-t-il un grand architecte dans l’Univers ? » – les passages en italique sont extraits ou quasi extraits du livre
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Le réalisme modèle-dépendant : notre cerveau interprète nos perceptions sensorielles en formant un modèle du monde. Lorsque ce modèle permet d’expliquer les événements, nous avons tendance à lui tribu le statut de réalité ou de vérité absolue.
L’histoire des sciences nous a proposé successivement différents modèles ou théories qui permettent de modéliser une même situation, chaque modèle faisant appel à ses propres éléments ou concepts fondamentaux.
Il faut adopter ensemble de modèles pour concevoir une réalité. On peut prendre pour exemple un Atlas, pour lequel on ne peut représenter l’intégralité de la surface terrestre sur une seule carte. Pour cartographier fidèlement la Terre tout entière, il faut un ensemble de cartes, selon différents modèles. Il n’y a donc pas de vérité unique, selon un modèle unique.
De la même façon qui n’existe aucune carte plane capable de représenter l’intégralité de la surface terrestre, il n’existe aucune représentation qui permette de rendre compte des observations physiques dans toutes les situations.
Echo : Il en est ainsi pour tous les aspects de notre vie, selon l’angle de vue, selon l’historique, selon l’objectif visé. De la politique aux courses, du branchement d’une lampe au travail, des plantes vertes aux vacances, on adoptera des modèles différents selon l’objectif. Si je veux partir en vacances le mois prochain, je ne vais pas m’étaler sur l’origine du mot vacances, ni sur les statistiques du nombre de jours de congés dans les différents pays, qui sont toutes des considérations valables des vacances, mais je vais m’attacher à définir où, avec qui, comment je vais organiser mes vacances. Je vais utiliser des modèles qui sont différents. De même, je vais utiliser un modèle différent qui j’utilise le verbe étaler au sens figuré ou au sens propre. Notre quotidien est truffé de modèles, que nous utilisons de manière automatisée. Cet automatisme est bien pratique car il permet d’aller vite, cependant il nous coupe aussi de l’ouverture à la nouveauté, donc de solutions à nos problèmes : on ne peut résoudre un problème sans sortir de nos automatismes. De ce fait, l’ouverture d’esprit, qui n’est pas une fracture du crâne, est utile et même salutaire pour initier la nouveauté. Les grands esprits ont tous été des briseurs de vérités, de Galilée à Einstein, de Mandela à ML King, de Jésus aux lanceurs d’alerte emprisonnés, et à ceux qui aujourd’hui sont traités de débiles ou de complotistes du moment qu’ils n’ont pas la pensée unique. C’est dans nos vies courantes que ça se passe : quand on rit d’un collègue qui a des idées à la con, quand on s’offusque d’une personne qui est raillée par un préfet ou par un ministre pour avoir dit des choses inadmissibles, ou d’une jeune personne qui refuse d’aller dans le sens du vent : ce sont des occasions de revoir nos vérités trop inscrites dans le marbre.
La lente émergence de la science dans l’histoire de la conception de la réalité des humains
autrefois les calamités étaient souvent le signe d’une offense faite aux Dieux. Ignorant les voies de la nature, les peuples des temps anciens ont inventé les dieux. Sans possibilité de saisir le lien naturel entre causes et effets, l’humanité était à la merci des Dieux.
L’humain est obsédé par la compréhension des choses, au point d’en oublier parfois leur simplicité et leur beauté. Aujourd’hui encore, ce qui n’est pas explicable est voué à des forces étranges et les Dieux ont été remplacés par d’autres forces qui restent inexpliquées.
Cependant, il vient 2600 ans Thalès eu l’idée que la nature obéissait à des principes que l’on pouvait déchiffrer. Depuis lors, les dieux et leur règne ont progressivement été supplantés par un univers gouverné par des lois, un univers dont la création suivait un schéma que l’on pourrait un jour comprendre.
L’idée d’un univers non anthropocentrique n’a pourtant été accepté seulement près de 20 siècles plus tard avec Galilée, et encore, celui-ci fut emprisonné pour ses idées révolutionnaires, lesquelles sont des vérités pour nous. Galilée serait aujourd’hui un dangereux agitateur, et nul doute que nos descendants adopteront certaines des idées que nous jugeons aujourd’hui insensées.
C’est à Laplace que l’on attribue la première formulation du déterminisme scientifique : si l’on connaît l’état de l’univers à un instant donné alors son futur et son passé sont entièrement déterminés par les lois physiques.
La science classique repose sur la croyance qu’il existe un monde extérieur réel dont les propriétés sont clairement déterminées et indépendantes de l’observateur qui l’étudie.
Cependant la science quantique nous apprend qu’une particule ne possède ni vitesse ni position définie tant que celle-ci on n’est pas mesurée par un observateur.
Le réalisme modèle-dépendant s’applique au modèle scientifique, mais égalent aux modèles mentaux conscients ou inconscients dont nous avons besoin pour comprendre et interpréter le monde. On ne peut extraire l’observateur – nous-mêmes – de notre perception du monde, car celle-ci est créée par nos perceptions sensorielles, notre façon de penser et de raisonner : notre réalité est construite à travers la lentille de l’interprétation de notre cerveau.
Le réalisme modèle-dépendant suite : Tout comme les humains, deux ondes qui se rencontrent ont tendance à se renforcer ou à s’atténuer mutuellement. Quand on lance un caillou dans une mare les vaguelettes se diffusent petit à petit. Quand on lance 2 cailloux dans l’eau, s’ils sont lancés pile au même moment leurs vagues vont se renforcer, dans le cas contraire elles vont s’annuler. Les vaguelettes formées sont des ondes, tout en étant constituées de particules. Les ondes répondent à une mécanique ondulatoire, tandis que l’eau réponde à une mécanique de matière classique. Mais Einstein a démontré que dans le domaine de l’infiniment petit, le photon de lumière se comporte à la fois comme une onde et comme une particule : deux modèles théoriques très différents rendent compte du même phénomène, chaque théorie peut rendre compte de certaines propriétés, mais aucune ne peut prétendre répondre à toutes les questions, ni être meilleur ou « plus réelle » que l’autre.
Qu’est-ce que la réalité ? si c’est ce que je perçois, et seulement cela, les ultrasons n’existeraient pas, puisque je ne peux pas les entendre. La radioactivité pas non plus, et bien d’autres choses que je considère comme exacts. Ces choses que je ne perçois pas étaient pures fantaisies avant leurs découvertes, et il n’y aucune raison à ce que nous soyons arrivés au bout des découvertes.
Par ailleurs, si seul existe ce que je peux percevoir avec mes 5 sens, si je quitte une pièce où se trouvent une chaise et une table, est-ce que ces deux objets y sont toujours quand j’ai quitté la pièce ? Si je reviens et qu’ils sont là, je peux constater qu’ils sont là, ok, et en être certain, mais je ne peux pas prouver qu’ils étaient là pendant que j’étais absent, n’est-ce pas ? Limiter la réalité du monde à nos sens est déjà une notion dépassée, donc peut-être que nous devrions avoir l’intelligence de laisser au doute sa place, et être moins certains de nos vérités, qui sont provisoires, provisoires d’ici à ce que d’autres après nous aient découvert d’autres aspects de ce que nous appelons la réalité.
De fait, peu de choses sont réellement réelles, et le réel est sujet au doute. Cela ne doit pas nous faire peur, ni arrêter nos activités, nous nous fions à ce que nous savons aujourd’hui, et construisons notre monde en fonction. Ces dernières décennies ont été un bond immense en terme de confort de vie, mais en même temps nous avons détruit la planète en la considérant comme une ressource, inépuisable de surcroit ; Aujourd’hui, les réalités d’hier changent, nos défis aussi, et nous devons composer avec des réalités nouvelles sans chercher à les nier.
Dans la physique newtonienne les objets matériels ont une existence propre, sont localisables avec précision et suivent des trajectoires bien définies, etc… Par contre dans la physique quantique, un objet ne peut pas être localisé avec précision, sa trajectoire et même le passé et l’avenir ne sont pas précisément déterminer. Les deux théories sont vraies et on peut rappeler ici que la théorie quantique n’a jamais été démentie, et à maintes fois été démontrée.
À une échelle quantique, celle des particules élémentaires, les objets se comportent d’une manière bien étrange par rapport à notre intuition naturelle. Même si en effet nous sommes constitués d’un nombre inimaginable d’atomes, qui répondent à ces lois étranges de la physique quantique, notre monde matériel est celui des grands assemblages que sont l’estomac, les ballons de football ou les navets. En conséquence, même si les constituants des objets de la vie courante y compris nous-mêmes sont quantiques, le fait que tous ces objets soient agrégés en paquets fait que ce sont bien les lois de Newton qui décrivent leur propriétés physiques observables.
On peut résumer cela de la manière suivante : les objets élémentaires répondent à la physique quantique, tandis que les objets macroscopiques répondent à la physique Newtonienne. On peut faire un parallèle, réducteur, entre les comportements d’une goutte d’eau versus le comportement d’un lac, ou encore le fait qu’un neurone ne définit pas le comportement du cerveau. A savoir que les échelles et les propriétés ne sont pas les mêmes et ne répondent pas aux mêmes modèles.
La physique quantique nous emmène dans un domaine qui est hallucinant pour nos esprits conformés aux normes Newtoniennes. La physique classique nous parle du monde que nous percevons et ressentons. Nous ressentons qu’un pierre tombe, nous ressentons notre propre poids, si on envoie la balle dans telle direction, elle va s’y rendre selon une trajectoire rectiligne, etc… La physique quantique répond à d’autres lois. Elle concerne des objets infiniment petits, dont nous sommes faits et dont tout l’Univers est fait. Elle ne concerne pas notre monde d’objets plus denses, car ces lois-là ne fonctionnent plus dans le monde des objets plus grands que l’infiniment petit. Le fait qu’il existe une autre « loi » physique est proprement hallucinant, non ? Ca veut dire qu’un autre principe physique existe, en dehors de celui que nous percevons. En plus, cette autre physique est mise en application dans notre quotidien, dans nos smartphones, ordinateurs, le laser, les outils technologiques de la médecine etc…
Le principe d’indétermination de Heisenberg nous dit que pour une particule élémentaire, plus la mesure de la vitesse est précise, plus la mesure de sa position est imprécise, et inversement. Ainsi, si on mesure la position d’un électron avec une précision d’environ la taille d’un atome, le principe d’incertitude nous interdit de déterminer sa vitesse à 1000 km par seconde près, ce qui manque cruellement de précision.
De même en physique quantique la nature ne dicte pas l’issue d’un processus ou d’une expérience, mais elle autorise un certain nombre de choix possibles, chacun ayant une probabilité de se produire. si l’on considère l’état d’un système à un instant donné, les lois de la nature déterminent non pas le futur et le passé avec certitude, mais des probabilités de futurs et de passés possibles.
Feyman a proposé un modèle qui nous permet de nous figurer ce principe : imaginez le trajet d’un objet entre le point de départ et le point d’arrivée. On peut diviser le trajet en une suite de flèches qui se suivent.
- Pour les objets plus lourds les petites flèches se suivent de façon rectiligne et forment une trajectoire rectiligne : la trajectoire répond aux lois de la physique newtonienne.
- Pour un objet quantique, chacune des petites flêches aura une trajectoire totalement aléatoire : répondant au principe d’indétermination). Dans le modèle quantique, la particule n’a pas de position définie entre le point de départ et son arrivée. Ceci ne veut pas ceci ne veut pas dire qu’il y a absence de trajectoire, mais que les particules peuvent suivre toutes les trajectoires possibles entre le point de départ et l’arrivée.
Ca à l’air d’être de la science-fiction : entre le point de départ et le point d’arrivée, un objet quantique peut faire le tour de la cuisine ou celui de la planète Vénus et venir se planter à l’endroit de son arrivée.
Pas de passé, pas de futur, juste des possibilités
L’influence de l’observation sur l’évolution d’un système la physique la physique quantique nous dit que pour réaliser une observation vous devez interagir avec l’objet que vous étudiez. Dans la vie courante éclairer une citrouille n’a que peu d’effet sur elle. On pourra revenir plus tard et déduire que la citrouille n’a pas évolué entretemps, ni dans sa position ni dans sa comestibilité, sauf si on la laisse là pendant des mois, en tout cas on peut aisément déduire son passé, et son futur. En revanche éclairer une particule quantique, c’est-à-dire la bombarder de photons, montre que l’observation, c’est à dire le fait d’observer, altère les mesures ultérieures. Plus tard donc, une nouvelle mesure sera aléatoirement différente de la première, et il sera donc impossible de connaitre le passé d’un objet quantique. Et il en est de même pour le futur. Seules se présenteront un spectre de possibilités.
L’univers lui non plus n’a pas une histoire unique, mais toutes les histoires possibles, une observation sur son état actuel affecte son passé et détermine les différentes histoires de l’univers.