Métaphysique, quanta, littérature

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La science impressionne ! Ses résultats sont palpables. Les équations de la physique quantique, qui lancent des ponts efficaces vers la réalité, sont les bonnes. Néanmoins, irréductibles à l’équation quantique, nos histoires sont ailleurs. Dans un livre « dédié aux scientifiques… avec toutes les excuses de l’auteur », l’écrivain Philippe Forest ouvre un dialogue du point de vue narratif  à propos du monde naturel avec la physique quantique. Ni scientifique, ni philosophe, mais faisant l’expérience du même monde, il revigore la relation entre l’art et la science (et la philosophie). 

*

Le chat de ma voisine. Chaque matin je vois passer l’ombre fluide du chat de ma nouvelle voisine. Furtivement, il traverse le jardin et très vite, se glissant sous la palissade, il disparaît. Un jour, à peine avait-il fini de disparaître, qu’il a réapparu, empruntant le même chemin pour à nouveau s’éclipser sous la palissade. Rapide le chat ! Trop rapide. Il ne pouvait pas avoir traversé le jardin, s’être effacé et réapparaître, disons une fraction de seconde plus tard, au même endroit où je l’avais vu apparaître. Comme si le premier moment du chat, à quelques variantes près, se répétait – comme si le chat m’avait montré qu’il pouvait être situé à deux endroits différents, quasiment en même temps.

Forest le chat de Schrödinger

Le chat de Philippe Forest. Le chat qui apparaît dans le roman de Philippe Forest arrive  le soir, «  à l’heure où, comme on dit, tous les chats sont gris. » Il passe, revient, musarde, s’approche, et finit par s’installer dans la maison. Le narrateur lui offre gîte et couvert et un jour (ou un soir) – ce n’est jamais très net – le processus d’apparition et de disparition ne repose  pas sur un point ferme de l’espace-temps – le chat s’efface.

Le livre parle donc de chats mais aussi de science et de philosophie. On y défend même une thèse métaphysique (qui n’est pas celle qui est ici soutenue), celle de l’existence d’un obstacle à la connaissance de la réalité. C’est aussi l’interprétation dite de l’école de Copenhague de la mécanique quantique. Nous allons y revenir.

L’histoire installe un  homme dans un jardin qui regarde « comment tombe la nuit et la manière dont l’obscurité prend progressivement possession du monde – exactement comme l’avaient certainement fait tous les hommes depuis ce moment très improbable, cet instant hautement hypothétique, où les yeux avaient vu pour la première fois le soleil s’enfoncer derrière l’horizon et se laisser avaler par la terre, cherchant à discerner quelles réalités à peine perceptibles se dessinaient au sein de ce néant nouveau qui s’étendait devant eux à perte de vue. »

Si je souligne l’expression, les « réalités à peine perceptibles » c’est que l’écrivain a lu des traités de physique quantique (et de philosophie) et quand le chat paraît, « du côté du fond du jardin », il observe – fumeur au crépuscule, un whisky à la main –  « la matière noire » d’où le chat est venu et son expérience contemplative (« Je ne pouvais me défendre de l’idée que j’étais en train de conduire une sorte d’expérience ») vient en croiser une autre : une expérience de pensée, comme savent en inventer parfois d’incroyables, les scientifiques (et les philosophes).

Le chat de Schrödinger. L’expérience en question, qui est aussi une fable, est celle que le physicien Erwin Schrödinger échafauda afin de montrer la conséquence paradoxale du principe de superposition quantique : un chat qui est mort et vivant. C’est qu’en physique quantique rien ne se passe comme en physique classique. Il nous faut admettre, entre autres choses plutôt bizarres, car cela ne rencontre aucun écho dans notre vie quotidienne, qu’un objet quantique (un photon par exemple) peut simultanément se trouver dans deux états contradictoires. Impossible alors de connaître sa position exacte dans l’espace. Un état quantique peut donc décrire une particule qui est localisée à la fois en deux positions distinctes. Cependant, la superposition d’état disparaît lorsque l’on fait une mesure : l’état du système physique mesuré est réduit à celui qui a été mesuré.

Oui, mais le chat !

Philippe Forest commence son livre par la narration de la fable de Schrödinger. Un chat est enfermé dans une boîte avec une fiole de poison qui, si elle se brise, va libérer son contenu et tuer le chat. Ce qui peut déclencher la diffusion toxique du produit qui se trouve dans la fiole est un mécanisme microscopique : la désintégration d’une particule radioactive. Ainsi, après le temps imparti à l’expérience, la particule radioactive se trouve dans l’état de superposition : la particule est et n’est pas désintégrée, le chat est et n’est pas mort. Mais le plus stupéfiant sans doute dans tout ça, est que cet état de superposition subsiste tant que l’on ne cherche pas à le connaître. Tant que l’état n’a pas été mesuré la particule est et n’est pas désintégrée. C’est au moment de la mesure que le chat sera mort ou vivant. Comment comprendre ? Personne ne comprend rien à la physique quantique ! « Le bon sens s’insurge. » écrit Forest. Pire, c’est le principe même de non-contradiction[1] et que la raison nous impose d’admettre qui, dans l’absurdité quantique, vacille.

Le principe de non-contradiction. Pendant des siècles, le principe de non-contradiction fut le principe ontologique suprême. Pas besoin de preuves ! Il faut dire que pendant longtemps, il est resté conforme aux faits. Aristote nous en délivre trois sens : un sens ontologique, logique et psychologique. Le point de vue ontologique est le plus important. Le livre Γ de la Métaphysique commence ainsi :

Il existe une science qui examine l’être en tant que tel et ses propriétés fondamentales.

Et dans le même livre (Γ2, 1005 b 19-20) le principe est ainsi formulé :

Une même chose ne peut pas être attribuée et ne pas être attribuée, à la fois, du même point de vue, à quelque chose.

On peut penser ce « quelque chose » comme un objet et la « même chose » comme une propriété. Ce qui revient à affirmer qu’aucun objet ne peut à la fois posséder et ne pas posséder une même propriété[2].

Qu’un chat soit dans un état contradictoire est l’exemple même de l’absurdité. Mais dans la physique quantique, le contradictoire est un fait. Les objets quantiques sont à la fois ondes et corpuscules. Autrement dit, ils peuvent être une chose et son contraire. Le bon sens peut toujours s’insurger mais il vole en éclats ! Il nous faut donc accepter l’idée que le principe de contradiction peut être ébranlé. Łukasiewicz n’avait-il pas écrit que « la raison logique n’est qu’une raison parmi d’autres et certainement pas la plus forte pour croire quelque chose[3] » ?

Au-delà de cette  secousse logique, la théorie quantique rend bien compte de ce qui est dans « notre » monde. En effet, les équations produites sont justes, c’est-à-dire que les prévisions de la théorie quantique sont confirmées par l’expérience. C’est pourquoi elle constitue la base de notre connaissance du monde naturel, du microscopique au macroscopique. Par exemple, les propriétés des corps solides comme la conductibilité des métaux, le magnétisme, la supra conductivité ne pourraient être comprises sans les lois de la physique quantique.

L’application des lois quantiques à la réalité n’a donc que faire d’un principe logique. Puisque les prédictions des équations ne se heurtent à aucun obstacle dans le réel, tant qu’elles se montreront efficaces à nos besoins technoscientifiques, nous continuerons à les exploiter. Quant au principe de non-contradiction, peut-être lui avait-on accordé trop d’importance ou y avait-on cru sans vraiment de raison ou encore qu’une autre valeur que la vérité logique le soutenait… Mais c’est une autre histoire…

Physique quantique et monde macroscopique. Ce qui est sûr c’est que dans le monde des objets macroscopiques, la lampe est allumée ou éteinte, le chat est dans le jardin ou a glissé sous la palissade et quand un écrivain s’installe à son observatoire afin d’intercepter une ombre qui sous la forme d’un chat lui apparaît, « du côté du fond du jardin », il lui accorde une existence indépendante de sa conscience. Certes la descente vers l’ennui, les vapeurs du whisky, la mélancolie du narrateur quelque peu détachée de la vie, tout ça nous donnerait facilement l’impression que l’émergence de ce « quelque chose en suspension dans le vide [qui] s’était soudain matérialisé devant mes yeux sous cette forme » aurait pu être produit par son esprit ; bref, que le chat n’aurait jamais existé s’il ne l’avait pas un soir observé, autrement dit, fixé à la réalité ou en termes de physique quantique s’il n’avait « réduit son paquet d’ondes ».

C’est à ce moment-là que le narrateur se met à tout considérer d’un autre œil. Il regarde dans le noir et s’inquiète. Ce qu’il croyait savoir jusque là, il doit le reprendre entièrement. C’est l’heure des questions essentielles et ce sont des questions métaphysiques. L’écrivain n’est ni scientifique ni philosophe. Alors que le premier pose son filet d’équations sur le monde pour récolter des prédictions, le second cherche à savoir ce qu’est le mobilier du monde. « Si je m’étais engagé dans cette voie » écrit-il, « il n’y aurait plus eu moyen de m’arrêter. Car tout aurait été à reconsidérer. Il aurait fallu revoir toutes les notions spontanées à l’aide desquelles j’avais toujours pensé. » Alors, devant les questions métaphysiques, il lui semble plus raisonnable de s’en tenir à ce qu’il a sous les yeux. Il raconte une histoire et revit l’étonnement devant le monde qui s’offre au scientifique et au philosophe, mais ni lui ni ces deux-là ne savent précisément vers quelle réalité leur quête les entraîne.

Philippe Forest entreprend alors de nous raconter son histoire d’incertitude à propos du chat, mais aussi de douleur et d’enfance (histoires déjà anciennes qui ne s’effacent jamais), et c’est naturellement que nous nous installons à ses côtés, dans la solitude de sa maison, vaguement éclairée par quelques réverbères, à deux ou trois cent mètres de la mer, … et que nous écoutons sa narration quantique qu’il croise et entremêle à son histoire. Alors inévitablement nous voyons les questions métaphysiques qui s’insinuent dans l’intrication narrative. Nul, en effet, s’il est un penseur rationnel, n’y échappe. Pas plus l’écrivain qui intitule l’un de ses chapitres, « la réalité du réel », que le scientifique qui donne une interprétation de la physique ou le lecteur qui se laisse librement perturbé par la rêverie philosophique de la fable.

*

Le renoncement métaphysique. L’ontologie et la métaphysique sont incontournables et ce n’est pas un vieux rêve que celui d’aspirer à formuler une image vraie de la structure de la réalité fondamentale. Deux postures cependant, en général, s’y opposent. L’une qui dit que la réalité serait inaccessible et l’autre qu’il n’existe pas une réalité indépendante de notre esprit.

Nous l’avons dit, le narrateur se sent proche du point de vue sceptique de Copenhague mis en forme par le physicien Niels Bohr. Précisément, l’interprétation de Copenhague est basée sur un non déterminisme essentiel et sur l’impossibilité d’aller au-delà du formalisme du calcul de l’équation de Schrödinger (la fonction d’ondes). Ce n’est d’ailleurs, selon Bohr, pas la tâche de la physique que de se demander comment est la nature. La physique est seulement concernée par ce que nous pouvons dire d’elle (la nature).  Une telle interprétation, qui revient à considérer la théorie quantique comme un simple instrument de prédiction,  tourne explicitement le dos au projet métaphysique.

Pour Philippe Forest, le spectacle de ce qui est ne nous est pas accessible, il est donc insensé : il est de Copenhague.

Niels Bohr, 1885-1962

Niels Bohr, 1885-1962

Contre le renoncement et l’idéalisme : Le réalisme. En revanche Schrödinger, tout comme Einstein, demeure un réaliste « entêté ». La métaphysique réaliste est une position ambitieuse au sujet de la connaissance. Elle ne postule pas, en effet, que la physique ne doive nous livrer, dans une sorte de renoncement à pouvoir nous en dire plus, que des résultats de mesures. Cette position est d’autant plus justifiée que les résultats mêmes de ces mesures permettent de faire des prédictions qui ont permis de développer un nombre considérable de technologies. C’est pourquoi la question du "comment une chose pareille est-elle possible ?" accompagne nécessairement le travail de la science. Il y a comme une anomalie cognitive dans l’abandon à vouloir chercher à répondre à cette question.

Le postulat du réalisme métaphysique consiste à soutenir que la réalité existe indépendamment de nos consciences et qu’il n’est pas irrationnel, même si c’est un point de vue optimiste, de prétendre accéder à une connaissance vraie de ce qui la constitue. Prenons la formulation de la position réaliste qu’en fait Michael Esfeld :

L’existence et la constitution de la nature sont indépendantes des théories scientifiques. L’indépendance est à la fois ontologique et causale : l’existence de la nature ou sa constitution ne dépendant pas du fait qu’il y ait ou non des personnes qui développent des théories scientifiques, l’existence de ces théories ne cause pas l’existence ou la constitution de la nature[4].

Mais lorsque l’on se penche sur l’infiniment petit, on ne semble pas trouver ce monde physique objectif qui évolue de façon indépendante de nous. Pour le dire en termes quantiques,  le fait d’observer perturbe la fonction d’onde. Alors qu’est-ce qui se passe vraiment dans cette réalité ? Qu’est-ce qui se passe dans la boîte où l’on a enfermé le chat si la particule est et n’est pas désintégrée ? Est-ce que l’on peut vraiment dire que le chat est à la fois mort et vivant ? Qu’est-ce qui décide finalement ? L’observateur ? Un mécanisme de la conscience de l’observateur ? Et qu’est-ce qui se passe dans la conscience du chat ? Ne va-t-il pas se réduire lui-même à un état vivant ou mort par le fait même qu’il s’observe ?

Que l’on soutienne la position antimétaphysique de Bohr ou que l’on soit réaliste ne change rien aux résultats de la théorie. Les interprétations différentes ne créent pas des résultats différents. Tous les physiciens sont d’accord sur les calculs et l’utilisation des équations mais le formalisme quantique est tellement éloigné de ce que nous vivons tous les jours que son interprétation est un vrai problème. La question qui divise est celle-ci : Est-ce que la physique quantique nous permet de prédire des probabilités de résultats de mesures de phénomènes imprévisibles ou a-t-on découvert des phénomènes essentiellement aléatoires, intrinsèquement indéterminés ?

Un autre type d’interprétation que l’on peut qualifier d’idéaliste et qui est compatible  avec l’interprétation de Copenhague peut consister à dire que la physique quantique est « produite » par l’expérience elle-même et en continuant sur cette voie, que les propriétés de la réalité « sont le produit » de notre conscience. Ce que ce point de vue métaphysique soutient, c’est que ce que l’expérience nous montre n’est que la projection des structures de  notre esprit sur le monde. Autrement dit, puisque nous ne pouvons jamais l’atteindre, nous sommes réduits à le construire[5].

Contre cette posture idéaliste, obstinément, comme Schrödinger et Einstein, le métaphysicien réaliste reste à l’observatoire, cherchant à rassembler les éléments épars du mobilier du monde. Le narrateur quant à lui a fini par laisser la nuit à ses mystères. « On peut chercher un chat dans le soir. Et surtout si l’on sait qu’il n’y en a pas. Bien conscient que c’est autre chose que l’on cherche à sa place. » Finalement c’est un conte, une fable, un roman, une expérience de pensée, « disent les savants, ne prétendant nullement que par elle ils accèdent à la réalité du réel, mais, jouant avec les hypothèses, de préférence les plus insensées, bricolant d’abstraites et impossibles propositions de vérifications pour celles-ci, expérience avec laquelle ils spéculent et travaillent pour se convaincre eux-mêmes que ne serait pas définitivement insoluble l’énigme irrésolue du monde. »

Mais affirmer que la réalité nous est inaccessible ou qu’il n’existe pas de réalité indépendante de notre conscience c’est aussi soutenir une position métaphysique. Et parmi toutes les positions métaphysiques, entre la renonciation de l’école de Copenhague et l’idéalisme, le point de vue ontologique résiste. En effet, si la science dit ce qui est, l’ontologie la complète en posant la question que la science ne pose pas : qu’est-ce qui est ? Dans cette histoire, l’interprétation de l’école de Copenhague apparaît comme une rupture dans le projet initial de la physique, un abandon.

philo de la physique

La philosophe Soizig Le Bihan, dans son Précis de philosophie de la physique qui vient de paraître[6], rassemble, entre autres, les dernières contributions de la perspective réaliste. Sonder les théories et les formalismes puis trancher  entre les diverses interprétations de la physique n’est pas un travail empirique mais philosophique. En physique quantique, le problème qui demeure est celui de la mesure. « Personne n’a su donner des critères nécessaires et suffisants permettant de définir ce qui constitue une mesure » écrit la philosophe. Comment expliquer les résultats définis d’une mesure d’intrication d’états ? Ou encore, quel processus relie un observateur à la réduction du paquet d’ondes ? Ou comment échapper au problème de la mesure ? Ce sont là des questions centrales. Trois directions théoriques sont aujourd’hui à l’œuvre : La théorie de David Bohm qui cherche à fonder une version déterministe de la théorie quantique, la théorie GRW (Ghirardi, Rimini, Weber) qui suppose des réductions d’états spontanés voire indépendants de la mesure et enfin l’interprétation des mondes multiples de Hugh Everett qui, prenant la fonction d’onde avec un sérieux ontologique sans pareil, nous demande d’admettre que notre monde est une superposition d’états. Ainsi, pour Everett, il n’y a pas de réduction du paquet d’ondes mais un dédoublement du monde, le chat dans un monde est mort et dans un autre, vivant.

Au fond, la posture réaliste, même lorsqu’elle soutient que la mesure est une illusion présente dans l’esprit de l’observateur (Everett), n’est en rien insolite. C’est la posture du sens commun et des chercheurs. En effet, les problèmes qui se posent aux chercheurs sont des problèmes qui existent sans l’intervention de l’observateur. C’est vrai que l’abandon du réalisme ne touche que rarement les chats et les objets macroscopiques en général et concerne ici les objets et les propriétés du monde quantique. Mais de quoi serait constitué le chat et d’où viendraient ces traces qu’ont laissées les coussinets de ses pattes sur la terrasse ? Répondre à ces questions naïves présuppose une forme de réalisme élémentaire. Certes, le réel des entités subatomiques et de leurs propriétés nous échappe (encore) ou peut-être qu’en raison de nos limites technoscientifiques, voire de nos limites cognitives, il demeure en partie énigmatique. Mais rien ne nous indique que nos résultats actuels ne nous ont pas déjà mis sur la bonne voie et que nos limites technoscientifiques et cognitives ne puissent pas être dépassées.

Faire silence.Pour le narrateur toutefois, nous l’avons dit, le spectacle de ce qui est est insensé. « Si bien que lorsque l’on tient à exprimer malgré tout ce que signifie ce spectacle insensé, seul le silence se trouve approprié. Les savants et les poètes se confient à lui lorsque l’ayant arrangé selon l’ordre de leurs équations et celui de leurs vers, ils ont fait tenir dans le calcul de leurs signes, de leurs chiffres, de leurs morts, le spectacle d’une réalité qu’ils peuvent bien décrire, imiter et même prévoir mais pour lequel, quand il s’agit de dire en quoi consiste la réalité de cette réalité là, il leur faut bien reconnaître qu’ils n’en savent rien et qu’il vaut mieux alors qu’ils se taisent. »

Ainsi le monde ne serait que désordre et nous enfanterions des fables. « Tout se raconte éternellement. De sorte que jamais ne vienne le moment du dernier mot. »

Epilogue à tendance réaliste. En fait, le chat de ma voisine était deux. Sa fulgurante apparition/disparition n’avait plus rien d’inconnaissable. Je venais de les apercevoir, juchés – qui prenaient le soleil – au-dessus de la palissade. Deux chats jumeaux !

chat 3


[1] Cf. Du principe de contradiction chez Aristote de Jan Łukasiewicz, 1910, trad. Française D. Sikora, préface de R. Pouivet, L’éclat, 2000. Le statut particulier du principe y est présenté essentiellement comme un principe éthique.

[2] Les sens logique et psychologique du principe concernent les jugements et les convictions. Le jugement est à propos du vrai et du faux et le principe soutient que deux jugements dont l’un attribue à l’objet la propriété que l’autre lui refuse ne peuvent être vrais à la fois. » Quant à la formulation psychologique, elle donne au principe le sens que « deux convictions auxquelles correspondent des jugements contradictoires ne peuvent pas exister à la fois dans un même esprit. », Ibid., p. 48-49.

[3] Ibid., p. 167.

[4] Philosophie des sciences, une introduction, Presses Universitaires Romandes, 2006, p.8.

[5] Ce n’est pas sans rappeler l’argument gagnant du « plus mauvais argument qui soit au monde » de David Stove : Nous ne pouvons connaître les choses que dans la mesure où elles se rangent sous nos schèmes conceptuels… de sorte que nous ne pouvons pas connaître les choses telles qu’elles sont en elles-mêmes. Pour un commentaire de cet argument voir billet n° 110.

[6] Précis de philosophie de la physique, Vuibert, 2013.

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2 réponses à Métaphysique, quanta, littérature

  1. luestan Theel dit :

    Le principe de non-contradiction est le principe premier. Il est ce qui permet de penser, la base de toute connaissance. Donc, si la physique quantique le faisait réellement voler en éclats, elle volerait elle-même en éclats du même coup. S’il fallait choisir, je ne pourrais choisir que le principe de non-contradiction.
    Mais sans doute ne faut-il pas choisir, la physique quantique étant à un niveau de description du réel ou les mots onde (énergie) et particule (matière) ne sont pas contradictoires, mais deux aspects complémentaires du même réel.
    Aristote avait bien précisé, ce qu’on oublie trop souvent, que le principe vaut pour "le même objet ET SELON LE MÊME POINT DE VUE" (kai kata to auto). L’homme étant comme on sait "la mesure de toute chose", toute connaissance, toute mesure implique l’adoption d’UN point de vue.
    Il me paraît raisonnable de penser que le réel existe et que la science permet de le décrire, mais cette description est fatalement partielle et incomplète.
    Le chat n’est pas gris, il est noir et blanc. Ce n’est pas contradictoire car le côté gauche est blanc et le côté droit est noir. Mais nous sommes incapables de voir les deux côtés en même temps. C’est déjà bien si la physique quantique nous permet de prendre conscience qu’il y a deux côtés.

    P.S.: Il me semble que l’expérience de Schrödinger pêche en confondant l’état quantique d’UNE particule avec une chaîne de désintégration, qui n’est plus quantique. Seule la chaîne de désintégration peut casser une fiole et tuer un chat.

  2. […] La science impressionne ! Ses résultats sont palpables. Les équations de la physique quantique, qui lancent des ponts efficaces vers la réalité, sont les bonnes. Néanmoins, irréductibles à l’équation quantique, nos histoires sont ailleurs. Dans un livre « dédié aux scientifiques… avec toutes les excuses de l’auteur », l’écrivain Philippe Forest ouvre un dialogue du point de vue narratif à propos du monde naturel avec la physique quantique. Ni scientifique, ni philosophe, mais faisant l’expérience du même monde, il revigore la relation entre l’art et la science (et la philosophie).  […]

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