{"id":8500,"date":"2019-03-04T16:00:05","date_gmt":"2019-03-04T15:00:05","guid":{"rendered":"https:\/\/sciencetonnante.wordpress.com\/?p=8500"},"modified":"2019-03-04T16:00:05","modified_gmt":"2019-03-04T15:00:05","slug":"la-physique-theorique-et-la-vraie-nature-profonde-de-la-realite","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2019\/03\/04\/la-physique-theorique-et-la-vraie-nature-profonde-de-la-realite\/","title":{"rendered":"La physique th\u00e9orique et \u00ab\u00a0La vraie nature profonde de la R\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a><\/p>\n

Il y a quelques jours, l’ami MrPhi a publi\u00e9 une vid\u00e9o sur la notion de r\u00e9alisme scientifique. Il y pr\u00e9cise notamment ce qu’est l’\u00abanti-r\u00e9alisme\u00a0\u00bb en science, et j’y figure en bonne position en tant que porte-\u00e9tendard de cette vision. Il faut dire que je l’ai bien cherch\u00e9, puisque comme vous pouvez le voir dans sa vid\u00e9o, j’ai plusieurs fois tweet\u00e9 \u00e0 ce sujet !<\/p>\n

Comme je n’arrivais pas \u00e0 faire un commentaire de taille raisonnable sous sa vid\u00e9o afin de pr\u00e9ciser ma pens\u00e9e, je me suis dit que je pouvais tout aussi bien en faire un billet de blog, car c’\u00e9tait un sujet que je voulais traiter depuis longtemps !<\/p>\n

Pour ceux qui le souhaiteraient, voici le lien vers sa vid\u00e9o et son billet de blog<\/a>, m\u00eame si je vais faire en sorte que ce que je raconte ici soit compr\u00e9hensible sans l’avoir vue.<\/p>\n

Ma petite histoire<\/h3>\n

Tout d’abord, laissez moi vous raconter un bout de mon cheminement personnel. Quand j’\u00e9tais ado, j’\u00e9tais comme beaucoup fascin\u00e9 par l’id\u00e9e de comprendre comment le monde marche, et toutes les questions m\u00e9taphysiques associ\u00e9es. Et je nourrissais secr\u00e8tement l’espoir que faire de la physique fondamentale me permettrait moi aussi de mieux comprendre \u00ab\u00a0la vraie nature profonde de la R\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb. J’ai eu beaucoup de chance, car j’ai pu faire des \u00e9tudes de physique, et aller jusqu’\u00e0 un doctorat en physique th\u00e9orique dans le domaine de la gravit\u00e9 quantique, c’est-\u00e0-dire probablement ce qui se fait de plus \u00ab\u00a0fondamental\u00a0\u00bb : il s’agit du domaine o\u00f9 l’on cherche une th\u00e9orie pour unifier la m\u00e9canique quantique et la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale, ce qu’on appelle parfois pompeusement une \u00ab\u00a0th\u00e9orie du tout\u00a0\u00bb.<\/p>\n

D’une certaine mani\u00e8re, j’ai donc \u00e9t\u00e9 au plus profond du trou, et j’ai \u00e9tudi\u00e9 et c\u00f4toy\u00e9 les th\u00e9ories ayant pour ambition d’\u00eatre les plus fondamentales possibles, et donc a priori les plus profondes et les plus proches de \u00ab\u00a0la vraie nature de la R\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb. Et pourtant…je n’ai pas l’impression d’en savoir plus sur \u00ab\u00a0la R\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb que quand j’\u00e9tais adolescent !<\/p>\n

Plus j’ai avanc\u00e9 dans les \u00e9tudes de physique, plus j’ai r\u00e9alis\u00e9 que dans le fond, tous ces concepts que nous r\u00e9v\u00e8lent les th\u00e9ories de physique fondamentale — espace-temps, particules, ondes, cordes… — ne sont que des outils math\u00e9matiques, simplement des constructions pour essayer de capturer la r\u00e9alit\u00e9, mais ils ne sont pas la r\u00e9alit\u00e9.<\/p>\n

J’esp\u00e9rais que faire de la physique th\u00e9orique me permettrait de mieux comprendre la nature profonde de l’Univers : eh bien je suis all\u00e9 au fond du trou et je n’y ai rien vu.<\/p>\n

La carte n’est pas le territoire<\/h3>\n

Il y a une analogie facile \u00e0 ma fa\u00e7on de voir les choses : la carte et le territoire. De m\u00eame que la carte n’est pas le territoire, aussi pr\u00e9cise et aussi correcte qu’elle soit, les th\u00e9ories physiques ne sont pas la r\u00e9alit\u00e9. Ce sont des cartes, des constructions humaines qui permettent de la repr\u00e9senter, de l’analyser. Mais de m\u00eame qu’une carte (m\u00eame \u00e0 l’\u00e9chelle 1) ne sera jamais le territoire, je pense qu’une th\u00e9orie de physique fondamentale, aussi confirm\u00e9e exp\u00e9rimentalement soit-elle, ne nous dit rien sur \u00ab\u00a0la vraie nature profonde de la r\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb.<\/p>\n

Et je suis toujours un peu agac\u00e9 quand on vient nous vendre le contraire, \u00e0 grand renfort d’utilisation du verbe \u00ab\u00a0\u00eatre\u00a0\u00bb : du genre \u00ab\u00a0la gravit\u00e9 EST <ceci>, et pas <cela>\u00a0\u00bb ou \u00ab\u00a0un \u00e9lectron c’EST <ceci> et pas <cela>\u00a0\u00bb. J’ai l’impression que c’est souvent le fait de personnes qui ne comprennent pas fondamentalement ces th\u00e9ories, ou bien parfois de physiciens th\u00e9oriciens qui cherchent \u00e0 sur-vendre la port\u00e9e de leur discipline et de leurs travaux (cf la th\u00e9orie des cordes).<\/p>\n

Maintenant quand j’entends parler de \u00ab\u00a0nature de la r\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb, je sors mon r\u00e9volver.<\/p>\n

Pr\u00e9cisons et formalisons<\/h3>\n

Mais formalisons un peu tout \u00e7a pour pr\u00e9ciser ma pens\u00e9e. Tout d’abord, qu’est-ce que la R\u00e9alit\u00e9 ? J’en ai ma petite d\u00e9finition.<\/p>\n

La R\u00e9alit\u00e9, c’est l’ensemble des exp\u00e9riences possibles et leurs r\u00e9sultats associ\u00e9s.<\/em><\/p>\n

Si on note \\(x\\) une exp\u00e9rience r\u00e9alisable, et \\(y\\) le r\u00e9sultat qui en sortira, alors l’ensemble des couples \\((x,y)\\) forment, pour moi, \u00ab\u00a0la r\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb. Il n’y a de r\u00e9alit\u00e9 que les r\u00e9sultats des exp\u00e9riences.<\/p>\n

Poussons un peu le bouchon du formalisme : imaginons qu’il existe un espace \\(\\cal E\\) des exp\u00e9riences possibles, et qu’on appelle \\(\\cal F \\) la fonction qui a toute condition \\(x \\in {\\cal E}\\) associe son r\u00e9sultat exp\u00e9rimental \\(y\\)<\/p>\n

\\(y = {\\cal F} (x)\\)<\/p>\n

\u00a0alors je consid\u00e8re que la fonction \\(\\cal F\\) peut raisonnablement \u00eatre qualifi\u00e9e de \u00ab\u00a0la r\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb.<\/p>\n

Maintenant, quel est l’objectif d’une th\u00e9orie physique ? C’est d’essayer d’approximer la fonction \\(\\cal F\\), du moins sur un sous-domaine de l’espace des conditions exp\u00e9rimentales possibles. L’objectif ultime d’une th\u00e9orie physique, aussi abstraite soit-elle, c’est de proposer une r\u00e9ponse \u00e0 la question : qu’est-ce qui se passe si je fais l’exp\u00e9rience \\(x\\). Une th\u00e9orie physique, c’est donc en d\u00e9finitive une fonction \\({\\cal T}(x)\\) dont on esp\u00e8re qu’elle co\u00efncide pas trop mal avec \\(\\cal F\\). Et c’est d’ailleurs la principale mani\u00e8re qu’on ait de juger une th\u00e9orie : sur sa capacit\u00e9 \u00e0 reproduire (et \u00e0 pr\u00e9dire) les r\u00e9sultats des exp\u00e9riences.<\/p>\n

Sauf qu’en pratique, une th\u00e9orie ne se pr\u00e9sente pas \u00e0 nous comme une simple fonction \\(\\cal T\\) de l’espace des exp\u00e9riences dans l’espace des r\u00e9sultats. Elle poss\u00e8de toute une structure interne, qui permet de la d\u00e9crire et de l’appr\u00e9hender. Et elle fait appel \u00e0 tout un tas d’objets math\u00e9matiques interm\u00e9diaires, comme par exemple la notion de force, ou celle de courbure de l’espace-temps. Mais ces objets sont des constructions humaines, li\u00e9es \u00e0 notre langage math\u00e9matique.<\/p>\n

Dans la r\u00e9alit\u00e9 (au sens \u00ab\u00a0les r\u00e9sultats des exp\u00e9riences\u00a0\u00bb), la force n’existe pas plus que la courbure de l’espace-temps. Ce sont des objets conventionnels, fort pratiques il est vrai, utilis\u00e9s pour d\u00e9crire la fonction \\(\\cal T\\). Mais on pourrait tr\u00e8s bien par exemple r\u00e9\u00e9crire tous les r\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux possibles de la gravit\u00e9 newtonienne sans avoir \u00e0 utiliser le concept interm\u00e9diaire de force. M\u00eame si \u00e7a ne serait peut-\u00eatre pas fort lisible.<\/p>\n

Il peut toujours exister plein de fa\u00e7ons \u00e9quivalentes d’\u00e9crire la fonction \\(\\cal T\\), faisant appel \u00e0 des objets math\u00e9matiques interm\u00e9diaires diff\u00e9rents. Ce qui signifie qu’on peut imaginer plusieurs th\u00e9ories en apparence tr\u00e8s diff\u00e9rentes, et qui seraient strictement \u00e9quivalentes sur le plan de leurs pr\u00e9dictions exp\u00e9rimentales.<\/p>\n

Pour rester sur le cas de la gravit\u00e9, on peut prendre comme exemple la gravit\u00e9 de Newton et la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale en r\u00e9gime newtonien non-relativiste. Les concepts et les objets math\u00e9matiques interm\u00e9diaires sont diff\u00e9rents, les pr\u00e9dictions sont identiques. Et donc (pour revenir sur l’usage abusif du verbe \u00ab\u00a0\u00eatre\u00a0\u00bb), la gravit\u00e9 n’EST pas plus une force qu’une courbure de l’espace-temps.<\/p>\n

Et si on trouve une th\u00e9orie du tout ?<\/h3>\n

Evidemment, tout ce que je raconte ici \u00e0 propos d’une quelconque th\u00e9orie physique \\(\\cal T\\) serait tout aussi valide avec la \u00ab\u00a0fonction de r\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb \\(\\cal F\\) elle-m\u00eame ! M\u00eame si vous trouvez une Th\u00e9orie du Tout parfaitement exacte, c’est-\u00e0-dire dont les pr\u00e9dictions exp\u00e9rimentales soient rigoureusement \u00e9gales \u00e0 \\(\\cal F\\), \u00e7a ne rend pas pour autant \u00ab\u00a0r\u00e9els\u00a0\u00bb les concepts et objets interm\u00e9diaires que vous aurez utilis\u00e9. On pourrait toujours imaginer des formulations compl\u00e8tement diff\u00e9rentes mais qui auraient les m\u00eames pr\u00e9dictions exp\u00e9rimentales.<\/p>\n

Prenons un exemple concret qui m’\u00e9nerve souvent : on entend r\u00e9guli\u00e8rement que la th\u00e9orie des cordes prouverait que notre espace-temps poss\u00e8de \u00ab\u00a0en r\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb 10 dimensions. Quand bien m\u00eame la th\u00e9orie des cordes serait correcte, et m\u00eame \u2014 soyons fous \u2014 soit une Th\u00e9orie du Tout parfaitement exacte, \u00e7a ne prouve rien sur la nature profonde de la r\u00e9alit\u00e9 de l’espace-temps.<\/p>\n

L’id\u00e9e m\u00eame d’espace-temps reste un concept interm\u00e9diaire, une construction math\u00e9matique, et le fait que dans la th\u00e9orie des cordes ce soit \u00ab\u00a0une vari\u00e9t\u00e9 de dimension 10\u00a0\u00bb ne nous dit rien sur \u00ab\u00a0la R\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb. On pourrait tr\u00e8s bien imaginer une formulation alternative de la th\u00e9orie ayant des pr\u00e9dictions exp\u00e9rimentales rigoureusement identiques, mais utilisant des concepts et objets math\u00e9matiques diff\u00e9rents, et sans jamais utiliser de vari\u00e9t\u00e9 de dimension 10.<\/p>\n

On pourrait avoir la m\u00eame discussion (et d’ailleurs certains l’ont !) avec les \u00ab\u00a0particules virtuelles\u00a0\u00bb de la th\u00e9orie quantique des champs, mais je vous \u00e9pargne \u00e7a.<\/p>\n

En conclusion<\/h3>\n

Bref, en conclusion de cette longue diatribe, c’est en ce sens que je me d\u00e9finis comme \u00ab\u00a0anti-r\u00e9aliste\u00a0\u00bb : je pense que les concepts et objets math\u00e9matiques des th\u00e9ories physiques ne SONT pas la r\u00e9alit\u00e9, et qu’on devrait bien se garder de les identifier comme tels. Et mon poil se h\u00e9risse toujours quand certains pr\u00e9tendent que la physique th\u00e9orique nous apprend des choses \u00ab\u00a0la vraie nature profonde de la r\u00e9alit\u00e9\u00a0\u00bb en nous parlant de cordes, d’ondes, de particules, de section non-triviale d’un fibr\u00e9 spinoriel ou d’\u00e9l\u00e9ment d\u2019un module projectif de type fini sur une alg\u00e8bre non n\u00e9cessairement commutative.<\/p>\n

Si je voulais \u00eatre extr\u00eame, je plaiderais pour une interdiction de l’usage du verbe \u00ab\u00a0\u00eatre\u00a0\u00bb. Evidemment, \u00e7a ne serait pas tr\u00e8s pratique. Moi le premier je vais sortir des phrases du genre \u00ab\u00a0la gravit\u00e9 est une force\u00a0\u00bb, ou \u00ab\u00a0la lumi\u00e8re est une onde \u00e9lectromagn\u00e9tique\u00a0\u00bb. Mais \u00a0chaque fois que j’emploie le mot \u00ab\u00a0est\u00a0\u00bb, il faut entendre \u00ab\u00a0se mod\u00e9lise bien par\u00a0\u00bb, ou \u00ab\u00a0se comporte comme si c’\u00e9tait\u00a0\u00bb. Rien de plus.<\/p>\n

Alors docteur, je suis anti-r\u00e9aliste ?<\/p>\n

Quelques compl\u00e9ments<\/em><\/h3>\n

A propos des descriptions diff\u00e9rentes mais \u00e9quivalentes de th\u00e9ories physiques, il me semble qu’il existe aussi un argument identique \u00e0 base de machines de Turing \u00e9quivalentes, c’est-\u00e0-dire diff\u00e9rentes dans leur\u00a0c\u00e2blage\u00a0 mais ayant des sorties rigoureusement identiques. Je l’ai lu dans le livre \u00ab\u00a0Philosophie de l’esprit\u00a0\u00bb de Jaegwon Kim que m’avait conseill\u00e9 MrPhi, mais je n’ai pas le livre sous la main pour vous citer \u00e7a !<\/em><\/p>\n

Par ailleurs, dans sa vid\u00e9o Mr Phi nous pr\u00e9sente une vision dont j’ignorais l’existence : le r\u00e9alisme structural. Je vous invite \u00e0 la regarder pour vous faire votre id\u00e9e, de mon c\u00f4t\u00e9 je n’ai pas encore le recul n\u00e9cessaire pour savoir si je suis r\u00e9aliste structural, ou si cette vision ne me satisfait pas. On en\u00a0reparlera sans doute !<\/em><\/p>\n

Pour finir, je voudrais mentionner le texte qui, il y a plus de 15 ans de cela, m’a ouvert les yeux sur ces questions, et m’a fait comprendre que je faisais fausse route en me demandant si la nature profonde de l’Univers \u00e9tait d’\u00eatre <ceci> ou <cela>. Il s’agit de l’introduction du <\/i>polycopi\u00e9 \u00ab\u00a0Espaces fibr\u00e9s et connexions\u00a0\u00bb de Robert Coquereaux<\/a>. Le poly est tr\u00e8s technique (et passionnant pour un jeune physicien th\u00e9oricien), mais l’introduction traite de ces questions sur quelques pages (et oui, je lui ai piqu\u00e9 la phrase sur les modules projectifs !).<\/i><\/p>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Il y a quelques jours, l’ami MrPhi a publi\u00e9 une vid\u00e9o sur la notion de r\u00e9alisme scientifique. Il y pr\u00e9cise notamment ce qu’est l’\u00abanti-r\u00e9alisme\u00a0\u00bb en science, et j’y figure en bonne position en tant que porte-\u00e9tendard de cette vision. Il faut dire que je l’ai bien cherch\u00e9, puisque comme vous pouvez le voir dans sa<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"jetpack_post_was_ever_published":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[134],"class_list":{"0":"post-8500","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-physique","7":"tag-physique-theorique"},"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"post_mailing_queue_ids":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8500","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8500"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8500\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8500"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8500"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8500"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}