Notes pour une mécanique quantique en langage naturel

Notes pour une mécanique quantique en langage naturel

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Principe de complémentarité:

En physique, le principe de complémentarité énoncé par Niels Bohr en 1927 résout le paradoxe de la dualité onde-corpuscule. Il explique que les aspects corpusculaires et ondulatoires sont les représentations complémentaires d'une même réalité. Il fut introduit à Copenhague par Bohr à la suite du principe d'indétermination de Werner Heisenberg comme approche philosophique aux phénomènes apparemment contradictoires de la mécanique quantique.

Dans sa forme la plus simpliste, il dispose qu'un « objet quantique » ne peut se présenter que sous un seul de ces deux aspects à la fois. Bohr a montré que le principe selon lequel différents aspects d'un système ne peuvent être perçus simultanément, validé dans d'autres disciplines intellectuelles, s'appliquerait désormais dans le domaine de la physique, alors qu'il était absent de la physique classique.

========================== Wikipedia

 « La réfutabilité, au sens du critère de démarcation, ne signifie pas qu'une réfutation puisse être obtenue en pratique ou que, si on l'obtient, elle soit à l'abri de toute contestation. […] Il est toujours possible de trouver certains moyens d'échapper à la réfutation, par exemple en introduisant une hypothèse auxiliaire ad hoc […] ; on ne peut jamais réfuter une théorie de manière concluante" (Popper, le Réalisme et la Science)

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Remarque introductive: La mécanique quantique est et demeure un mystère depuis ses débuts: Einstein y voyait une manifestation du surnaturel.

Il n’y a aucun équivalent dans notre monde macroscopique pour les superpositions d’états, l’intrication et la non localisation , la dualité onde-corpuscule ainsi que tout le reste. Mon idée serait d’essayer de fabriquer des concepts pour pouvoir en parler sinon au moins l’évoquer dans un langage construit à partir du langage naturel. avec ou sans néologismes mais justifiés si possible… Entreprise vouée à l’échec dès le départ ? Il semble en effet que ce qui décrive le mieux le monde microscopique ce sont les mathématiques. "Je ne comprends rien à ce que je fais, disait le physicien et prix Nobel Feynman, mais ce qui est miraculeux c’est que ça marche mes équations". Et il rajoutait: "et formidablement bien même…" Certains ont cru et croient toujours possible d’après certains de ses diagrammes que l’anti-matière très peu présente dans l’univers (un autre mystère) puisse remonter le temps et soit douée d’une gravité négative soit répulsive. Il n’en demeure pas moins qu’abstraction faite de cela, l’unification rêvée par tous les grands physiciens dont Einstein semble buter sur des problèmes très compliqués mathématiquement et semblant quasi insolubles comme le temps newtonien en mécanique quantique et le temps propre de la Relativité. 

Il semble que tant qu’on n’en saura pas plus sur la nature du temps cette unification sera difficile voire presque impossible, mais c’est une appréciation toute personnelle.

Remarque générale:

Quelqu’un a dit que la métaphysique provenait d’une erreur de la langue grecque qui a introduit la première le verbe εινάι qui n’existait pas auparavant. Toute la tension entre être et exister atteint une sorte d’acmé paradoxale  avec la mécanique quantique, si l’on considère que exister provient étymologiquement du latin ex-sistere qui signifie « se tenir en dehors ». Nous ex-sistons signifierait étymologiquement du point de vue de la racine linguistique que nous nous tenons en dehors de la terre. Certains linguistes ont pointé le fait que d’autres langues comme le chinois partent d’autres concepts centraux vécus comme essentiellement relationnels, par exemple celui issu de l’adverbe "entre" pour définir non plus les objets par eux-mêmes mais par les relations qu’ils entretiennent. 

Pour évoquer la famille des langues, on pourrait substituer à la polysémie pure évoquant de façon sous-jacente un mode universel -cette fameuse universalité quasi obsessionnelle liée à la culture occidentale-  celui de « jeux de polysémie ». Sur un mode peut-être analogue à Wittgenstein lequel évoqua les « jeux de langage » venant se substituer ou se rajouter aux philosophies et sciences du langage...

La science officielle fournit une structure à laquelle on peut et  même on doit se référer en cas de doute. C'est une surface réfléchissante et non pensante. Les intuitions précèdent souvent les découvertes: celle de Galilée disant que la chute des graves dépendait uniquement du poids et non de la matière comme on le croyait à l'époque, l'universalité de la loi de la gravitation découverte et énoncée par Newton, la Relativité générale, le neutrino et le positron prédits par Dirac puis le boson de Higgs. La science officielle n'est qu'une surface réfléchissante alors que découvreurs et inventeurs font de la science pensante, ou font de la science une pensée: c'est cette pensée qui constituera un des moteurs essentiels de la recherche scientifique. Toute théorie comme la Relativité forme un cadre à peu près indestructible grâce à des lois traduites par les mathématiques qui ont pu être vérifiées depuis, tout en restant dans les limites d'un certain cadre toutefois. Tandis que le "modèle" en physique est analogique et renvoie à la métaphore avec le "tout se passe comme si..."

La position positiviste comme celle d’Heisenberg est-elle métaphysique ?

 Selon Heisenberg dans son approche positiviste (l’autre courant étant dit réaliste) il ne convient pas de se demander ce qu’est une particule,  ni dans quel état elle se trouve quand on ne l’observe pas, car la seule « réalité » digne de cette nom et qui mérite considération correspond au résultat fourni par ses valeurs propres dans l’espace de Hilbert: soit uniquement lorsque nous la mesurons. En dehors de cela nous n’avons pas à nous poser la question: ce que nous ne pouvons ni mesurer ni observer n’existe pas pour la physique, ce qui correspond au postulat premier qui fonde les sciences physiques. Exit la particule en dehors de la mesure. Tout comme le Néant et l'infini qui n'ont jamais pu être observés...

Einstein trouvant tout cela décidément très contre-intuitif voire surnaturel selon sa propre expression proposera une solution qui met en jeu une particule remontant le temps: elle permettrait à la particule-miroir symétrique obtenue lors d’une désintégration alpha par exemple de se déterminer en fonction de la première particule de façon à respecter la conservation de la quantité de mouvement et de l’énergie pour l’ensemble. Certains diagrammes de Feynman laissent entrevoir que l’antimatière pourrait être dotée d’une gravité négative soit répulsive et remonter le temps: des expériences sont en cours et il est difficile de conclure pour le moment.

Mais beaucoup de physiciens restent pour le moment sceptiques.

Par ailleurs il existe un biais fondamental dans les mathématiques appliquées à la physique. Ces dernières laissent souvent entrevoir lors de la résolution d’équations un éventail de possibilités toutes équivalentes sur le papier comme solutions aux équations: l’énergie négative, la masse négative etc. La pression négative, pour contre-intuitive qu'elle semble, a été reconnue comme grandeur réelle en physique et formalise entre autre le phénomène de la sève montant dans l'arbre pour atteindre les branches les plus hautes. Cet éventail de possibilités ne signifie pas pour autant que toutes ces solutions proposées par les mathématiques existent bien dans la nature car il faudrait qu’elles correspondent à une possibilité effective donc réelle. Et que donc pour cela qu’elle puissent être observées et mesurées. 

Charge aux physiciens de monter des expériences pour les discriminer...

Certains physiciens évoqueront la « conscience » d’une particule, attribut dont elle serait dotée et qui miraculeusement rétablirait le couple sujet-objet, l’intersubjectivité terme repris par Bernard d'Espagnat pour la mécanique quantique et tout ce qui a trait à la subjectivation: c'est la thématique propre au corpus développé par Kant sous le boisseau de la sacro-sainte rationalité. Dotée d’une conscience ou d’un artefact de cette dernière, la particule-onde serait capable de réagir car elle reconnaitrait son alter-ego et pourrait du même coup déterminer son état en fonction de l’autre. Et son état dépendrait et viendrait former en fait un duo: la particule avant toute observation est formalisée sous le terme d'un observable. Devenant observée par l’observant qui l’observe, elle se déterminera via un ou plusieurs attributs par ses valeurs propres dans l’espace de Hilbert.

On peut estimer que la problématique kantienne constitue une aide indéniable pour formuler en langage naturel. Mais avec l’objection que cette façon de penser ne serait après tout qu’une projection de notre façon de voir et comprendre le monde macro appliquée au monde microscopique invisible à nos yeux. L'observateur est-il ou non inclus dans la mesure ?

Remarque sur une phrase de Popper donnée en introduction 

Bien que le « système de réfutabilité/vérifiabilité » ne couvre forcément pas toutes les hypothèses de l’univers possible, la théorie de Popper est elle-même fondée ou vérifiable  en partant de l’expérience de l’histoire des sciences en particulier celle de la physique: donc basée sur de l’historico-empirique… Elle part de la constatation empirique (!) que beaucoup et même la plupart des lois physiques dont la gravitation furent découvertes par induction ou abduction: dans le cas de Newton la légende raconte que ce fut une pomme lui tombant sur la tête pendant une sieste qui lui donna l’idée de cette loi et il s'en servira pour formuler l'universalité de sa loi, un pas gigantesque dans les sciences… De même que la chute des graves énoncée par Galilée proposant une expérience de pensée, celle de faire tomber 1kg de plomb et 1 kg de plume au même moment et du même endroit dans le vide parfait pour bien montrer que la chute des graves -contrairement à l’idée répandue à l’époque- ne dépendait que du poids et pas de la matière qui composait cet objet. 

La question de la réfutabilité en mécanique quantique trouve un débouché sur ce que les physiciens appellent la contra-factualité: si j’avais fait la mesure à tel autre moment, j’aurais obtenu tel résultat... Sans confirmation aucune évidemment puisque c’est une expérience de pensée mais la Relativité fut construite  et élaborée sur cela. 

Donc pour les physiciens eux-mêmes la contra-factualité ne saurait servir de preuve. Ou alors avec des pincettes et tout semble dépendre pour ces derniers  de la fréquence et de comment on l'utilise.

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Projet

Dans cette optique, je serais assez partisan de revenir en les rénovant et les dépoussiérant à des concepts classiques et anciens, ceux de corps et d’étendue. Ils furent employés communément et couramment au XVIIe siècle comme par Descartes. Et aussi celui de futurible, terme tout à fait sérieux -contrairement à ce que l’on pourrait croire-  et issu de la scolastique. II est utilisé communément de nos jours pour désigner une sorte de saga de SF donc appartiendrait à un vocabulaire plutôt courant et familier, populaire sans doute. Une citation d’Etienne Klein m’a fortement marqué, ainsi que les termes de pré-percept et pré-concept comme une référence à une proto- ou pré-phénoménologie… 

Tout ceci n’aurait qu’un seul objectif: arriver à parler de la mécanique quantique en langage naturel même si celui-ci -dans son projet d'un langage propre mais naturel et associé à des concepts qui lui seraient associés- se révélait en fin de compte inadéquat.

Seules les mathématiques atteignent ce but pour le moment, celui d’une adéquation. À croire que Platon Galilée et Einstein avaient raison lorsqu’ils proclamaient que la Nature est écrite en langage mathématique: c'est un langage qui serait presque par définition du formel pur servant à des calculs, tautologique et vide de sens.

Le réalisme naïf dont Einstein était partisan consistait à généraliser cette constatation basée sur nos sens: le monde existe même lorsque nous ne l’observons pas. Archaïsme lié à cette impression répétée que nous acquérons dès le berceau -et devenant une quasi-certitude plus tard- que le monde est bien « objectif » et réel. À moins de croire aux fantômes et autres apparitions, bien sûr… Si je tourne la tête suis-je sûr que la Lune sera toujours là lorsque je me retournerai demandera Einstein ? Oui car sinon nous serions affectés d’une pathologie, soit cognitive ou d’un autre ordre. 

Le réalisme appliqué au monde quantique selon l'Encyclopédie de Philosophie de Stanford, est le fait de considérer que les valeurs propres des observables sont bien des grandeurs réelles, indépendantes (des autres grandeurs "réelles" et de leur éventuelle mesure), non contextuelles et bien définies: il s’agirait bien là d’un réalisme scientifique cousin ou parent avec le physicalisme/réductionnisme, étant donné que seuls des appareils de mesure scientifiques élaborés peuvent nous permettre d’apprécier cette microscopique partie du réel. Nous avons intégré à notre intellect et notre faculté cognitive de percevoir que la science nous permet de voir l’invisible, au moins par des équations et des modèles. Et les affirmations de la physique sont et resteront valides tant qu’elle respectera son but premier, soit la description de notre monde d’où toute ontologie/métaphysique sera absente. 

Les affirmations de la science en qui concerne ce qui est au-delà de notre perception feront partie législativement du « réel objectif », tant que l’objectivité signifiera véritablement quelque chose de précis sinon d’indiscutable.

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Le concept de corps a subi une refonte complète en philosophie depuis Lavoisier et l’irruption de la chimie. L’étendue diffèrera fondamentalement de l’espace, bien qu’elle soit dans une certaine mesure devenue homologue à ce dernier: d’où l’intérêt de l’étendue comme concept pour parler précisément de ces particules intriquées qui continuent de s’influencer à des distances souvent colossales l’une de l’autre. L’étendue est normalisable via l’extension.

Pour expliquer l’intrication, devrait-on considérer une et une seule même fonction d’onde pour cette paire de particules symétriques, lesquelles seraient donc corrélées mathématiquement du point de vue de la phase ? Cela satisferait pour expliquer l’origine et la cause de l’influence mutuelle entre spins de particules ou entre polarisations pour des photons. Mais cette hypothèse est battue en brèche car le photon est précisément de masse nulle: il ne possède donc pas de fonction d’onde mais a néanmoins un spin de valeur -1 ou 1, la valeur O étant interdite par la théorie quantique des champs. L'aporie est qu'une particule de masse nulle ne saurait se mouvoir.  Cette absence théorique de fonction d'onde pour le photon ne va pas sans poser de problème pour une unification même de la théorie à l'intérieur de la MQ.

On arrive à produire des photons corrélés qui, sortant d’un cristal sont polarisés de façon complémentaire grâce au positronium: c'est un faux ou pseudo atome produit en laboratoire dans lequel électron et positron tournent ensemble autour d’un centre de gravité. En se désintégrant la paire donnera naissance à une paire de photons corrélés car de polarisation symétrique. On peut aussi les obtenir en faisant traverser un cristal spécial à un photon non polarisé…

Et si ironie (!) l’espace n’existait pas comme que support mais juste l’étendue normalisable via l’extension ? On serait dans une optique "relationnelle" alors où l'espace ne servirait qu'à matérialiser la distance et les positions relatives d'objets les uns par rapport aux autres. ... Comme le suppose certains physiciens tel Rovelli le temps n’existerait pas non plus, bien que figurant dans des équations de la mécanique quantique décrites par le hamiltonien et un temps newtonien -donc absolu- via les équations de Schrödinger. Le temps est totalement absent dans l’équation de De Wheeler-De Witt, ce qui surprend beaucoup les physiciens.

Faut-il voir l’option « relationnelle » tel que Rovelli l’a choisie et dans laquelle temps et espace sont des absolus par définition inaccessibles en tant que pures constructions de l’esprit ?

Le concept d’étendue a quant à lui quasiment disparu de la littérature « philosophique », ou n’a pas subi historiquement de refonte quasi complète comme ce fut le cas pour celui de corps ; il est passé du qualitatif au quantitatif au travers de Malebranche qui en en  donnant une définition scientifique par « l’étendue intelligible » le reliera à l’extension en tant que mesure relative de son accroissement, décomposable en longueur et largeur pour définir l’aire par exemple.

Introduction

D’après ce principe de complémentarité, on ne peut savoir si l’électron se présente à la fois sous sa forme onde et corpuscule mais sous un seul de ces aspects à la fois: c’est la mesure qui en donnera le sens. C’est l’idée du principe d’Heisenberg qui affirme que la précision de la mesure sur la position (forme corpuscule) ne peut se faire qu’au prix d’une plus grande incertitude sur sa vitesse (forme onde). Une hypothèse fut de considérer la particule comme un paquet d'onde mais cela n'explique pas les franges interférences obtenues par les fentes d'Young...

La particule possédant virtuellement ces 2 natures elle déciderait de sa forme en fonction de ce qu’on mesure et de comment on le mesure.  Ce sont 2 observables complémentaires et l’expérience des fentes de Young en donnerait une illustration simple. La fonction d’onde est d’ordre complexe: sa norme représente le carré de la probabilité d’état et qui renvoie à la propriété « corpuscule ». Quant à la phase, elle renvoie aux interférences soit à la propriété ondulatoire.

Quant à la question de la simultanéité et du temps -que l’on mesure par la durée-, elle diffère totalement en mécanique quantique des concepts relativistes, une difficulté supplémentaire pour la théorie de la gravité quantique devant unifier les 2.

Dans l’expérience du canon à photons de Roch puis de celle de Wheeler, il semble que l’électron puisse se présenter successivement sous ces 2 aspects, selon une conception du temps mais linéaire et macroscopique cette fois. D’abord sous une forme corpusculaire par la trace de son impact individuel sur l’écran, puis si on regarde la figure au final c.-à-d. au bout d’un grand nombre d’impacts de photons, on trouve des figures d’interférences caractéristiques d’une forme ondulatoire, ces dernières étant obtenues habituellement avec 2 fentes. Ces étranges phénomènes ont fait et font toujours l’objet d’intenses discussions comme ce fut le cas depuis l’invention de la mécanique quantique. Nous avons la trace d'âpres débats entre Bohr et Einstein, et ce dernier ira imaginer une expérience de pensée d’une fente munie d’un ressort pour l'expérience des fentes d'Young. 

Pour l’expérience du canon à photons, il y aurait 2 formes séquentielles suivant ce qu’on mesure, ou plutôt comment on regarde et surtout à quel moment : en découlerait l'hypothèse d’une autre dualité, mais perceptible et visible cette fois dans notre propre référentiel… Peut-être est-ce la même dualité que celle de la particule mais matérialisée dans notre monde macroscopique, et cette fois mesurée avec la possibilité des grandeurs macroscopiques ???  Selon que l’on observe le photon puis ses impacts individuels derrière sur l’écran c’est bien un corpuscule à chaque tir; mais si on regarde la figure d’ensemble obtenue, ce sont des franges d’interférences, caractéristique de la forme onde et donc cette expérience simple est la trace d'une dualité de départ se manifestant à l'arrivée. 

L’une des interprétations de cette bizarrerie est que le photon et l’électron interférerait avec eux-mêmes et qu'un clone de cette particule proviendrait du futur immédiat: après tout Dirac n'a-t-il pas dit après tout que le photon interférait avec lui-même ? L’impression prosaïque d’un profane entendant cela serait que la particule joue à cache-cache, une double nature: vous me croyez ici pourtant en fait je suis là, mais aussi là et en plus pas au même moment. Une ubiquité perpétuelle de la nature sous sa version microscopique ? Ou une sorte d’écho temporel provenant du futur... J’existe ou non sous telle ou telle forme suivant comment vous m’observez, semble-t-elle dire cette particule... et je vais regarder dans le futur la réponse pour en déduire comment je dois me comporter à l'instant présent ce qui pour certains physiciens serait la preuve que notre univers serait pré-éternaliste. Une explication plausible ou au mieux possible.... 

L’intrication quant à elle pose un sérieux problème de compatibilité avec la simultanéité relativiste et par là constitue un obstacle à l’idée d’une réunification entre Mécanique Quantique et Relativité. On est sûr que si 2 observateurs chacun dans un référentiel galiléen mesuraient l’intrication, ils trouveraient le même résultat: or dans la Relativité il n’y a pas de simultanéité absolue, difficulté supplémentaire pour l'unification des 2 théories. L’intrication en tant que « action  instantanée à distance » réfuterait l’idée de vitesse-limite celle de la lumière dans le vide laquelle vitesse sert de postulat de base à la relativité. Et celle-ci a pu être vérifié maintes et maintes fois.

Quant à la théorie de Bohm, elle constitue un pendant déterministe: cette dernière supposerait une onde porteuse susceptible de déterminer l’indéterminé. Problème,  personne n'a jamais réussi à la détecter ! À part s'opposer à l'école de Copenhague non déterministe, qu’apporte cette théorie de Bohm sinon de ramener le déterminisme pour essayer de le sauver ? Avec l'effet Aharonov-Bohm, le potentiel quantique en action en constituerait toutefois une preuve selon certains. 

La vitesse d’écoulement du temps

À partir du moment où l'on considère que le temps qui s'écoule le fait sans aucune incitation ni influence extérieure -voire causale perceptible- et donc qu'on en ignore la cause, on se situe phénoménologiquement dans une perception-sensation du temps qui considère « objectivement » ce dernier comme d’une dimension témoignant d'une vitesse d'écoulement. La durée pour être mesurée nécessite l'idée qu'il y ait une vitesse d'écoulement: c'est une tautologie. Est-elle la même quel que soit le référentiel-univers envisagé ? Cela seul serait susceptible de nous informer sur une éventuelle vitesse d'écoulement du temps. Le temps est un flux ou une fluence dont nous ne pouvons saisir subjectivement que l'instant présent et il y a une  phrase d'Héraclite disant  "on ne se baigne jamais deux fois dans le même fleuve".

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Où que nous soyons nous pouvons sentir cette fluence, ce qui nous fait apprécier le temps comme contenant universel de façon quasi générale et unanime: ce constat est peut-être faux scientifiquement ou ne correspond pas à une vérité scientifique dont pour le moment nous ignorons tout d'après les récents travaux de Lee Smolin qui étudie la possibilité de quantum de temps. Après celle de quantum d'espace par Carlo Rovelli.

Et la question est "cette vitesse d'écoulement du temps peut-elle être mesurée et dans ce cas, est-elle constante ?" On est loin de la définition kantienne qui assimile la dimension temporelle à une dimension spatiale car la dimension spatiale elle bien entendu, ne s'écoule pas spontanément. Il faut que ce soit un mobile considéré comme point d'origine d'un référentiel pour estimer "subjectivement" ou "phénoménalement" qu'il y a eu une différence entre la distance relative par rapport à une origine qui a varié , un point Ò. 

L'écoulement du temps a un caractère "absolu", c.-à-d. que contrairement à la Relativité qui considère qu'il n'y a que des temps propres et pas de temps absolu, il n'existe pas de moyen de mesurer un écart possible entre des "vitesses d'écoulement du temps" pour 2 référentiels donnés et distincts. Donc cette idée même, celle de vitesse d'écoulement du temps est hypothétique tant que nous n'en saurons pas davantage sur la nature du temps... Le temps étant mesuré par une horloge atomique au césium, il y a toutes les raisons de penser que cette période est restée la même depuis la formation de l’élément lourd Césium. Et qu’elle le restera...

La question d’une « vitesse de l’écoulement du temps » n’a pas de sens en dehors de l'impression factuelle d'une appréciation subjective des durées qui nous fait dire: "je n'ai pas vu passer cette journée" ou au contraire "cette semaine a été interminable ». Et là oui! Quelqu'un entendant cette phrase traduira immédiatement que dans un cas, la vitesse d'écoulement du temps a été rapide voire très... et le contraire dans le deuxième cas. Tout cela pour la même personne...

Dire que le temps existe ou que le temps n'existe pas comme Carlo Rovelli revient à dire que sur le plan physique -ou plutôt de la physique- personne n'est capable de définir avec certitude ce qu'est le temps: alors qu'il surdétermine nos vies et actions dans le monde macroscopique. Et qu'on aurait plutôt tendance psychologiquement à oublier ou essayer d'oublier ce "temps qui passe". 
Énorme hiatus entre des types de description physique mélangeant micro et macro, selon des modèles dits semi-classiques conjuguant des lois de la physique classique et d'autres beaucoup plus novatrices... Relativité et MQ entremêlées débouchent peut-être sur la gravité quantique à boucles: mais rien n'est moins sûr dans l'état actuel des choses ! Dans notre monde macroscopique le temps est lié indissolublement à l'irréversibilité: un des dilemmes dont il semble impossible de sortir apparemment pour arriver à une théorie unitaire en physique. Seul le temps est irréversible et l'irréversibilité fait automatiquement -ou presque- penser au temps qui s'écoule.. et qui s'écoule et s'écoule encore et toujours comme un fleuve, selon Héraclite et sa formule.

Temps-espace, temps thermique, temps propre et absolu, temps relatif, temps mathématique et durée...
Si tout est perçu sur le mode relationnel il y aurait quasiment équivalence entre le temps et l'espace, avec la particularité que le temps ne possède qu'un seul mode ou attribut "signifiant" l'irréversibilité. Et que peut-être ce mode de relation "irréversible" nous semble surdéterminer tous les autres dans l'univers qui nous entoure... Peut-être parce qu'il renvoie profondément et intrinsèquement à notre finitude et à la finitude de tout ce qui nous entoure. Même la pierre ou les métaux les plus durs ne semblent pas pouvoir échapper à cette loi de l'entropie: la seule chose dont nous soyons finalement sûr est que tout ce qui est vivant finit et doit finir par mourir.
C'est comme cela pour ma part que je comprends cette phrase selon laquelle le temps n'existerait pas.

Mentionnons -plutôt à titre informatif et dans le cadre de ces hypothèses- l'existence des CTC, courbe temporelle fermée faisant partie des solutions de l'équation de la Relativité générale découverte par Gödel. Par ailleurs elles ont été et sont toujours le prétexte à de très nombreux films de SF comme un Jour sans fin, la série Lost et Doctor Who,  ou encore l'excellent film Source code où un militaire mort physiquement mais dont le cerveau est maintenu en vie possède la faculté de voyager dans le temps en revenant toujours au même point initial, un certain présent. Et il est renvoyé au même point pour essayer de prévenir un attentat dans un train: il revivra toujours la même scène et à partir du même moment... mais différemment à chaque fois car il garde en mémoire les voyages temporels précédents et ce qu'il y a découvert. Et son enquête peut progresser jusqu'au moment où il dénoue la trame de l'attentat en découvrant le coupable et surtout comment il s'y est pris.

Ces courbes temporelles fermées dont l'existence théorique fut confirmée par Gödel offrirait la possibilité de voyager dans le temps mais sans paradoxe temporel, la courbe étant fermée: et donc le voyageur reviendrait à son point de départ. Elle impliquerait notamment -et c'est une aporie énorme- de revoir la notion de boucle causale laquelle est toujours considérée comme principe intangible et indiscutable du déterminisme et de notre univers. Par contre pourrait-on admettre que des particules tel l'électron possèdent des boucles causales qui leur sont attachées ? Cela leur permettrait de voyager dans le temps tout en revenant à leur point de départ et pourrait constituer une hypothèse d'explication de certains phénomènes étranges de la MQ où la particule se comporte comme si elle voyait et prédisait le futur: et donc de savoir ce qu'on attend d'elle et se comporter en fonction de ce qu'elle sait ou apprend au cours d'un voyage circulaire dans une boucle. 

Dans le film l'Effet papillon, le héros a la faculté de revenir dans le passé et de modifier un détail parfois infime, ce qui lui permettrait en théorie de sauver la jeune femme dont il est amoureux. Le problème est que modifier un détail même léger entraine une bifurcation de l'univers vers un autre espace-temps où les lignes d'univers de chacun sont modifiées: les destins deviennent du coup totalement différents, et de leur entre-croisement naissent d'autres problèmes. Voir aussi le film Déjà Vu avec Denzel Washington dont le physicien cordiste Brian Greene a été le conseiller scientifique. Ou encore on peut lire l'excellent roman du cubain Somoza "La théorie des cordes"...

— Une courbe temporelle fermée ( CTC ) est une ligne du monde dans une variété de Lorentz , une particule matérielle dans l' espace - temps "fermée", qui revient à son point de départ. (Wikipedia)

Causalité et temps

Etienne Klein affirmera dans une conférence que la causalité est première par rapport au temps. 

Cela reviendrait à dire que ce principe déterminerait à lui seul l’existence du temps: chaque fraction de l’espace-temps à l’instant t + 𝜹t est l’effet ou la conséquence de ce qui a eu lieu à l’instant t précédent, moyennant l’application des lois de la physique. De plus la physique postule que ces lois sont valables partout et tout le temps dans l’univers, selon ce postulat basique essentiel à la physique classique: un postulat sans lequel la physique n’existerait pas comme science. Ce qui correspond à l’intuition d’un Kant admirateur de Newton et très fortement inspiré par lui… 

Le seul problème de cette hypothèse d’Etienne Klein -du point de vue de la compréhension et son application via les formules vérifiées et utilisées dans les sciences physiques- est que la causalité est une grandeur strictement non quantifiable: elle ne figure nulle part en physique sous forme de variable ou de constante ni de loi mathématique mais bien plutôt sous forme de principe lequel serait forcément transcendant, un peu comme le Moteur Immobile d'Aristote. Transcendant aux théories, modèles et équations… On se sert de la causalité pour l'inverser en quelque sorte: tirer des conclusions sur les prémisses d’après la conclusion, c.-à-d. depuis l’effet qui est déterminé par la cause au moyen de raisonnements par induction ou par abduction.  

Détruire ou annihiler purement et simplement la chose comme "objet" en imaginant que le temps se déroule à l'envers par une expérience de pensée  ? Expérience bien sûr impossible à réaliser dans le monde dit "réel" mais banale dans les sciences… Et abondamment utilisée par des romanciers comme chez Agatha Christie lorsque Hercule Poirot donne la solution de l'énigme à la fin ! 

Einstein a prédit que le voyage dans le temps était théoriquement possible par l’existence des trous de ver mais avec quelques réticences émises par Stephen Hawkins. Une hypothèse facilement vérifiable de l’impossibilité du voyage dans le temps est énoncée par le physicien américain Brian Greene: il affirme que si dans le futur nous étions capables de réaliser une machine à remonter le temps, notre présent serait envahi par d’autres nous-mêmes… Des touristes du futur viendraient rendre une petite visite à leurs aïeux ce qui au passage serait la source de paradoxes temporels insolubles et bien connus depuis longtemps: or on ne l’a jamais constaté. Heureusement probablement... et de toute façon cette hypothèse est source de nombreux paradoxes dont celui des jumeaux de Langevin ! 

Ce schéma aristotélicien "effet impliquant cause devant nécessairement le précéder »  nous permet de remonter jusqu'au Big Bang… Nous sommes là parce qu'il y a eu quelque chose pour le moment d’inexplicable il y a 13 et quelques milliards d'années. Par ce processus causal nous pouvons effectivement remonter le fil de l'histoire, de notre histoire même avant et bien avant l’apparition de notre espèce. Du point de vue des philosophes, la causalité pourrait trouver une explication par la théorie des qualia, donc tout en restant dans le cadre d’une philosophie naturelle. 

La causalité est vécue de façon totalement abstraite en physique voire réifiée: elle "sert" de façon concrète dans les calculs au moyen d'une inversion de signe du temps. Minkowski restaurera l’homogénéité de la métrique de l’espace-temps en multipliant le temps par le nombre imaginaire i, ce qui a pour effet de restaurer une métrique  de norme quadratique avec une signature (+,+,+,+) comme dans l’espace euclidien. Mais de ce changement de variable, Einstein dans son livre de vulgarisation sur la Relativité ne tirera rien de particulier à part la mentionner presque comme curiosité mathématique: il  ne tirera aucun avantage pour énoncer d’autres théorèmes comme émettre des hypothèses ou tirer des conclusions et en particulier sur la nature du temps. 

Le nombre imaginaire est un artefact, lequel a acquis son statut de « nombre » en étant utilisé pour formaliser et faciliter certains calculs. Il est devenu indispensable, depuis son invention antérieure à Euler lequel l’a vraiment développé en premier. Descartes en a conçu l’interprétation géométrique, très pratique en mécanique ondulatoire comme particulièrement en électromagnétisme. Sans compter la mécanique quantique avec les espaces de Hilbert et une foule d’autres applications dont l'équation de Schrödinger.

En conclusion, la causalité n'explique pas le monde à elle seule comme aurait voulu Laplace avec son déterminisme. De plus elle ne s'explique pas elle-même, alors qu'elle est fondamentale en philosophie et encore plus en métaphysique... En tant que principe, Aristote appellera le Moteur Immobile la cause première ou la cause des causes: vision prémonitoire du philosophe grec considéré comme un des fondateurs des sciences et qui sera vraisemblablement source d'inspiration pour le monothéisme chrétien… L’Église reconnaitra le Big Bang et sa théorie en 1956: cette reconnaissance sauvera pour la religion l’idée d’un dieu créateur par celle d’un début de l’univers. Donc  ne menacera pas son existence spirituelle dans ses fondements et le dogme d'un Dieu créateur.

Ouf, on l’a échappé belle pourront se dire certains ! De façon posthume ou non…

Comme Laplace qui après avoir fait lire à Napoléon son opuscule sur le monde régi par le déterminisme classique, répondra à un premier consul et à sa femme impressionnés et admiratifs: « Tout cela est très bien et très convaincant, mon cher Laplace, mais où est Dieu dans votre théorie ? » Et Laplace de répondre: « Sire, je n’ai pas eu besoin de cette hypothèse. »

Autre phrase d'anthologie de Laplace: "Donnez-moi les conditions initiales de l'univers et je vous dirai dans quel état il est maintenant."

Analytique

On pourrait regrouper tous ces phénomènes comme fentes de Young, effet Tunnel, étrange expérience de Wheeler en disant que la topologie de l’espace microscopique possède en première approche 2 connexités: une locale et l’autre globale. Celle locale déterminerait l'état de la particule quand on la mesure; quant à celle globale elle concernerait l'intrication et tous ces phénomènes mystérieux nommés  "influence instantanée à distance".

Reste à savoir évidemment comment marchent et se combineraient ces 2 aspects pris ensemble ou séparément afin de les intégrer dans une seule et même théorie.

Métaphoriquement parlant, c'est comme s'il y avait deux types de contacts possibles dans l'univers : un point de contact comme dans notre univers macroscopique où la main est en contact de la table, c.-à-d. que les électrons superficiels extérieurs de ma main sont en voisinage avec les électrons extérieurs de la table et un autre beaucoup plus mystérieux où tout serait en contact quasiment avec tout et instantanément, ce qui viole les inégalités de Bell. Pourquoi ne pas penser à l'hypothèse d'une cinquième dimension de Süsskind comme dans la théorie ER=EPR ce qui expliquerait la mécanique quantique par les trous de ver  généralisés et dont l'existence théorique fut prévue par Einstein ? Hypothèse donc d'une dimension supplémentaire comme variable cachée globale...

Un hyper-espace à quatre dimensions géométriques voire plus avec le temps pourrait contenir une infinité d’univers comme le notre: le champ de Higgs avant qu’on ne le découvre et soit associé au boson du même nom était une variable cachée globale. Dans l’attente de cette découverte, le but serait de fournir à la mécanique quantique des concepts directement opérants pour parler dans le langage naturel de ces mystérieux phénomènes. Ce qui éclairerait peut-être certaines choses, qui sait… Est-ce seulement possible ? Les concepts de notre monde semblent démontrer leurs limites. Si l’on va chercher du côté de Descartes et de la scolastique on trouve des choses au niveau conceptuel, abandonnées depuis longtemps par la philosophie moderne préférant apparemment s’intéresser à un renouveau plutôt que reprendre sempiternellement de l’ancien. 

Comment sortir de ce dilemme déterminisme/indéterminisme et éternalisme/non-éternalisme ? La vérité en sciences est telle qu’elle ne saurait être qu’unique mais fatalement provisoire. 

Deux vérités ne sauraient coexister en même temps dans les sciences exactes… à moins que la vérité en sciences exactes soit elle aussi un concept quantique ce qui est difficilement imaginable. Par principe impossible… La théorie de Bohm qui se veut déterministe considère les principes d’incertitude d’Heisenberg comme toujours vrais à la base; donc la mécanique Q reste bien fondamentalement indéterministe même dans cette version.

Idées partant de thèmes prédéterminés:

— Le futur contingent est un futur libre et indéterminé qui attendrait une condition pour se déterminer. 

Dans la Scolastique on parlera du futurible, terme cité par le dictionnaire de philosophie Lalande. Son origine serait donc plus ancienne que celle attribuée à un mot-valise moderne lequel concatène futur et possible. Actuellement il est relatif à du fictionnel essentiellement: selon Lalande c’est plus que du simple possible mais quelque chose de moins que l’être réel. Ce mot proviendrait d’un jésuite du XVI^e siècle.

Un possible en devenir d’être-réel si on voulait synthétiser… Et le fonctionnement de la particule/onde correspondrait bien à cette définition au travers de sa fonction, un simple possible que n’obère pas l’événement.

En mettant en parallèle ce terme de futurible au devenir héraclitéo-parménidien affirmant qu’entre l’Être et le Néant il y a le devenir, entre le simple possible et l’être réel (la particule) il y aurait la fonction d’onde. Matérialisant des états superposés donc des états prédéfinis au départ renvoyant à un "réel objectif", la fonction d’onde est plus que du simple possible mais moins que de l’être réel. Ce pourrait être un vecteur… Celui du futurible ?

Le temps se déroule, a-t-on coutume de dire dans notre monde macroscopique. Comme une spirale ou en hélice de façon métaphorique, ou plus scientifiquement en ligne droite comme la flèche du temps par nature irréversible selon sa définition... Mais peut-être faut-il finalement penser leibnizien pour concevoir le temps microscopique c.-à-d. en termes de plis ? Pliage, plis et replis... Voire déplis.

Et si le temps dans le monde micro ne se déroulait pas mais s'enroulait aussi ? Time is out of joint, dit Hamlet après avoir parlé avec le fantôme de son père qui lui dit avoir été assassiné...

D'innombrables traductions ont été proposées pour The time is out of jointcomme "Le temps est sorti de ses gonds" (Bonnefoy). Aussi "le temps est détraqué" selon Malaparte. 

Et si le temps venait former des rouleaux, des surfaces tri-dimensionnelles compliquées comme celles dûes au travail du ressac et de la marée souterraine pour venir se déferler finalement sur un rivage, notre monde macroscopique ? Et que ce travail correspondrait au travail de ces fluctuations du vide dont personne ne comprend l'origine ni la raison d'être, à tel point qu'on parle de particules virtuelles tellement leur durée de vie est courte... Une topologie dans laquelle ce temps invisible ne serait plus purement unidimensionnel comme dans notre monde mais dont l'origine serait en n dimensions fabriqué par une machinerie microscopique accouchant d'un temps unidimensionnel qui lui aurait la propriété d'être irréversible... Temps macroscopique indissociable de l'irréversibilité, absolu dans sa version newtonienne ou relatif et qui serait l'émergence d'un temps multidimensionnel foisonnant et chaotique... Temps macroscopique, le seul perceptible et concevable advenant, pourquoi pas, par effet et comme conséquence de la décohérence. Sa matrice ? Un ante-Temps souterrain et invisible, multidimensionnel...

— Descartes (Principes II): "L’extension de l’espace ou bien du lieu intérieur n’est point différente de l’extension d’un corps. "

L’espace est homogène, isotrope, continu et illimité dans la définition classique de Lalande.

Illimité oui si on veut, à condition de considérer comme topologie « approximative » que si on sortait de l’univers par un côté on rentrerait par l’autre. Comme métaphore ou image on pense à l’ancien jeu Pacman ou au film Matrix II où Keanu Reeves, enfermé dans une station de métro, tente d’en sortir par tous les moyens. En essayant en désespoir de cause de s’échapper par une des voies il arrivera à sortir mais rentrera aussitôt par l’autre côté, ce qui renvoie à une idée de topologie torique: un lieu fermé une description de l’univers. 

Quant à la continuité de l’espace, elle est fortement remise en question par les physiciens modernes (Rovelli, Smolin) qui pensent qu’il serait plutôt discontinu. L’infiniment petit obtenu par divisions successives n’existe pas tout comme l’infiniment grand et c’est le sens des grandeurs de Planck.

Existerait-il un quantum d’espace, de temps voire d’espace-temps ? Notre espace-temps ne serait-il qu’un assemblage genre Lego avec des tranches, de fines lamelles comme jointure ? Si cela se confirmait , on se retrouverait de nouveau dans un versant déterministe/matérialiste tel celui de Démocrite avec son atomos et ce dernier retrouverait pour le coup une seconde jeunesse.

Pour revenir à Descartes, l’intérêt est qu’il opère une première distinction entre espace, étendue, lieu intérieur et extérieur (Principes II) même si les 2 derniers termes finiront comme artefacts et seront abandonnés au profit des 2 premiers. L’étendue sera quantifiée par la suite comme chez Malebranche: perdant son aspect qualitatif elle deviendra « étendue intelligible » et servira à mesurer des aires depuis ces 2 sous-étendues que sont longueur et largeur. 

Pour les physiciens de l’époque, l’étendue sera à l’espace ce que la durée est au temps, renvoyant temps et espace de facto à des idéalités mathématiques donc pures.

— Etienne Klein: "L’univers vit à crédit: ce qu’il emprunte, il doit le rendre. »

 Etienne Klein fait directement allusion dans cette conférence à l’énergie du vide, ces fameuses paires de particules qui jaillissent et ne vivent que 10 puissance moins 23 secondes… Avant de retourner dans la mer de Dirac…  ou la soupe quantique si on préfère: on les appellera particules virtuelles tellement leur durée est courte, même à l'échelle de Planck.

Implicitement au travers de cette affirmation, Etienne Klein supposera comme d’autres physiciens que ces particules virtuelles emprunterait de l’énergie au vide pour se former/exister et qu’elles devraient la restituer presque aussitôt. Sous hypothèse de généralisation, cette énergie du vide (voir l’effet Casimir) constitue une hypothèse scientifique tout à fait sérieuse issue de la théorie quantique des champs comme cause possible de la naissance de l’univers. Celle-ci a l’avantage de supposer une immanence de l’univers contrairement à d’autres hypothèses, nombreuses et variées comme celles évoquant les multivers: d’après cette première hypothèse -celle immanentiste de l’énergie du vide- l’univers s’étant créé lui-même, il se serait donc «incréé». 

L’univers naitrait donc de lui-même: cela  supposerait-il ou nécessiterait au départ un « emprunt » quelque part ? Question ouverte et débouchant sur la métaphysique pure bien qu'il existe des théories scientifiques spéculatives comme celle des branes… Ce phénomène natif de l’univers est associé pour le moment par les physiciens à celui de « fluctuation initiale du vide », la même famille que celle du jaillissement d’une paire de particules hors de la mer de Dirac. 

• "Dans l'analogie avec la vague, la création spontanée d'une paire virtuelle constituée d'une particule et d'une antiparticule serait un peu comme la création d'une vague d'onde sur une étendue d'eau calme et plate. "(Wikipedia)

Si on considère cette dernière option celle de l'emprunt,  l’ensemble de tous ces phénomènes de "prémonition " de la particule/onde - et constatés dans de nombreuses expériences - pourrait ne constituer qu’un emprunt à l’univers, restituable sous forme d’unités de temps matérialisée par une durée : le temps tout comme l’espace ne serait qu’un support et selon Carlo Rovelli le temps n'existe pas… Et si ce que ces particules restituaient était finalement le temps, lequel serait emprunté ailleurs ? Ce temps-support, nous l'avons considéré jusqu’à présent comme une idéalité pure: la durée sert à le mesurer tout comme l'étendue normalisable par l'extension sert à mesurer les distances et autres aires, volumes etc.

Le temps est-il éternel, a-t-il toujours existé et existera-t-il toujours ? Le photon est-il éternel ? On sait que les particules tel proton et électron ont une durée de vie extrêmement longue mais ne sont pas éternelles pour différentes raisons dont les rayonnements thermiques et la production d'ondes gravitationnelles au cours de laquelle l'énergie produite aurait pour effet de contracter leur masse.

Le Big Bang quant à lui fixe une origine au temps tout comme à l’espace.  Le vide ? De simples mouvements browniens où les ondes dans le cosmos remplaceraient les atomes de gaz dans un récipient… Plus l’échelle grandit moins l’incertitude est grande et réciproquement, c.-à-d. que dans le monde microscopique on suppose qu’il y a la place pour des phénomènes aléatoires de grande ampleur et d’une grande sensibilité aux conditions initiales. Comme la création d’un univers peut-être ?

Selon le physicien américain Alan Guth l'énergie sombre serait source de multivers.  L’Univers conceptualisé et représenté tel un rouleau où seraient déjà pré-écrits une partie du passé-présent-futur ? Et nous, nous serions comme sur un trottoir roulant à regarder défiler le paysage avec notre libre arbitre comme ultime illusion, la plus tenace... Quant le présent arrive, une partie du futur relatif à ce présent est-elle déjà écrite ? Est-ce bien cela que signifient ces intrigants phénomènes de prémonition quantique des particules/ondes qui ont l’air de savoir par avance ce qu’on attend d’elles ? 

La physique mésoscopique s’intéresse à la nanotechnologie et en particulier à tous ces phénomènes quantiques qui se manifestent lorsqu’on se descend dans les échelles. L’introduction d’impuretés est ce qui donne au transistor ses fameuses capacités d’amplification de signaux électriques faibles le traversant.

— La décohérence quantique: plus il y aura d’observants pour observer l’observable, plus il tendra à devenir un être réel ou dit autrement, de façon plus relativiste il tendra vers l’état « réel »: précisons « réel de façon macroscopique » du coup car être réel ici signifie ou est équivalent à « être certain » pour un objet. Ou dit autrement, plus l’observable se sentira ou se percevra observé par des observateurs en nombre croissant, plus il tendra vers un état certain… 

J’évoquerais le terme de « percepts d’observation » comme fondement constitutif à la matérialisation d’un objet réel quantique, caractérisé par ces particules passant de l’état d’observable à celle d’observées. La superposition d’états pourra être qualifiée de pré-concept, soit la relation formelle qui relie ces états  associée à un concept  de particule/onde tel l'électron ou le photon. Particule-à-être pour paraphraser Heidegger et la forme pré-ontologique de certains concepts. La particule une fois rendue « certaine » possèdera tous ses attributs que l’on lui connaît, en considérant que  « indéterminé » est lui aussi un attribut. 

L’observable serait un concept en l’attente d’un pré-percept, tout comme la pomme est dans l’attente d’un percept comme « voir une pomme au moyen de l’oeil »: ce dernier percept est porté par un fonctif pour reprendre la terminologie de Deleuze/Guattari dans « Qu’est-ce que la philosophie ? ». À la différence de la mécanique quantique, pomme et «voir la pomme » ne sont pas interchangeables sur le plan de l’immanence, mais mettent bien en jeu un percept et un fonctif qui sont dépendants. 

L’interchangeabilité serait une possibilité supplémentaire du monde microscopique, un degré de liberté en plus qui permet de dire que l’objet quantique n’est réalisable que dans sa relation à l’autre, et c'est ce qui constituera au final sa seule vérité celle qui nous permet de le connaitre. La seule à laquelle nous puissions avoir accès et cela amènera Bernard d’Espagnat à évoquer le terme d’intersubjectivité emprunté à Kant. Avec l’objection que ce choix terminologique et conceptuel ne fait que déplacer le problème: on demeure pour parler de la mécanique quantique dans le cadre de la pensée sujet-objet et la révolution copernicienne  inspirée par Newton à ce philosophe. 

Si tout est affaire de relationnel, il aura fallu un autre « atome initial » pour réaliser le Big Bang et engendrer notre univers, pour reprendre la terminologie de Lemaitre maintenant totalement abandonnée.

—  Émergence or not émergence...

Holisme, objectivisme, réductionnisme, physicalisme ! Que d’-isme, que d’-ismes dans la boite à outils conceptuels… Beaucoup de développements théoriques et conceptuels se pratiquent avec des références à différents types d’objectivismes, dont celui fort et faible.

Michel Bitbol fait souvent lui référence au holisme, sauf que ce terme tout comme l’objectivisme pose des questions méthodologiques et épistémologiques assez vite très embarrassantes. Disons que dans l’acception commune, en philo des sciences comme en épistémologie il y a le réductionnisme d’une part… et le holisme à l’autre bout. 

Ce dualisme-là, réductionnisme/holisme serait sans nuance tout comme matière/esprit, ce qui en fait son intérêt lequel est purement et strictement dichotomique:  sans pont immédiat entre les 2 à moins d’en inventer un et le construire pas à pas. Le construire comme on emboite les pièces d’un puzzle au moyen d’un pont ! Et Descartes, Leibniz et Spinoza s’y prendront chacun d’une manière différente: monisme, dualisme ou parallèle ontologique.

Pour poser le problème d’un lien entre les 2, il faut considérer qu’il n’y a pas établi d’avance un réductionnisme « fort » qui tendrait la main de façon sympathique et conviviale par exemple vers un holisme « faible ». Et qui permettrait du coup d’envisager un point de passage explicatif et clarificateur pour la mécanique quantique et la décohérence: celui permettant ce passage ontologique et mystérieux d’un état-onde vers un état-corpuscule. Pour cela j’ai préféré un dualisme nettement plus « soft » et paraissant plus pratique car a priori matérialiste uniquement: celui entre émergence dite faible et l’autre dite forte.

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Par définition, une propriété nouvelle émergera de façon "faible" lorsqu’on pourra considérer qu’elle résulte de l’assemblage direct de ses parties. 

Une propriété émergera de façon « forte » lorsque le tout influencera chacune de ses parties. En s’assemblant une nouvelle fois donc en se ré-assemblant, elles donneront une nouvelle propriété. 

Tout de suite une précision: ne pas confondre et mettre dans un même panier attribut, propriété, qualité etc. car sinon on fait une confusion qui fait qu’au final on ne sait plus vraiment trop de quoi on parle. Les termes d’émergence, qu’ils se déclinent en faible ou fort revêtent de plus -difficulté supplémentaire- des sens assez différents selon les sciences qui les emploient:  physique,  biologie mais aussi sociologie où son sens est nettement plus immédiat car compréhensible. Il y a un cadre contextuel/conceptuel absolument nécessaire à saisir comme prolégomène avant de s'aventurer à essayer de déterminer ce qui "émerge" ou émergerait comme « nouvelle propriété » dans le cadre de chacune de ces sciences.

L’exemple classique d’une confusion toujours possible en physique au niveau de l’émergence est celui de l’agitation brownienne des molécules de gaz. Émerge une nouvelle propriété, la température, mais de fait et de façon surtout non explicite on passe du moléculaire au molaire: donc on change totalement d’échelle. Pas de méprise ni confusion : si la température est bien une propriété ou une « qualité » typique du niveau molaire, au niveau moléculaire parler de la température d’une molécule n’aurait aucun sens. Et c’est pour cela qu’on n’en parle jamais ! 

La thermodynamique statistique permet de comprendre comment on passe d’une agitation moléculaire d’un groupe de particules à la température d’un volume de gaz, ces phénomènes thermodynamiques qui furent étudiés dès l’Antiquité et surnommés chaleur. Dans ce cas du passage du moléculaire au molaire, il n’y a pas  "émergence"  d’une nouvelle propriété qui s’appellerait "température": les molécules s’entrechoqueront de façon chaotique et statistiquement, cela donnera ou produira globalement une propriété qui se nommera et sera caractérisé comme température pour finir par être mesurée. Dans un récipient clos  de préférence… Mais parler de température au niveau moléculaire n’aura décidément aucun sens: la thermodynamique statistique permet de passer de l’un à l'autre au niveau de la compréhension des phénomènes qui sont globalisés car intégrés statistiquement parlant. 

En Mécanique Quantique il y a bien effectivement émergence d’un réel macroscopique depuis un autre « réel », mais microscopique cette fois. Et décrit précisément par cette fonction d’onde qui comble de complication (!) est un nombre complexe: simple commodité dans les calculs ? Le photon en est jusqu'ici dépourvu ce qui ne simplifie pas les choses toujours dans la perspective d’une unification: on peut appréhender cette dernière, la fonction d’onde,  « physiquement » et concrètement par la mesure et l’observation au moyen de sa norme, le carré de la probabilité d’état ainsi que par sa phase, nombres tous deux caractéristiques de leur représentation dans le corps des complexes. 

S’adjoint à la Mécanique Quantique un corpus théorique celui d’espace de Hilbert, et qui permet le calcul d’une décomposition en vecteurs propres renvoyant à une superposition d’états sur n’importe quelle base. La norme de cette fonction d’onde est relative à une probabilité d’état que l’on sait calculer et que l’on peut mesurer; quant à la phase elle explique l’interférence, propriété typiquement ondulatoire… 

La coïncidence entre les deux, observations et théorie, établit la mécanique quantique comme science exacte: on a pu le vérifier maintes et maintes fois et il y a énormément d’applications scientifiques et industrielles à partir de ses prédictions.

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Le langage naturel surtout quant il est conceptuel révèle vite ses limites quand on l’applique à cette science quantique. 

J’ai pris comme définition de l’émergence forte le fait qu’une propriété émergera lorsqu’on pourra considérer que c’est le fait du tout qui influence chacune de ses parties. En s’assemblant d’une nouvelle manière elles donneront une nouvelle propriété qui « émergera ». Dans cette définition qu’est-ce qu’on va considérer comme « tout » comme principe ? Le grand tout soit le Tout c.-à-d. l’univers entier ? Ou l’une de ses parties, suffisamment englobante pour expliquer l’irruption de cette nouvelle propriété influençant chacune de ses parties ? Si oui, laquelle ou lesquelles choisirait-on ?

Si c’est une affaire de contexte, quelles seront les limites et comment va-t-on les fixer de façon traçable ? 

Dans le cas de la mécanique quantique, la décohérence quantique donne une réponse considérée comme sûre et satisfaisante, en tout cas qu’on explique: on sait qu’au niveau de l’échelle cristalline il y a brutalement réduction de la fonction d’onde du fait de la multiplication des interactions. L’objet corpuscule/onde- deviendra « certain » au cours ce changement de dimension et d’échelle, c.-à-d. qu’il atteint une probabilité de valeur égale à 1. La bizarrerie supplémentaire est que cette réduction s’effectue quasi instantanément, ce qui semble a priori en contradiction totale avec la Relativité qui établit la vitesse de la lumière dans le vide comme maximum absolu. Un seuil indépassable… 

L'effondrement de la fonction d'onde donnant comme résultat un objet "certain" résulte de la multitude d'interactions au fur et à mesure que l'on grandit dans l'échelle.  Et c’est ce qui explique selon la décohérence ce saut qualitatif de « probable » à « certain » qui commence à s’opérer de façon manifeste à partir du niveau cristallin: les interactions entre les molécules structurées en réseau et l'objet quantique se manifestant en des proportions factoriellement de plus en plus grandes, l'objet finit par devenir "certain". 

Sur un plan général de fonctionnement mais pris globalement, on pourrait peut-être considérer qu'une des raisons ou moteur de cet avènement de l’objet sous sa forme « incertaine » ou probable à sa forme « certaine » est la complexité. Preuve pourrait en être de son histoire pris dans un tout, du moins la partie qu'on connaît ou pense connaitre: l’univers tend ou a tendu durant une grande partie de son histoire vers des niveaux de complexité toujours plus grands. 

Hypothèse concomitante quoiqu’osée: peut-être l’énergie sombre est-elle une manifestation de la tendance vers l’entropie mais d’où la complexité comme forme auto-organisatrice serait pour le coup absente car épuisée ? Un stock épuisé car non renouvelable…

En changeant totalement de domaine, on retrouve la trace de cette complexité en sociologie: la multiplicité d'inventions scientifiques et technologiques dont surtout Internet tend à créer des réseaux de plus en plus maillés et fortement interagissants. Ils deviennent de plus en plus complexes et leur domaine d'action couvrant l'ensemble de la planète, en émergent un tas de choses nouvelles parfois même souvent totalement inattendues et imprévisibles. 

Je renvoie aux travaux de Prigogine et Stengers et leur livre « La nouvelle alliance » sur la complexité et la migration des concepts.

Début:  09-03-2019

Addendum 1:

Des scientifiques parlent depuis un moment d'un temps thermique propre à la particule pour dire que c'est une autre variante du temps qui se déclinerait là: celui-ci serait lié à sa durée de vie.

Il n'y a pas que le temps de Newton, un temps absolu et qui figure bien dans l'équation de Schrödinger mais d'autres formes de temps conceptualisées ou en voie de l'être et qui présentent toutes la caractéristique commune de l'irréversibilité. À moins que d'après un diagramme de Feynman, on ne découvre que après tout l'anti-matière est capable elle de remonter le temps.
Ce temps thermique renverrait à un en-soi de la particule,  en considérant que toute particule-onde a une durée de vie. Très longue en ce qui concerne l'électron et le proton, de l'ordre de 10 puissance 18 ... Donc si toute particule a une durée de vie -voire les muons qui ont eux une durée de vie très courte- la particule-onde serait affublée d'un temps propre implicitement, lequel a ou n'a rien à voir avec le temps propre de la Relativité pour le moment.

Il faut être vraiment spécialiste  pour apprécier toutes les nuances et subtilités de ces concepts ou conceptualisations autour du temps dans le monde quantique. Des physiciens disent qu'il y a autant d'arguments "valables et objectifs" pour que le temps existe et pour qu'il n'existe pas comme le pense Carlo Rovelli.

Addendum 2:

La physique tend de plus en plus vers les mathématiques, à savoir une sorte de compétition autour de la question de qui saura construire le bon objet mathématique et adéquat pour faire progresser les choses.
Et les mathématiques sont forcément reines dans la question de l'objectivité en tant qu'objet incontestable et indétronable de description/prédiction. Du coup elles acquièrent ce statut envié d'être le seul objet quasi définitivement "objectif" de la Mécanique Quantique: on devrait dire le seul objet vraiment tangible de la Mécanique Quantique c.-à-d. en définitive est considéré et nommé tangible et "réel" ce qui fonctionne. Et ce qui fonctionne ce sont les mathématiques... Même elles fonctionnent parfaitement dans le cas de la Mécanique Quantique comme dans toute la physique: l'électrodynamique quantique le confirme une fois de plus.

La Mécanique Quantique renverse voire annihile totalement l'échelle des valeurs de la physique conceptualisée depuis l'Antiquité: dans celle classique, c'est l'objet qui est "réel" et objectif et sa trajectoire décrite par une parabole est un objet abstrait, une formule creuse et vide de sens décrivant et prédisant fort bien son mouvement. La formule générique de la parabole est de l'ordre d'un objet immuable et fixe issu de la pensée pure, pour reprendre cette partition propre à la métaphysique de Platon où les mathématiques sont intemporelles, fixes et immuables... Les mathématiques étant abstraites par définition, il faut ces dernières pour réaliser que toutes les trajectoires d'un objet lancé en l'air sont des paraboles, c.-à-d. appartiennent à une famille de courbes connues et comportant 3 paramètres. Et cette formule générique est bien "réelle" car elle permet des calculs et des prédictions.
La Mécanique Quantique a obligé depuis ses débuts les physiciens à se demander quel peut bien être cet objet si étrange qu'il possède 2 natures, onde et particule mais qui est néanmoins si bien décrit par des fonctions elles-mêmes mathématiques: des objets abstraits. Et le terme d'objet abstrait est un oxymore relativement à notre monde macroscopique, un monde si bien décrit par la physique classique. Les mathématiques deviennent plus réelles que l'objet lui-même dont on attend toujours une ontologie/définition laquelle risque de se faire attendre encore longtemps. Je n'exprime pas de pessimisme en disant cela: ça veut dire que dans le cas de la Mécanique Quantique on peut fort bien se passer de la description physique du réel. De TOUTE description physique du réel donc du réel lui-même: la seule chose qui soit véritablement réelle c'est la description d'un réel qui ne serait pas “le réel lui-même“. Ce qui est étrange en soi car loin, même très loin de la définition et mission initiale de la physique.

Pour paraphraser Feynman, "lorsque nous parlons de l'électrodynamique quantique qui marche si bien, nous ne savons pas de quoi nous parlons". La soupe quantique joue le rôle de dissolvant pour cette dualité réel/virtuel, une dualité que le philosophe Deleuze considérait comme erronée à la base: il préférait lui substituer la dualité réel/actuel.

Avec la physique quantique nous serions  dans un état descriptif que l'on pourrait qualifier de "paradigmatique pur". Le photon est un terme qui renvoie à une vibration électromagnétique décrite par les équations de Maxwell mais il n'y a pas d'en-soi ou d'être-en-soi du photon, ce qui renverrait à une façon de penser totalement erronée. La physique crée un nouveau "jeu de langage" pour reprendre la terminologie de Wittgenstein: elle a pour effet de dissoudre ces 2 extrémités allant du virtuel au réel. Pour n'en faire qu'une seule ? Préfère-t-on se référer au monisme plutôt qu'au dualisme dans la physique quantique moderne ? La question est posée.

En microphysique, les particules échangent des photons lumineux pour interagir. Ce phénomène fondamental de la matière/lumière a été interprété pour la première fois par les diagrammes de Feynman de l’électrodynamique quantique. Il s’agit du seul mode de description connu des interactions entre particules via les photons lumineux. Il a été vérifié par un grand nombre de calculs qui sont les plus précis de toute la physique. Cependant, pour bien des physiciens, la réalité des interactions révélées par Feynman n’est pas encore reconnue unanimement. En effet, elles nécessitent de reconnaître dans le vide un nombre infini de particules, d’antiparticules et de photons éphémères, appelés « virtuels » parce qu’ils sont trop fugitifs pour être mis en évidence par des mesures supérieures au temps de Planck. Les virtuels ne peuvent donc être mesurés par la matière/lumière. Au cours d’une transformation de matière/lumière, elles sont insensibles mais sont nécessaires au calcul et on est amené à supposer qu’elles apparaissent et disparaissent. Nous allons voir qu’au contraire les diagrammes de Feynman ne montrent pas que les corpuscules virtuels apparaissent et disparaissent mais que ce sont les corpuscules matériels dits réels qui apparaissent et disparaissent ! Ceux qui existent réellement sont donc les particules du vide et l’aspect réel, durable, n’est qu’une apparence, effet des interactions.

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4097