Sur l'origine d'une science

    Rien ne justifie l'attribution de la naissance de la Physique des quanta à Einstein, malgré ce que l'on raconte et écrit partout. C'est même un comble d'attribuer une théorie à quelqu'un qui n'y a jamais cru. L'interprétation en 1905 de l'effet photoélectrique en particulier, a contribué sans aucun doute à l'évolution des idées sur le monde microscopique. Mais les travaux décisifs dans la construction de la Physique naissante sont surtout ceux de Niels Bohr, Werner Heisenberg et Wolfgang Pauli. Ce sont justement ces travaux, modifiant en particulier le statut des probabilités dans la construction de l'édifice théorique, auxquels Einstein s'est continuellement opposé (les probabilités ne sont plus considérées comme représentant notre ignorance, comme dans la théorie des gaz de Boltzmann, mais fondamentales, au point de supplanter le principe de causalité aussi cher à Einstein qu'aux physiciens classiques). Encore faut-il préciser que dans l'évolution de la théorie naissante, les ondes de matière de Louis de Broglie et le formalisme analytique de la Mécanique ondulatoire de Erwin Schrödinger ont joué un rôle majeur.

    Si l'on doit associer la naissance de la Physique quantique à la première brique de l'édifice, c'est l'intervention de Max Planck le 14 décembre 1900 à la Société allemande de Physique qui fut inaugurale.

Du moins voici ce que dit le physicien Max Von Laue en 1947 :

« La science physique de nos jours montre un aspect totalement différent de ce qu'elle était en 1875, lorsque Planck commençait à s'y consacrer, et Max Planck devait se tailler la part du lion dans ces bouleversements [...]. Etudiant, il choisit une branche déterminée de cette science, à laquelle les disciplines même voisines, n'accordaient qu'une mince considération [...] il choisit un point tout à fait spécial, à quoi personne exactement ne témoignait le moindre intérêt. Ses premiers mémoires scientifiques ne furent même pas lus par Helmholtz, Kirchhoff ou Clausius [...] il fut à même de découvrir et de formuler, à partir d'opérations de mesures portant sur des radiations, la loi qui pour toujours porte son nom [...] le 14 décembre 1900, et de nouveau à la Société allemande de Physique, il put exposer l'interprétation théorique qu'il dégageait de la loi de rayonnement. Ce jour est vraiment le jour de naissance de la théorie des quanta. » [1]

    Après tout, Planck a introduit la constante fondamentale h qui porte son nom et qui permet de dire au moins, voilà ce qui est quantique et voilà ce qui ne l'est pas. Quant à Einstein voici ce qu'il écrit dans une lettre à Louis de Broglie en 1954 : « Je dois ressembler à une autruche qui sans cesse cache sa tête dans le sable relativiste pour n'avoir pas à regarder en face ces vilains quanta. »[2]

    Nous cherchons à localiser la naissance de la Physique quantique, mais ce que nous enseigne cette science est justement la non-localité (si par exemple vous arrivez à localiser une particule dans le temps ou dans l'espace, vous perdrez des informations sur son impulsion ou son énergie, les physiciens parlent de variables conjuguées et utilisent des algèbres non commutatives). La Physique quantique est non locale. Mais, peut-on parler de la localité des idées ou des théories ? Je vois déjà s'élever des objections contre le prolongement de la non-localité aux systèmes d'idées. Il faut dire tout de suite que ces objections sont justes et légitimes.

    Le parallélisme que rien n'interdit est toutefois cohérent. Plus on cherche, en effet, à localiser une idée dans le temps (elle sera naturellement précise puisqu'elle correspond à un contexte précis), moins elle sera riche puisqu'elle aura perdu son histoire et ses potentialités. Et, inversement, plus une idée est considérée dans sa richesse, moins elle sera précise et opérationnelle. Prenons un exemple. Le concept de "champ" que l'on rencontre des centaines, voire des milliers de fois dans les livres qui traitent de l'électromagnétisme en particulier. Depuis son introduction par Faraday, jusqu'à la théorie de la relativité générale, ce concept a acquis un statut parfaitement bien défini. Les non initiés se l'approprient lentement mais sûrement le long des cours ou à travers des lectures en Physique, mais ils ne connaîtront qu'accidentellement la puissance et l'insuffisance de ce concept. Car, derrière le "champ" il y a toute la querelle concernant la "substance", qui s'est radicalisée depuis Newton et Leibniz. Ce n'est d'ailleurs pas sans raison que le concept de l'éther accompagnait le concept de champ jusqu'au début du XXè siècle. Cette querelle se trouve aujourd'hui en grande partie absorbée par la "complémentarité" de Niels Bohr, mais elle pourrait être stimulée de nouveau, disent certains esprits avertis; ce qui enrichirait plus les anciens concepts, toujours vers la théorie-du-tout. Par ailleurs, faut-il ajouter, l'idée de l'impossibilité d'un espace vide, qu'avance la Relativité générale n'est pas étrangère au débat Champ-Substance. Einstein a soutenu cette idée, que Descartes défend dans Les Principes, et critiqué longtemps la conception de Kant de l'espace comme donnée a priori ; le substrat de la théorie critique de Kant étant l'espace et le temps des Principia de Newton et de l'idéalisme de David Hume, bien que la théorie critique elle-même renvoit aux brumes du Königsberg et laisse voir ses racines se prolonger, traversant un questionnement fondamental sur Leibniz, jusque dans les leçons du Professeur Knutzen, un des disciples de l'Ecole du maître Wolff.

    Pour conclure disons que la problématique des origines est générale : chaque idée est un monde imbriqué dans d'autres mondes, desquels il ne paraît pas possible d'isoler dans l'espace une idée dont l'existence serait pleine et autonome. Et dans le temps, l'idée actuelle englobe des potentialités et des traces d'autres idées anciennement actualisées. S'actualisant, l'idée se réarrange et génère de fait d'autres chemins virtuels. Ainsi, lorsque notre regard ne fixe que l'idée actualisée, nous perdons indubitablement la différenciation historique et la diversité actuelle des possibles.

    Qui est à l'origine de telle ou telle chose ? Voilà le type de questions claires qui nous satisfait, même sans réponse. Or il se trouve que la causalité est aussi suspecte dans l'histoire des idées qu'elle l'est dans le monde quantique.

10 septembre 2006 - S. Koutani     

 [1] Max Planck,   Autobiographie scientifique. Flammarion, p.62.

[2] Louis de Broglie, Nouvelles perspectives en Microphysique, Flammarion, p.197.