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Discontinuité et mouvement

jeudi 25 septembre 2008, par Robert Paris, Tiekoura Levi Hamed

"Seule la discontinuité se propage"

René Thom, dans "Prédire n’est pas expliquer"

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La faille de San-Andreas est une manifestation spectaculaire des tremblements de terre qui marquent les mouvements des plaques. Ceux-ci, loin d’avoir lieu de manière continue, sont bloqués par frottement et ne se produisent qu’au cours de tremblements de terre qui sont des discontinuités de toutes les tailles.

Le plateau du Jura (France) construit par des dépôts marins, mis en mouvement, s’est brisé en plusieurs morceaux à différents niveaux, puis érodé sous forme de reculées, comme ici à Baume-les-messieurs

De la discontinuité de l’image à l’apparence de continuité du film

DISCONTINUITE ET MOUVEMENT

Chacun a aisément admis que la matière soit discontinue. On avait bien convenu qu’elle était formée d’atomes qui étaient l’élément fondamental, ce qui en faisait une entité composée d’unités discrètes. Mais le mouvement ? Il est lui aussi discontinu ! C’est ce qu’affirme la physique quantique. Encore passe pour un mouvement linéaire ou linéaire par morceaux qui serait limités par les chocs des particules. Mais il faut admettre aussi que les rotations sont également des mouvements discontinus, composés eux aussi d’unités discrètes en nombre entier ! Et là, il n’est plus possible de se contenter de dire que la matière est formée d’unités ou qu’elle évolue par petits bonds. On est contraint de changer complètement de vision du mouvement. Il ne peut plus s’agir d’objets se déplaçant sur un fond fixe. C’est le fond lui-même qui est quantique, c’est-à-dire l’espace-temps. Le physicien Richard Feynman expose ainsi dans « La nature de la physique » à quel point le fait que les rotations aient lieu par bonds est dérangeante pour l’ancienne conception de la physique : « Il m’est très difficile d’expliquer que le moment angulaire apparaît (dans une rotation) sous forme d’unités. A première vue, cela semble tout à fait impossible, puisque le moment angulaire dépend de la direction dans laquelle on projette l’image. (…) Pourtant, cela est affirmé par la physique quantique : si on mesure le moment angulaire sur un axe, quel qu’il soit, il se traduit toujours, chose étrange, par un nombre entier d’unités. (…) Contrairement à une charge électrique, quand il s’agit de rotation on a du mal à imaginer un nombre entier d’unités… C’est très curieux. » Il faut donc supposer que l’espace-temps se compose lui-même d’unités très petites, quantifiées, qui composent tout : aussi bien les mouvements que la lumière ou la matière. Il s’agit des quantons éphémères du vide.

S’il existait une particule de matière ou de lumière qui soit présente dans un endroit précis à un instant précis, elle ferait exploser le reste de l’univers, car celui-ci serait influencé par elle anq u’elle subisse une influence inverse. S’il existait une particule qui n’occupe qu’une position sans dimension, instantanée donc de l’espace-temps, le monde entier serait détruit. L’instant, la position, le point isolé n’existent pas dans l’univers réel. Ils ne sont des éléments que d’une mathématique imaginaire. Dans la réalité, existent seulement des nuages de points du temps, de l’espace, de la matière, de la lumière et du vide. Le virtuel est constitué de ces nuages et des sauts des particules du monde macroscopique entre leurs positions.

DISCONTINUITÉ NATURELLE : UNE IMAGE DE CES NUAGES DE POINTS

La musique est un exemple typique de la discontinuité fondamentale : un « simple » son pur n’est rien d’autre qu’une somme de fréquences discontinues, les harmoniques. Imaginons : c’est un peu comme si on disait qu’un point de l’espace-temps n’est pas un seul point mais un ensemble (ne pas confondre avec une somme, car dans une somme on peut un enlever un ou plusieurs éléments) de positions discontinues. On sait que la notion de continuité de l’espace n’est pas satisfaisante pour le physicien, bien que la notion de ponctualité géométrique ne convienne pas non plus, comme le faisait déjà remarquer le philosophe grec Zénon. Le physicien Feynman remarquait qu’il préférait concevoir un espace qui ne soit pas fondé sur le continu : « D’un autre côté, je crois que la théorie de l’espace continu est fausse, car nous obtenons des infinités et d’autres difficultés, et nous restons avec des questions sur ce qui détermine la taille des particules. J’ai plutôt l’impression que les simples idées de la géométrie, étendues à un espace infiniment petit, sont fausses. » (dans « La nature de la physique »)

En quoi l’image du son en musique peut être intéressant et productif en physique ? Il convient de se rappeler qu’en musique les sons s’accrochent non seulement en fonction des fréquences du son principal mais aussi des fréquences de harmoniques. Les interactions peuvent obéir aux mêmes propriétés si ce qui caractérise les particules en interaction est du type d’un ensemble de points correspondant aux harmoniques. Cela permet de concevoir les « sauts » de la quantique comme l’effet tunnel, les accrochages du type des résonances, etc… La particule serait effectivement en un point de l’espace, mais c’est le point de l’espace qui changerait de signification pour devenir un ensemble de points très proches, un nuage formé d’éléments discrets, un être mathématique discontinu mais capable de transformations et d’échanges.

à suivre....


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