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Physique sans équations

samedi 12 janvier 2019, par Robert Paris

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La Physique sans équations

Qu’est-ce que la matière, qu’est-ce que la lumière, qu’est-ce que le vide, qu’est-ce que le temps, qu’est-ce que l’espace, qu’est-ce que le champ, qu’est-ce que le mouvement, qu’est-ce que la masse, qu’est-ce que la charge électrique, qu’est-ce que le spin, qu’est-ce que l’antimatière, qu’est-ce que la particule, qu’est-ce que la gravitation, qu’est-ce que l’expansion de l’univers ?

Voilà des questions fondamentales auxquelles on peut répondre sans recourir à des équations mathématiques.

Cela suppose d’employer une description fondée sur un même mécanisme réel auquel on fasse appel pour répondre aux différentes questions de la physique. Pour cela il faut imaginer un fonctionnement universel de base qui soit le moyen d’interpréter les phénomènes que nous réalisons à tous les niveaux d’observation et dans les différentes situations et expériences connues.

En agissant ainsi, nous ne prétendons nullement nous passer entièrement des mathématiques en physique mais seulement nous en passer dans la description de la réalité physique et d’abord affirmer qu’une telle réalité existe, même si elle est différente de celle que nous donne le sens commun et les images naïves du réel issues des seules expériences vécues par l’homme à son échelle.

Dès lors, l’emploi des mathématiques n’est plus qu’un outil servant à retrouver les relations quantitatives entre les paramètres, mais pas à interpréter la signification des mécanismes du réel.

Nous sommes là aux antipodes de ce qu’affirmait la physique quantique à ses débuts, dans la conception de l’école de Copenhague de Bohr et Heisenberg notamment. Par contre, cet objectif correspond assez bien à l’objectif qu’assignaient Einstein, Planck ou de Broglie notamment à la science physique.

La raison pour laquelle les physiciens quantiques avaient renoncé à toute description réelle des mécanismes physiques était la découverte des contradictions fondamentales de la physique quantique, contradictions empêchant de fonder sur des concepts de base non contradictoires et des descriptions utilisant ces concepts descriptifs de la réalité. Ils ont donc préféré abandonner cet objectif scientifique et continuer de faire fonctionner la physique quantique sans lui donner une structure scientifique classique, c’est-à-dire lui donner pour objectif de décrire les faits réels par des éléments réels de base.

Ils ont longtemps cherché ce qui ne marchait pas puis ils ont déclaré qu’ils ne voulaient pas se consacrer à des questions philosophiques qui n’auraient pas de sens physique, tranchables par la physique, nécessaire à l’étude de la physique. Ils ont décidé que la seule philosophie utilisée par la physique serait mathématique, que la seule description du monde matière-lumière-vide serait mathématique, ce qui signifie qu’il n’y aurait jamais aucune interprétation fondée sur des mécanismes réels.

Peut-on aujourd’hui sortir de cette impasse ? Y a-t-il une description possible du fonctionnement de base du réel qui permette d’interpréter l’ensemble des faits, fussent-ils contradictoires, des faits du type de ceux d’expériences comme les fentes de Young, comme l’expérience de Stern-Gerlach, comme les nombreux effets quantiques ? Peut-on interpréter à la fois l’incertitude d’Heisenberg, le principe de Pauli, les propriétés d’absorption et d’émission de lumière par les matière, la dualité onde/corpuscule, le fonctionnement de la masse par le boson de Higgs, à la fois les règles des bosons et des fermions et leurs interactions, les propriétés de l’atome, etc.

A mon avis, la réponse à cette question est clairement oui !!!

Cette interprétation du réel fondée sur une description de phénomènes se base sur une structure du réel qui est hiérarchisée, avec de multiples niveaux et sous-niveaux d’organisation de la matière.

L’un de ces niveaux est celui dit « virtuel », terme ne signifiant pas opposé au réel mais pas directement mesurable par des expériences matérielles à notre échelle. C’est donc un niveau inférieur à celui des particules de matière et de lumière dit « réel », c’est-à-dire à la matière et la lumière perceptibles avec nos appareils macroscopiques (à notre échelle humaine).

Quelle est donc cette description du réel ayant une telle capacité miraculeuse qui aurait enchanté Einstein et affolé Bohr ?

C’est celle des particules et des antiparticules dites virtuelles que l’on trouve dans le vide quantique mais qui sont difficiles à percevoir parce qu’elles disparaissent trop vite pour être captables de manière suffisamment durable. Dès qu’on leur donne suffisamment d’énergie, simplement que l’on double leur énergie, elles deviennent « réelles » et non plus virtuelles, et tout à fait perceptibles !!! Ce qui montre bien qu’elles sont en fait tout à fait des éléments de réalité, seulement difficilement perceptibles par des expériences à notre échelle.

La nouvelle image qui ressort des études actuelles de la Physique, ce n’est plus celle d’objets fixes mais, au contraire, celle d’une dynamique en agitation permanente, en perpétuel changement. Les particules ne cessent de changer d’identité, de sauter d’une particule virtuelle à une autre via les bosons de Higgs. La masse n’est pas attachée à un objet fixe, contrairement à ce que nous imaginions.

Les opposés sont sans cesse liés entre eux, s’échangeant entre eux, comme entre onde et corpuscule, entre boson et fermion, entre continu et discontinu.

La recherche d’un niveau fondamental s’avère impossible puisque le vide quantique qui fonde le monde matière-lumière est lui-même structuré en plusieurs niveaux. Si le niveau du « virtuel » est déjà difficile d’accès et d’étude, il n’est pas le dernier. En dessous de tous les niveaux d’énergie du virtuel, il y a encore le niveau du « virtuel de virtuel ». Et, plus on descend dans les niveaux d’organisation de l’Univers, plus on constate une grande agitation, une dynamique extraordinairement active et fondée sur des contradictions agissantes.

Le fondement de la réalité virtuelle est celle des couples entre une particule et son antiparticule, couples qui sont aussi variés que le sont les types de particules (des centaines de sortes connues plus ou moins stables) !!!

Ce sont ces particules virtuelles qui fondent les particules dites stables et surtout qui fondent tout leur fonctionnement (mouvement apparent, transformations, interactions, émission-absorption de bosons).

Il n’y a pas de particule stable sans son cortège virtuel qui détermine les positions suivantes possibles de la particule : celle-ci saute d’une particule virtuelle de son nuage de polarisation à une autre.

Les couples virtuels sont eux-mêmes sans cesse changeants, non seulement parce qu’ils apparaissent et disparaissent mais parce qu’ils se détachent et se lient avec des voisins. Les couples virtuels cumulent toutes les contradictions des observations au niveau quantique que l’on estimait non descriptible mais ces couples virtuels sont une description de cette physique par un mécanisme réel !!!

Par exemple, cela permet parfaitement de comprendre les résultats des diverses expériences des fentes de Young, en y faisant passer aussi bien des particules de matière que de lumière, en éclairant ou pas les fentes, en modifiant ou pas l’espace par un champ magnétique. Dans tous les cas, le nuage virtuel qui suit la particule passe à la fois par les deux trous et interfère avec lui-même, déterminant les positions possibles de la particule quand elle va heurter l’écran après les fentes.

Et ce n’est qu’un exemple d’une expérience quantique estimée autrefois ininterprétable autrement que mathématiquement et qui est interprétable par un mécanisme de la réalité, même si c’est la réalité à l’échelle du vide quantique. Encore une fois, ce que l’on appelle le virtuel est tout à fait réel !!! L’expression « virtuel » est mauvaise, comme l’est l’expression « vide », mais nous sommes tributaires de l’histoire de la science. L’expression « matière inerte » est tout aussi malheureuse ! Ou encore l’expression « orbites électroniques » et bien d’autres…

Tout nos termes rendent difficiles l’expression d’une interprétation du fonctionnement du monde réel mais nous ne pouvons pas changer aisément les termes. Il convient seulement d’être clairs sur leur signification.

L’expression « nuage de polarisation » de la particule ne signifie pas que c’est un nuage (essentiellement formé par des molécules d’eau et de poussières). L’expression démographie des bosons et démographie des fermions ne signifie pas qu’ils obéiraient à une loi de population !!

Si nous savons précisément ce que nous voulons dire, nous pouvons employer des termes anciens, nouvellement réattribués, sans nous tromper ni tromper nos lecteurs.

Nous devons donc être très clairs : la réalité du monde matière-lumière à toutes les échelles (microscopioque, macroscopique ou astronomique) est entièrement fondée sur le « virtuel ». Le « réel » n’est qu’un phénomène produit par le virtuel et pas des choses, des objets qui existeraient vraiment.

Le « réel » est sans cesse recréé par le virtuel : la particule virtuelle qui reçoit de l’énergie via le boson de Higgs devient immédiatement « réelle ». Ce n’est pas un miracle ni une apparition car la propriété de réalité est relative : pour une particule A approchant avec une grande énergie d’une particule virtuelle B, cette particule B apparaît comme réel et interagit comme telle !

Le virtuel fonde également la lumière puisque tout boson est un couple particule-antiparticule. La durabilité des propriétés du photon ne signifie pas que ce soit un objet. Les apparitions et disparitions de photons (et en général de bosons) montrent qu’ils sont issus du monde qui engendre ces disparitions et apparitions, à savoir le vide quantique.

Dans le vide, ces apparitions et disparitions ne sont pas davantage des miracles inexplicables ou mystiques. Ce sont des manifestations d’un autre niveau inférieur.

Disparaître ou apparaître en termes physiques, c’est sauter de niveau hiérarchique de réalité, vers le haut ou vers le bas. Disparaître à un niveau, c’est passer à un autre niveau. Cela n’a rien du miracle métaphysique : c’est seulement de la physique !!! Quand la particule dite virtuelle apparaît réelle à une particule qui est accélérée, elle n’a pas vraiment changé. Il n’y a pas de miracles quantiques, pas plus au niveau des particules que du vide… Tant pis pour les mystiques et les mystificateurs !!!

Il n’y a pas davantage besoin d’influence de la conscience de l’observateur sur l’expérience, que ce soit dans l’expérience des fentes de Young ou dans celle des photons jumeaux, ou encore dans celle de l’effet tunnel, ni aucune expérience quantique, pas plus qu’en physique classique !

Et aussi, il n’est pas nécessaire de prétendre que la seule réalité, que la seule logique, que la seule description serait mathématique !!! Aucun physicien ne prétend avoir fait interagir deux fonctions de probabilités de présence et tous continuent à dire que l’on a fait interagir deux électrons ! Et on a parfaitement raison de dire cela même si l’électron n’est pas une chose, un objet de « matière inerte ».

Quand la propriété « matière réelle » saute d’une particule virtuelle à une autre, cela ne signifie pas que la matière n’existe pas, mais que la particule virtuelle est tout à fait existante. La propriété « électron durable de masse inerte » n’est qu’une propriété et elle se fonde sur la réalité de la particule virtuelle.

Les structures sont durables, avec leurs propriétés caractéristiques comme la charge de l’électron ou son spin, ou encore sa masse, mais cela ne signifie pas que l’électron soit un objet, au sens où nous l’entendons à notre échelle. Cela n’est pas possible : avec sa charge électrique, il exploserait.

Cela nous semble étrange que le monde ne soit pas classique (au sens non quantique), que l’univers ne soit pas fondé sur des objets fixes, des espèces de petits cailloux, des grains ou des choses données attachées à une masse. C’est parce que la masse est déterminante à notre échelle, celle des humains. Mais la masse n’est pas attachée à l’objet nous révèle la quantique et elles est relative nous révèle la relativité.

Cet univers virtuel nous semble encore plus dérangeant au niveau du temps. Déjà le couple particule/antiparticule est une contradiction pour le temps : l’écoulement du temps se faisant en sens inverse pour la particule et pour l’antiparticule, les deux ne pouvant coexister que très brièvement !

Du coup, le vide quantique ne connaît pas de sens de l’écoulement du temps. Ce sens n’apparaît qu’à proximité des masses de matière.

Dans le vide quantique, il n’y a pas de limitation de la vitesse, ce qui permet des échanges plus rapides que c entre spins, ou encore des phénomènes de franchissement tunnel plus rapides que la lumière.

Cette nouvelle image du réel est dérangeante pour l’ancien bon sens mais cela ne signifie pas qu’elle soit devenue une philosophie idéaliste du monde dans laquelle la réalité soit remplacée par des fonctions ou par des matrices ou d’autres constructions de l’esprit humain.

L’usage des mathématiques ne nous gène nullement en tant qu’outil. Mais aucun géologue ne décrirait la roche par le marteau chargé de la révéler.

L’image mathématique du monde ne provient pas de la science mais d’une philosophie antimatérialiste plus ou moins cachée qui attribue au monde une existence purement intellectuelle, purement humaine.

Non ! Ce n’est pas l’esprit humain, ni celui du mathématicien, ni celui du physicien, ni celui du philosophe, ni celui de tous les observateurs humains qui fabrique la réalité du monde ! L’univers existe objectivement. L’observateur ne crée pas la réalité, pas plus que la particule A n’a rendu réelle la particule B.

Il n’y a aucun fondement scientifique au présupposé du fondement mathématique du monde, pas plus un fondement géométrique qu’arithmétique, matriciel ou autre. L’univers n’est pas un calculateur, ni un robot, ni un ordinateur, ni une fonction mathématique.

La pensée humaine, sous forme mathématique ou autre, ne fait que tenter d’interpréter la réalité mais elle ne la produit pas et cette réalité n’a pas été produite par l’homme ni pour l’homme ni en fonction de l’homme.

Ce sont les expériences produites par l’homme qui obéissent aux lois universelles et pas ces lois universelles qui obéissent aux productions humaines !

On se souvient de l’image comique de l’artisan qui ne disposait que d’un marteau pour examiner le monde et qui prenait tous les objets pour des clous. Elle est souvent citée dans les ouvrages de physique pour justifier l’emploi de schématisations assez loin de la réalité et qui servent à la mathématisation. Cela ne signifie pas que l’image de la boule utilisée en Physique décrive réellement l’atome, le noyau ou la particule. Même si le physicien dispose surtout de l’outil mathématique pour examiner le monde réel, cela ne lui impose pas de prendre le monde pour des maths, ni nous de le suivre s’il le fait…

Que les optiques successives de l’homme sur le monde aient pu être fondées sur des illusions ne doit pas justifier la désillusion totale aujourd’hui à la mode et selon laquelle c’est l’univers entier qui ne serait qu’une vaste illusion créée par l’homme !!!

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