La Lyse
ou
l'immatérialité de la la matière
Vahé Zartarian
juin 1995, révisé en mars 1997
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La Lyseoul'immatérialité de la la matièreVahé Zartarianjuin 1995, révisé en mars 1997 |
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Des arguments tirés de la logique formelle, de l'expériences quantique des fentes d'Young, et du comportement du photon, montrent que les objets matériels n'existent pas réellement au-dehors et indépendamment de nous. La réalité physique est ce que j'appelle une lyse, c'est-à-dire un substrat informe qui ne prend forme et sens qu'à travers le regard d'une conscience.
la perception /logique formelle et reconnaissance d'états / l'indéterminisme de la microphysique / la lyse photonique / au dedans l'infini
Les objets physiques que notre conscience perçoit semblent exister réellement au-dehors et indépendamment de nous. Par exemple, ce livre que vous tenez entre les mains occupe "sa" portion d'espace que les autres objets ne sauraient pénétrer, sinon en le détériorant. Si, pendant que vous lisez, quelqu'un d'autre entre dans la pièce, il verra lui aussi que ce bout d'espace est occupé par un livre, dont les caractéristiques, qu'elle peut décrire, sont identiques à celles que vous-même percevez. Et si vous quittez la pièce, vous ne doutez pas que le livre continuera d'exister là où vous l'aurez laissé.
Tout ceci ne prête pas à discussion. Ou du moins, la discussion sur la réelle étendue et solidité de cet objet semble réservée à ces coupeurs de cheveux en quatre que sont les philosophes.
Pourtant, la question est d'une telle importance pour chacun d'entre nous qu'il serait dommage de s'interdire de l'aborder sous prétexte que des spécialistes se la sont appropriés. Car il est facile d'imaginer que notre existence prendra un sens très différent selon que la réalité matérielle sera conçue comme trouvant son origine au-dedans de nous, ou comme existant en tant que telle au-dehors. Dans un cas, nous devenons partie prenante d'un incessant processus de création qui amène ce-qui-est à l'existence, et l'anime; dans l'autre cas, nous restons les jouets de forces qui nous dépassent et sur lesquelles nous n'avons pratiquement pas prise, malgré tous les efforts que nous déployons pour acquérir un semblant de maîtrise.
En ces temps où la science affiche un matérialisme outrancier, prétendre que le monde physique puisse exister au-dedans de nous est une véritable hérésie, pour ne pas dire une totale absurdité. Et pourtant…!
Force est de reconnaître que lorsque nous percevons un objet, comme ce livre, la seule chose dont nous avons vraiment conscience, ce sont des sensations. Et celles-ci sont le résultat d'un processus d'élaboration extrêmement compliqué qui, chemin faisant, les imprègne de tout un ensemble de présupposés sur la nature de la réalité. Cela aboutit notamment à ce que la perception de l'image d'un objet soit identifiée avec l'objet lui-même: l'image du livre EST le livre. Ainsi n'avons-nous jamais conscience que l'image qui se forme sur nos rétines est physiquement présente au fond de nos yeux. Sans nous en rendre compte, nous la rejetons au-dehors et affirmons sans un soupçon de doute l'existence indépendante d'un objet extérieur.
Le cerveau manipule, transforme, élabore un nombre incalculable de données pour arriver à "faire croire" à notre conscience que les sensations colorées produites dans nos yeux sont la réalité extérieure. Et il en va de même avec d'autres sens comme l'ouïe (voir essai suivant) ou le toucher. Quand je me coince un doigt, j'ai mal à ce doigt. Pourtant la douleur n'y est pas vraiment localisée. Elle est élaborée par le cerveau, qui dispose d'une sorte de carte intérieure de l'organisme. D'où par exemple la douleur des membres fantômes chez les amputés, ou bien la cessation de toute sensation lorsque des zones du cerveau sont inondés de substances chimiques appropriées, comme la morphine.
Mais il serait faux d'en déduire que cette douleur est "dans" le cerveau parce que lui, pour sa part, est complètement insensible! Il n'est nul besoin d'anesthésie pour l'opérer, sauf pour décalotter la boîte crânienne!
Bref, l'image de ce livre qui parvient à notre conscience n'est ni à l'extérieur, au niveau du livre lui-même, ni dans nos yeux, ni dans notre cerveau, même si tous ces éléments concourent à sa fabrication. Pour simplifier, et faute de mieux pour l'instant, je dis qu'elle est "dedans", en précisant qu'il ne s'agit pas d'un lieu physique mais d'un espace de conscience. Le cerveau, bien que situé à l'intérieur de l'organisme n'est pas "dedans"; en tant qu'objet matériel, il reste "dehors" pour la conscience. Autrement dit, par "dehors" j'entends la réalité physique, matérielle, et par "dedans", les contenus de conscience, le sens.
Pour le moment, nous avons l'impressions que ces deux espaces, le dedans et le dehors, existent l'un à côté de l'autre, avec juste quelques interactions ponctuelles qui font le lien. Pour revenir à l'exemple du livre, nous savons maintenant que l'image que nous en avons dans la conscience n'est pas le livre lui-même. Mais cela n'empêche pas que celui-ci puisse exister exactement comme nous avons l'impression qu'il existe, assemblage d'un certain nombre de pages couvertes d'encre qui chacune occupe un certain volume de l'espace physique.
Cette conception d'une belle simplicité a tout de réconfortant parce qu'elle ne remet rien en cause de nos présupposés sur la nature de la réalité. Mais qu'en est-il vraiment? Pour sentir que la réponse n'est pas si évidente, je vous propose une petite expérience.
Regardez la figure 1. Ce n'est en apparence qu'un ensemble de points noirs et de points blancs répartis aléatoirement. En apparence seulement, car il s'agit en fait d'une représentation d'une forme tridimensionnelle qu'on appelle un stéréogramme. Pour la visualiser, vous devez commencer par fixer les deux gros points noirs. Maintenant, louchez. Cela doit vous conduire à voir quatre points au lieu de deux. Essayez de rapprocher les deux du centre jusqu'à les superposer, ce qui ne laisse apparaître plus que trois points. A l'instant précis de la fusion, l'image change radicalement, et vous vous retrouvez plongé dans un étrange univers tridimensionnel. L'effet est saisissant (1).
Il est évident que cette représentation n'a pas de relief puisqu'elle est toute entière contenue dans le plan de la page. C'est donc bien notre façon de la regarder qui crée l'épaisseur et la profondeur de la forme rendue apparente à notre conscience. A partir d'une telle expérience, il devient possible de concevoir que toute la réalité physique puisse être élaborée de manière analogue: l'espace, dans ses trois dimensions de hauteur, de largeur et de profondeur, et les formes qu'il contient, ne seraient qu'une construction de conscience, fruit d'une façon particulière de regarder un substrat aussi informe en apparence que l'image ci-contre. Je l'appellerai la Lyse (2).
Evidemment, analogie n'est pas preuve. C'est dans le meilleur des cas un outil heuristique, c'est-à-dire qui oriente la recherche et aide à la découverte. Mais maintenant que nous savons ce que nous voulons trouver, à savoir que l'univers physique est une Lyse qui ne prend forme et sens qu'à travers notre regard, nous sommes en mesure de chercher les arguments dont nous avons besoin. Aujourd'hui, j'en vois principalement trois, l'un tiré de la logique formelle, l'autre de la microphysique, et le dernier du comportement de la lumière.
Une grenouille, on le sait, se nourrit d'insectes. Mais qu'est-ce pour elle qu'un insecte? Question a priori tellement évidente qu'elle semble stupide: un moustique qui vole, une fourmi qui marche, un papillon posé sur une branche, etc.
En fait, lorsqu'on observe attentivement une grenouille, on se rend compte que la représentation qu'elle a d'un insecte diffère considérablement de la nôtre. Son système de perception visuelle est ainsi fait que l'insecte au repos n'a pour elle aucune existence, tandis que celui en mouvement est immédiatement repéré, ce qui déclenche automatiquement une réaction de capture (de là la stratégie de camouflage par immobilisation qu'adoptent de nombreuses espèces).
Une grenouille n'a pas besoin d'apprendre ce qu'est une proie. Dès sa métamorphose, elle happe tous les petits objets en mouvement qui passent à proximité. Et comme la plupart du temps ils correspondent à des insectes parce qu'il est rare de voir des cailloux ou des brindilles voler, il ne lui est pas nécessaire de voir le monde différemment pour survivre.
Cet exemple soulève une intéressante question: qu'est-ce qui fait que deux objets peuvent être considérés comme identiques ou comme différents? Pour nous, une mouche qui vole ou une mouche posée sur une feuille sont une seule et même chose, tandis que pour une grenouille ce sont deux choses différentes; inversement, un brin d'herbe emporté par le vent et un moustique sont pour elle la même chose, tandis que pour nous ce sont deux choses différentes.
Notre culture scientifique nous porte à croire qu'en nous basant sur des critères objectifs, c'est-à-dire des critères physiques mesurables, la discrimination se fait sans ambiguïté, tandis qu'un brouillard se crée quand la subjectivité s'en mêle. Comme nombre d'évidences, celle-ci est fausse! Le physicien Satoshi Watanabe, dans son théorème dit du "vilain petit canard", a montré qu'il était impossible sur la seule base de critères physiques de trancher sur l'identité ou la différence de deux objets (3). L'argumentation n'étant pas d'une extrême simplicité, je vais m'efforcer d'en faire ressortir les grandes lignes, renvoyant les personnes intéressées par une démonstration plus rigoureuse aux auteurs cités.
Pour comprendre le problème, je propose d'imaginer un petit robot. Nous allons le concevoir comme un appareil destiné à prendre une décision et accomplir une action, disons ouvrir ou fermer une trappe, sur la base d'informations en provenance du monde extérieur, concernant par exemple la taille et le poids des objets en présence (4). Notre appareil est donc constitué de deux blocs principaux: un système de perception et un système de commande.
Commençons par examiner le premier.
Pour simplifier, nous le supposerons constitué de deux éléments de mesures seulement: d'une part d'un élément sensible au volume de l'objet et qui discrimine deux catégories, le gros et le petit; d'autre part d'un élément sensible au poids, qui discrimine lui aussi deux catégories, le lourd et le léger. La manière dont ces mesures sont prises ne nous importe pas ici. Il nous suffit de savoir que la réalisation d'un tel dispositif est possible avec les moyens techniques dont nous disposons aujourd'hui.
Le monde vu à travers ce système de perception apparaît découpé en quatre catégories que nous pouvons assimiler à des sensations: <gros-lourd>, <petit-lourd>, <gros-léger>, et <petit-léger>. Concrètement, nous pouvons imaginer quatre lampes à la sortie de l'appareil de mesures, la première s'allumant en présence de <gros-lourd>, la seconde en présence de <petit-lourd>, etc.
Les informations issues du système de mesures sont dirigées vers le second système. Son rôle, rappelons-le, est de les interpréter pour commander l'ouverture ou la fermeture d'une trappe qui oriente l'objet dans une direction ou une autre.
Il importe à ce stade de bien préciser que cette partie de l'appareil n'a aucune "idée préconçue" sur la nature des objets à reconnaître. S'il savait a priori que la réalité se réduit aux quatre catégories distinctes que son système de perception appréhende, il lui serait facile d'interpréter ses sensations et d'agir en conséquence. Par exemple, il ne ferait rien en présence de <gros-lourd>, <gros-léger>, et <petit-léger> (lampe 1 ou lampe 3 ou lampe 4 allumée) et déclencherait son action uniquement lorsque <petit-lourd> se manifesterait (lampe 2 allumée).
Mais de cela, notre robot n'a aucune idée, parce que, en tant que concepteurs, nous ne voulons pas le limiter (ce qui n'est pas le cas de la plupart des systèmes d'intelligence artificielle dans lesquels les concepteurs introduisent inconsciemment des présupposés sur la réalité). Son système de perception qui fait naître quatre sensations différentes, et son absence d'a priori, l'obligent à considérer un nombre beaucoup plus grand de possibilités. Précisément, ce ne sont pas 4 mais 16 états que le système de commande est susceptible de distinguer. A chaque sensation ou combinaison de sensations correspond un "état de conscience" particulier dans le "cerveau" de notre robot. Je serais même tenté de parler d'"émotions" dans la mesure où cela doit servir à le mettre en mouvement, à déclencher son action. Voici une manière de les figurer:
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objet stimulant |
gros-lourd |
petit-lourd |
gros-léger |
petit-léger |
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sortie de l'appareil de mesure (" sensations ") |
lampe 1 allumée (1) ou éteinte (0) |
lampe 2 allumée (1) ou éteinte (0) |
lampe 3 allumée (1) ou éteinte (0) |
lampe 4 allumée (1) ou éteinte (0) |
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états reconnu par le système de commande (" émotions ") |
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1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
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2 |
1 |
0 |
0 |
0 |
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3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
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4 |
0 |
0 |
1 |
0 |
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5 |
0 |
0 |
0 |
1 |
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6 |
1 |
1 |
0 |
0 |
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7 |
1 |
0 |
1 |
0 |
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8 |
0 |
1 |
1 |
0 |
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9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
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10 |
0 |
0 |
1 |
1 |
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11 |
0 |
1 |
0 |
1 |
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12 |
1 |
1 |
1 |
0 |
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13 |
0 |
1 |
1 |
1 |
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14 |
1 |
1 |
0 |
1 |
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15 |
1 |
0 |
1 |
1 |
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16 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Ce tableau signifie que le système de commande comporte 16 états internes, qui représentent en fait les véritables "objets" de l'univers observé par notre robot; chacun de ces états peut se trouver à deux niveaux d'excitation différents, le niveau symbolisé par 0 (qui ne veut pas dire qu'il n'y a rien, comme l'absence de nouvelles d'un être aimé peut susciter de fortes émotions) et le niveau symbolisé par 1 (on peut à nouveau imaginer des lampes allumées ou éteintes). Mais, et c'est là le point crucial, il ne privilégie aucun de ces états, contrairement à nous, qui, sans nous en rendre compte, ne prenons en considération que les états 2, 3, 4, et 5, et jugeons les autres impossibles (comme à extrême l'état 16 qui correspond à quelque chose de gros, petit, lourd et léger!). Tout l'intérêt du raisonnement tient justement à ce que le système n'a aucune idée préconçue sur la réalité.
La question qui se pose à présent est de savoir si notre système de commande va être en mesure de discriminer les quatre situations susceptibles de se présenter à l'entrée pour prendre une décision en conséquence. Pratiquement, cela revient à se demander s'il est capable d'ouvrir la trappe en présence de <petit-lourd>, et à la fermer en présence de <gros-lourd>, par exemple.
Pour savoir ce qui se passe "dans la tête" du robot, regardons le tableau. Nous constatons que chacune des deux situations déclenche une cascade d'"émotions", que nous pouvons regrouper ainsi:
Le résultat est que notre robot se trouve avec 8 raisons de penser que les deux situations sont identiques, et 8 raisons de penser qu'elles sont différentes. Il est donc incapable de prendre une décision (5).
On pourrait objecter que, dès l'instant où une seule différence est détectée, les objets doivent être jugés différents. Mais ce n'est pas ainsi qu'il faut raisonner parce que nous ne sommes plus au niveau de caractéristiques physiques mesurables mais de l'interprétation qui en est faite par le système de commande. Or dire que le robot n'a pas d'a priori sur la réalité, c'est dire que les 16 états sont d'égale valeur, en quelque sorte interchangeables. Dans de telles conditions où il est impossible de reconnaître spécifiquement une situation, le seul moyen de trancher consiste simplement à compter les similitudes et les différences. C'est en quelque sorte l'" impression " globale qui compte. Pour prendre une analogie, c'est comme si vous présentiez successivement deux objets à une assemblée de 16 personnes, que 8 d'entre elles vous disaient qu'ils sont identiques, et les 8 autres affirmaient le contraire. Que feriez-vous? Faute d'éléments supplémentaires, vous seriez dans l'incapacité de trancher et de prendre une décision.
Cette indécidabilité à laquelle nous parvenons résulte de l'hypothèse que nous avons faite sur l'absence d'a priori du système sur la réalité. Cela signifie que, sur la base de seuls critères physiques, il est impossible d'affirmer l'identité ou la différence de deux objets (6).
Si maintenant nous renversons l'argument, nous sommes conduits à dire ceci: on ne perçoit que ce que l'on connaît déjà. Autrement dit, pour percevoir des objets dans le monde, il faut en avoir au préalable une image, une représentation. Le modèle du monde est la base sur laquelle se construisent nos perceptions. Cela revient finalement à dire que notre capacité à discriminer des objets ne relève pas du monde de la matière mais de celui de l'esprit. La partition du monde physique en objets séparés est donc bien une construction qui vient du dedans et pas une évidence qui s'impose du dehors.
Imaginez un joueur de basket. Il se place au centre du terrain, prend son élan, et envoie la balle aussi haut qu'il peut. Et voilà qu'une chose étonnante se produit. A l'instant précis où elle quitte sa main, elle se dédouble. D'abord à peine discernables, les deux balles se séparent progressivement. Puis il devient évident que chacune se dirige vers une extrémité du terrain, pour finalement pénétrer dans le panier correspondant!
Impossible, direz-vous. Certes à notre niveau, mais pas du tout à celui des objets quantiques qui accomplissent continuellement de tels exploits. L'univers de la microphysique se révèle plein de surprises, d'étrangetés, de paradoxes. Pour appréhender quelques unes de ses bizarreries, qui nous disent indéniablement quelque chose à propos de ce-qui-est, je vous propose de découvrir l'expérience capitale des fentes d'Young.
La figure 2 décrit le dispositif.
La source émet dans la direction de l'écran des objets qu'on appelle des quantons. On emploie ce terme pour éviter de parler de particules, car cela risquerait de nous induire en erreur. On verra pourquoi plus loin. Ces quantons peuvent être des photons, des électrons, voire des atomes… La source présente la particularité d'être monochromatique, c'est-à-dire que tous les quantons ont la même énergie, ou, ce qui revient au même, la même fréquence caractéristique. En outre, elle les émet un par un, ce qui fait que la plaque n'est traversée que par un seul quanton à la fois. Cette plaque justement présente la particularité d'être percée de deux fentes, dont la largeur et l'écartement sont ajustées à l'énergie des quantons utilisés pour l'expérience. Vient ensuite un écran, à distance convenable, qui sert à mettre en évidence le point d'impact des quantons (dans le cas de photons de lumière visible, une plaque photographique suffit).
Que fait-on de tout ça? Premier cas: on bouche l'une des deux fentes (figure 3). Le résultat est conforme au bon sens puisqu'on observe une accumulation de particules au droit de la fente restée ouverte.
Deuxième cas: on laisse les deux fentes ouvertes. Au vue du résultat précédent, on pourrait s'attendre à observer un pic d'accumulation au droit de chaque fente. Or ce n'est pas du tout ce qui apparaît sur l'écran (figure 4).
Cette fois le résultat est tout à fait surprenant puisqu'il prend la forme d'une figure d'interférences, avec son pic caractéristique au centre. Cela signifie que les quantons se sont comportés comme des ondes. Mais souvenez-vous qu'ils ont été projetés un à un. Par conséquent un quanton n'a pas pu interférer avec un autre quanton, seulement avec lui-même! D'ailleurs la preuve qu'il passe bien par les deux fentes à la fois est que si l'on en ferme une, le comportement ondulatoire disparaît.
Récapitulons:
Le principe consistant à boucher une fente pour connaître la trajectoire du quanton est évidemment très grossier. Les physiciens en ont imaginer de beaucoup plus subtils qui les laissent toutes les deux ouvertes, ce qui rend la démonstration plus éloquente. Il en ressort dans tous les cas que l'information de trajectoire interdit l'apparition de franges d'interférences.(8)
Tout ceci signifie qu'à un niveau très profond, ce qu'on appelle communément la "matière" n'a pas de "matérialité", et que cette caractéristique, avec les propriétés de solidité et de localité qui vont avec, apparaît liée au processus d'observation.
Il est important de préciser que ce qui a été dit jusqu'ici est indépendant de tout formalisme ou interprétation particulière de la théorie quantique. Il n'est nul besoin de théorie pour constater que, dans l'expérience des fentes d'Young, certaines configurations produisent des interférences et d'autres pas.
Il est non moins important de signaler que tous ces résultats, aussi bizarres qu'ils paraissent, sont parfaitement conformes aux prédictions de la physique quantique. A un petit détail près qu'il est intéressant d'examiner.
Pour la physique quantique, un système physique quelconque est décrit par ce qu'on appelle une fonction d'onde. Son évolution est régie par une loi bien connue, l'équation de Schrödinger. Le coeur du problème est qu'au moment d'une observation, cette équation cesse subitement d'être valable, pour des raisons encore très mystérieuses. A cet instant, toutes les solutions de l'équation qui étaient en quelque sorte superposées d'une manière latente se réduisent à une seule. On dit qu'il y a réduction, ou collapse, de la fonction d'onde.
Pour illustrer le problème, considérons le dispositif de la figure 5, qui est une variante simplifiée de l'expérience des fentes d'Young.
S est une source qui envoie des quantons en direction d'une plaque P percée de deux fentes. Derrière chacune d'elles se trouve un détecteur, relié à un dispositif indicateur. Si aucune particule n'entre, l'aiguille indique 0. Si seule la fente 1 est ouverte (respectivement 2), l'aiguille marque 1 (respectivement 2) chaque fois qu'une particule est détectée.
Que se passe-t-il lorsque les deux fentes sont ouvertes simultanément? L'appareil enregistre les passages successifs, et cela donne une séquence aléatoire du genre: 212211121212221… Que prédit la physique quantique? L'application de l'équation de Schrödinger à ce cas où les deux fentes sont ouvertes donne le résultat sensationnel que l'aiguille désigne simultanément les positions 1 et 2! Il y a manifestement un hic.
Pour souligner le paradoxe, Schrödinger imagina de placer un chat à côté du compteur et de remplacer l'aiguille par un marteau, de sorte que s'il prend la position 1 il s'éloigne de lui, et que s'il prend la position 2, il tombe sur une fiole de poison, la brise, ce qui tue l'animal. Le problème est donc que le chat est sensé être à la fois vivant et mort, ce qu'on n'a jamais vu!
Qu'est-ce qui fait qu'au moment d'une observation l'équation de Schrödinger cesse d'être valable? Autrement dit, qu'est-ce qui provoque la réduction de la fonction d'onde? Est-il possible que ce soit l'appareil de mesure lui-même? En tant que système matériel, il peut évidemment être pris en compte par la physique quantique. Si on l'intègre dans l'équation, on constate que l'indétermination subsiste.
Se pourrait-il que la réduction se produise dans le cerveau de l'observateur? Si on le considère comme un simple système matériel, alors il peut être lui aussi intégrer dans l'équation, et on constate une nouvelle fois que l'indétermination subsiste: il y aura deux images dans le cerveau, l'une avec le compteur en position 1 et le chat vivant, l'autre avec le compteur en position 2 et le chat mort!
Les tentatives pour sortir de cette ambiguïté ne manquent pas. Selon les uns, c'est un faux problème: la théorie quantique doit servir uniquement à faire des calculs, et surtout pas à se poser des questions sur la nature de la réalité! Selon d'autres c'est un vrai problème, et il ne peut être résolu qu'en faisant intervenir un facteur non matériel. C'est donc la conscience de l'observateur qui provoque la réduction. Pour d'autres encore il n'y pas de véritable réduction. Chaque état possible subsiste et est effectivement réalisé, ce qui donne naissance à chaque fois à un nouvel univers: il y a un univers où le chat est vivant et un autre où il est mort (théorie des univers multiples). Il y a aussi ceux qui pensent que la question est liée à la gravitation, et qui espèrent d'un même coup résoudre le problème de la mesure et réconcilier physique quantique et relativité. Il faut selon eux qu'une certaine "masse critique" soit atteinte pour qu'il y ait réduction (travaux de Penrose)…
Aucune de ces propositions n'est vraiment satisfaisante. Sans rentrer dans les détails, constatons simplement que ce n'est pas de bon augure qu'elles soient aussi nombreuses et aussi diverses. Mais on ne peut s'empêcher tout de même de s'interroger. Car la vraie question qui se cache derrière est celle de savoir comment l'on passe d'un univers microphysique où règnent l'ubiquité, la non-localité, la non-séparabilité, la complémentarité, à notre univers physique macroscopique où la matière semble solide et précisément localisée. Au terme de ce rapide parcours, tout ce qu'il y a de sûr, c'est que:
Restons-en là puisque c'est précisément ce que l'on cherchait pour étayer la thèse de la Lyse.
Du peu qui nous reste de nos années d'études, il y a la fameuse formule d'Einstein E=mc^2;. Mais que dit-elle au juste? Elle pose l'équivalence de la matière, caractérisée par sa masse m, et de l'énergie, E, à un coefficient multiplicatif près qui est le carré de la vitesse de la lumière (qui vaut environ 300.000 km/s dans le vide). En d'autres termes, elle signifie que n'importe quel objet massif est susceptible de se transformer en pure énergie, et réciproquement. Cela semble abstrait, mais, derrière, se cache une réalité bien concrète puisque c'est grâce à cette transformation que fonctionnent les centrales nucléaires ou que brille le Soleil.
Et qu'est-ce que l'énergie? La présence de la vitesse de la lumière dans la formule nous met sur la piste du photon.
Le photon, comme on l'a vu plus haut, est un quanton qui se présente sous le double aspect d'une onde et d'une particule. Sous le premier aspect, on l'appelle aussi une onde électromagnétique, et son comportement est décrit par les équations de Maxwell.
Les ondes électromagnétiques couvrent un très vaste spectre qui va des ondes radio aux rayons cosmiques: voir figure 6. Entre, se trouve le minuscule domaine de la lumière visible.
Tout ceci est de l'énergie (9). Et cette énergie, qui est en quelque sorte la face cachée de la matière, présente des caractéristiques qui ne sont pas du tout matérielles. Outre leur double nature corpusculaire et ondulatoire, outre leur don d'ubiquité, les photons présentent la particularité de pouvoir être "empilés" au même endroit sans limites, et sans que se pose de problème "d'espace vital". Mais il y a encore plus étrange, c'est sa relation au temps.
Tandis que vous lisez ces lignes, vous apercevez peut-être le Soleil. La distance qui le sépare de la Terre est d'environ 150 millions de km. Il faut donc un peu plus de 8 minutes à un photon émis par le Soleil pour parvenir à votre oeil. Plus précisément, selon l'idée que nous, êtres humains, nous faisons de l'espace et du temps, les photons émis par le Soleil qui atteignent votre oeil et vous permettent d'en construire une image représentative ont cheminé pendant 8 minutes et ont couvert une distance de 150 millions de km.
Changeons maintenant de point de vue et demandons-nous quels ont pu être pour les photons eux-mêmes la distance parcourue et le temps écoulé. Question stupide allez-vous penser, tant il est évident qu'ils ont couvert 150 millions de km en 8 minutes. Et bien pas du tout! Pour un photon, il n'y a aucune distance parcourue et aucun temps écoulé!
Voilà qui est bien curieux. Pour vous aider à concevoir cette bizarrerie, je vous propose de vous livrer à une petite expérience. Commencez par faire le tour de la pièce dans laquelle vous vous trouvez. Vous voyez clairement défiler le temps et l'espace dans la succession des objets qui se présentent à votre conscience. Maintenant, accélérez votre cadence; faites le tour de la pièce en courant. L'espace et le temps semblent alors se réduire. Imaginez que votre vitesse augmente encore, et encore, jusqu'à devenir infinie. Votre impression serait alors d'être partout à la fois, sans qu'il n'y ait plus d'espace ni de temps, parce que tout serait simultanément présent dans votre conscience.
Or, dans notre univers physique, cette vitesse "infinie" correspond en fait à la vitesse de la lumière. Voilà pourquoi le monde prend une allure si étrange pour un photon.
Mais au fait, qu'est-ce qui nous permet d'affirmer cela?
Dans la science, la plupart des bouleversements commencent par des questions triviales. Celle qui tenaillait les physiciens de la seconde moitié du 19ème siècle était simplement: par rapport à quoi se déplace une onde électromagnétique? Les spéculations allaient bon train. Pour mettre un peu d'ordre dans la confusion régnante, Michelson conçut une expérience dont les résultats allaient, bien involontairement, ébranler tout l'édifice de la physique classique.
Il imagina de mesurer la variation de la vitesse de la lumière provenant d'une étoile selon que la Terre s'approchait ou s'éloignait d'elle (10). Cela devait permettre de mettre en évidence le mouvement de l'hypothétique support des ondes électromagnétiques qu'on appelait l'éther.
Les résultats semblaient prévisibles. En effet, si je roule en voiture à la vitesse de 90km/h derrière quelqu'un qui va à 100km/h, alors nous nous éloignons l'un de l'autre à la vitesse de 10km/h; et si, toujours à 90km/h, je croise quelqu'un qui roule à 100km/h, nous nous rapprochons à la vitesse de 190km/h. C'est une application élémentaire de la loi classique d'addition des vitesses. Vers 1880, tous les physiciens, Michelson y compris, s'accordaient pour penser que la lumière s'y conformait.
Quelle ne fut pas leur surprise en découvrant que les résultats de l'expérience de Michelson étaient en contradiction flagrante avec cette loi: il n'y avait aucune variation apparente de la vitesse de la lumière venant de l'étoile lorsque la Terre s'approchait d'elle ou s'en éloignait. L'expérience fut renouvelée avec une précision accrue, ce qui ne fit que renforcer la conclusion: quelle que soit la vitesse d'un observateur par rapport à une source de lumière, et quelle que soit la direction de celle-ci, on la voit toujours se déplaçant à la même vitesse.
Au lieu de tenter de bricoler la physique classique pour prendre en compte l'expérience de Michelson, ce que fit Lorentz, Einstein décida carrément de tout reprendre à la base (11). Il posa comme premier postulat l'invariance de la vitesse de la lumière dans le vide. Il posa comme deuxième postulat l'identité des lois de la nature dans tous les systèmes de coordonnées en mouvement uniforme les uns par rapport aux autres (12). A partir de là, il reconstruisit les lois de la physique, ce qui donna un ensemble appelé la théorie de la relativité restreinte (la théorie de la relativité générale est quant à elle une théorie de la gravitation qui intègre les acquis de la relativité restreinte).
Lorsque les vitesses de déplacement sont faibles par rapport à celle de la lumière, on retrouve les lois de la physique classique. Mais dès qu'on s'approche de c, de nouveaux comportements apparaissent.
Par exemple, la loi d'addition des vitesses ne s'écrit plus
mais
On constate facilement que lorsque v1 et v2 sont très petits par rapport à c, les deux formules sont équivalentes. Mais on constate également que si l'une des vitesse est égale à c, alors, quelle que soit la valeur de l'autre, leur addition donne à nouveau c. Ceci implique que la vitesse de la lumière est une limite absolue au déplacement des objets matériels.
Une autre conséquence bizarre de la théorie de la relativité est que les temps et les longueurs ne sont plus absolus mais relatifs au système de coordonnées. On a pu le vérifier de toutes sortes de manières. Par exemple, il existe des particules subatomiques très instables qui ont une durée de vie extrêmement brève lorsqu'on les observe au repos. Mais si elles sont en mouvement par rapport à nous et que leur vitesse approche celle de la lumière, alors on assiste à un spectaculaire effet de "dilatation du temps" qui fait que leur durée de vie apparente augmente d'un facteur 10 voire 50 ou 100. Evidemment, par rapport à leur temps à elles, rien ne change.
C'est tout cet ensemble de réflexions qui nous permet de considérer le déplacement d'un photon du point de vue du photon lui-même, et de conclure sans aucune ambiguïté que, pour lui, il n'y a aucune distance parcourue ni aucun temps écoulé. Autrement dit, son déplacement se situe hors du temps et de l'espace (si l'on peut encore parler de déplacement!).
Mais alors, si toute la matière n'est au fond qu'énergie, et si l'énergie est en-dehors du temps et de l'espace tels que nous les concevons, les objets ne peuvent exister tels que nous croyons qu'ils existent. Ils sont comme dilués, dissous, dans une soupe photonique. La trame de fond de l'univers matériel est donc bien une bouillie informe semblable au stéréogramme présenté ci-dessus, en d'autres termes une Lyse, qui ne prend forme et sens qu'à travers le regard que nous portons sur elle. D'une certaine manière, l'univers entier tient dans un Point, un Point qui n'est pas un point dans l'espace mais qui est tout, sans aucune dimension. Et c'est la conscience qui, se construisant un temps, lui donne une épaisseur, un volume.
En explorant avec un regard d'épistémologue trois branches différentes de la science moderne, nous parvenons à la même conclusion: les objets physiques n'existent pas par eux-mêmes au dehors; dans sa nature ultime, la réalité physique apparaît comme une totalité indissociable, hors du temps et de l'espace, d'où les objets se séparent et acquièrent leur matérialité par le regard d'une conscience. Ainsi le monde physique cesse d'exister au dehors et indépendamment de nous pour retrouver sa vraie place, qui est au dedans. Voilà qui rejoint ce qu'on dit les sages de toutes les époques et de toutes les traditions. Evidemment, cela soulève pas mal de questions, touchant à la nature de la conscience, à la constitution de la Lyse elle-même, à la manière dont nous forgeons nos consensus, ainsi qu'au sens d'un tel processus par lequel nous nous projetons au dehors pour ensuite nous réapproprier l'image au dedans en la percevant. Ces questions ont été abordées ailleurs (13), je n'y reviendrai pas.
Je tiens en revanche à insister sur un point. Malgré les limites de la science évoquées dans l'essai précédent, il ressort clairement de celui-ci qu'elle a tout de même quelque chose à nous dire à propos de ce-qui-est. Evidemment, ce n'est pas aussi immédiat que de penser trivialement que la réalité est constituée, disons, de champs parce que telle théorie s'exprime en termes de champs!
En outre, il est bon de noter que les branches choisies pour démontrer que la réalité est une Lyse sont parmi ce qu'il y a de plus rigoureux et de mieux établi dans la science aujourd'hui: la logique, la physique quantique, la théorie de la relativité. Ce sont des réalisations SUBLIMES, des manifestations de la puissance créatrice de l'homme, au même titre que les plus grandes oeuvres d'art, les expériences mystiques ou les actes de dévouement et de courage dont font preuve certains. La science bien comprise, comme l'art, ou la quête mystique, ou le don de soi au service des autres sont autant de moyens de grandir, de toucher du doigt notre démesure. Et au bout du compte tout finit forcément par se rejoindre car il n'y a rien d'autre que Tout-ce-qui-est.
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1. Vous devez voir écrit en relief le mot Râ. Si vous n'y arrivez pas, n'essayez surtout pas de deviner le contenu de l'image en vous fondant sur la forme des taches claires et des taches sombres. Ne forcez pas non plus; laissez l'image de côté, et reprenez-la plus tard, comme un jeu, avec décontraction. Pour un panorama de l'univers des stéréogrammes, voir L'oeil magique édité par JAetT.
2. Cette notion est assez proche de celle "d'ordre implié" développée par David Bohm. Pour un exposé simple et clair de ses idées, je recommande l'ouvrage de Michaël Talbot, L'univers est un hologramme, Pocket.
3. Watanabe, Pattern recognition, human and mechanical, Wiley and sons, 1985. Ses travaux ont été portés à ma connaissance par Michel Troublé, La matière et après…un essai sur l'ailleurs, communication personnelle; les développements qui suivent lui doivent beaucoup.
4. Je parle d'"objets" par commodité, pour évoquer une simple présence matérielle, et non pour légitimer leur existence indépendante; c'est justement le but de cet exemple de montrer qu'ils ne sont rien en dehors de l'acte d'observation.
5. Si vous arrivez à faire un robot qui dans des circonstances semblables est capable de se décider sans ambiguité, c'est que, dans le cablage ou dans le programme, vous avez introduit subrepticement votre vision du monde.
6. Cette conclusion générale est un peu hâtive sur la seule base de l'exemple développé. Elle découle en fait de la démonstration rigoureuse de Watanabe, qui dit que: si le degré de similarité de deux objets d'une collection G est mesuré par le nombre de prédicats qu'ils partagent, alors deux objets différents du même domaine G sont également similaires.
7. Par exemple Christopher Monroe et ses collègues du National Institute of Standards de Boulder (Colorado) ont réussi à piéger un atome de béryllium dans une superposition de deux états occupant deux positions différentes dans l'espace (Science et vie n° 947, aoùt 96). De son côté, l'équipe de Serge Haroche et Jean-Michel Raymond de l'Ecole Nationale Supérieure a observé le passage d'un atome d'un état à un autre par dédoublement de deux états superposés (Science et vie n° 951, décembre 96).
8. Voir par exemple Englert, Scully et Walther, La dualité de la matière et de la lumière, Pour la science n° 208, février 95.
9. La formule qui relie l'énergie E d'un photon et sa fréquence f est simplement E=hf où h est la constante de Planck.
10. Je rappelle que la Terre se déplace à environ 30km/s sur son orbite; si à un certain moment de l'année, elle se dirige vers une étoile, elle s'en éloigne forcément 6 mois plus tard, lorsqu'elle est au point opposé de son orbite.
11. Einstein et Infeld, L'évolution des idées en physique, Champs-Flammarion.
12. On a tendance à caricaturer la relativité en disant: " tout est relatif ". Or il faut bien comprendre que cette "relativité" porte sur ce qu'on observe, comme des longueurs ou des vitesses. Mais derrière ces phénomènes "relatifs", il y a des lois qui ont un caractère absolu.
13. Voir Nos pensées créent le monde et Le Jeu de la Création.