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Dans sa quête pour comprendre le monde qui l’entoure et son effort pour le décrire, l’Homme ne cesse de construire des modèles et de formuler des lois pour régir ces derniers. Ainsi parle-t-on de lois de la Nature en parlant des lois de la mécanique de Newton ou de celles de l’électromagnétisme classique de Maxwell. De plus, le formalisme mathématique de ces lois a généré des « constantes de la Nature », qui semblent percer à jour les mystères de la réalité du monde. À partir de quatre de ces constantes (la vitesse de la lumière c, le quantum d’action h, le quantum d’information k, la constante gravitationnelle G) attachées à quatre des plus grands noms de la science (respectivement Einstein, Planck, Boltzmann et Newton), Gilles Cohen-Tannoudji dresse un tableau rigoureux et original de l’évolution de la physique et des physiciens dans son livre les Constantes universelles. L’extrait présenté ici illustre la démarche épistémologique adoptée par l’auteur tout au long de son livre.
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Vers une cosmogonie scientifique ?
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Ainsi les théoriciens des particules se sont-ils convaincus que la voie du dépassement du modèle standard de leur discipline passe par la quantification de la gravitation. Il semble bien que ce soit aussi la clé du dépassement du modèle standard de la cosmologie. Le modèle classique du Big Bang rencontre en effet certaines difficultés, que l’on a proposé de lever en imaginant, dans l’univers primordial, une phase d’expansion exponentielle, appelée inflation. Une inflation, liée à la gravitation quantique, intervenant au temps de Planck, pourrait, selon des cosmologistes comme Andreï Linde, permettre de résoudre les difficultés du modèle standard du Big Bang et d’en sauvegarder les acquis. Une autre école de pensée, animée à Bruxelles par Ilya Prigogine, interprète le big bang, non plus comme une singularité, mais comme une instabilité quantique de l’espace-temps. Au temps de Planck, l’espace-temps plat, vide de toute matière, aurait été quantiquement instable, il se serait effondré en se courbant et en produisant toute la matière qui porte l’entropie primordiale, sous forme de trous noirs quantiques…
De tels scénarios sont fascinants, mais ils ne vont pas sans provoquer de fortes réticences chez de nombreux scientifiques qui souhaitent laisser la cosmogonie hors du champ de la science. Ces réticences sont aussi alimentées par ce que l’on appelle le principe anthropique fort : « l’Univers doit être tel qu’il admette la création d’observateurs en son sein, à quelque stade de son évolution » (B. Carter), qui a en effet un « fort » arrière-goût téléologique et suscite des spéculations d’ordre religieux !
Mais je voudrais, en conclusion de cet ouvrage, donner ma position personnelle dans ce débat. Je crois que c’est un des rôles de la science que d’apporter un éclairage nouveau et pertinent au débat cosmogonique. La science appartient à la culture, et la recherche fondamentale vise à apporter des éléments de réponse aux questions philosophiques qui hantent l’humanité depuis la nuit des temps. Mais c’est précisément à ce propos que le parti pris d’humilité, que j’évoquais au début de l’ouvrage, prend tout son sens : il serait dramatique que la science, sous le prétexte qu’elle s’intéresse aussi aux problèmes des origines de l’Univers, serve de justification à des pseudo-philosophies normatives, obscurantistes ou scientistes.
Après avoir été formulées comme purement utilitaires, les constantes universelles que nous connaissons ont pu passer pour fondées en nature — on a pu parler à leur propos de « constantes de la nature ». Aujourd’hui, nous sommes contraints d’en revenir, mais en un sens nouveau, à une interprétation utilitaire : les constantes ne sont pas les constantes physiques de l’Univers, mais des constantes universelles de la physique ; elles expriment une « autodiscipline » nécessaire à notre pensée dans ses rapports à la nature. On peut les tenir comme autant de « garde-fous » que la physique s’impose à elle-même. C’est le cas en premier lieu de c, la limite supérieure de toute vitesse, qui traduit l’impossibilité d’interaction instantanée à distance : une impossibilité qu’il serait finalement tout à fait déraisonnable de ne pas admettre. Nous avons vu comment Einstein a pu procéder à des remises en cause d’une extraordinaire audace, parce qu’il s’est interdit d’imaginer qu’une vitesse puisse dépasser celle de la lumière. Les constantes de Boltzmann et de Planck traduisent aussi des impossibilités, des limites, des contraintes qu’il serait déraisonnable de ne pas admettre : toute connaissance a un coût ; le moteur à mouvement perpétuel n’existe pas ; il est impossible d’influer sur le passé. C’est en assumant pleinement ces contraintes que la théorie quantique a permis les prodigieuses avancées scientifiques et technologiques du xxe siècle.
À première vue, la constante de Newton G ne semble pas devoir s’interpréter comme traduisant aussi une certaine impossibilité. La théorie de la gravitation élaborée par Newton semble au contraire marquer une libération, un affranchissement des illusions de l’anthropocentrisme, une fenêtre sur une pensée globale de l’Univers. Pourtant nous avons vu que, quand on l’associe à h et c, la constante de Newton pourrait s’interpréter comme une limite à la divisibilité de l’espace et du temps. Mais cette limite est tellement lointaine, qu’elle ne paraît que très peu contraignante. Mais quelle stimulation pour l’imagination des physiciens, à condition qu’ils sachent raison garder !
Telle est la leçon de cet ouvrage : les constantes universelles, nos constantes, nous empêchent de divaguer, mais elles ouvrent des horizons. S’il apparaissait d’autres constantes, nous savons déjà qu’elles ne ruineraient pas la physique telle que nous la connaissons. Elles viendraient s’inscrire à côté de nos quatre jalons déjà très solides pour guider notre démarche d’exploration de la nature. D’autres « garde-fous » viendront peut-être, mais ils ouvriront aussi de nouveaux horizons qui reculeront sans cesse.
Source : Cohen-Tannoudji (Gilles), les Constantes universelles, Paris, Hachette, 1991.
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physique ; sciences, philosophie des
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