ÉLÉMENTAIRE NE VEUT PAS DIRE SIMPLE      




Il n'existe pas de « particules élémentaires »


Christian Magnan
Collège de France, Paris
Université de Montpellier II


On aurait pu s'attendre à ce que la mécanique quantique, conçue pour nous ouvrir les portes du monde atomique et subatomique, nous livre les composantes ultimes de la matière et résolve du même coup le problème des rapports entre le théorique et l'existant, nos espoirs en la matière reposant sur ce que j'appellerais la « tentation permanente du machinisme ».

Par « machinisme » j'entends cette tendance à chercher la réalité de tout ce qui existe dans une analyse de constituants toujours plus élémentaires, comme si le monde n'était en définitive qu'un vulgaire assemblage de cubes infinitésimaux primordiaux. Et si je taxe cette vision des choses de « tentation », en semblant la désapprouver, c'est qu'une telle démarche réductionniste, malgré les succès qu'elle a incontestablement remportés, offre le danger de faire de la nature une machinerie soumise à un homme appelé à en démonter les mécanismes.

Ce qu'elle n'est pas.

Légitimes ou non, les espoirs suscités par la mécanique de l'infiniment petit ont été complètement déçus. Au lieu de les résoudre, la nouvelle physique de l'atome a fortement aggravé les difficultés de compréhension du réel, au point que jamais les rapports entre la réalité et la théorie ne se sont révélés aussi flous, aussi mal définis et aussi malaisés à établir.

Premier hiatus entre le formalisme scientifique et ce à quoi on l'applique : la théorie possède sa propre structure, totalement indépendante du réel.

Dans le chapitre qui lui est consacré, nous avons découvert une physique quantique proprement imaginée, fabriquée par l'esprit seul. Les principes sur lesquels elles s'appuient n'empruntent aucun élément évident ou ordinaire au monde concret et, une fois posées ces hypothèses gratuites, le développement théorique lui-même obéit à des lois qui lui sont propres. Ce sont ces lois, essentiellement logiques et mathématiques et incluses dans des équations, qui confèrent à l'ensemble sa cohérence interne.

Sous cet aspect la liberté de la théorie vis-à-vis du monde semble totale.

Bien sûr, cette physique est conçue en vue d'expliquer le réel : la cohérence et la justesse formelle de la théorie prise isolément, si louables et souhaitables soient-elles aux yeux du physicien, ne constituent aucunement une preuve suffisante de vérité par rapport à la nature.

Une théorie formellement juste n'est pas forcément opérationnellement juste.

Le verdict de l'expérience doit intervenir à ce stade, pour décider en dernière analyse de l'adéquation du modèle à la réalité. Mais comme la théorie ne rencontre ce réel qu'en « aval » - tant est abstraite cette théorie - tandis qu'elle-même prend sa source en « amont », sans remontée directe possible de l'aval vers l'amont, c'est bien la théorie qui se « réalise » et non la réalité qui se « théorise ».

En résumé : en se construisant, la théorie conserve le pouvoir d'inventer gratuitement et arbitrairement - mais toujours logiquement - à la seule condition ultérieure que ses idées la conduisent à des résultats justes et conformes à l'expérience.

Le deuxième signe de cette coupure entre le réel et la représentation qu'en donne l'homme de science réside dans la spécificité du langage théorique, aspect particulièrement mis en lumière par la présentation de la mécanique quantique que j'ai choisie d'adopter, insistant à dessein sur la substance même de la théorie, sans chercher à l'illustrer par des analogies trompeuses. Cette manière d'aborder la physique atomique peut paraître quelque peu hermétique mais elle seule est véridique dans le contexte qui m'intéresse dans ces pages, à savoir celui du rapport entre les équations et les choses.

Si la théorie parle vraiment de fonction d'onde, qu'elle écrit et résout des équations, n'est-il pas néfaste à l'entendement de faire croire qu'elle parle de particules de matière obéissant à une mécanique ? Si elle étudie la structure atomique en résolvant telle équation de Schrödinger, n'est-il pas absurde de continuer à croire qu'elle étudie cette structure en se posant le problème du mouvement d'un électron gravitant autour du noyau le long d'une certaine trajectoire ? N'est-il pas préférable de prendre conscience de la méthode véritablement suivie par la théorie ?

La théorie possède son langage propre, qu'il faut savoir juger comme tel. On ne voit pas l'avantage qu'il y aurait à nous méprendre sur les objets et les concepts qu'elle manipule objectivement.

En vérité la juste appréciation des véritables constituants de la nouvelle théorie quantique et la reconnaissance de la différence qui les sépare des ingrédients classiques du monde macroscopique tels que corps solides ou particules permet de résoudre maints paradoxes apparents qui sont souvent montés en épingle et présentés comme des phénomènes incompréhensibles, voire aberrants. En fait, ce n'est que dans la mesure où l'on confond sans précaution les objets de la théorie et ceux que nous présente le réel et où on cherche à raisonner dans un domaine - celui de la théorie - avec un logique propre à l'autre domaine - celui du réel - que l'on arrive à des contradictions insolubles.

Par exemple, dans la mesure où une fonction d'onde est définie partout à la fois dans l'espace et dans le temps, il ne faudra pas voir un paradoxe dans le fait qu'on n'arrive pas à la localiser comme on localise un diamant dans un écrin.

La troisième remarque nous attend plus loin.


Version revue, corrigée et enrichie
du livre de Christian Magnan
La nature sans foi ni loi,
Éditions Belfond/Sciences (1988)
Dernière modification : 10 mai 2005


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