HARMONIE ? VOIRE...      




La science a le souci de l'harmonie dans ses théories, mais le monde réel est-il lui-même harmonieux ? La question mérite d'être posée.


Christian Magnan
Collège de France, Paris
Université de Montpellier II


Page précédente

Une qualité a toujours fasciné les savants : l'harmonie.

L'harmonie, c'est d'abord celle des nombres et des justes proportions qu'ils expriment. Ainsi les lois physiques font souvent intervenir des rapports, par exemple celui qui existe entre la force d'attraction de deux masses et leur distance. Et à chaque fois, le miracle des proportions opère : si la distance est multipliée par 2, la force est divisée par 4.

Les Anciens connaissaient bien les relations quasi divines (car l'harmonie est pensée comme d'origine divine) qui existaient entre la hauteur des sons et la longueur des cordes les produisant. En sens inverse, les nombres que ces savants trouvaient dans le monde étaient interprétés, « entendus » comme des sons, bien sûr harmonieux.

Le nombre était là, porteur d'harmonie.

La géométrie, si prisée des philosophes et mathématiciens grecs, est source privilégiée d'harmonie. Il n'est que de penser à l'élégance et au raffinement des démonstrations. Il suffit de songer au parfait accord que traduit un théorème aussi simple (et sans doute la simplicité est-elle un critère d'harmonie) que celui de Pythagore. Considérons un « vulgaire » triangle rectangle, et voici que la somme des carrés des côtés formant l'angle droit se révèle justement égale au carré de l'hypoténuse : n'est-ce pas harmonieux ?

Contemplons encore cette admirable figure qu'est le cercle, la perfection dans la symétrie. Avec quel enthousiasme ceux qui étudiaient le ciel n'ont-ils pas retrouvé cet objet géométrique par excellence dans la nature ! Avec quelle foi n'ont-ils pas arpenté l'Univers et décrit les mouvements des corps célestes à l'aide de circonférences semblant s'accorder miraculeusement !

Le triomphe de l'harmonie n'est pas resté réservé à la science des siècles passés. Celui qui s'est achevé nous en a apporté la preuve la plus éclatante : il n'y a guère de théorie plus harmonieuse que la relativité générale, justement peut-être parce qu'elle peut se formuler en termes géométriques. On peut la résumer succinctement de la façon suivante : d'un côté nous avons la géométrie de l'espace-temps, décrite par sa courbure (plus exactement par un objet mathématique appelé tenseur de courbure), de l'autre la matière, décrite elle aussi par un tenseur (dit d'impulsion-énergie); et entre ces deux tenseurs, la relation la plus symétrique qui soit, celle d'égalité.

Voilà la théorie de la relativité générale dans toute sa beauté, voilà une théorie qui témoigne de l'accord parfait entre la géométrie de l'espace et la matière qui l'habite.

En sens inverse, le physicien ne peut se satisfaire de l'absence d'harmonie et n'aura de cesse de rétablir l'ordre là où lui semblera régner le désordre.

C'est ainsi que la floraison apparemment anarchique des particules élémentaires découvertes après la mise en exploitation des grands accélérateurs a jeté un véritable défi à la science. Celle-ci en effet ne pouvait se contenter de produire une simple liste d'objets dénuée de tout fil conducteur, comme si les constituants de la matière avaient été produits de façon tout à fait arbitraire, en nombre tout aussi arbitraire, sans la moindre idée directrice ni la moindre règle de fabrication.

L'introduction des quarks a rétabli dans une certaine mesure l'unité profonde de la matière. Ces nouvelles théories de la matière font d'ailleurs appel de façon explicite et constante à des notions de symétrie (la symétrie pure et simple en quelque sorte), au point que les particules élémentaires et les quarks apparaissent à un certain niveau de compréhension comme des groupes de symétrie, donc comme des objets définis par la seule symétrie.

La mise en scène est parfaite, l'ordre règne à nouveau.

Le rêve d'unification cher à tous les physiciens, celui de rattacher tous les phénomènes connus à une seule loi, relève bien aussi d'une soif inextinguible d'harmonie, celle qui se reflèterait dans la beauté et la simplicité d'une science enfin dépouillée de tout artifice encombrant. Même si ce rêve n'est pas (encore ?) réalisé, la science ne repose finalement que sur un petit groupe de théories fondamentales permettant de rendre compte à elles seules de la variété de tous les phénomènes connus. Les théories physiques de base se ramènent à quelques principes dont le faible nombre traduit bien l'esthétique d'une science qui n'apparaît pas comme la juxtaposition de pièces dépareillées mais qui se présente au contraire comme un ensemble organisé et équilibré dans lequel les éléments sont parfaitement agencés les uns par rapport aux autres.

Harmonie des théories scientifiques ? Oui par conséquent, sans le moindre doute. Elle est flagrante et indéniable. Chacun peut d'ailleurs s'en persuader en pensant à des exemples autres que ceux que j'ai donnés.

Harmonie Universelle maintenant ? Elle reste à prouver car le monde contredit dans les faits l'harmonie dont on voudrait l'affubler. Personnellement, je réponds « non » à la question. Non, l'Univers n'est pas doué d'harmonie ! Seulement, pour faire entendre ce « non » il va me falloir argumenter tant est ancrée dans les mentalités la croyance que cette qualité d'harmonie hante et régente l'Univers.

En réalité je devrais dire que je vais continuer à argumenter puisque déjà dans mes pages je ne cesse de montrer que le monde n'est pas identifiable à l'image que s'en fait la science. C'est le thème de la pomme. Par conséquent, si la science construit des modèles harmonieux, cela n'entraîne pas que le monde, qui justement n'est pas comme ces modèles, soit lui-même harmonieux.

Montrons en premier lieu que le dogme de l'omniprésence de l'harmonie, selon lequel le monde réel serait construit et agencé selon des critères de beauté esthétique, particulièrement d'ordre géométrique, a toujours conduit la science à des impasses.

La « faute originelle », en ce qui concerne notre culture occidentale, remonte vraisemblablement aux Anciens, plus précisément aux Grecs. Ce sont eux qui les premiers ont voué aux nombres, dont ils admiraient les merveilleuses proportions, des vertus qu'ils ont attribuées au monde en croyant les y retrouver. La démarche était à mon sens proprement mystique. Elle présidait à l'avènement de ce qu'on pourrait nommer la « religion du nombre » et allait conduire à tout soumettre à la domination de cette sorte de divinité suprême.

Dès lors le nombre a habité l'Univers.

Pris par une sorte de fièvre métaphysique, les « sages » ont cru voir à travers l'agencement des positions des corps célestes le reflet de rapports numériques préétablis. Les sphères - car il ne pouvait s'agir de rien d'autres que de sphères, volumes parfaits et harmoniques par excellence - s'emboîtaient les unes dans les autres selon un rythme régulier propre à produire (ou reproduire) des sons magiques.

On se mit à enseigner la doctrine de l'harmonie des sphères. Et à y croire.

Certes des failles lézardaient l'édifice théorique, comme la découverte des nombres irrationnels, lesquels ne peuvent pas s'exprimer comme rapport de deux (autres) nombres. Eux auraient pu conduire à une remise en question du caractère absolu de la théorie puisque leur existence même prouvait que l'harmonie n'était pas si radicale qu'on le présupposait. Mais hélas ! comme cela se reproduira, on préféra s'accrocher désespérément à la toute-puissance supposée du concept d'harmonie de sorte que les choses restèrent figées dans leur hiératisme.

Le modèle de Ptolémée jouant plus un rôle de frein que de moteur, la conception du monde ne fut plus guère en mesure d'évoluer durant des siècles.

À la Renaissance la confrontation de la théorie à l'expérience se fit plus pressante. Les observations, notamment celles du mouvement des planètes, devinrent plus nombreuses, plus précises et plus systématiques. On chercha à les analyser en détail pour prévoir les positions relatives des astres dans le ciel. Or pour cette étude la théorie imposait, dans une toute-puissance qui ne souffrait pas de contestation, ces figures géométriques harmonieuses que sont les cercles.

Mais les mesures ne s'adaptaient pas à la simplicité schématique initiale de sphères emboîtées les unes dans les autres. Autrement dit, pour bien rendre compte des observations, il était impossible de placer les planètes sur des cercles. Qu'à cela ne tienne : puisque la théorie commande, le bon peuple des savants obéit. Paralysés par la crainte de déroger à la règle, les savants allaient se permettre une entorse à la théorie mais en en conservant scrupuleusement la lettre, quitte à en changer l'esprit.

Son esprit, c'est la simplicité, que l'on pensa pouvoir sacrifier à sa lettre, à savoir l'image du cercle.

Et l'on assembla cercles sur cercles, mobiles les uns par rapport aux autres, les centres étant enjoints, de par la loi proclamée, de se déplacer sur d'autres cercles. On bâtit tout un système d'épicycles, n'importe quelle combinaison étant déclarée possible, à la seule condition expresse qu'elle associât entre eux des cercles.

C'est sur ces bases que Copernic forgea son fameux système héliocentrique, fameux pour une tout autre raison que sa capacité toute relative à expliquer les observations, à savoir qu'il osait enfreindre une loi encore plus forte et considérée comme divine à l'époque en plaçant le Soleil et non plus la Terre au centre du monde.

L'avènement de l'héliocentrisme reste certes capital dans l'histoire de la connaissance, mais il n'empêche que l'astronomie, avec le culte rendu aux cercles, s'était fourvoyée dans une impasse. Il fallut une brèche plus radicale que celle qui avait consisté à placer le Soleil au centre de l'Univers pour faire s'écrouler tout l'édifice, dans ses fondations même.

Aux observations de Tycho Brahé s'ajoutèrent les calculs de Kepler et les réflexions théoriques de Galilée. Il n'en fallut pas moins pour se rendre à l'évidence : non, les planètes ne tournaient pas rond ! Oui, il devenait nécessaire d'abandonner l'idée qu'il n'existait dans les cieux de mouvements que circulaires.

Quelle épreuve douloureuse, cependant, d'accepter, comme l'expérience l'exigeait, de rompre l'harmonie supposée (ou, plutôt, arbitrairement imposée par la société) ! Les lois de Kepler, qui allaient dorénavant servir à décrire le mouvement des planètes autour du Soleil, semblaient empreintes d'une gaucherie certaine. En effet selon ces lois les planètes étaient supposées parcourir des ellipses, c'est-à-dire des cercles déformés. Et le Soleil n'en occupait plus le centre mais, décalé, l'un des foyers (une ellipse en possède deux). Sur cette ellipse, l'astre se déplaçait tantôt plus vite, tantôt plus lentement.

L'harmonie perdue allait certes se retrouver ailleurs, mais nous n'en sommes pas encore là. Pour l'instant l'essentiel est de se pénétrer de la stérilité de l'attitude consistant à vouer une caractère absolu à tout principe d'harmonie, quelle que soit sa forme. L'hégémonie de l'harmonie et sa suprématie absolue sur la science étouffent celle-ci en lui ôtant tout pouvoir créatif et inventif. Ils la rendent prisonnière d'une structure figée lui interdisant toute découverte.

Dans le cas présent la tyrannie des cercles parfaits ne pouvait plus conduire qu'à des constructions scientifiques proprement « monstrueuses » (comme le devinrent les dinosaures), se développant pour elles-mêmes et perdant tout lien avec la réalité, que pourtant elles désiraient décrire au départ. Ce n'est qu'à partir de l'instant où elle a fait éclater ce cadre absurde que la science a pu repartir sur de nouvelles bases plus saines.

Pour étayer ma thèse sur le pouvoir nocif de la croyance en une harmonie souveraine je soulignerai le rôle qu'ont également joué à l'époque les découvertes relatives à la nature concrète des corps célestes. C'est à tort que l'importance de cette reconnaissance du caractère physique du monde dans le développement de la pensée est minimisée par rapport à celle accordée à l'aspect mathématique des choses, celui qui concerne l'étude du mouvement des planètes.

Cette découverte des traits réels des objets célestes a été rendue possible par la lunette astronomique, le premier instrument du genre réservé à l'observation du ciel ayant d'ailleurs été construit (ce n'est pas un hasard) par Galilée lui-même. Et les surprises se succédèrent à un rythme rapide : montagnes sur la Lune, taches sur le Soleil, Voie Lactée résolue comme un assemblage irrégulier de milliers d'étoiles, évolution de configurations bizarres aux alentours de Saturne (faute d'images de qualité suffisante, le savant italien ne put y distinguer les fameux anneaux)...

Bref, Galilée prouva que le monde ne possédait pas le caractère idéal qu'on lui prêtait. Les astres perdaient leur qualité de perfection : dotés de défauts, voilà qu'ils affichaient soudain des caractères « bêtement physiques ».

Et par le biais du physique, la mouvance et l'évolution allaient s'installer dans un monde pensé jusque-là comme immuable et éternellement semblable à lui-même. Toutes ces découvertes, remettant en cause le caractère divin du monde plus encore peut-être que ne le faisait la théorie de l'héliocentrisme en souillant les corps célestes d'une imperfection bassement terrestre, « charnelle » et humaine, précipitèrent l'intervention des autorités religieuses, fort chatouilleuses sur ces questions.

À suivre


Version revue, corrigée et enrichie
du livre de Christian Magnan
La nature sans foi ni loi,
Éditions Belfond/Sciences (1988)
Dernière modification : 14 mai 2005


 Science et vie
 Page d'accueil de Christian Magnan


URL :  http://www.lacosmo.com/Nature202.html