SOUS LE COUP DE LA LOI ?      




On prétend que le monde est soumis à des lois. Mais peut-être est-ce une façon trompeuse de présenter les choses...


Christian Magnan
Collège de France, Paris
Université de Montpellier II


Le dogme de l'harmonie n'est pas la seule arme dont se serve la science pour tenter de soumettre le monde réel à sa domination. Il en existe une autre, encore plus puissante peut-être parce que non contestée, mais pourtant fort contestable : c'est la notion de loi physique.

Avant d'analyser ce que cache l'emploi de ce terme « loi » une citation, extraite d'un ouvrage scientifique contemporain, plantera le décor :

« C'est peu de dire que la théorie einsteinienne de la Relativité Générale a dominé le siècle scientifique : elle commande à l'Univers, et de toute éternité. »
Sonnez orgues et trompettes ! Ce texte me fait penser à la procession du Saint Sacrement pendant laquelle on chantait jadis :
« Parle, commande, règne [...] Jésus, étends ton règne; de l'Univers, sois roi ! »

L'hymne à la science ne peut être plus clair : la théorie parle par ses formules, commande par ses lois, règne sur l'Univers (difficile de trouver plus vaste empire !) dans les siècles des siècles (selon la formule liturgique consacrée).

Personne ne semble choqué par un tel discours. Pourtant, on peut s'interroger. Pourquoi un tel triomphalisme ? Pourquoi une telle célébration de l'empire de la théorie, fût-elle einsteinienne ? À la réflexion, est-ce si légitime de déclarer que la nature obéit à des lois (comme on dit) ?

Que le physicien énonce des lois, et il ne s'en prive pas, c'est son droit le plus strict. C'est même son devoir impératif s'il veut atteindre son but : connaître le réel. Des lois, il y en a donc à foison. Il n'y a même que cela en physique : lois de la Gravitation Universelle, loi de Kepler, loi de Maxwell. Il y a les lois de l'électricité, de l'optique géométrique, de la conservation de l'énergie, de la dynamique, de la thermodynamique, etc. Bien !

Mais qui nous permet de prétendre que ces lois sont les lois propres de la nature, celles qui la gouverneraient ?

On me répondra sans doute que les expériences prouvent que les lois sont bien respectées. Oui, mais ne constatons-nous pas en même temps, au-delà d'un accord indéniable, que la coïncidence entre le modèle et la réalité n'est jamais réalisée parfaitement ?

Par conséquent le doute peut s'insinuer : entre le domaine théorique et le domaine expérimental, n'y aurait-t-il  rapport  plutôt que  coïncidence ? C'est la thèse que, pour ma part, je défends et c'est elle qui constituera la base de mon argumentation pour délimiter le vrai rôle des lois physiques.

En effet si le monde n'est pas identique au modèle c'est qu'il est différent. Et s'il est différent, rien ne prouve que les lois du modèle lui soient automatiquement applicables. Après tout on peut considérer les lois théoriques comme des structures auxiliaires permettant de comprendre le monde des choses mais sans en faire forcément des règles constitutives de la nature propre de ce monde.

Pour peu qu'on y soit attentif, il est manifeste que la nature refuse toujours de vérifier à la lettre les lois qu'on cherche à lui appliquer. Certes les modèles marchent, mais plus ou moins bien.

La théorie de la gravitation énonce des lois concernant les objets qui tombent à la surface de la Terre. En particulier, à condition que les forces de frottement de l'air soient négligeables, tous les objets sont censés tomber à la même vitesse, une plume comme une bille de verre. Cependant une polémique récente et savoureuse (entre le Canard enchaîné et le ministre de l'éducation nationale Claude Allègre) autour des temps de chute respectifs d'une balle de tennis et d'une boule de pétanque montre qu'il y a loin de la théorie à la réalité !

Une première question concerne la précision avec laquelle l'expérience vérifie la théorie (à moins que ce ne soit à la théorie de vérifier l'expérience !). Quoiqu'on fasse il existera toujours un certain degré d'imprécision dans les mesures et donc dans l'accord recherché théorie-expérience.

Ensuite la théorie ne fait à l'évidence pas tomber les pommes réelles, celles qui sont en scène dans le contexte précis de l'événement étudié.

En effet la théorie ignore les conditions pratiques de l'expérience, celles qui caractérisent l'expérience réelle. Elle ne prend pas en compte ce fruit précis, de telle forme, de telle couleur, de telle odeur, acheté à tel endroit, que je tiens à la main. Au contraire de l'expérience théorique tout événement comporte une multitude d'éléments qui le rendent à jamais particulier et impossible à reproduire.

Ainsi le caractère d'unicité essentielle de tout phénomène physique réel s'oppose au dogme de répétitivité des expériences théoriques de physique. Si cette répétitivité constitue l'hypothèse de base, d'ailleurs indispensable de toute science physique, elle est irréalisable en pratique, c'est-à-dire en réalité. Alors que la science imagine un monde fait d'éléments identiques (atomes, particules) et de situations identifiables les unes aux autres, le monde réel est indéniablement une collection d'événements absolument particuliers.

Autrement dit, toute expérience réelle possède son lot de circonstances, certaines totalement incontrôlables, qui la démarquent radicalement de l'expérience idéale à laquelle la théorie fait référence. Si donc le monde théorique et le monde expérimental communiquent ils ne s'identifient pas l'un à l'autre : les lois du premier ne sont pas celles du second.

La science raisonne sur un monde idéal. Le monde réel n'est pas ce monde idéal.

Enfin, plus profondément, comme je l'illustre abondamment dans les pages consacrées au thème de la pomme, je crois que le réel et la théorie sont deux mondes différents par nature et que par conséquent si nous maîtrisons la théorie nous ne pouvons pas en revanche atteindre l'essence du réel. La réalité, nous n'en effectuons qu'une traduction ; nous ne faisons que l'interpréter. Ce serait une illusion de croire qu'en parlant science nous parlons réel. Le langage de la science avec ses mots que sont les concepts et ses règles de grammaire que sont les lois est d'ordre mathématique ; il est donc abstrait ou mieux symbolique. Le langage de la nature est le jeu des choses dans le concret des situations réelles. Ce n'est pas pareil.

Pour moi la science moderne est née un jour bien précis (enfin, c'est évidemment une façon de parler !), celui où Edmond Halley (oui, celui de la fameuse comète), âgé de seulement 28 ans, s'est présenté chez Isaac Newton au mois d'août 1684 et lui a posé la question suivante :

« Monsieur, je viens vous demander quelle serait la trajectoire des planètes si la gravité diminuait en fonction inverse du carré de la distance. »
Autrement dit, il posait à Newton une question de cinématique pure, à savoir celle de trouver la trajectoire d'un point soumis à une force de telle forme, question dont la réponse passait par la résolution d'une équation formelle comme je l'ai expliqué ailleurs.

Or, Newton connaissait la solution de l'équation et pouvait répondre immédiatement :

« Monsieur, cette trajectoire serait une ellipse. »
C'est à Halley que revient le mérite d'avoir reconnu l'importance capitale de cette réponse. D'ailleurs c'est lui qui poussera et aidera Newton à publier ses oeuvres.

La théorie étant prête, la science pouvait prendre son essor.

Cependant de ce jour-là est né aussi un malentendu qui perdure de nos jours.

En effet l'histoire que je rapporte semble assurément donner raison à ceux qui prétendent que les planètes sont soumises à la loi de la gravitation énoncée par Newton (attraction variant en 1/r 2, c'est-à-dire comme l'inverse du carré de la distance) et paraît au contraire invalider complètement la thèse au prime abord absurde que je défends selon laquelle l'univers ne serait pas soumis aux lois théoriques. En effet à partir de la formule de Newton on montrait que les planètes devaient décrire des ellipses autour du Soleil. Or d'une part Kepler venait de découvrir expérimentalement à partir des observations consignées par Tycho Brahé que les mouvements des planètes obéissaient aux lois qui portent son nom et d'autre part on pouvait démontrer que ces lois de Kepler s'appliquaient aux ellipses. Donc les trajectoires des planètes étaient des ellipses, lesquelles étaient de plus des produits directs de la loi de l'attraction universelle.

Ellipse, lois de Kepler, loi d'attraction en 1/r 2 : tout se tenait. Pourquoi jouer les intrus dans cet édifice solide et contester l'évidence ?

Réfléchissons quand même... Ce que je cherche à dire tient en quelques mots : la correspondance entre la théorie de l'ellipse comme trajectoire d'un point soumis à une force en 1/r 2 et la trajectoire des planètes telle qu'elle était décrite par Kepler était aussi parfaite que possible à l'époque, mais il ne s'agissait que d'une correspondance, pas d'une identification.

Du jour de cette rencontre entre Newton et Halley s'est introduite en sciences la mathématique pure, celle qui résout des équations formelles (notamment, en l'occurrence, les équations dites différentielles). Or, les signes sur le papier ou les concepts abstraits de cette mathématique ne sont pas assimilables aux planètes qui existent physiquement autour de notre Soleil : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne... Le monde abstrait des idées et des formes crées par notre esprit est totalement différent du monde concret des objets physiques imposés par la nature.

Par exemple, si sur le papier ou dans les calculs l'ellipse se dessine comme la trajectoire mathématiquement parfaite d'un point immatériel sans épaisseur, jamais astronome n'a rencontré la moindre ellipse parfaite dans la nature. En effet on ne verra jamais une planète se réduire à un point ni son centre (idéal !) décrire une vraie ellipse, tout simplement parce qu'une vraie ellipse cela n'existe pas !

En résumé, si le problème mathématique a incontestablement quelque chose à voir avec la situation réelle des planètes (heureusement, sinon le monde serait totalement incompréhensible !), tout montre à mon sens que cette dernière ne peut pas se ramener et se réduire au schéma de principe de la question de Edmond Halley.

Dans ce contexte comment se situent les lois physiques ?

Ayant consenti à reconnaître la différence essentielle, fondamentale et irréductible entre le monde des choses et le monde des idées, nous dirons que si nos modèles théoriques sont bien soumis à des lois, pour nommer les recettes strictes selon lesquelles ils sont fabriqués, et s'il est vrai que les propriétés, ou plutôt certaines propriétés du monde réel correspondent bien à ces lois, cela ne prouve en rien que la nature soit soumise à leur rigueur.

Autrement dit, la nature est étrangère à ces lois.

Et s'il en est ainsi, pour traduire en gros la diversité, la richesse et la liberté du monde réel relativement à la monotonie, à la pauvreté et à la discipline du monde théorique je dirais volontiers que le monde réel est plus « fantaisiste » que ne l'est le monde des lois.

De là à relever le terme de « loi », en notant qu'il évoque l'idée de domination et de contrainte, et de là à lui trouver la marque d'une tentative d'intimidation masculine à l'égard de qui veut manifester sa différence, il y a un pas, que j'ose franchir. Mais on pourra me dire que c'est une autre histoire, ce qui est vrai.

À suivre


Version revue, corrigée et enrichie
du livre de Christian Magnan
La nature sans foi ni loi,
Éditions Belfond/Sciences (1988)
Dernière modification :7 avril 2009


 Science et vie
 Page d'accueil de Christian Magnan


URL :  http://www.lacosmo.com/Nature209.html