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24 octobre 2017 2 24 /10 /octobre /2017 15:33

Les lois mathématiques : outils, et non pas miroirs mystiques de la nature.

Peut-on continuer de considérer que les futures propriétés physiques de la Nature qui seront découvertes le seront encore grâce exclusivement à des équations mathématiques ?

Pour aborder ce sujet, avec précaution, c’est-à-dire d’une façon progressive, sans obligatoirement clore cet article avec une conclusion forte, je reprends un commentaire de C. Rovelli que j’avais archivé il y a une dizaine d’années et qui est un résumé proposé dans Arte-Sciences-Paroles de chercheurs.

Selon C. Rovelli : L'évolution des notions d'espace et de temps.

« Elles n’ont jamais cessé d'évoluer ! Nous nous représentons l'espace comme une boite dans laquelle se trouvent les choses et nous croyons que cette représentation est naturelle, mais en réalité elle est due à Newton. Avant lui, les Grecs jusqu'à Descartes, l'idée dominante de l'espace était tout autre : on pensait qu'il n'y avait pas d'espace indépendamment des objets. Pour Aristote comme pour Descartes, l’espace se définissait comme la structure qui organise les objets entre eux, comme une relation entre les objets qui constituent la réalité. Newton a refusé cette conception, en disant que si on supprime les objets, la matière, il reste quelque chose : l'espace. Avant Aristote, Anaximandre avait déjà évoqué un changement de représentation en indiquant que l'espace n'est pas constitué du haut et du bas, que ces notions de haut et de bas sont relatives à la position d’un observateur. Bref, nos conceptions sont en constante évolution.

Que s’est-il passé au XXe siècle ? Il y a comme un retour à une notion d’espace pré-newtonienne. Einstein défend l’idée que si on supprime le champ gravitationnel, c’est-à-dire l’espace, il ne reste rien. L’espace est à nouveau conçu comme l’ensemble des objets, des particules ou des champs. »

            D’Anaximandre à aujourd’hui 26 siècles se sont écoulés et notre compréhension de l’espace et du temps n’a pas finalement progressé. Pourtant, a priori, les notions d’espace et de temps nous sont familières car c’est avec ces notions que nous formons notre référentiel premier. Est-ce que notre dépendance à l’égard de l’espace-temps ou bien la dépendance de l’espace et du temps à l’égard de ce que nous sommes en tant qu’être humain constitue l’obstacle majeur pour accéder à une réflexion objective, fixée, sur ces notions ? Je n’insisterai pas plus sur le fait que l’obstacle majeur à toute progression de la connaissance en physique est corrélé à la question sans réponse : quelle est la nature de l’espace et du temps ?

            Je propose de prolonger la discussion avec Rovelli car il me semble que c’est la façon la plus vivante de réfléchir à ce problème qui pourrait apparaître vain d’aborder puisque sans réponse depuis, qu’il est posé. Je cite : « Le questionnement sur les notions de temps et d’espace est à nouveau ouvert. Il s’agit de redessiner le monde, et pour cela la pensée philosophique est indispensable, car ce sont les philosophes qui sont capables d’avoir la précision de pensée requise (sic) et d’apporter aux scientifiques les innovations dont ils ont besoin. »

Autant que je sache ce dialogue entre philosophes et scientifiques qui a été ouvertement réclamé et largement entrepris depuis deux décennies n’a pas répondu aux attentes de C. R. Cela n’est pas étonnant car attribuer à la pensée philosophique une capacité d’influencer la pensée scientifique m’apparaît erronée. C’est vraiment sous-estimer l’assurance, véhiculée par la communauté scientifique des physiciens en particulier, que les connaissances qu’ils mettent en évidence atteignent à coup sûr la valeur première de l’objectivité et sont l’émanation du monde réel. Bien que C.R. pense ainsi sincèrement, les quelques échanges que j’ai pu avoir avec lui ne m’ont pas montré une réelle disponibilité à redessiner le monde.  A mon sens ceci n’est pas surprenant de sa part, bien qu’il ait sérieusement creusé le sujet comme on peut le lire dans la citation qui suit :

« La science n’est pas une somme de vérités absolues, la science est le processus qui consiste à tenter de décrire le monde de la manière la plus efficace possible à la lumière de tout ce que l’on sait. Elle se caractérise par sa capacité à toujours remettre en question ses propres conclusions. En ce sens les vérités scientifiques sont toujours provisoires, elles caractérisent une représentation du monde qui elle-même caractérise une époque. La base de la science n’est pas la certitude mais au contraire l’incertitude, la conscience du fait qu’on se trompe toujours et qu’on vit dans l’ignorance et qu’il faut être prêt à abandonner ses idées. D’ailleurs l’obstacle au progrès scientifique est bien souvent l’attachement à des idées qui devraient être rejetées (sic).

Toutes ces considérations relèvent de la philosophie des sciences, et Carlo Rovelli pense qu’elles sont nécessaires et utiles pour les scientifiques qui, comme lui, ont à renouveler leur cadre de pensée. »

Dans mon blog, un de mes principaux objectifs est de faire connaître l’état de l’art de la progression des connaissances en physique, en faisant connaître les mouvements ouverts de la pensée scientifique en général et qui ont une profondeur telle qu’un non spécialiste peut se trouver en résonnance avec ce qui est exprimé. A ce titre C. Rovelli est un excellent exemple et pourtant j’ajoute immédiatement qu’il est dans l’erreur parce qu’il n’a pas encore justement évalué l’ampleur du renouvellement du cadre de pensée en question qu’il préconise.  

Justement, pour qu’il y ait concrètement un réel renouvellement de cadre de pensée en physique, il faut que dans un premier temps les physiciens acceptent l’idée qu’il y a d’autres cadres de recherche et de compréhension qui sont pertinents pour contribuer à de nouvelles avancées en physique. Je pense notamment à la paléoanthropologie et aux neurosciences cognitives. Il me semble qu’au-delà de la philosophie préconisée par CR, ces deux corpus peuvent notablement enrichir le cadre de pensée des physiciens. Je pense qu’il est temps de considérer que l’addition des connaissances et des interrogations qui prévalent dans ces différents corpus ne peut qu’avantageusement dynamiser la quête de savoirs nouveaux dans chacun d’eux et nouer de nouvelles problématiques jusque-là non envisagées. Avec cette perspective l’alliance entre ces domaines ne peut pas être simplement conjoncturelle mais elle doit être décidée sur le long terme pour franchir un cap qui engendrera un saut pour le bénéfice de tous ceux qui cherchent à comprendre comment l’être humain évolue dans l’univers ainsi que comprendre quel est le devenir intelligible de l’univers de l’être humain. Pour que ce cap soit un jour franchi il faudrait donc que les chercheurs les plus représentatifs de ces domaines s’expriment dans un manifeste de la nécessité à notre époque d’une alliance méthodique et pérenne qui indique, étant donné les avancées de ces différents corpus, les avantages du décloisonnement des connaissances et des questionnements.

Ci-dessous, je cite quelques résultats scientifiques passés et en cours qui confortent ma proposition concrète de manifeste.

Je prends un exemple pivot : il y a quelques années des articles publiés, notamment le premier dans ‘Plos One’, ont annoncé qu’il y aurait concomitance entre le début du développement du langage et la capacité à travailler le silex pour fabriquer des outils. Cela remonte à peu près à 1,75 million d’années (voir article du 10/10/2013). Depuis, grâce à l’alliance de la paléoanthropologie et de l’imagerie cérébrale, il y eut de belles confirmations précisant que les aires cérébrales activées quand est méthodiquement reproduit l’action du travail du silex coïncident avec celles des aires cérébrales identifiées du langage.

Dans le N° de ‘La Recherche’ de septembre, il y a un article de S. Dehaene qui s’intitule : « Maths et langage dans le cerveau : Notre objectif est de décrypter le code neural du langage. » Selon la revue : « L’imagerie cérébrale offre une chance unique d’observer le cerveau en fonctionnement. Pionnier des neurosciences cognitives, Stanislas Dehaene utilise cette technologie pour étudier la conscience, et les mécanismes cérébraux à l’origine des capacités humaines telles que le langage. »  (Je recommande la lecture de cet article)

Page 9, on peut lire : « Cette capacité recouvrerait donc plusieurs compétences : le langage, la construction d’outils, le raisonnement mathématique… ». Voyons quelle est cette capacité identifiée par S.D. : « A-t-on idée de la date d’apparition de cette capacité ? Réponse : La pensée géométrique est assez ancienne. Il est très intrigant de voir que, il y a 1,6 et 1,8 million d’années (sic), les hommes façonnaient déjà des objets aux propriétés mathématiques élaborées, notamment des pierres en forme de sphère, comme s’ils possédaient la notion d’équidistance à un point… Le cerveau d’Homo erectus avait peut-être déjà atteint la compétence d’une machine de Turing universelle, capable de représenter toutes les structures logiques ou mathématiques possibles. Peut- être est-ce une illusion, mais pour l’instant, notre espèce a réussi à comprendre l’organisation des structures du monde à toutes les échelles de l’Univers. Dans un deuxième temps, il y a environ 100 000 ans, on observe une explosion culturelle qui suggère un langage, une communication… On peut se demander s’il n’y a pas d’abord la mise en place d’un système de représentations mentales enchâssées, puis l’apparition d’une capacité à communiquer ces représentations. »

Grâce au mariage de la paléoanthropologie et des neurosciences, il est scientifiquement possible d’inférer ce que nous signale S. Dehaene : il y a 1,6 et 1,8 million d’années l’ancêtre de l’être humain a franchi un cap, son cerveau a franchi un cap évolutif tel que nous sommes capables de lui attribuer des compétences que nous sommes à même de caractériser en rapport direct avec les nôtres présentement, je cite : le langage, la construction d’outils, le raisonnement mathématique, la recherche délibérée de la symétrie, bref le cerveau de l’ancêtre de l’être humain est déjà le siège d’une intériorisation d’un système de représentation rationnelle du monde.

Dans l’article du 05/08/2017 : « Appel d’offres », j’anticipe la récolte possible du fruit du nouage entre une question de physique, avec une avancée de la paléoanthropologie, et les moyens de l’imagerie cérébrale, et ainsi pouvoir élucider ce que C. Rovelli a mis en relief et avec profondeur analysé : « Le questionnement sur les notions de temps et d’espace est à nouveau ouvert. Il s’agit de redessiner le monde… » Si, comme j’en fais l’hypothèse l’espace-temps est un propre de l’homme, c’est-à-dire qu’il est fondé par l’être humain à une période du développement d’une conduite consciente d’Homo erectus dans celui-ci qui de facto réduit d’autant le champ de son repérage physique instinctif[1], à une période identique à celle privilégiée par Dehaene, alors ce ne sera pas à l’aide d’équations mathématiques que l’on commencera à redessiner le monde. (Voir complémentairement l’article du 15/08/2017)

Jusqu’à présent, à ma connaissance, il n’y a qu’un seul physicien qui a émis clairement l’idée que les mathématiques ne sont pas un moyen universel pour couvrir la totalité des données de la physique et les propriétés de la nature. Justement, Lee Smolin a identifié que c’était le cas pour une donnée caractéristique du temps : le ‘moment présent’. Je le cite, dans un article du NewScientist du 26/04/2013 : « Mais l’univers réel a des propriétés qui ne sont pas représentables par un quelconque objet mathématique. Une de celle-ci est qu’il y a toujours un moment présent. Les objets mathématiques, étant intemporels, n’ont pas de moment présent, n’ont pas de futurs ni de passés. Toutefois, si on embrasse la réalité du temps et voit les lois mathématiques comme des outils plutôt que des miroirs mystiques de la nature, d’autres faits obstinément inexplicables, concernant le monde deviennent explicables… »  Cette conviction de l’auteur résulte d’une réflexion en profondeur qui est relatée dans son livre : ‘ La renaissance du temps’ (2014, éditeur Dunod), page 273 : « … la physique ne peut plus être comprise comme la quête d’un double mathématique précisément identique de l’univers. Ce rêve doit maintenant être vu comme un fantasme métaphysique qui peut avoir inspiré des générations de théoriciens mais qui maintenant bloque (sic) le chemin vers plus de progrès. Les mathématiques continueront d’être l’humble servante de la science, mais elles ne pourront plus en être la Reine. »

L’énigme de l’espace et du temps qui, comme nous l’a rappelée C. Rovelli, accompagne depuis son origine l’humanité pensante, ne relève pas, comme l’indique L. Smolin, d’une résolution mathématique, mais sera levée, selon mon point de vue, en l’associant en premier lieu à une étape du processus de l’évolution du cerveau de l’ancêtre du genre humain, ce qui fait que depuis l’espace-temps est un propre de l’homme, il est inhérent à l’homme. Il revient à des experts de l’imagerie cérébrale comme S. Dehaene de mettre en évidence la validité ou l’invalidité de cette hypothèse avec, par exemple, l’expérience proposée dans ‘Appel d’offres’.

 

[1] Voir aussi article du 21/07/2015

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