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5 janvier 2018 5 05 /01 /janvier /2018 10:25

Turing or not Turing

Avant tout je souhaite une excellente année 2018 à mes lecteurs.

Je vous cite ci-dessous un extrait d’un article de ‘La Recherche’, (Octobre 2017) dans lequel S. Dehaene livre un entretien :

« La pensée géométrique est assez ancienne. Il est très intrigant de voir que, il y a 1.6 à 1.8 millions d'années 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. On connaît également des dizaines de milliers de bifaces, ces outils pourvus de deux plans de symétrie orthogonaux : ils ont le même degré d'ancienneté, et leur perfection géométrique démontre une recherche délibérée de la géométrie, au-delà de la simple utilité fonctionnelle. Dès lors, je me demande si la capacité de représentation symbolique et récursive n’est pas apparue, dans un premier temps, indépendamment du langage, avant tout comme un système de représentation rationnelle du monde.

Le cerveau d'Homo erectus avait peut-être déjà atteint la compétence d'une machine de Turing universelle (sic), 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 donc 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. »

Depuis que j’ai lu ce document, je suis intrigué par ces propos avancés par l’auteur. Je suis interpelé parce que Dehaene laisserait entendre qu’Homo erectus est doté d’un cerveau qui avait peut-être déjà atteint la compétence d’une machine de Turing universelle… En conséquence dans une bonne mesure la compétence actuelle de notre cerveau est préétablie dès cette époque. Son hypothèse fait penser à une conception platonicienne inversée : ce ne seraient pas les pages de l’Univers qui seraient pré écrites et que le cerveau humain devrait apprendre à décrypter mais ce serait le cerveau de l’homme qui serait pré imprégné d’une compétence spécifique type machine de Turing universelle permettant d’accéder à une compréhension de l’Univers. Ainsi une capacité de perception du monde physique serait déterminée avec l’émergence d’Homo erectus. Notre compréhension actuelle et à venir serait inhérente au cerveau d’Homo erectus. Cela met à mal l’historicité de l’évolution car il est inenvisageable de séparer l’histoire de l’évolution du cerveau des Homos, jusqu’à nous, de l’histoire de ses évolutions physiques intégrales qui sont aussi la conséquence de sa volonté de survie face à l’hostilité de la Nature qu’il ne peut que progressivement comprendre pour progressivement s’adapter et la maîtriser (cf. Descartes)

Pour étayer mon scepticisme je me réfère à E. Mach (1838-1916), bien qu’il ne soit pas habituellement ma source d’inspiration, mais sur le point énoncé je suis totalement en phase : « La tâche des théories physiques consiste à organiser notre expérience conformément au postulat de l’économie de la pensée. Une loi physique est un condensé d’expériences permettant de faire l’économie d’innombrables expériences, une théorie scientifique est une construction ((sic) coordonnant nos sensations en vue de la prédiction d’expériences futures. » Mach, lecteur de Darwin, tient les concepts et les théories scientifiques pour des instruments de la survie de l’espèce.

La théorie de l’évolution met en jeu un processus d’évolution grâce à l’apprentissage, à l’observation, à la scrutation de l’environnement et le résultat s’appelle l’adaptation pour acquérir de l’indépendance vis-à-vis des contraintes environnementales. C’est-à-dire que le cerveau engrange des données mais aussi et surtout développe une capacité progressive à inférer. Capacité acquise à un certain stade de l’évolution du cerveau constituant un tremplin pour projeter une nouvelle phase d’évolution. L’évolution de ces capacités est marquée par l’évolution du volume de ce cerveau et par l’enrichissement des connexions neuronales. Cela correspond à ce que l’on appelle l’encéphalisation : il y a de la matière cérébrale produite pour une taille corporelle qui reste à peu près équivalente. Le volume du cerveau des Homo erectus les plus jeunes a doublé (1200 cm3) au regard des plus anciens, cela correspond à une durée d’un million d’années.

Ainsi concevoir qu’il puisse y avoir une correspondance complète voire partielle entre la compétence d’une ‘machine de Turing universelle’ et le cerveau humain ne peut valoir à mon sens qu’à un stade de développement cérébral correspondant à celui d’Homo Sapiens et encore c’est à voir. Si on tient compte du découvreur (Jean-Jacques Hublin) de l’Homo sapiens le plus ancien (300 000 ans, au Maroc), il nous dit qu’entre notre cerveau d’Homo sapiens « moderne » et celui dont le crâne a été découvert il n’y a pas beaucoup de différences si ce n’est ce qui affecte le câblage du cerveau. C’est peut-être à ce niveau que se joue une différence qualitative significative. 

Rappelons-nous de ce qu’est une machine de Turing universelle : universelle, parce que c’est une machine de Turing qui peut simuler n’importe qu’elle machine de Turing sur n’importe qu’elle entrée (sic). Une machine universelle prend en entrée la description de la machine à simuler et l'entrée de cette dernière (re-sic), (voir wikipédia). La référence à la machine de Turing universelle est obligatoire pour qu’il y ait une relation avec la récursivité.

Dans le ‘Dictionnaire d’histoire et philosophie des sciences’, on peut lire ce qu’implique tout ce qui concerne l’invention de A. Turing (1912-1954) : « Sa conception de machine[1] qui en tant que dispositif mimant les manipulations symboliques qu’opère un humain qui réalise un calcul, prétend modéliser la notion intuitive de calculabilité. » ; « La notion de machine universelle de Turing laissait entrevoir la possibilité de construire un dispositif capable de calculer tout ce qui est calculable, ou disons-le dans les termes de la thèse de Turing, tout ce qu’un calculateur humain peut faire. Les bases formelles étaient posées pour la quête du « cerveau artificiel ». Enfin, en héritage je cite cette problématique durable qu’il nous a confiée : « Le deuxième grand legs de Turing, lié aux présupposés matérialistes de la thèse de Turing, et plus généralement à la tradition (sic) identifiant calcul et pensée, est aujourd’hui perpétué par ceux qui, au sein de la recherche en Intelligence artificielle, considérant les thèses avancées par Turing en 1950 comme leur programme. Leurs réponses, aujourd’hui encore, sont pour le moins insuffisantes. Si calculer est une manière de penser, la pensée en est-elle calculable ? »

A ce stade de l’article, je dois indiquer qu’en exprimant un désaccord avec la thèse de Dehaene, je véhicule peut-être une contradiction car en faisant l’hypothèse que l’espace-temps est un propre de l’homme et en proposant un scénario d’émergence de ce propre (voir article du 05/08/2017) je dois assumer l’idée qu’en conséquence, concomitamment, Homo erectus commence à entreprendre la cogitation, le calcul, de la trajectoire de son déplacement sur la planète Terre. Est-ce que la reconnaissance de cette entreprise peut conduire à rallier le point de vue de S. Dehaene ? Non, je ne le crois pas, même en termes de potentialité, la compétence d’une machine de Turing universelle ne peut pas être un attribut d’Homo erectus. (C’est un sujet à suivre, de toute façon je considère que ce débat est très, très, important et remercions S. Dehaene d’en être l’initiateur.)

 

[1] Alan Turing a imaginé une telle machine en 1936. Cette machine est considérée par certains comme l'origine de l'ordinateur à programme enregistré conçu par John von Neumann (1946) qui porte maintenant son nom : l'architecture de von Neumann.

 

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5 décembre 2017 2 05 /12 /décembre /2017 09:15

Matières à réflexion.

Les grands courants philosophiques occidentaux, qui ont précédé le XXIe siècle commençant, peuvent être caractérisés, entre autres, par Martin Heidegger qui situe la question de l’Être au cœur de sa réflexion, par Max Scheler qui privilégie la question de l’Homme dans le monde, la question de l’existence qui fut le sujet central de Karl Jaspers, la question de la connaissance pour les néokantiens, et encore la question du phénomène pour Edmund Husserl…

Aujourd’hui, il y aurait suffisamment de connaissances fiables et réunies pour rendre compte du phénomène de l’émergence de l’être humain dans le monde avec ses facultés et ses compétences, avec, par contre, une contribution du champ de la pensée hautement philosophique pour étayer ce processus de plus en plus réduite.

Ainsi, il vient d’être publié le livre (Seuil) : ‘Aux origines de la société humaine’ de Bernard Chapais, professeur d’anthropologie à l’université de Montréal. Chapais a entrepris un programme de recherche interdisciplinaire sur l’évolution de la socialité humaine, alliant biologie, psychologie et anthropologie socioculturelle. Selon lui, nous partageons certains comportements sociaux avec les sociétés primates. Mais nous possédons aussi quelques traits spécifiques : système de reproduction fondé sur la monogamie, parenté dans les rapports sociaux et force des liens entre groupes. Ces phénomènes ont des fondements biologiques et définissent la structure profonde des sociétés humaines[1]. La structure profonde de la société humaine se révèle être un amalgame original de traits ayant différentes origines, le fait qu’elle soit décomposable en éléments qui ont une histoire évolutive et des bases biologiques indique qu’elle est inscrite dans la nature humaine (être de la nature) – et non une création culturelle (symptôme de l’être dans la nature). Son avènement coïncide avec la véritable naissance de la société humaine.

B. Chapuis affirme un point de vue qui me met en éveil : « Il ne s’agit pas de substituer des explications biologiques aux explications culturelles mais s’assurer que les deux ensembles sont compatibles et concordants, et de chercher à corriger et enrichir les théories en conséquence. La congruence interdisciplinaire est un principe fondamental de la méthode scientifique. »

Après l’étude de l’émergence de la société humaine, faisons un zoom en nous référant au livre qui a pour titre : ‘Le Règne du langage’ (éditeur, R. Laffont ; auteur T. Wolfe), pour rendre compte de l’émergence de l’Homme. Quelle est « la particularité des particularités » humaines ? selon l’auteur, il s’agit du langage. Le livre tente de rendre compte des tentatives successives pour expliquer les origines de cette caractéristique fondamentale de l’espèce humaine.

Plus concrètement, à partir du 8/01/2018, Stanislas Dehaene nous promet un cours hebdomadaire au Collège de France : « Origines du langage et singularité de l’espèce humaine » et c’est avec l’appui des neurosciences que Dehaene va nous expliquer par quel processus évolutif de notre cerveau l’acquisition du langage a été engendrée.  

Voyons déjà ce qu’il annonce en préambule dans un article dans la Recherche de Octobre 2017 : « Notre objectif est de décrypter le code neural du langage » ; avec son équipe, il étudie les mécanismes cérébraux à l’origine de nos capacités cognitives de haut niveau, comme les mathématiques et le langage. Ces capacités sont sous-tendues par une aptitude propre au cerveau humain : celle d’assembler des symboles pour former des représentations mentales d’ordre supérieur. Cette compétence combinatoire, sélectionnée au fil de l’évolution, ferait de l’homme une espèce si singulière.

Il se demande : « …si la capacité de représentation symbolique et récursive n’est pas apparue, dans un premier temps, indépendamment du langage, avant tout comme un système de représentation rationnelle du monde. Le cerveau d’Homo erectus (environ 2000 000 d’années) 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 (sic). Dans un deuxième temps, il y a environ 100 000 ans, on observe une explosion culturelle qui suggère un langage, une communication… On peut donc 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. » et il ajoute : « …que c’est difficile à trancher sur le plan historique parce que, ni les langues, ni la musique, ni les mathématiques ne se fossilisent ! Cependant, notre génome et notre cerveau portent les traces de notre évolution. Je suis persuadé que, dans la prochaine décennie, les neurosciences combinées à une approche génétique apporteront des réponses solides à la question de l’origine des langages du cerveau. »

Des hypothèses formulées par S. Dehaene, certaines méritent d’être interrogées, notamment celle qui fait référence à : « un système (complet) de représentation rationnelle du monde. » que le cerveau d’Homo erectus aurait déjà intégré. Est-ce inhérent au cerveau de cet Homo, c’est-à-dire ce serait une caractéristique propre du cerveau de cet Homo, ou est-ce le fruit d’un apprentissage, qui s’engagerait spécifiquement avec cet Homo, en rapport avec la confrontation au rude monde dans lequel Homo erectus cherche à concevoir sa place ?

La thèse de l’apprentissage est celle que je retiens avec l’idée que le cerveau des Homos qui se sont succédés jusqu’à l’homme moderne a évolué et qu’il fut un facteur de sélection. Globalement l’évolution de notre cerveau est continue et c’est, entre autres, grâce à l’intégration-compréhension des lois physiques de ce monde auquel fait référence Dehaene que cette continuité est garantie. Enfin, je constate avec intérêt que Dehaene prévoit à l’avance : « qu’il faudra les neurosciences combinées à une approche génétique pour apporte des réponses solides à la question de l’origine des langages du cerveau. »

En ce qui concerne l’émergence du langage, il y a eu de très bonnes publications qui indiquent que cette émergence est corrélée avec la pratique et l’aptitude progressives de la taille des silex dès le Paléolithique, à partir d’Homo erectus ou Homo ergaster.

Dans la suite de cet article nous continuons de réfléchir à l’essor de l’intelligence et du langage humains et de l’exceptionnel degré de la socialisation des individus avec Antonio Damasio (professeur de neurosciences, neurologie et psychologie, il dirige l’institut du cerveau et de la créativité de l’université de Caroline du Sud), à l’occasion de la publication de son livre : ‘L’ordre étrange des choses, la vie, les sentiments et la fabrique de la culture’ (édit. O. Jacob).

Antonio Damasio nous propose de faire une plongée dans les profondeurs du temps biologique pour penser aux origines de cet essor. Je cite : « En observant les bactéries (formes de vie apparues il y a, à peu près, 3.5 milliards d’années) ça a été une révélation pour moi, de constater qu’il y a chez elles une complexité des comportements, une émotivité, des stratégies (sic). Certaines travaillent très dur, mais il y a des bactéries traitresses, il y en a qui rusent pour ne rien faire et profiter de ce que font les autres… C’est très beau, très étrange, parce qu’il n’y a aucune possibilité qu’il y ait une pensée chez elles. Chez les bactéries, il y a des comportements qui s’apparentent à nos comportements culturels (sic). »  

Evidemment, il est lucide, il sait qu’un ‘fossé’ sépare cette culture-là de la nôtre. Mais selon lui, « il y a entre les deux une continuité du désir – plus déclaré chez l’homme que dans les bactéries – de durer, d’avancer, poussé par une force originaire qui s’observe sous les microscopes autant que dans les sociétés humaines ». Personnellement je n’ai jamais pensé que l’être de la nature que je conçois en rapport avec l’être dans la nature pour rendre compte de la dynamique de conquête sans fin des lois physique de la nature, puisse avoir une explication originaire aussi profonde dans le temps. Sans être en mesure de partager, encore moins d’adhérer, à la thèse de A. Damasio, il est à coup sûr enrichissant de comprendre son cheminement intellectuel. Alors analysons ce qu’il propose : « Cette conception d’une culture purement intellectuelle me semble toutefois quelque fois limitée. Comme si l’intelligence créatrice s’était matérialisée sans élément déclencheur(sic) et avait simplement suivi le mouvement sans motivation sous-jacente, en dehors de la raison pure (la survie n’est pas un facteur de motivation recevable, dans la mesure où cet argument élimine les raisons expliquant pourquoi la survie est un sujet de préoccupation). Comme si la créativité ne faisait pas corps avec cet édifice complexe qu’est l’affect (sic). Comme si enfin la cognition avait pu à elle seule assurer la poursuite et la gestion du processus d’invention culturelle – sans que la perception de la valeur des événements vécus, bons ou mauvais, ait voix au chapitre. »

Or, contrairement à ce qu’affirme Damasio, les paléoanthropologues considèrent que la volonté de survie au sein de la nature hostile fut un facteur de la sélection de nos très lointains ancêtres, jusqu’à l’avènement d’Homo sapiens, et notamment les rudes changements climatiques sur la planète Terre contribuèrent à accélérer les phases de sélection. Il a fallu développer de l’intelligence pour concevoir des stratégies de survie dans ces nouvelles situations, décrypter qu’elles étaient ces propriétés de la nature qui mettaient en cause l’existence propre d’Homos. Cette thèse des paléoanthropologues me convient pour penser l’avènement et l’essor de la connaissance de la physique. Ainsi, les premiers pas d’une pensée consciente de l’espace et du temps, c’est-à-dire les premiers pas d’un processus de capture intellectuelle de l’espace-temps, se sont imposés à Homo ergaster (ou un autre, car on ne sait pas encore dater correctement) en vue de ‘calculer’ la durée du chemin à parcourir pour aller à la mine de silex et revenir se réfugier avant la nuit tombante dans la caverne habitée, pour ne pas être une proie exposée à ses prédateurs.

Je considère qu’il y a de quoi faire son miel avec l’ouvrage de A. Damasio, et il est utile d’être ouvert à son travail prospectif car il y a de sa part une part importante d’observations du comportement spontané des bactéries qui l’amène à exprimer une idée qui devrait mettre dans un état d’alerte positive les physiciens, je cite[2] : « Dans leur volonté non réfléchie de survivre, elles cherchent la compagnie d’alliées partageant leur but. Leurs réactions collectives face aux attaques de tous types suivent la même logique non réfléchie : le groupe cherche automatiquement à dominer par le nombre en adoptant l’équivalent du principe de moindre action (sic). Les bactéries respectent les impératifs homéostatiques[3] à la lettre. » Or le principe de moindre action a été intellectuellement capturé en 1744, par P.l. Moreau de Maupertuis en ces termes : « L'Action est proportionnelle au produit de la masse par la vitesse et par l'espace. Maintenant, voici ce principe, si sage, si digne de l'Être suprême : lorsqu'il arrive quelque changement dans la Nature, la quantité d'Action employée pour ce changement est toujours la plus petite qu'il soit possible. » Il est le principe fondamental exploité par les physiciens depuis l’époque de sa formulation et il n’y aurait pas de physique quantique des champs ni de théorie des cordes sans l’utilisation de ce principe. Alors ?

Bon ! il y a de quoi être perplexe. In fine c’est une affaire de conviction et Damasio est guidé par une profonde conviction comme il le dit : « Les sentiments, en leur qualité d’adjoints de l’homéostasie, sont les catalyseurs des réactions qui ont permis l’émergence des cultures humaines. Est-ce là une formulation recevable ? Peut-on raisonnablement postuler que les sentiments ont motivé les inventions intellectuelles qui nous ont apporté : 1) les arts ; 2) la réflexion philosophique ; 3) les croyances religieuses ; 4) les règles morales ; 5) la justice ; 6) les systèmes de gouvernance politique et les institutions économiques ; 7) la technologie ; et 8) la science ? J’estime, avec la plus profonde conviction, que tel est le cas. »

Dans une bonne mesure tous les auteurs et ouvrages récents que j’ai évoqués dans le présent article sont partie prenante du fond théorique sur lequel je déploie mes hypothèses que je présente au fur et à mesure depuis 5 ans sur le blog et dans mon cours depuis 10 ans : « Faire de la physique en ‘Présence’ », il y a donc de ma part une invitation à les lire et… relire : Kant, Heidegger, Jaspers, Scheler, Husserl, etc.

 

[1] ‘La recherche’ décembre 2016

[2] Page 85, de ‘La Recherche’ décembre 2017.

[3] Homéostasie est un concept clé du parcours théorique de Damasio ainsi : « L’homéostasie est le fondement de la vie biologique et socioculturelle humaine. »

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27 novembre 2017 1 27 /11 /novembre /2017 16:50

                        La réalité ? C’est vous qui la faites II.

Dans la continuité de l’article précédent je reprends la traduction de l’article de Ph. Ball (page 32), au niveau où il met en exergue une théorie radicale actuellement proposée par Markus Müller (Théoricien à l’Institut d’optique quantique et d’information quantique à Vienne). En effet M. Müller indique que la conception proposée par les QBists n’est pas suffisamment radicale[1], il explique pourquoi et je cite : « Le QBism assume qu’il y a un monde extérieur qui est le support des résultats de nos expériences. » et Müller commence par le postulat suivant : « Il n’y a pas de ce monde des QBists. Cela veut dire que l’on doit imaginer qu’il n’y a pas de lois fondamentales de la nature (sic) – pas de Relativité Générale, pas d’équations de Maxwell ni de Principe d’Incertitude d’Heisenberg. Le fait de rejeter la physique avec ses lois conduit Müller à concevoir un monde hypothétique sur la base d’une logique mathématique restante (sic). »

A ce stade, je propose de commenter car à mon sens c’est une erreur d’affirmer qu’il n’y a pas tout autant qu’il y a : dans le monde extérieur, car nous ne pouvons être que totalement ignorant de ce fait et le rester à demeure. Par contre on ne peut pas dire qu’il n’y a pas ces lois citées par Müller, c’est un postulat complètement artificiel qui ne peut engendrer que des conceptions artificielles. A l’évidence les lois citées ci-dessus sont là, elles ont été intellectuellement conçues et sont positivement vérifiables, reste à interpréter correctement ce qu’elles nous révèlent car elles ont un sens qui n’est pas banal. Selon mon hypothèse on ne peut pas affirmer qu’elles sont dans la nature, ni qu’elles ne sont pas dans la nature, mais elles sont révélatrices de l’interaction, de la dépendance, de l’être humain à l’égard de la nature. Elles sont révélatrices que l’être humain doit continuer de réduire sa dépendance (son ignorance) à l’égard de la nature et donc ne pas cesser de la décrypter pour que l’être dans la nature prospère en réduisant la part de l’être de la nature (voir article du 18/03/2015 : Décrypter la physique comme science de l’interface de l’être humain et de la Nature !). La valeur croissante des lois émergentes de la physique au cours du temps révèle l’histoire du développement intellectuel de l’humanité, ex : de la loi de Newton à la loi d’Einstein, les lois de Maxwell à l’électrodynamique quantique. C’est sur la base du constat de cette dynamique que l’on doit enchaîner la recherche de nouveaux paradigmes qui permettront de lever les obstacles que nous rencontrons pour prospecter (creuser) plus loin de nouvelles lois de physique.  

Puisque Müller postule qu’une logique mathématique reste fondamentalement à l’œuvre lorsqu’on efface toute existence de lois physiques, voyons comment il exploite cette hypothèse radicale. Il considère qu’il faut privilégier la théorie de l’information algorithmique qui est un sous ensemble de la théorie de l’information et de la science informatique. Selon Gregory Chaitin : “C’est ce qui résulte quand on met la théorie de l’information de Shannon et la théorie de Turing de l’informatique dans un même shaker à cocktail et que l’on secoue vigoureusement. » (Voir wikipédia anglais).

Nous n’avons pas besoin d’être spécialiste de cette théorie de l’information algorithmique pour comprendre ce à quoi Müller aboutit, car il nous propose l’interprétation suivante de son résultat : « Ainsi l’observateur déduit un ‘modèle’ simple de la réalité, caractérisé par des lois régulières et compréhensibles (sic) qui sans problème connecte une expérience à la suivante. Cela semble profondément étrange : comment le hasard fait émerger une conduite apparemment structurée par des lois ? C’est un peu la façon dont nous comprenons l’état gazeux. Bien que toutes les configurations des molécules soient possibles, la probabilité de la distribution des vitesses des molécules que nous observons est gaussienne et les molécules sont aussi observées uniformément distribuées dans l’espace. De ceci nous parvenons à aisément mesurer dans le cadre de lois simples : pression, température et volume. Ces lois ne sont pas écrites dans les molécules de gaz elles-mêmes, elles sont des propriétés émergentes des probabilités des différentes configurations. »

Le résultat de Müller nous l’avons déjà anticipé, voir article du 1/10/2014 : « Au sein d’une éternité parmi tous les possibles… », je conseille de relire cet article car mon argumentation s’appuie aussi sur les résultats des travaux de S. Dehaene qui offrent une compréhension scientifique de notre fonctionnement cérébrale, en utilisant aussi le pouvoir prédictif des statistiques Bayésiennes comme le postule aussi M. Müller dans sa théorie. J’insiste sur l’existence d’une différence notable car Müller, en tant que disciple de Platon-Galilée, postule que les statistiques bayésiennes sont une réalité de la nature, alors que Dehaene observe que ces statistiques permettent de rendre compte de résultats propres à l’intelligence humaine. C’est évidemment ces résultats, promus par Dehaene, qui corroborent l’hypothèse : ‘Décrypter la physique comme science de l’interface de l’être humain et de la Nature’ et qui autorisent à interpréter le développement des connaissances en physique ainsi que leur essence avec cette dynamique de conquête que je rappelle souvent : « Au sein d’une éternité parmi tous les possibles, l’anthrôpos ne cesse de creuser sa connaissance de l’univers… » On notera que l’interprétation donnée par Müller n’est pas lointaine de celle que je propose quand il indique que parmi toutes vitesses et positions possibles des molécules d’un gaz on en observe qu’une des valeurs centrales. Mais chez lui il n’y a pas de dynamique de creusement et il n’y a pas de perspective.

Quand même, globalement, avec des choix de référentiels très différents nous obtenons des résultats qui se rejoignent dixit en page 32 en conclusion : « Cette image d’un univers construit directement par les expériences de l’observateur est si ‘en dehors des clous’ que les autres chercheurs savent à peine ce qu’ils peuvent en faire… Müller lui-même est parfaitement conscient qu’il n’a pas choisi un chemin facile, mais il considère que cela en vaut la peine et premièrement ce n’est pas aussi absurde que cela paraît. Mais ce sera un important challenge de convaincre les gens, étant donné que la vue du monde qui est suggérée est si inhabituelle et différente de ce que nous avons la coutume de penser. »

En synthèse : Müller nous dit : définitivement il n’y a pas de réalité physique réelle, c’est l’observateur qui en conçoit une. Selon moi : c’est la ‘Présence’ d’un ‘sujet pensant’ qui contribue progressivement à concevoir du sens à des lois physiques sans pouvoir pour autant affirmer qu’elles sont là dans la nature.

 

[1] Sur ce sujet du QBism, voir article du 11/01/2014, ‘l’étrangeté quantique une illusion ?’ article dans lequel j’ai exprimé mon désaccord sur cette théorie, mais pour des raisons différentes que celles émises par Müller.

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21 novembre 2017 2 21 /11 /novembre /2017 09:02

Finalement cela sera compris et accepté.

Des récents articles m’autorisent à cet optimisme affiché. Il y a malgré tout encore du chemin à parcourir car les auteurs de ces articles n’évoquent pas quel est le paradigme et quelles sont les expériences qui permettront de valider l’hypothèse : La Réalité ? C’est vous qui la faites.

Depuis dix ans j’assure un cours qui s’intitule :  Faire de la physique en ‘Présence, ‘Présence’ : active, qui investit, décrypte, apprend, qui ne se réduit pas à de la simple conscience, je suis satisfait de lire ce qui constitue une convergence forte avec mon hypothèse fondamentale (voir entre autres dans le Blog : articles du 2/11/2012 et article du 1/01/2013).  

Lu dans le NewScientist, l’article de Philip Ball du 8/11/2017, article au titre affirmatif sur le site : Consciemment quantique : Comment vous faites toutes choses réelles.

Ou encore dans la version papier : La Réalité ? C’est vous qui la faites. Soit « Reality ? It’s what you make it »

Je traduis et cite, puis commenterai : « L'idée que nous créons la réalité semble absurde. Mais une nouvelle audacieuse compréhension de la théorie quantique suggère que les lois fondamentales de la nature émergent de nos propres expériences.

La réalité existe-t-elle sans nous ? Albert Einstein n’en avait aucun doute : assurément la lune ne disparaît pas quand nous ne la regardons pas, demande-t-il, une fois, incrédule. Il avait été provoqué par la proposition, provenant de la théorie quantique, que les choses ne deviennent réelles seulement lorsque nous les observons. Mais ce n'est pas une idée si idiote, et même Einstein gardait l'esprit ouvert. « Il est fondamental pour la physique (sic) que l'on assume un monde réel existant indépendamment de tout acte de perception », écrit-il dans une lettre en 1955. "Mais ceci nous ne le savons pas."

Cela fait des décennies que les physiciens découvrent avec exaspération qu’il est difficile d’écrire la place de l'observateur dans la théorie quantique. Maintenant, certains envisagent une époustouflante alternative : une description cohérente de la réalité, avec toutes ses bizarreries quantiques, peut tout simplement surgir d’expériences subjectives aléatoires. Cela ressemble à la « perspective d'un fou », dit l'auteur de cette audacieuse nouvelle théorie, parce qu'elle nous oblige à abandonner toute notion de lois physiques fondamentales (sic). Mais si elle s’impose, elle résoudrait non seulement quelques énigmes profondes sur la mécanique quantique, mais elle chamboulerait aussi nos idées les plus profondes sur la réalité elle-même.

Quand il s'agit de prévoir de quelle façon dont le monde se comporte, la théorie quantique est indépassable : chacune de ses prédictions, peu importe qu’elle soit contre-intuitive, est corroborée par l'expérience. Par exemple, les électrons peuvent parfois afficher un comportement caractéristique ondulatoire, bien qu’ils semblent dans d'autres circonstances se comporter comme des particules.

Onde de confusion

Avant l'observation, de tels objets quantiques sont dits être dans une superposition de toutes les observables possibles. Cela ne signifie pas qu'ils existent dans tous les états à la fois, mais ce que nous sommes plutôt autorisés à dire c’est que tous les résultats de mesure sont encore possibles. Cette potentialité est décrite par la fonction d’onde quantique une expression qui encode tous les résultats de mesure possibles y compris leurs probabilités relatives d’obtention.

Mais ce que la fonction d’onde peut nous dire à propos de la nature d’un système quantique, avant que l’on réalise la mesure, n’est pas évident. L’acte de mesure réduit toutes les observables possibles à une seule, opération appelée réduction de la fonction d’onde – mais personne ne sait réellement ce que cela veut dire. Des chercheurs pensent que cela pourrait correspondre à un processus réel comme la désintégration radioactive. Ceux qui souscrivent à l’interprétation des mondes multiple (thèse de H. Everett) pensent que c’est une illusion provoquée par une scission de l’univers en autant d’observables possibles. D’autres disent qu’il n’y a pas de possibilité d’expliquer les choses – et qui s’en préoccupe ? Les maths sont efficaces, donc taisez-vous et calculez.

Qu’elle que soit l’interprétation, la réduction de la fonction d’onde semble dépendre d’une intervention ou d’une observation ce qui provoque d’énormes problèmes, pas moins que celui du rôle de la conscience dans tout ce processus. C’est ce que l’on appelle le problème de la mesure ce que l’on reconnaît comme étant le plus grand mal de tête de la théorie quantique… »

L’article de Ph. Ball n’est pas facile à traduire parce qu’il y a à mon sens beaucoup trop d’idées, de réflexions, exprimées dans la gangue de la pensée traditionnelle donc classique. Ainsi l’auteur persiste à évoquer la réalité en référence à la conception réaliste si chère à A. Einstein. D’ailleurs ce n’est pas fortuit que l’auteur le cite dès ses premières lignes, comme s’il avait besoin de cette caution pour que ses arguments suivants développés acquièrent de la crédibilité. Il semblerait donc que l’année de son décès, Einstein aurait exprimé une incertitude, certes (très) faible, à propos de sa métaphysique réaliste.

Comme l’assume Einstein il est fondamental de considérer qu’il y a un monde réel d’un côté et le physicien de l’autre et la tâche du physicien est de révéler objectivement la réalité de la nature du monde. Cela revient à considérer que le physicien : l’être humain est un habitant de ce monde et il est venu habiter après coup, une fois que celui-ci fut établi. Ce qui exclut qu’il puisse être une conséquence de ce monde. Cette métaphysique réaliste a été particulièrement fertile pour l’auteur de la Relativité Générale, car il est certain que sans ce préalable métaphysique A. Einstein n’aurait pas eu la maîtrise du fil qui l’a conduit après dix années de persévérance à ce résultat.

En mécanique quantique, il n’est pas approprié de parler de réalité au sens strict du terme car dans la plupart des cas il est plus judicieux d’évoquer les objets, les propriétés, tels qu’ils nous apparaissent, et il faut accepter l’idée que cela fonde un état de connaissance complet, maximal. Toute référence à l’idée, d’objets réels, de propriétés réelles, à laquelle il faut renoncer, ne peut qu’induire de la confusion dans notre raisonnement, dans notre discours (voir article du 18/09/2017), et évidemment ce n’est pas qu’un problème de sémantique. A défaut d’atteindre une quelconque réalité (puisque nous ne pouvons pas la dire), sans pour autant affirmer qu’il n’y en a pas, nous sommes, par contre, assurés d’atteindre une vérité stable, sur les objets physiques et les propriétés physiques observés et donc une vérité stable qui est communicable entre les scientifiques.

Renoncer à la croyance : que le physicien décrit le monde réel, est bouleversant car cela met fin non seulement à une croyance assurée depuis des siècles mais cela déplace et transforme la réalité de la relation entre l’être humain et la Nature que nous pensons immuable puisque l’être humain serait immuable. Renoncer à considérer : que la Nature est saisie telle qu’elle est effectivement, plutôt que telle qu’elle nous apparaît, est pressenti comme une réduction de l’autonomie de la posture de l’être humain au sein de celle-ci et oblige le physicien à renoncer à sa croyance de maîtriser un langage universel en l’occurrence celui de mathématiques.

 Peut-être est-ce fortuit, mais je souligne quand même que ce présent article avec son titre décapant est écrit par un journaliste scientifique. De même deux semaines auparavant un article que j’ai signalé en fin de mon article du 29/10 : « Une expérience quantique dans l’espace confirme (sic) que la réalité est comme vous la faites » ; « Quantum experiment in space confirms that reality is what you make it », signé par Adrian Cho qui lui aussi m’a assuré qu’il était un journaliste scientifique et non pas un physicien. De plus son titre décapant qui précède de deux semaines celui identique de Ph. Ball, est excessif comparé à son contenu. Dans cet article A. Cho, rapporte des interviews de physiciens qui évoquent des sujets d’intérêts sans relation avec le titre. L’un indique que c’est bien de faire de la physique quantique dans l’espace, l’autre indique que mener des expériences qui mixent la mécanique quantique avec la relativité restreinte est original. Sans forcer le trait on peut constater que les physiciens répugnent à accepter des interprétations qui font les titres de ces articles.  

Supposons maintenant que ce qui est proclamé dans les titres des articles : ‘la réalité est comme nous la faisons’, ou « la réalité est ce que nous la faisons » ou encore « la réalité est telle que nous faisons » est juste et de plus cela peut se vérifier expérimentalement comme je le propose dans l’article : « Appel d’offres » du 05/08/2017 avec l’hypothèse que ‘l’espace-temps est un propre de l’homme’ constituant une porte d’entrée à la compréhension de notre perception du monde quantique et partant nous permettra de commencer à penser quantique. (voir article du 26/09/2015)

Supposons que tout ceci est valide, est-ce que cela modifie ce que l’on sait présentement en physique ? Pour l’essentiel : Non. Ce qui changera c’est l’interprétation de ce savoir des physiciens qui sera reconnu comme étant celui qui résulte des capacités cérébrales d’investissement et d’entendement de l’être humain qui sont déterminées étant donné le niveau actuel de l’évolution de l’humanité. Les lois physiques devront être considérées comme résultant de l’interface des interactions entre l’Être humain et la Nature et non pas des lois de la Nature sans Présence de l’être humain. Bref, ce sera la fin de la croyance à la métaphysique réaliste. Bref, toute pensée qui est polarisée par la quête d’une réalité de la nature qui existerait est une pensée prisonnière et au bout du compte aveugle à l’égard de la réalité constitutive de l’être humain. 

Ainsi si l’on découvre que l’espace-temps est un propre de l’homme alors avec ce nouveau paradigme on franchira un nouveau stade de l’évolution intellectuelle du genre humain puisque on aura identifié une détermination profonde. Naturellement à ce stade on deviendra capable de penser quantique, après plus d’un siècle d’apprentissage.

Le paradigme concomitant qui surgit nous conduit à conjecturer qu’il n’y a pas de monde réel qui nous soit accessible en dehors de ce que nous sommes, ce dont nous sommes capables d’investir c’est notre monde, qui n’est pas ‘Le Monde’. Il n’est pas souhaitable d’entretenir l’idée que certes ce n’est pas ‘Le Monde’ que l’on investit intellectuellement mais malgré tout on accède à une image plus ou moins réaliste de celui-ci (Souvenons-nous de la tentative infructueuse proposée par B. d’Espagnat avec sa théorie du ‘Réel Voilé’). A mon sens nous devons nous accorder la liberté la plus ample pour réduire nos préconceptions et mieux comprendre ce que nous sommes en tant que sujet pensant avec nos déterminations qui correspondent à l’état de notre évolution car contrairement à l’implicite de la métaphysique d’Einstein nous ne sommes pas des habitants du monde mais nous en sommes la conséquence qui doit concevoir et conquérir une place jamais finie au sein de celui-ci. C’est une dynamique du vivant en conscience qui est à l’œuvre.

Nous véhiculons encore des préconceptions consécutives aux déterminations qui nous habitent encore et celles-ci se révélant au fur et à mesure de l’avancée de nos connaissances futures seront objectivement abandonnées.

Le paléoanthropologue P. Picq, dans un article : ‘Le roman des intelligences’ (Pour la Science, juillet-septembre 2016 : Intelligence, notre cerveau a-t-il atteint ses limites ?), nous dit : « Nous entrons dans la troisième coévolution. La première coévolution concerne tous les organismes vivants et leurs interactions. La deuxième se met en place avec les premiers hommes (Homo erectus) avec des innovations techniques et culturelles, comme la cuisson et la taille des outils, qui modifient et sélectionnent nos organismes, des gènes aux capacités cognitives. La troisième se manifeste depuis le début du XXIe avec l’impact des NBIC (nanotechnologies, biologie naturelle et de synthèse, sciences informatiques et cognitives)

Mais contrairement aux sirènes du transhumanisme qui postulent que l’évolution est arrivée à son terme et que nos technologies doivent prendre le relais, il faut penser notre avenir en fonction des interactions de ces trois coévolutions : l’émergence, en quelque sorte, d’une nouvelle intelligence. Car, fondamentalement, c’est quoi l’intelligence ? Essentiellement des interactions… »

La lecture de P. Picq est l’occasion de rappeler à quel point les physiciens ont intérêt à décloisonner le corpus de leur connaissance et relever leur regard prospectif. Je termine à ce stade l’article mais sur le sujet traité, je publierai un prochain parce qu’il y a dans de celui de Ph. Ball encore matière à réflexion.

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29 octobre 2017 7 29 /10 /octobre /2017 07:44

L’étrangeté quantique de la lumière survit après un aller et retour dans l’espace

Avec cet article je contribue à enrichir notre documentation concernant les énigmes de la mécanique quantique. Cet article nous dit que dans une expérience extrême, réalisable étant donné les moyens technologiques dont nous disposons aujourd’hui, nous avons une confirmation de la problématique que révèle le photon : onde ou particule. Problématique qui est posée depuis un siècle et que j’ai traitée dans l’article du 05/08/2017 dans lequel je propose une expérience de résolution éventuelle de cette énigme.

            L’article nouveau est du 25/10 sur le site du Newscientist, je joins l’original en dernière page, et j’en propose une traduction des parties essentielles :

            « L’étrangeté quantique de la lumière survit après un aller et retour dans l’espace. »

La mystérieuse dualité onde particule du monde quantique a été testé en utilisant les satellites – instaurant un nouveau record de distance de plus de 3000 km pour une détection de cette conduite bizarre.

            Nous savons que les photons sont des quanta d’énergie, ou des particules (corpuscule), mais dans quelques expériences les particules peuvent agir comme des ondes. Selon la physique du modèle standard, nous pouvons observer soit la nature ondulatoire ou la nature corpusculaire de ce système quantique, mais jamais les deux au même moment. De quelque façon que nous essayons, l’action de la mesure du photon oblige celui-ci à se comporter d’une façon ou d’une autre.

            En 1978, le physicien J. A. Wheeler suggéra une expérience dite du choix différé, dans laquelle la décision de chercher soit la nature ondulatoire ou corpusculaire du photon est retardée jusque après que le photon soit déjà entré dans le dispositif expérimental.

            Si on suppose que le photon pénètre dans un dispositif expérimental conçu pour l’observer en tant que corpuscule et que l’on décide au dernier moment de faire un changement soudain de dispositif de détection dans sa nature ondulatoire, qu’est-ce que fera (sic) le photon ? La théorie dit que le photon doit apparaître sous l’aspect ondulatoire.

            Où est-ce que l’étrangeté quantique s’arrête ?

            Ces deux dernières décennies, des expériences ont testé les idées de Wheeler et ont indiqué qu’elles étaient correctes. Mais les plus longues distances parcourues par le photon dans ces expériences étaient de l’ordre de 140 km.

            Maintenant, Paolo Villoresi et ses collègues ont réalisé cette expérience en utilisant les satellites pour tester la mécanique quantique au-delà des milliers de km, ouvrant la voie à des applications de niveau spatial. « Comme Galilée, qui était professeur à Padoue, nous l’a enseigné, vous devez vérifier vos lois aux frontières [de l'endroit où] vous pensez les utiliser. »

Initialement, à sa mise en place, un pulse de lumière laser entre dans un dispositif appelé un séparateur de faisceau, qui crée deux chemins à prendre pour la lumière. Un chemin est droit et l'autre a un détour, de sorte que la lumière sur le chemin droit a une distance plus courte à parcourir. Ensuite, la lumière sur le chemin de détour rejoint le chemin droit et les deux pulses parcourent le même route vers un satellite en orbite basse terre, l’un des pulses étant en retard vis-à-vis de l'autre.

Le satellite renvoie par réflexion les pulses de lumière vers la terre, où ils rencontrent un dispositif au hasard et permet une des deux choses : soit il ne fait rien, soit il retient le premier pulse de lumière suffisamment de sorte que la paire émerge en même temps et donc atteint un détecteur au même moment. Cette décision correspond au choix retardé de Wheeler. Ne rien faire laisse les longueurs des chemins inégales, tandis que l'ajout d'un délai sur un chemin équivaut à rendre les longueurs des chemins égaux.

Les interférences émergent.

Lorsque les chemins sont inégaux et que les photons arrivent l'un après l'autre, nous pouvons dire quel chemin ils ont pris. Dans ce cas, ils se comportent comme des particules.

Lorsque les deux chemins sont égaux en longueur, les détecteurs ne peuvent pas dire quel chemin chaque photon aura pris. Dans ce cas, chaque photon finit dans une superposition pour avoir pris les deux chemins à la fois, et interfèrera avec lui-même, montrant sa nature ondulatoire - même si, dans notre façon de penser classique, il aurait dû entrer et quitter l'expérience comme un corpuscule. Faites cette expérience beaucoup, beaucoup de fois, et émerge une figure d'interférence caractéristique des ondes.

Sur le site phys.org, deux jours après celui du NewScientist, un article sur le même sujet a été publié, je le joins aussi dans sa forme originale et j’en commente quelques extraits, pour montrer une latitude d’interprétations qui est révélatrice d’une impossibilité toujours actuelle de penser juste sur les causes de cette étrangeté.

1e extrait : « … la lumière se comporterait à la fois comme une particule et une onde, mais les expériences subséquentes semblaient montrer que la lumière se comportait différemment selon la façon dont elle était testée, et bizarrement, semblait savoir comment les chercheurs la testerait, en changeant son comportement en conséquence. »

A mon sens, il n’est plus possible d’utiliser ‘et’ car on ne sait rien de ce qu’est la lumière avant qu’on la teste, elle nous apparaît d’une façon ou d’une autre qu’au moment du test. Penser la lumière avec ce et conduit à imaginer que la lumière aurait un comportement de cache-cache avec l’observateur, ce qui est absurde. 

2e extrait : « Il (J. Wheeler) a également considéré les possibilités d’une lumière provenant d'un quasar lointain faisant son chemin à travers l'espace, et étant soumise à l’effet lentille gravitationnel. Était-il possible que la lumière puisse en quelque sorte choisir de se comporter comme une onde ou comme une particule en fonction de ce que les scientifiques, ici sur terre, décident au dernier instant pour essayer de la détecter ? Dans ce nouvel effort, l'équipe en Italie a entrepris de vérifier les idées que Wheeler avait proposées. »

Avec cet exemple d’expérience de pensée on est amené à considérer fortement que c’est l’action-détection de l’observateur qui détermine la façon dont apparaît la lumière.

3e extrait : « L'équipe rapporte que la lumière s'est comportée exactement comme l'avait prédit Wheeler, se montrant sous un aspect corpusculaire ou un aspect ondulatoire, selon les choix de ceux qui l'étudiaient. »

Dans ce commentaire final, on retrouve l’idée que c’est l’observateur qui conditionne la façon dont la lumière apparaît.

De plus, il faut souligner, et c’est à mon sens dans ce soulignement que tout se détermine, lorsque l’observateur connaît complètement le cheminement spatio-temporel du photon, celui-ci apparaît corpusculaire. Lorsqu’à l’inverse, l’observateur est ignorant du cheminement spatio-temporel du photon c’est l’apparaître ondulatoire qui s’impose, c’est-à-dire la dispersion spatio-temporelle.

En conséquence, c’est dans le cerveau de l’observateur que se détermine la façon dont nous apparaît la lumière. Cf article du 05/08/2017.

Arrivé à ce stade de l’écriture de l’article, samedi matin je m’apprêtai à le poster lorsque je décidai d’aller vérifier si par hasard il n’y aurait pas un 3e article en plus sur ce sujet. Et paf ! il y en avait un sur le site de Sciencemag.org signé : Adrian Cho, avec le titre fort évocateur et selon mon point de vue proposant une bonne compréhension du sujet : « Quantum experiment in space confirms that reality is what you make it », soit : « Une expérience quantique dans l’espace confirme que la réalité est comme vous la faites. »

Ce nouvel article propose aussi un angle d’analyse supplémentaire de l’expérience, preuve de l’intérêt d’étudier plusieurs articles sur un même sujet pour forger une compréhension complète de celui-ci. Présentement, je ne vais pas le développer mais signaler en synthèse ce qui est proposé : l’analyse de l’expérience est enrichie en indiquant qu’il y a de plus une interrogation qui émerge si on prend en compte dans ce cas expérimental les contraintes de la Relativité Restreinte qui contient le principe que la cause précède toujours l’effet.  Peut-être dans un autre article j’évoquerai ce thème.  Advertisement

Article du NewScientist : Light’s quantum weirdness survives after going to space and back

Duality might sound off beam, but it has passed another, grander test

By Anil Ananthaswamy

THE mysterious wave-particle duality of the quantum world has been tested using satellites — setting a new distance record of more than 3000 kilometres for a detection of this bizarre behaviour.

We know that photons are quanta of energy, or particles, but in some experiments the particles can act like waves. According to standard quantum physics, we can observe either the wave nature or the particle nature of this quantum system, but never both at the same time. Whenever we try, the act of measuring the photon forces it to behave as one or the other.

In 1978, the physicist John Archibald Wheeler suggested a so-called delayed choice experiment, in which the decision of whether to look for the photon’s wave or particle nature is delayed until after the photon has already entered the experimental set-up.

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Suppose the photon entered an experiment designed to look for its particle nature, and you chose at the very last instant to do a switcheroo and look at its wave nature. What would the photon do? Theory says that the photon should act like a wave.

Where does quantum weirdness end?

Over the last two decades, experiments have tested Wheeler’s ideas and shown them to be correct. But the longest distance travelled by a photon in these experiments was about 140 kilometres.

Now, Paolo Villoresi of the University of Padua in Italy and his colleagues have done this experiment using satellites to test quantum mechanics over thousands of kilometres, paving the way for space-based applications. “As Galileo, who was a professor at Padova, taught us, you have to check your laws at the boundaries [of where] you are thinking of using them,” says Villoresi.

In their set-up, a pulse of laser light enters a device called a beam splitter, which creates two paths for the light to take. One path is straight and the other has a detour, so the light on the straight path has a shorter distance to travel. The light on the detour route rejoins the straight path and both pulses head along the same route towards a satellite in low Earth orbit, with one lagging behind the other.

The satellite bounces the pulses of light back to Earth, where they encounter a device that randomly does one of two things: it can either do nothing, or it can hold up the first pulse a bit so the pair emerge at the time and therefore arrive at a detector at the same moment. This decision corresponds to Wheeler’s delayed choice.

Doing nothing lets the path lengths remain unequal, while adding a delay in one path is equivalent to making the paths lengths equal.

Interference emerges

When the paths are unequal and the photons arrive one after another, we can tell which path they took. In this case, they act like particles.

When the two paths are equal in length, the detectors cannot tell which path each photon takes. In this case, each photon ends up in a superposition of having taken both paths at once, and will interfere with itself, showing its wave nature – even though, in our classical way of thinking, it ought to have entered and left the experiment as a particle. Do this experiment many, many times, and an interference pattern characteristic of waves emerges.

Because satellites in low Earth orbit are travelling at about 7 kilometres per second, the mathematics has to account for a “relativistic boost” given to the reflected photons, says Villoresi, which wasn’t the case in Earth-based experiments.

Giulio Chiribella, a quantum physicist at the University of Oxford, is impressed. “This experiment shows that, at least on a distance of approximately 3500 kilometres, the predictions of quantum theory are still valid,” he says. “This result is likely to be the first of a series of experimental tests where the fundamental features of quantum mechanics will be probed at increasingly large scales.”

 

Article dans Phys.org :

A team of researchers with Università degli Studi di Padova and the Matera Laser Ranging Observatory in Italy has conducted experiments that add credence to John Wheeler's quantum theory thought experiment. In their paper published on the open access site Science Advances, the group describes their experiment and what they believe it showed.

The nature of light has proven to be one of the more difficult problems facing physicists. Nearly a century ago, experiments showed that light behaved like both a particle and a wave, but subsequent experiments seemed to show that light behaved differently depending on how it was tested, and weirdly, seemed to know how the researchers were testing it, changing its behavior as a result.

Back in the late 1970s, physicist Johan Wheeler tossed around a thought experiment in which he asked what would happen if tests allowed researchers to change parameters after a photon was fired, but before it had reached a sensor for testing—would it somehow alter its behavior midcourse? He also considered the possibilities as light from a distant quasar made its way through space, being lensed by gravity. Was it possible that the light could somehow choose to behave as a wave or a particle depending on what scientists here on Earth did in trying to measure it? In this new effort, the team in Italy set out to demonstrate the ideas that Wheeler had proposed—but instead of measuring light from a quasar, they measured light bounced from a satellite back to Earth.

The experiment consisted of shooting a laser beam at a beam splitter, which aimed the beam at a satellite traveling in low Earth orbit, which reflected it back to Earth. But as the light traveled back to Earth, the researchers had time to make a choice whether or not to activate a second beam splitter as the light was en route. Thus, they could test whether the light was able to sense what they were doing and respond accordingly. The team reports that the light behaved just as Wheeler had predicted—demonstrating either particle-like or wavelike behavior, depending on the behavior of those studying it.

  More information: Francesco Vedovato et al. Extending Wheeler's delayed-choice experiment to space, Science Advances (2017). DOI: 10.1126/sciadv.1701180

Abstract Gedankenexperiments have consistently played a major role in the development of quantum theory. A paradigmatic example is Wheeler's delayed-choice experiment, a wave-particle duality test that cannot be fully understood using only classical concepts. We implement Wheeler's idea along a satelliteground interferometer that extends for thousands of kilometers in space. We exploit temporal and polarization degrees of freedom of photons reflected by a fast-moving satellite equipped with retroreflecting mirrors. We observe the complementary wave- or particle-like behaviors at the ground station by choosing the measurement apparatus while the photons are propagating from the satellite to the ground. Our results confirm quantum mechanical predictions, demonstrating the need of the dual wave-particle interpretation at this unprecedented scale. Our work paves the way for novel applications of quantum mechanics in space links involving multiple photon degrees of freedom.

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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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3 octobre 2017 2 03 /10 /octobre /2017 10:57

Prix Nobel : De l’eau à mon moulin ?

Pour moi, le risque est de surinterpréter les résultats des travaux des nouveaux prix Nobel de médecine puisque depuis plus d’une décennie je fais l’hypothèse de plus en plus affirmée que l’être humain est plus que dépendant d’un rythme temporel mais qu’il en est le fondateur et que celui-ci lui est inhérent au point, in fine, que nous ne pouvons comprendre ce que nous sommes en tant qu’ Être réflexif qu’en l’intégrant dans une concomitance avec le surgissement de l’hominisation (voir entre autres : article du 05/08/2017 : ‘Appel d’offres’).

La revue ‘Science’ est évidemment plus prudente que je ne le suis car dans son article du 2/10, (copie en dernière page) elle titre : «Timing is everything : U.S. trio earns Nobel for work on the body’s biological clock » : « Le rythme est essentiel : un trio US gagne le Nobel pour ses travaux sur l’horloge biologique du corps. » Mais voyons, un peu plus loin, ce qui est associé au terme de corps : « Clock genes are extremely influential, affecting the activity of most other genes in the body in one way or another. Circadian mechanisms influence metabolism—how our body uses and stores energy—blood pressure, body temperature, inflammation, and brain function.Effectivement selon ‘Science’ les fonctions du cerveau sont déterminées par les gênes du temps (gêne période), (clock gene). Pas plus en est dit de la part de ‘Science’ car, certes, le cerveau est le support de la pensée mais aucune confusion ne doit être engendrée qui ferait que cerveau et pensée ne font qu’un. Toutefois l’article désigne les fonctions du cerveau et il est légitime de considérer qu’il y ait des corrélations entre ces fonctions avec l’émergence et les modalités d’émergence de la pensée. J’insiste parce qu’il est essentiel, sur ce sujet, de ne pas extrapoler et respecter les propos de l’auteur de l’article.

            Dans l’article le niveau de la réflexion concerne le niveau biologique, pas plus : « There isn’t any aspect of biology that circadian rhythms aren’t important for. They are totally fundamental.” ; “Il n’y a aucun domaine de la biologie qui ne soit significativement concerné par les rythmes circadiens. Ils sont totalement fondamentaux. » Dans l’échelle de la vie mon hypothèse se situe à un niveau supérieur de celui de la vie purement biologique puisque mon hypothèse prend appui sur le niveau de la conscience de l’existence. Loin de moi de ne pas prendre en compte le niveau biologique, sinon je ne me serais pas enthousiasmé du dernier résultat biologique dans l’article du 15/09 : « Découverte d’une horloge interne élémentaire », il y a une interdépendance évidente. C’est pourquoi très tôt j’ai pris en considération l’Être de la Nature (être de sa biologie sous influence des rythmes circadiens) mais c’est l’Être dans la Nature (conscient de son existence qui a transcender cette influence directe et scande son propre temps) qui scande selon moi les 10-25s. Dans les articles du 02/11/2012 et du 01/01/2013 (je vous invite à les relire) je rends compte comment à mon sens ils cohabitent, notamment : « au cours de cette durée – qui a la valeur d’une faille – se joue la compatibilité de l’être de la nature et de l’être dans la nature qui caractérise l’être humain. »

           

Ci-joints des articles qui relatent l’évènement attribution du prix Nobel.

Timing is everything: U.S. trio earns Nobel for work on the body’s biological clock (in Science)

By Gretchen Vogel, Erik Stokstad Oct. 2, 2017, 5:50 AM

Discoveries about how organisms stay in sync with Earth’s rhythm of day and night have won this year’s Nobel Prize in Physiology or Medicine.

Jeffrey Hall and Michael Rosbash of Brandeis University in Waltham, Massachusetts, and Michael Young of The Rockefeller University in New York City share the prize equally for their work on how several genes work together to control the basic circadian clock, encoding proteins that build up during the night and are broken down during the day. These clocks are ticking inside plants, fungi, protozoa, and animals. In recent years, researchers have found that the clock is related not only to our sleep cycle, but also to metabolism and brain function.

Circadian, or daily, rhythms are “just as fundamental as respiration,” says Charalambos Kyriacou, a molecular geneticist at the University of Leicester in the United Kingdom. “There isn’t any aspect of biology that circadian rhythms aren’t important for. They are totally fundamental in a way that we didn’t anticipate” before the discoveries honored today.

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The presence of a biological clock was already surmised in the 18th century. In 1729, French astronomer Jean Jacques d'Ortous de Mairan showed that mimosa leaves, which open at dawn and close at dusk, continued this cycle even when kept in darkness. But it wasn't until the 20th century that the idea of an internal clock—as opposed one that responds to external cues like light—was settled.

The genetic basis for a daily physiological cycle was first discovered in fruit flies in the 1970s. Seymour Benzer and Ronald Konopka at the California Institute of Technology in Pasadena created mutant flies that had abnormal biological clocks. One type had a broken clock—its patterns of activity became arrhythmic—whereas the others now had either a 19-hour or a 28-hour cycle. Benzer and Konopka showed the mutations all had hit the same gene, presumably in different ways. They and other researchers homed in on a gene called period.

Hall and Rosbash finally sequenced the gene in 1984, as did Young. Hall and Rosbash showed that its protein, called PER, rose and fell over 24 hours, peaking at night. They suspected the clock was driven by a feedback loop, with the protein PER interfering with the period gene. (“It makes you scratch your head and wonder if it’s even possible,” Young said in a 1985 news story in Science about the discovery.)

For the clock to work, PER had to get into the nucleus. Young figured out how that happened. In 1994, he and colleagues discovered a second clock gene, timeless, that allowed PER to enter the nucleus and stop period from making more. (Their paper was published in Science.) 

There isn’t any aspect of biology that circadian rhythms aren’t important for. They are totally fundamental.

Charalambos Kyriacou, University of Leicester

Researchers have since found half a dozen more genes that influence the cycle. For example, period and timeless are turned on by clock, discovered in 1997 by Joseph Takahashi, now at UT Southwestern in Dallas, Texas, and his colleagues. Within a year, this group discovered another key part of the feedback loop: When PER and TIM get into the nucleus, they also curtail the activity of clock.

Clock genes are extremely influential, affecting the activity of most other genes in the body in one way or another. Circadian mechanisms influence metabolism—how our body uses and stores energy—blood pressure, body temperature, inflammation, and brain function. Time of day can influence the effectiveness of drugs and their side effects. And mismatches between the clock and the environment, for instance as a result of jet lag or shift work, have been shown to play a role in mood disorders and even cancer risk.

“Since the seminal discoveries by the three laureates,” the Nobel Assembly said in its press release today, “circadian biology has developed into a vast and highly dynamic research field, with implications for our health and wellbeing.” (An extensive discussion about the trio’s work is available from the Nobel Assembly here; watch a video of this morning’s announcement here.)

The award came as a complete surprise to one of the Nobelists. “You are kidding me,” Rosbash said this morning after he was called and notified of the honor, Thomas Perlmann, the Nobel Commitee’s secretary, told journalists this morning.

 

Les chercheurs américains Jeffrey Hall, Michael Rosbash et Michael Young ont décodé sur la mouche drosophile les engrenages de l'horloge biologique, qui règle les rythmes circadiens de tous les organismes vivants.

Elle ne fait pas de bruit et pourtant, elle tourne. Ses engrenages ? Ce sont des gènes et des protéines. Ils fluctuent selon un rythme de 24 heures, donnant le tempo du jour et de la nuit à notre organisme. C'est l'horloge biologique, qui aligne tous les organismes vivant sur la planète Terre sur le rythme astronomique de sa rotation. Un rythme dit circadien, du latin signifiant "autour du jour".

Pour ce cru 2017, le prix Nobel de physiologie et médecine est décerné aux trois chercheurs américains qui ont posé les jalons du décodage de cette horloge. L'annonce a été donnée ce lundi 2 octobre à 11h30 depuis l'Institut Karolinska, à Stockholm (Suède).

La première étape de ces recherches remonte à 1984 : à l'université Brandeis de Boston, Jeffrey Hall et Michael Rosbash sont parvenus à trouver, conjointement à Michael Young à l'université Rockefeller à New York, le gène période dans l'ADN de la mouche du vinaigre. Depuis une décennie déjà, les biologistes savaient que toute mutation endommageant ce gène détraquait l'horloge biologique.

Le gène période et sa protéine PER font tourner l'horloge biologique sur un cycle de 24

Hall et Rosbash ont ensuite expliqué son fonctionnement : il enclenche la production d'une protéine baptisée PER, qui s'accumule pendant la nuit et se dégrade pendant la journée, ce qui fait que son taux oscille au cours d'un cycle de 24 heures... autrement dit selon un rythme circadien !

Ensuite, en 1994, Michael Young a découvert un deuxième gène de l'horloge, appelé timeless. La protéine TIM qu'il code se lie à PER, formant un duo qui pénètre dans le noyau de la cellule afin de bloquer, pendant la journée, l'activité du gène période. De cette manière, la boucle de la production de PER se ferme tous les jours, avant de se relancer à la tombée de la nuit.

Au cours des années, d'autres rouages de l'horloge biologique ont été découverts. On sait aussi qu'elle fonctionne sur le même principe chez tous les organismes vivants, des algues aux cellules humaines : son tic-tac remonterait donc à 2 milliards d'années !

Aujourd'hui, la chronobiologie (la biologie des rythmes) est devenue un champ de recherche fertile et prometteur, depuis que l'on sait qu'une bonne partie de nos gènes sont subtilement réglés par l'horloge biologique. Comme un chef d'orchestre, elle commande le sommeil, la faim, la température corporelle, la pression sanguine et la sécrétion des hormones... d'où l'importance de suivre des rythmes réguliers pour conserver une bonne santé.

 

 

 

           

 

 

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29 septembre 2017 5 29 /09 /septembre /2017 11:18

Un déni ne procède pas d’une démarche scientifique.

L’ICHEP : (International Conférence of High Energie Physics), du 21 au 22 Septembre 2017 n’a produit aucune publication, aucune information. L’ICHEP précédent en Août 2016 fut tout aussi muet (voir article du 10/08/2016).

Jamais dans le monde présent, les physiciens des hautes énergies, des particules élémentaires, n’ont eu d’instruments et de détecteurs aussi puissants et aussi sensibles à leurs dispositions. Jamais, ils n’ont pu cumuler autant de données, par semaine d’exploitation, avec des quantités aussi élevées. Mais voilà, ils ne peuvent en extraire de l’information physique significative, ces physiciens n’ont rien à nous dire, pour le moment ils sont muets.

Malgré moi, j’avais été obligé d’être très critique début janvier 2016 sur le propos d’une très grande passivité de Fabiola Gianetti (directrice générale du CERN) : « Si une nouvelle physique est là, nous pouvons la découvrir, mais c’est entre les mains de la nature. » J’avais répliqué : « Avant tout nous devons avoir la pensée bien placée, une bonne théorie. »

Aucune attitude scientifique ne peut justifier le déni et tout au contraire la bonne attitude, c’est de faire un bilan exhaustif. C’est évidemment ce que nous sommes en droit d’attendre car la contribution des citoyens européens aux sommes d’argent très significatives qui assurent les investissements et le fonctionnement du CERN, qui ne doivent pas être remises en cause, doivent être régulièrement justifiées. Et les physiciens ont aussi la tâche de participer à l’élévation culturelle des populations.

Aucun déni ne se justifie !

Peut-être que l’absence de résultat depuis plusieurs années… est un résultat expérimental significatif. En effet depuis longtemps j’ai formulé l’hypothèse du point aveugle de l’intelligence humaine qui correspond aux événements d’une durée inférieur de l’ordre de 10-25 ;-26s, soit, si on convertit en terme de trace spatiale de l’ordre de 10-17 ; -18 m, ce que j’avais encore rappelé dans l’article du 21/07/2017.

Effectivement, évoquer l’idée du point aveugle de l’intelligence humaine est très (trop) iconoclaste, pourtant je m’appuie fondamentalement sur une hypothèse réaliste qui est celle de la ‘Présence’ indubitable de l’Être cognitif qui conjecture pour comprendre et dire ce qu’est le monde physique. Et puis, il y a ce résultat plusieurs fois confirmé que l’être humain a besoin de l’ordre d’une demie seconde pour avoir conscience de…quelque chose. Alors pourquoi, comment, du fait de l’intermittence du fonctionnement de notre conscience, pourrait surgir un fonctionnement continu de nos capacités intellectuelles sur un sujet ?

P.S. Vient d’être publié aujourd’hui un article, ci-joint, qui annule l’hypothèse du photon noir. Belle coïncidence car dans l’article précédent, il y a quatre jours : « Tropisme », j’indique que le concept de photon noir n’a pas de signification et ne peut être retenu.

Dark Photon Conjecture Fizzles (disparaît)

September 28, 2017

The lack of so-called “dark photons” in electron-positron collision data rules out scenarios in which these hypothetical particles explain the muon’s magnetic moment.

BaBar Collaboration

Dark photons sound like objects confused about their purpose, but in reality they are part of a comprehensive theory of dark matter. Researchers imagine that dark photons have photon-like interactions with other dark matter particles. And these hypothetical particles have recently gained interest because they might explain why the observed value of the muon’s anomalous magnetic moment disagrees slightly with predictions. However, this muon connection now appears to have been ruled out by the BaBar Collaboration at the SLAC National Accelerator Laboratory in California. The researchers found no signal of dark photons in their electron-positron collision data.

Like the normal photon, the dark photon would carry an electromagnetic-like force between dark matter particles. It could also potentially have a weak coupling to normal matter, implying that dark photons could be produced in high-energy collisions. Previous searches have failed to find a signature, but they have generally assumed that dark photons decay into electrons or some other type of visible particle.

For their new search, the BaBar Collaboration considered a scenario in which a dark photon is created with a normal photon in an electron-positron collision and then decays into invisible particles, such as other dark matter particles. In this case, only one particle—the normal photon—would be detected, and it would carry less than the full energy from the collision. Such missing-energy events can occur in other ways, so the team looked for a “bump” or increase in events at a specific energy that would correspond to the mass of the dark photon. They found no such bump up to masses of 8 GeV. The null result conflicts with models in which a dark photon contribution brings the predicted muon magnetic moment in line with observations.

This research is published in Physical Review Letters.

–Michael Schirber

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25 septembre 2017 1 25 /09 /septembre /2017 12:29

Tropisme

Ce titre est peut-être inapproprié mais finalement je le conserve et je l’expliquerai plus loin. La décision d’écrire cet article est venue en découvrant celui publié par Phys.Org le 18/09 : « How Herschel unlocked the secrets of star formation » ; « Comment Herschel découvre les secrets de la formation des étoiles. » Ici Herschel désigne un télescope spatial Européen très sensible à l’infrarouge qui fut expédié en 2009 et qui a fonctionné jusqu’en 2013.

Mon propos n’est pas de relater les résultats reconstitués sur la base de ce qui a été détecté et enregistré grâce à Herschel mais de déployer des réflexions sur la base de commentaires qui ont enrichi la teneur des résultats exposés dans l’article.

« Nous sommes fait de poussières d’étoile, a dit Carl Sagan (1934-1996), puisque les atomes qui nous font – nos corps, nos maisons, notre planète – proviennent largement des générations d’étoiles préexistantes. Attribuer du sens à l’Univers dans lequel nous vivons est un effort engagé depuis des milliers d’années grâce à l’incessant travail de la part des innombrables penseurs premiers, des philosophes, et plus récemment par les scientifiques (sic) (Je suis en accord avec cette fonction et responsabilité nouvellement attribuées aux scientifiques). Ce processus continu est ponctué par des découvertes majeures, souvent rendues possibles par la fabrication de nouveaux instruments (Homo Faber est à l’œuvre) qui ouvrent de nouvelles fenêtres sur le monde, qui amplifient et déploient nos sens. Permettant aux astronomes d’observer plus loin et avec de plus grands détails au cours des quatre derniers siècles, les télescopes ont été la clef pour établir notre compréhension physique du cosmos. Semblablement les progrès des détecteurs en astronomie - de l’œil humain aux plaques photographiques il y a quelques centaines d’années, avec en plus une grande variété de dispositifs électroniques durant le siècle passé – ont été très révolutionnaires pour le développement de ces recherches.  

La découverte de la lumière à des longueurs d’onde autres que celles visibles, au 19e siècle, et son application à l’astronomie pendant le 20e, a prolongé le processus, révélant entièrement des nouvelles catégories de sources cosmiques ainsi que des nouveaux phénomènes, tout aussi bien des aspects inattendus de certaines d’entre elles déjà connues.

Le plus froid est un objet, la plus grande est la longueur d’onde de lumière qu’il émet, ainsi en observant le ciel dans l’infrarouge lointain et dans le domaine sous-millimétrique, cela nous permet d’accéder à quelques-unes des sources les plus froides dans l’Univers, incluant gaz froid et poussière à la température de 50°K et encore moins.

Bénéficiant d’un télescope avec un miroir primaire de 3,5 mètres – étant le plus grand à jamais à observer dans l’infra-rouge lointain – et des détecteurs refroidis juste au-dessus du zéro absolu (ceci explique sa durée de vie limitée à 4 ans car le liquide de refroidissement a une durée d’action limitée dans le temps), Herschel pouvait réaliser des observations avec une sensibilité sans précédent et une résolution spatiale aux longueurs d’onde cruciales pour creuser (sic) jusque dans l’enchevêtrement des nuages où se forment les étoiles. »

En conséquence, très concrètement sommes-nous capables, avec nos capacités de penser, de nous émanciper des propriétés physiques et des contraintes de la matière qui nous fait ? Est-ce que nous pouvons voir et penser au-delà de ses assemblages possibles qui ne peuvent pas être infinis puisque contrainte par des règles ? A priori, on peut considérer que ce questionnement est primaire, naïf, qui n’a pas lieu d’être. Toutefois nous ne pouvons pas évacuer si facilement l’idée que nous ne pouvons pas échapper à un certain tropisme. Ici, il faut préciser ce que l’on veut dire en utilisant le mot tropisme. Dans sa première signification tropisme réfère à : croissance orientée dans l’espace chez les végétaux, sous l’influence d’une excitation extérieure ex : tournesol (phototropisme), il y a aussi le géotropisme (action de la pesanteur) ; dans une seconde signification qui est littéraire : force obscure, inconsciente (A. Gide) ; sentiment fugace, mais inexpliqué (N. Sarraute).

La lumière à laquelle nous sommes directement sensibles est en premier lieu, celle pour laquelle notre œil est sensible dans une bande de longueur d’onde étroite (de l’ordre de 0.4 → 0.8 µm) et tous les appareils extraordinaires que nous avons construits sont sensibles et sont donc des détecteurs d’une lumière qui est en amont ou en aval de la bande étroite de sensibilité de notre organe : œil. Bref cette lumière fait sens pour nous. Nous avons donc l’intelligence de cette lumière mais uniquement de ce type de lumière. On pourrait donc considérer que nous ne pouvons pas avoir (jusqu’à présent) une intelligence des lumières, s’il y en avait de multiple dans notre univers ou dans d’autres univers du multivers, mais qui seraient saisissables uniquement par les moyens d’autres signifiants que la longueur d’onde. Ce questionnement n’est pas (plus) métaphysique, il est d’un point de vue physique très terre à terre puisque l’hypothèse de matière noire est constamment évoquée.

Sachant que lumière et matière sont les deux facettes d’une même réalité (voir cours de S. Haroche) c’est-à-dire que la lumière à laquelle nous sommes sensibles est émise par la matière avec laquelle nous sommes conçus et qui est celle et, jusqu’à présent, seulement celle que nous avons reconnu dans notre univers. Il est compréhensible que nous en soyons des détecteurs naturels car elle nous est familière. Quid, donc de la lumière émise par la matière noire, par exemple ? Est-ce que l’hypothèse de l’existence de matière noire est correcte mais étant naturellement insensibles à sa lumière ceci expliquerait pourquoi nous ne pouvons pas observer sa présence rayonnante ? Ou bien effectivement son rayonnement est à découvrir dans le futur ? La seule hypothèse que je connaisse à ce sujet, propose l’hypothèse de photons noirs. Le concept de photon, même noir, est à mon sens trop connoté, trop orienté pour ouvrir un nouvel espace de connaissance. Ceci indique la difficulté et peut-être même l’impossibilité de transcender les propriétés de la matière qui nous constitue bien que nous soyons aussi des êtres de culture qui accumulons de plus en plus de culture…scientifique.

Lorsque j’écris : « La lumière à laquelle nous sommes sensibles est émise par la matière avec laquelle nous sommes conçus et que nous avons identifié dans notre univers », je mets en évidence une difficulté basique de distinguer un hors de soi d’un en soi. Le hors de soi peut vouloir dire tout simplement hors de notre univers. Cela peut vouloir dire aussi hors de cette partie de l’Univers avec laquelle nous avons des caractères communs. Ceci voudrait dire que ce que nous percevons présentement comme notre univers n’est qu’une fraction d’un univers plus vaste qui pourrait correspondre aux prémices de ce que certains annoncent, appréhendent, d’une façon très générale, avec l’hypothèse du multivers.

On ne peut que s’interroger sur l’ampleur de notre ignorance. Aujourd’hui nous avançons l’idée que nous ne connaissons que 4,9% de ce qui constituerait notre univers. Ce très faible pourcentage a atteint paradoxalement cette faiblesse quantitative au fur et à mesure que nos capacités de voir et de comprendre se sont accrues. L’imperceptible s’est incroyablement accru ces 40 dernières années, est-ce que cela annonce un rebond de l’acuité de ce qui fait ce que nous sommes ? J’aurais tendance à envisager qu’il y aura rebond et celui-ci est devant nous. Rebond lorsque nous comprendrons, donc lorsque nous aurons vu, que ce qui jusqu’à présent nous était imperceptible ou bien mal perçu, mal qualifié, comme par exemple en ce qui concerne les neutrinos.

Je ne suis pas seul à le penser car alors que j’étais en train d’écrire cet article, le 23/09, l’article suivant était publié avec le titre : « Neutrino facility could change understanding of the universe » ; « Des instruments pour les neutrinos pourraient changer notre compréhension de l’univers. » Ceux-ci sont dédiés à : DUNE (Deep underground neutrinos expériments), instruments implantés au Dakota du Sud et qui seront en activités au plus tôt en 2025. Je communique ci-après un extrait de l’article :

« Les scientifiques de DUNE, observeront particulièrement la différence de comportement entre les neutrinos et la contrepartie de leur antimatière : les antineutrinos, ce qui pourrait nous fournir une information pourquoi nous vivons dans un univers dominé par la matière – dit autrement, pourquoi nous sommes tous , au lieu d’avoir été annihilés juste après le Big Bang. DUNE, montrera aussi le processus de production des neutrinos quand une étoile explose, ce qui permettrait de révéler la formation de étoiles à neutrons et des trous noirs et recherchera si les protons ont une durée de vie infinie ou éventuellement se désintègre, nous permettant de nous rapprocher du rêve Einsteinien de la grande unification. »

On peut constater avec cet extrait (original, ci-dessous), l’ampleur du questionnement en ce qui concerne les lois physiques (supposées) qui prévalent dans notre univers et que nous devons résoudre. Bien que je partage l’ampleur de ce que nous devons questionner, je considère que les problèmes posés sont mal focalisés car ils sont cloisonnés par les deux modèles standards celui des particules élémentaires et celui de la cosmologie, alors que ce dont il s’agit c’est d’en sortir. 

« One aspect DUNE scientists will look for is the differences in behaviour between neutrinos and their antimatter counterparts, antineutrinos, which could give us clues as to why we live in a matter dominated universe – in other words, why we are all here, instead of having been annihilated just after the Big Bang. DUNE will also watch for neutrinos produced when a star explodes, which could reveal the formation of neutron stars and black holes, and will investigate whether protons live forever or eventually decay, bringing us closer to fulfilling Einstein's dream of a grand unified theory.”

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18 septembre 2017 1 18 /09 /septembre /2017 07:47

Ecrire sur la physique quantique, pourquoi est-ce si difficile ?

Ci-dessous, je joins un article publié le 14 septembre dans ‘physicsworld.com’, traduit par mes soins et sa version originale est en dernière page.

Cet article est intéressant parce qu’il est, à mes yeux, sincère en ce qui concerne le juste et nécessaire investissement intellectuel que nous devons entretenir avec les connaissances que nous acquérons dans le champ de la mécanique quantique. Il est aussi pour moi réconfortant parce qu’il indique que je ne suis pas isolé à l’égard du questionnement qui m’habite et que je décris en ce qui concerne la mécanique quantique. Le articles du 19/08/2015 et du 26/09/2015 en sont une complète illustration. L’auteur rappelle aussi que la pratique du doute positif constitue une assurance, un chemin qui permettra d’accéder à de nouveaux horizons de connaissances en physique. Pour le moment je réitère que nous ne pensons pas encore quantique mais que cela reste dans l’ordre du possible lorsque l’intelligence collective des physiciens saura mettre en évidence un ou des nouveaux paradigmes qui mettront en évidence les déterminations qui rabattent encore notre faculté de penser actuelle sur ce sujet. Reconnaître ces déterminations ne nous permettra pas de les éliminer mais de facto nous saurons construire le chemin pour les contourner, les dépasser.

Pourquoi est-ce si difficile d’écrire sur la physique quantique ?

C’était le thème du discours de George Musser lors d’un séminaire pour les journalistes et communicants scientifiques qui s’est tenu cette semaine à l’Université de Leeds et commenté par Hamish Johnston. « G. Musser, qui a beaucoup écrit sur des sujets tels que l’intrication quantique et la théorie des cordes – a donné plusieurs raisons, et en voici quelques-unes, qui ont particulièrement coincé dans mon esprit.

Une des raisons est que pour parvenir à une compréhension de ce que vous écrivez sur ce sujet peut être très chronophage. J’ai écrit sur le sujet de la mécanique quantique durant plus d’une décennie, je ne pouvais pas être plus en accord. Même en couvrant un petit morceau de recherche souvent cela implique de revenir sur plusieurs étapes en arrière et à chaque fois revoir les fondements de la théorie quantique (sic).

Une question à laquelle je me confronte dans ‘Physics World’, est : dois-je partager cette information fondamentale avec le lecteur, ou supposer qu’ils ont déjà les connaissances requises ? J’ai tendance à aller au premier cas, parce que le contexte dans lequel un passionnant travail de recherche est réalisé est souvent aussi intéressant que la percée elle-même proposée. Et il y a aussi le vieil adage que les physiciens aiment qu’on leur dise ce qu’ils savent déjà !

Musser a aussi également souligné que les documents de recherche sur la mécanique quantique peuvent être très déroutants. Je suis d’accord sur un point. Je peux certainement penser à deux revues de science générale de grande envergure qui sont sujettes à publier des documents sur la physique quantique qui peuvent être incompréhensibles. Cependant, je ne crois pas que les articles dans des revues leaders de physique tendent à être beaucoup plus accessibles – au moins pour les physiciens. Mais n’hésitez pas à prendre ceci pour un grain de sel, parce que je travaille pour un éditeur d’une revue de physique.

Musser dit aussi qu’interagir avec des chercheurs quantiques devrait être un processus à double sens, plutôt que le journaliste pose simplement des questions et enregistre les réponses. Bien que ces interactions prennent du temps, je pense qu’il s’agit de très bons conseils.

Il est très probable que la première réponse, que vous arrivez à obtenir d’une question sera incompréhensible. Ce n’est pas un jugement sur la capacité intellectuelle du journaliste, pas plus qu’un affront sur la capacité du physicien pour expliquer son travail. C’est juste que les concepts difficiles sont rarement compris dès la première fois.

Le conseil de Musser – contre les bonnes pratiques journalistiques, il souligne – est de mettre les choses en mouvement en provoquant la personne interrogée avec votre propre interprétation de la physique quantique en question. En fin de compte, c’est votre interprétation que vous présenterez à vos lecteurs, alors pourquoi ne pas faire un test de validation ? Si vous êtes inquiet par le biais rampant de votre interprétation partiale, vous pouvez toujours obtenir un deuxième avis d’un autre expert en quantique.

Et quand cet avis vient des experts, à qui devriez-vous faire confiance ? Est-ce que le promoteur d’une théorie nouvelle et controversée exprime des doutes sur leur idée ? Si oui, c’est une personne que vous pouvez croire, dit Musser, ajoutant que l’expression d’aucun doute est un très mauvais signe (sic). En effet, Musser signale que la plupart de nouvelles idées en physique ont tendance à être erronées, c’est ainsi que la science fonctionne.

 

Version originale By Hamish Johnston

Why is quantum physics so hard to write about?

That was the theme of George Musser’s keynote talk at a seminar for science communicators held this week at the University of Leeds. Musser – who has written extensively on topics such as quantum entanglement and string theory – gave several reasons and here are a few that stuck in my mind.
One reason is that reaching an understanding of what you are writing about can be very time consuming. I have been writing about quantum mechanics for over a decade, I couldn’t agree more. Even covering a small piece of research often involves taking several steps backwards and reviewing the fundamentals of quantum theory.

A question I face on Physics World is should I share this background information with the reader, or assume that they already have the required knowledge? I tend to go for the former because the background to an exciting piece of research is often as interesting as the breakthrough itself. And there’s also the old maxim that physicists love to be told what they already know!

Musser also pointed out is that research papers on quantum mechanics can be very confusing. I agree to a point. I can certainly think of two high-profile general science journals that are prone to publishing papers on quantum physics that can be incomprehensible. However, I do think that papers in leading physics journals tend to be much more accessible – at least to physicists. But feel free to take this with a grain of salt, because I do work for a physics journal publisher.

Musser also says that interacting with quantum researchers should be a two-way process, rather than the journalist simply asking questions and recording the answers. Although such interactions take time, I think this is very good advice.

It’s very likely that the first answer you get to a question will be incomprehensible. This is not a reflection of the intellectual ability of the journalist, nor a slight on the physicist’s ability to explain their work. It’s just that difficult concepts are rarely understood the first time around.

Musser’s advice – against good journalistic practice, he points out – is to move things forward by prompting the interviewee with your own interpretation of the quantum physics in question. Ultimately it is your interpretation that you will be presenting to your readers, so why not get a sanity check? If you are worried about bias creeping into your article, you can always get a second opinion from another quantum expert.

And when it comes to experts, who should you trust? Does the proponent of a new and controversial theory express some doubt about their idea? If so, that’s someone you can believe in, says Musser, adding that having no doubt is a very bad sign. Indeed, Musser points out that most new ideas in physics tend to be wrong, that’s just how science works.

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