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Pensée unique en physique. Est-ce possible ?

J’ai sélectionné les quelques pages de 142 à 148 du nouveau livre de Jean Pierre Luminet : « L’écume de l’espace-temps », édit : O. Jacob, dont je conseille la lecture. Ces quelques pages illustrent des dérives qui deviennent de plus en plus fréquentes dans le domaine de la recherche. Ces dérives sont souvent dues à la recherche d’une notoriété rapide, à la pression de la recherche de moyens financiers, et puis surtout à cause de la faible consistance du modèle théorique tel que celui qui veut rendre compte de l’émergence de l’univers. A partir de là, de grosses bêtises sont possibles. L’exemple de la dérive, très contemporaine, relatée par J.P. Luminet est aussi authentiquement illustrative des risques que représentent un fonctionnement ‘corporatiste’ de la communauté scientifique. A un certain niveau ceci a déjà été dénoncé par Lee Smolin à propos de la tyrannie des adeptes de la Théorie des Cordes car il fut un temps pendant lequel de jeunes thésards devaient impérativement faire une thèse sur ce sujet pour être recrutés dans un laboratoire sinon ils devaient aller voir ailleurs. Plus récemment Sabine Hossenfelder, à un autre niveau, avec son livre ‘Lost in Maths’ ; ‘Comment la beauté égare la physique’, avait montré « que la plupart des physiciens décrètent des modèles, développent des théories stupéfiantes qui sont tout bonnement invérifiables, résultat : la discipline est aujourd’hui dans l’impasse. » (Voir article du : 09/07/2019 : ‘Un début de démystification.’

Cette période d’errance théorique qui commence sérieusement à durer est peut-être le symptôme d’un changement d’ère radical de la recherche en physique dans le sens où les sujets que l’on traite actuellement sont très pointus, très complexes, et il n’est plus possible d’envisager qu’une seule et même théorie puisse embrasser la totalité d’un sujet voire d’un objet de l’univers. A l’ère des théories et des modèles forgés se substituent l’ère de la technologie qui nous permet de construire des instruments d’observation si performants qu’ils nous font voir concrètement plus que ce que notre propre pensée ne peut embrasser[1]. On le constate lorsque l’on tente de reproduire, de simuler, ce que l’on a observé, et bien, on fait appel, on combine empiriquement plusieurs ‘corpus théorique’ simultanément pour tenter d’être au plus près de ce que l’on a observé. Je prends comme exemple la simulation de la collision multi-message des deux étoiles à neutrons du 17/08/2017, simulation qui réussit à calquer effectivement ce qui a été observé parce que l’équipe d’astrophysiciens auteur : « … a considéré parmi différentes choses, la théorie de la relativité, les lois des gaz, des champs magnétiques, de la physique nucléaire, et les effets des neutrinos. » (Voir article de Phys.Org, du 21/10/2020: « Improved model shows gamma rays and gold at merging neutron stars”

Citons, page 142, J.P. Luminet : « Les critiques contre l’inflation ne sont pas nouvelles. Elles ont pris naissance dans toute une série d’articles techniques remontant à plusieurs années. Au premier rang des contestataires, Paul Steinhardt, devenu l’un des critiques les plus virulents de la théorie dont il avait été pourtant l’un des premiers promoteurs. Il fit valoir les sérieux problèmes concernant les bases théoriques, comme l’identification de l’inflation par un champ bien défini d’une théorie physique des hautes énergies, la forme arbitraire de l’inflation, et surtout le besoin de conditions initiales très particulières pour que l’inflation se déclenche, alors qu’elle était censée au départ les éliminer. Steinhardt et quelques rares autres voix dissidentes en concluaient que l’inflation n’était pas une théorie précise, mais un cadre de pensée tellement flexible que n’importe quel résultat pouvait en sortir, la rendant non vérifiable et non réfutable.

La très grande majorité des cosmologistes a refusé d’examiner ces critiques et encore plus d’étudier des alternatives à leur modèle chéri (sic). Un examen approfondi de pareille situation ouvre d’intéressants aperçus sur la sociologie de la science, ignorés non seulement du public, mais aussi le plus souvent des médiateurs que sont les journalistes scientifiques. La science, et en particulier la cosmologie, n’est pas à l’abri d’un fléau universel : la pensée unique – dont par les temps qui courent, nous ressentons plus que jamais les ravages sociétaux et culturels. La science fonctionne sur des consensus provisoires, c’est-à-dire sur des opinions partagées par le plus grand nombre. Elles résultent d’un accord satisfaisant entre la théorie et l’expérience. Mais un consensus qui survit assez longtemps, a tendance à se transformer en pensée orthodoxe[2]. Il se met alors à exercer un véritable terrorisme intellectuel envers toute pensée contraire… » ; « La théorie de l’inflation joue depuis plus de trente ans le rôle d’un concept cosmologique original qui s’est transformé en pensée totalitaire. Voir article du 31/03/2015 : « L’objectivité scientifique exclut qu’elle soit parasitée par des problèmes de doctrine », dans cet article la pensée totalitaire concerne, selon mon point de vue, la pensée à propos de la matière noire.

 Cette tendance s’est nettement accentuée en 2016, lorsqu’une conférence de presse internationale organisée sous l’égide de l’Agence spatiale européenne a annoncé les résultats obtenus après trois années d'exploitation des données recueillies par la mission Planck Surveyor, une collaboration rassemblant pas moins de 260 chercheurs. Ce remarquable télescope, embarqué dans l’espace, a cartographié le rayonnement du fond cosmologique avec une précision sans précédent. Le message principal délivré a été que les résultats de Planck s’accordaient parfaitement aux prédictions des modèles d’inflation les plus simples, renforçant la conviction que la théorie était fermement établie et que le grand livre cosmologique était définitivement écrit. Les clameurs de la presse spécialisée ont suivi : « victoire de l’inflation », « l’inflation confortée » ont fait les gros titres des journaux.

En compagnie de deux collègues de l’Université Harvard, Paul Steinhardt a entrepris de réanalyser méticuleusement les données de Planck, et ils sont parvenus à une conclusion toute différente : les données de Planck vont à l’encontre des modèles d’inflation « les plus simples », c’est-à-dire présentant une forme d’inflation simple et régulière. Or ces derniers prédisent des déviations à l’invariance d’échelle plus grandes que celles qui ont été observées, ainsi que des ondes gravitationnelles suffisamment fortes pour laisser des traces détectables dans le rayonnement fossile, traces qui n’ont pas été détectées. En réalité, si l’on tient absolument à l’inflation, les résultats de Planck requièrent que le champ d’inflation épouse un profil de densité d’énergie plutôt tarabiscoté… »

« L’autre article, cette fois non technique mais de nature épistémologique, paru en 2017 dans la très populaire Scientific American, concluait que les adeptes de l’inflation formaient une véritable secte de croyants dépourvue de tout esprit critique. Les défenseurs de la théorie ont réagi tout aussitôt, allant jusqu’à signer une lettre collective dans laquelle ils s’indignaient qu’une grande revue américaine ait osé donner la parole aux dissidents ! Face à l’argument selon lequel l’inflation n’est pas testable parce que ses prédictions changent complètement quand on fait varier de façon arbitraire la forme de l’inflation ou les conditions initiales, ils ont rétorqué que la testabilité d’une théorie n’exigeait en aucune façon que ses prédictions soient indépendantes du choix des paramètres. Si une telle indépendance paramétrique était requise, ajoutaient-ils, alors il faudrait aussi remettre en cause le statut du modèle standard des particules, lequel est déterminé par un ensemble de 19 paramètres.

Il y a de quoi rester perplexe quand on sait que les 19 paramètres arbitraires du modèle standard sont justement considérés par beaucoup de chercheurs comme « La plus douloureuse humiliation de la physique d’aujourd’hui. » La liste comprend des grands noms de la physique théorique actuelle. A noter cependant que Mukhanov, l’un des premiers à avoir tiré des prédictions cosmologiques à partir de la théorie, n’a pas signé la lettre. Lors d’un séminaire donné en 2017 à l’occasion d’une conférence organisée pour l’anniversaire de S. Hawking, il a déclaré très clairement que la plupart des constructions des modèles inflatoires n’étaient que gaspillage de temps. »

Une poussière dans l’œil.

« En même temps que les fluctuations quantiques produisent des variations aléatoires de l’énergie inflatoire, elles produisent des distorsions aléatoires de l’espace qui se propagent sous forme d’ondes gravitationnelles traversant l’univers après la phase d’inflation. Ces perturbations ont pour effet de laisser une empreinte dans le rayonnement de fond cosmologique sous forme d’une polarisation de la lumière qui nous parvient. La polarisation est une orientation préférée des champs électrique et magnétique de l’onde lumineuse. Elle peut se faire selon deux modes : le mode E, qui forme des configurations ressemblant à celles des champs électriques et le mode B, qui forme des configurations ressemblant à celles des champs magnétiques. Dès 1968, le cosmologiste Martin Rees avait calculé que les fluctuations de densité de l’univers primordial devaient polariser le rayonnement fossile selon les deux modes. Les modes E ont bien été observés par les télescopes WMAP et Planck. Comme les ondes gravitationnelles issues de l’inflation peuvent engendrer des modes B, leur détection était considérée comme une preuve très convaincante de la théorie, même si d’autres phénomènes physiques complètement différents peuvent aussi induire une polarisation de type B dans le rayonnement fossile. Mais en dépit de recherches intensives, les cosmologistes ne trouvaient pas de trace des ondes gravitationnelles primordiales impliquées par l’inflation. Jusqu’à ce que le 17 mars 2014 les scientifiques de l’expérience BICEP2, installée sur la base Amundsen-Scott au pôle Sud, annoncent leur détection !

Branle-bas de combat dans le petit monde de la cosmologie théorique. Le jour même est postée sur YouTube une vidéo prétendument improvisée. On y voit un jeune chercheur chinois, assistant d’Andrei Linde, sonner au domicile privé de son mentor et faisant semblant de lui annoncer l’extraordinaire nouvelle : l’expérience BICEP2 a découvert les ondes gravitationnelles d’origine primordiale, l’inflation est définitivement prouvée ! Linde feint la surprise. On ouvre une bouteille de champagne. Tout le monde a en tête le prix Nobel de physique… »

« En France, une émission de radio pour La Tête au carré est vite programmée. J’y suis invité en compagnie de mon ancien collaborateur Alain Riazuelo, membre de l’équipe Planck qui travaille sur la polarisation du rayonnement fossile. Nous faisons valoir que la prudence est de mise car il y a d’autres sources possibles susceptibles de polariser le rayonnement fossile. Avant de crier victoire, mieux vaut attendre les résultats du télescope Planck attendus pour les mois suivants, ce dernier étant mieux équipé pour étudier la polarisation sur sept bandes de fréquences que le télescope BICEP2, qui n’en a qu’une. En septembre, la sentence tombe : les chercheurs avaient en réalité observé une polarisation entièrement due à aux grains de poussière de notre Voie Lactée (sic)… Le verdict sera confirmé de façon irréfutable en 2016 par une analyse conjointe entre Planck et BICEP2. En somme, une poussière dans l’œil avait fait croire à la réalité de l’inflation ! »

Avant ce chapitre, les quelques phrases précédentes de Luminet présentent un panorama de la recherche pas très reluisant, qui malheureusement est plutôt fondé : « Une telle théorie (inflation) qui n’exclut rien ne peut pas être mise à l’épreuve expérimentale. Si elle reste une pratique scientifique courante, c’est, pour le dire crûment, qu’elle permet de produire des articles à la chaîne et de fournir des centaines de sujet de thèse[3], et non pas parce qu’elle fait vraiment progresser notre compréhension de l’Univers. Selon la base de données en physique des hautes énergies INSPIRE-HEP, on compte plus de 20 000 articles (sic) dans la littérature scientifique qui utilisent les mots « inflation » ou « inflatoire » dans leurs titres et résumés. »

Je me souviens de l’abus inacceptable de ce que l’on appelle : ‘la communication’, dans le domaine scientifique, lorsqu’au CERN, avec la mise en route du LHC, le site du CERN annonçait : on va reproduire les conditions du Big Bang. Ce slogan n’est resté que quelques jours. Cela montre bien que l’on est capable de vouloir mystifier les gens avec la science.