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19 décembre 2008 5 19 /12 /décembre /2008 12:13

Préparation du discours pour l’intervention du 30 Novembre 2008

Monastère Nalanda (Lavaur - 81) 
Rencontre  « bouddhisme et sciences »

 
Physique quantique
&
Vacuité 

 

 
Introduction
1) Non cours magistral mais envie de partager réflexions sur ce que peut apporter la physique moderne, et particulièrement la physique quantique, dans la compréhension de la vacuité, telle que décrite par la vue bouddhiste, ET ainsi de contribuer à changer notre perception ordinaire du monde, fondée sur des apparences trompeuses ;
 
2) Afin d’être utile directement dans la pratique méditative, parti pris d’aller de différents aspects liés à la vacuité vers la physique, en citant pour chacun d’eux des exemples précis d’expériences ou de théories physiques illustrant l’aspect évoqué. Les 3 aspects qui seront illustrés sont : la non solidité intrinsèque des phénomènes ; l’impermanence et l’interdépendance ;

 

Avant de rentrer dans le vif du sujet, quelques remarques générales sur la physique :

 

– la définition classique de la physique pourrait être la suivante : une science qui « conceptualise » ou « modélise » par des lois le comportement de phénomènes observés, afin de pouvoir prévoir leur évolution et leur comportement à venir, ou passé lorsque l'on s’intéresse par exemple au début de l’univers ;

 

– l’avènement de la physique quantique a remis en question la vue déterministe jusqu’alors prôné par la physique classique, notamment newtonnienne, qui part du principe, que, connaissant précisément les conditions initiales d’un phénomène, lancement d’un projectile par exemple, on peut prédire très précisément la position et la vitesse de ce dernier à un instant t.

 

      – la physique quantique explique le comportement de la matière d’une manière opposée : par une vue probabiliste de distribution de celle-ci à l’échelle sub-atomique (pas de vitesse et ni de position précisément définies). D’autre part, la physique quantique donne une vue non réifiée du monde : elle associe à la matière un comportement ondulatoire et corpusculaire, selon les observations menées, c’est à dire tantôt elle prend la forme d’onde comme les vaguelettes formées à la surface d’un étang à la suite d’un jet de pierre, tantôt elle prend la forme de la pierre elle-même. Cette dualité, qui peut-être vue aussi comme une complémentarité, donne une perception non solide du monde des phénomènes

 

Cette dernière remarque nous amène au premier aspect lié à la vacuité que je souhaite illustrer, à savoir donc la non solidité intrinsèque des choses, ou des phénomènes.

 


La non solidité intrinsèque des phénomènes


Nous venons d’évoquer la physique quantique pour illustrer cet aspect de la vacuité, mais on peut aussi prendre des exemples faciles à appréhender dans la physique des particules.

 

Brièvement, la physique des particules étudie les constituants élémentaires de la matière ainsi que les rayonnements et leurs interactions mutuelles : grâce à des accélérateurs de particules, elle a pu « disséquer » l’atome et découvrir des entités plus petites ; aujourd’hui, nous savons que l’atome est composé d’un noyau entouré d’un nuage d’électrons, que ce noyau est composé de protons et de neutrons, et que ces derniers sont composés de 3 quarks, différents entre eux, qui font partie des particules élémentaires constituants de la matière (les fermions) ; toujours selon la physique des particules, ou modèle standard, il existe aussi des particules virtuelles (les bosons) qui véhiculent les interactions entre les particules de matière : la plus connue, le photon, est la particule virtuelle de lumière, responsable de l’interaction fondamentale électromagnétique (force créée par des particules chargées).

 

A parte :

En physique, il existe 3 autres interactions fondamentales : 2 forces nucléaires (dans le noyau de l’atome) et la force gravitationnelle. Avec ces 4 forces, on peut décrire l’ensemble des phénomènes physiques observés… on verra que cela n’est pas tout à fait vrai plus loin.

 

- Pour en revenir à l’aspect non solide de la matière, le meilleur exemple pour illustrer ce propos est l’atome. Composé d’un noyau et d’électrons, il est intéressant de comparé ces volumes respectifs : les électrons sont de masse et de taille négligeables par rapport au noyau, mais leur mouvement incessant et complexe autour de ce dernier détermine le volume atomique ; le noyau, quant à lui, concentre la masse quasi-totale de l’atome, mais sa taille reste négligeable par rapport à celle de l’atome (10-8 cm – taille noyau 10-13 cm ) ; pour mieux illustrer ces dimensions, il est parfois donné comme exemple un grain de riz situé au milieu d'un stade de football, qui représente ce rapport entre le noyau et l’atome !

 

Autrement dit, il n’y a quasiment que du vide dans l’atome, et pourtant lorsque l'on touche cette table, elle nous paraît bien solide. Cette solidité apparente se justifient par les liens qui lient les atomes entre eux.

L’empilement de pommes dans un cageot est donc une représentation erronée de la distribution des atomes dans la matière ; c’est plutôt une image de particules quasi vides, liées entre elles par des énergies qu’il faut avoir en tête !

 

 

- Autre exemple de la physique des particules qui illustre la non solidité intrinsèque des phénomènes : la notion de masse.

Pour l’instant, c’est à l’état de théorie, mais le nouvel accélérateur européen LHC (Large Hadron Collider) espère bien trouver « le responsable » de la création de la masse, à savoir la particule virtuelle nommée boson de Higgs. Ce boson serait à l’origine d’un champ, le champ de Higgs, qui selon la température, interagirait avec les particules : par exemple, à basse température, certains bosons, particules virtuelles, interagiraient avec ce champ, en avançant dans l’espace comme s’ils se mouvaient dans une épaisse mélasse, ce qui se traduirait par l’apparition d’une masse ; à haute température, ces bosons n’interagiraient plus avec le champ de Higgs, et la masse de ces particules serait alors nulle. Cette découverte serait révolutionnaire dans le sens que la masse n’est plus considérée comme une caractéristique intrinsèque de la particule mais comme une interaction avec son milieu !!!

Attention, cette découverte n’expliquerait pas cependant la différence des masses entre particules (contrairement à la théorie des cordes).

 

- Cependant la physique des particules n’est pas la théorie la plus appropriée dans son fondement pour apprécier la non solidité des phénomènes, puisqu’elle part du principe qu’il existe à la base des particules indivisibles qui jouent le rôle de « briques » dans la construction de la matière. Cette vision qui réifie la matière est en contradiction avec la physique quantique, qui elle, ne suppose aucun élément de type corpusculaire pour expliquer les phénomènes (cf Michel Bitbol, philosophe des sciences).

Comme le dit l’un des pères fondateurs de la mécanique quantique, Heisenberg : « le monde apparaît comme un tissu complexe d’évènements dans lequel les relations de diverses sortes alternent, se superposent, ou se combinent, déterminant par là, la trame de l’ensemble ».

Il parle bien d’événement et non d’entités à part entière. La physique quantique est un modèle empirique (c’est à dire basé sur l’expérience) et statistique qui décrit seulement le comportement des particules et des rayonnements, sans rien dire sur leur nature intrinsèque.

 

 

L’impermanence


Autre aspect lié à la vacuité qui peut être illustré en physique : l’impermanence.

 

- De manière grossière, on constate, quelque soit l’échelle d’observation, que tous les phénomènes appréhendés sont en mouvement : dans le monde microscopique, l’électron virevolte en continu autour du noyau ; dans le monde macroscopique, la gravité fait que toutes les structures de l’univers s’attirent et tombent les unes vers les autres (galaxies, étoiles, planètes) et ce mouvement s’ajoute à l’expansion croissante de l’univers depuis le big bang. Mais attention, il faut préciser que l’esprit humain n’a pu accepter cette idée d’univers non stationnaire qu’en 1965, avec la découverte du rayonnement fossile ; l’univers devait être éternel et immuable…

 

Quelques chiffres qui donne le tournis : la terre tourne autour du soleil à 30 km/s ; le système solaire, terre comprise, tourne autour du centre de notre galaxie à 230 km/s, notre galaxie, la Voie Lactée tombe sur la galaxie voisine d’Andromède à 90 km/s ; notre groupe local tombe sur l’amas de la Vierge à 600 km/s, et ce dernier tombe vers le Grand Attracteur, amas géant de galaxies.

Bref, tout bouge, rien n’est statique : l’impermanence est omniprésente dans la nature.

 

- Mais l’impermanence se retrouve aussi dans le temps : la physique des particules a permis, au sein des accélérateurs, de trouver une palette de particules au durée de vie très courte, qui ne peuvent exister dans un état naturel. Il existe aussi, bien sûr, des particules stables, dont nous sommes composés, sans quoi rien ne pourrait demeurer, mais celles-ci ont aussi une vie limitée ou subissent des changements, puisqu’elles échangent sans cesse avec l’environnement de l’énergie, ou encore se transforment en une autre particule.

Même les quarks, les « briques » de la matière en physique des particules, subissent des transformations, et démontrent ainsi leur caractère non immuable dans le temps.

 

- Le temps en tant que grandeur mesurable de la durée a aussi été détrôné de son statut d’immuabilité (temps universel et absolu de Newton) avec la relativité d’Einstein. Le temps est élastique, c’est à dire qu’il peut ralentir ou s’accélérer selon le mouvement de l’observateur (relativité restreinte) ou selon l’intensité du champ gravitationnel environnant (relativité générale). Le paradoxe des jumeaux est souvent utilisé pour illustrer le premier phénomène : un des  jumeaux à bord d’un vaisseau spatial se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière vieillira moins vite que l’autre jumeau resté à Terre ; à 87 % de la c, il vieillira exactement 2 fois moins vite (vérifié dans les accélérateurs  pour des particules proches de c). Pour le second phénomène, aussi vérifié, on peut donner l’exemple d’un astronaute qui se trouverait proche d’un trou noir, dont la gravité est colossale : l’horloge embarquée s’écoulera moins vite qu’une horloge terrestre. Le temps n’est alors qu’illusion, comme l’écrivit Einstein un peu avant sa mort : pas de passé, ni présent, ni futur…

 

- L’espace également devient élastique avec Einstein, et forme un couple uni avec le temps : lorsque le temps se raccourcit, l’espace s’étire et inversement.

 

 

Interdépendance

 
- Autre aspect lié à la vacuité, qui est souvent cité comme une équivalence, ou plus précisément une définition de la réalité du monde conventionnel dans la vue bouddhiste, c’est l’interdépendance. En science, on peut comprendre, au premier abord, cette notion comme une conséquence de la loi de causalité :

.   l’effet de serre à l’échelle planétaire est causé par des excès de rejets de CO2 au niveau local ;

une augmentation de la température de l’océan peut causer des perturbations atmosphériques désastreuses à l’échelle planétaire, telles que le phénomène El Niño dans le pacifique sud ;

 

- Si on regarde d’un peu plus près cette notion, on peut la comprendre aussi comme étant un état corrélé entre objets, mais sans inclure pour autant la possibilité d'échanges d’informations entre eux (transmis par des ondes lumineuses notamment). Cet état corrélé peut s’expliquer par une vue holistique du monde, en s’appuyant sur l’idée que toute partie d’un tout est reliée à ce tout, et que connaître les propriétés de chaque partie n’a de sens que si on connaît celles qui définissent le tout… 

 

- En mécanique quantique, l’effet EPR, pour les initiales des 3 chercheurs impliqués au départ, dont Einstein, montre cette interdépendance globale, nommée par les physiciens la non-séparabilité. Cette expérience a été élaborée d’abord en pensée par Einstein et ses collaborateurs, dans le but de remettre en cause un principe essentiel de la mécanique quantique : la vue dualiste onde/corpuscule de la matière, et plus précisément la mesure quantique, qui décrit l’aspect ondulatoire avant l’acte d’observation et l’aspect corpusculaire une fois la particule détectée.

L’expérience de pensée est basée sur la création d’une paire de particules identiques A et B. L’expérience révèle que lorsque l’on détecte la particule A dans une certaine symétrie, la particule B se retrouve systématiquement dans la symétrie opposée au même moment, ce qui est en accord avec la loi de conservation du moment angulaire, mais sans pour autant qu’il y ait eu échange possible d’informations, ce qui là, n’est pas en accord avec les principes classiques. Einstein conclut que les particules ne peuvent se trouver dans un flou probabiliste avant l’observation et que celles-ci suivent bien une trajectoire définie, en expliquant qu’il y a bien eu échange entre les particules au départ par l'intermédiaire de variables cachées : « Dieu n’envoie pas de signaux télépathiques ». Déterministe convaincu, Einstein était en total désaccord avec le rôle du hasard joué en mécanique quantique. Or le chercheur français Aspect en 1982, et plus tard le Suisse Gisin en 1998 démontrèrent le contraire en expérimentant la non-séparabilité des particules  : après création de 2 photons identiques, et en les détectant à une distante suffisante pour que la lumière ne puisse avoir le temps de relier les 2 particules, les comportements de A et B sont toujours corrélés, même en donnant le choix de 2 trajectoires pour chacune d’entre elles.

Ce paradoxe n’en est qu’un que lorsque l’on conserve l’idée d'un monde morcelé et localisé sur chacun des photons. En réalité, A et B font partie d’une même réalité globale.

 

- A l’échelle macroscopique, un autre phénomène illustre l’interdépendance globale : l’expérience du pendule de Foucault. Au XIXe siècle (1851), le physicien Léon Foucault souhaitait démontrer la rotation de la Terre ; pour cela, il attacha un pendule à la voûte du Panthéon à  Paris. Il lança le pendule dans une certaine direction et constata que le plan d’oscillation dévia au fil des heures. Ce mouvement en fait n’était qu’apparent, c’était la Terre qui avait tourné ! Au pôle, le déplacement apparent serait de 360° ; à Paris, du fait de la latitude (environ 48°), le déplacement n’est que partiel en 24 heures...

Foucault en est resté là, mais l’expérience demeurait incomplète : un mouvement est fixe seulement par rapport à un référentiel ; ce référentiel, Foucault ne l’avait pas déterminé.
Il s'avère que le mouvement du pendule n'est pas relié à une étoile proche, elle aussi en mouvement, mais aux galaxies les plus lointaines, là où se concentre la masse de l’univers. Cette expérience simple du pendule de Foucault nous dit ainsi que, son comportement n’est pas influencé par son environnement local mais par l’univers tout entier. On n’a pas réussi à démontrer aujourd’hui ce résultat, mais le physicien et philosophe autrichien Ernst Mach donne une explication plausible : selon lui, la masse d’un objet est le résultat de l’influence tout entier de l’univers sur cet objet…

 

Par ces 2 expériences, qui ne s’expliquent pas par les lois de la physique classique et les 4 interactions fondamentales, la globalité et l’interdépendance prennent tout leur sens. Comme dit l’astrophysicien TXT « Chaque partie porte en elle la totalité, et de chaque partie dépend tout le reste » (Trinh Xuan Thuan).

 

 

Conclusion

 
Matthieu Ricard dans son livre « l’infini dans la paume de la main », dont je me suis inspirée pour étoffer cette intervention, co-écrit avec cet astrophysicien vietnamien, fait la remarque pertinente que le principe de non-séparabilité en mécanique quantique, décrit par l’effet EPR, devrait être au cœur des préoccupations des chercheurs, afin que cette découverte primordiale, qui révolutionne la perception ordinaire, fasse partie intégrante de la conscience collective.

De plus, toujours grâce à la mécanique quantique, comme on l’a vu, la notion d’objet n’existe plus : on parle d’événement, de mesure. Cette physique révolutionne aussi la notion de précision et de déterminisme en laissant place au flou quantique, où la position et la vitesse d’une particule ne peuvent être définies.

 

Le réel peut donc être perçu de manière similaire, par le chemin intérieur d’un pratiquant bouddhiste, ou par le chemin extérieur du scientifique. Ils peuvent mener à la même vérité.


Mais on peut se poser la question sur le rôle de la conscience dans ces démarches différentes, et particulièrement dans la démarche scientifique, même si l’on sait que la science décrit le monde phénoménal à travers le filtre de la conscience...



Nadine San Gérotéo

Rédacteur du blog

commentaires

(Clovis Simard,phD) 19/02/2011 15:03


Bonjour,

Vous êtes cordialement invité à visiter mon blog.

Description : Mon Blog(fermaton.over-blog.com), présente le développement mathématique de la conscience humaine.

La Page No-5: TOUT OU RIEN !

DIEU JOUE AUX DÉS AVEC L'INTELLIGENCE HUMAINE ?

Cordialement

Clovis Simard


Jacques Mortet 31/12/2008 11:34

Très beau blog. Articles techniques de la page 2 intéressants.

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