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05 février 2017

chap. 12) La renaissance du temps (Lee Smolin) Partie II: La mécanique quantique et la libération de l'atome

 

 

La renaissance du temps (Lee Smolin) Partie II chap. 12:

La mécanique quantique et la libération de l'atome

 

 

La réalité du monde physique et la gravité quantique: par delà le visible par calo Rovell

 

 

 

 

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm

(Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe)


Préambule: Dans ces articles que je consacre à Lee Smolin, j'écris la suite des articles de mon blog à propos des univers multiples d'Aurélien Barrau pour les quels je retiens quelques commentaires qui vont orienter mes réflexions nouvelles.

Dans l'article "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)": les propositions nouvelles face aux problèmes et paradoxes de la physique "peuvent constituer une "pulsion inchoactive" qui poussera vers une découverte sans précédent ou bien vers un réenchantement de ce que l'on savait déjà sans en avoir pris la "dé-mesure" et finalement vers une nouvelle sacralisation du "monde".
Dans "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples. La gravitation quantique chp. 9": au chapitre L ConclusionCet article fait suite à l'article "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)": "Aujourd'hui, la physique est en crise, le monde est en crise. Avec Lee Smolin et son "rien ne va plus en physique", Carlo rovelli parle de la schizophrénie bipolaire des physiciens (voir une révolution inachevée). La vision anthropique de Trin Xhuan Thuan et ma vision évangélique du monde, qui s'origine dans les mythes de l'Un et de l'ordre émergeant du Chaos initial, semblent exclus de la vision de bien des physiciens et cosmologues qui découvrent, comme l'a fait Jean Pierre Luminet, que l'Univers ne peut avoir été infiniment dense et donc que le big bang ne peut avoir été tel qu'on se l'imaginait depuis de nombreuses décennies. La possibilité d'un avant big bang a été mise en évidence avec un univers précédent qui se serait condensé jusqu'à une taille extrêmement petite mais non nulle et qui aurait "rebondi" en un big bounce pour donner notre Univers actuel en expansion après le phénomène d'inflation cosmique. Un des derniers rebondissements de ces recherches, avec Lee Smolin, pourrait bien aboutir avec sa "renaissance du temps" à une solution de la contradiction entre la physique quantique et la théorie de la relativité. A priori, ce serait une théorie unifiée des interactions fondamentales.

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Nous avons vu , au cours du long article consacré au chapitre 9 du livre "les mpndes multiples", de nombreuses théories nouvelles ou hypothèses qui proposent l'unification de la physique ou tout au moins des explications aux dilemmes et paradoxes que la cosmologie moderne a mis en évidence. Mais, dans "la renaissance du temps", au chapitre 8 qui fait l'objet de cet article, Lee Smolin prévient: Le paradigme newtonien ne peut même pas apporter un embryon de réponse à ces questions et dilemmes: Pourquoi ces lois? Pourquoi ces conditions initiales de l'univers? Quel mécanisme les a t-il sélectionnées parmi une multitude infinie de possibilités? etc. Il appelle ceci "l'erreur cosmologique": appliquer à l’Univers entier dans sa globalité des lois établies et vérifiées sur des sous-systèmes. Dans le paradigme newtonien, ce que nous appelons une loi doit s'appliquer dans tous les cas. Mais l'application d'une loi à n'importe quel morceau d'univers implique une approximation, parce que nous devons négliger toutes les interactions entre ce morceau et le reste de l'univers. Donc les applications vérifiables d'une loi sont toutes des approximations. Smolin fait remarquer en particulier que les lois se vérifient sur beaucoup de sous-systèmes. Mais si on veut appliquer une loi de la nature sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer, alors que nous n’avons qu’un seul Univers sous la main. Et un seul cas n'apporte pas suffisamment d'indices pour justifier l'affirmation qu'une loi particulière de la nature s'applique. C'est ce que Lee Smolin appelle le dilemme cosmologique (faire de la physique dans une boite: "on considère un petit sous-système isolé du reste de l’univers dans lequel on néglige certains effets pour ne s’intéresser qu’à certaines variables qui définissent un espace de configuration, atemporel"). Et pourquoi cette loi et pas une autre? De plus, beaucoup de théories cosmologiques (théorie des cordeséquation d’Einstein …) admettent en réalité une infinité de solutions, parmi lesquelles une seule correspond à notre univers. Doit-on se résoudre à admettre l’existence d’une infinité d’Univers inaccessibles pour pouvoir justifier le notre par un principe anthropique

Nous pensions, dit Lee Smolin, savoir comment répondre à ces questions. Une théorie unique mathématiquement cohérente pourrait incorporer les 4 lois fondamentales de la nature. Mais cet espoir a été anéanti. On se trouve face à ce qu'il appelle "le défi cosmologique". On vient de voir qu'il faudrait étendre la science à une théorie de l'Univers entier. Le défi est qu'il ne peut pas exister de composante statique qui puisse servir de cadre de référence, car tout dans l'Univers change et il n'existe aucun extérieur, rien qui puisse être qualifié de fond par rapport auquel les mouvements du reste de l'Univers (que nous négligeons). Or, toutes les théories physiques divisent le monde en deux parties, une partie « dynamique », qui change, et une statique, qui contient un « fond » de choses immuables, comme les constantes fondamentales.  Le « défi cosmologique » consiste à formuler une théorie de l’univers « indépendante du fond », purement dynamique afin de ne rien supposer d’extérieur à l’Univers: " Lorsqu’on fait de la « physique dans une boite », le « fond » comprend notamment les conditions initiales, et la méthode expérimentale permet de contrôler les conditions initiales afin de s’assurer que les lois sont indépendantes de ces conditions. En cosmologie, cette distinction entre « lois » et « conditions initiales » aggrave le problème qu’elle résout « dans une boite »: si nos observations du fond diffus cosmologique ne correspondent pas bien à la théorie de l’inflation cosmologique, faudra-il corriger la loi ou les conditions initiales? Smolin critique aussi les théories effectives qui décrivent bien ce qui se passe à une certaine échelle de grandeur, mais en négligeant l’influence de ce qui est beaucoup plus grand ou plus petit." Pour Smolin, la théorie issue du défi cosmologique doit tenir compte de tout, sans rien négliger."

Je vais maintenant retracer "ma lecture" plus complète du livre de Lee Smolin d'une manière peu orthodoxe en ne commençant pas par la partie I ("le poids: le mort du temps), mais par la partie II "Lumière: la renaissance du temps". La partie I fera l'objet d'autre articles. Cette "mort du temps" est comme l'épilogue de la constatation de Lee Smolin traduite par son livre "rien ne va plus en physique (l'échec de la théorie des cordes)" Cette partie I 
explique pourquoi depuis la naissance de la science moderne, avec l'effet Copernic et Galilée, le paradigme newtonien sous-tend toutes les théories y compris les théories quantiques et  la relativité  (le « paradigme newtonien » et ce qu'il a impliqué, dont l'hypothèse des multivers, est utile pour décrire l'évolution d'un système dans un laboratoire, mais il perd tout sens appliqué à l'univers entier. Il n'explique pas pourquoi telles ou telles lois sont choisies parmi l'infinité de lois possibles.Selon celui-ci, un système, quel qu'il soit, pourrait être décrit par un ensemble d'états initiaux qui lui sont attribués, puis par les lois présidant à son évolution en fonction du temps. Mais si ces données sont utilisées initialement pour décrire le système, il n'est pas possible de considérer qu'elles pourraient aussi être le résultat de son évolution. Il faut rechercher d'autres lois, ce que je vais tenter de faire maintenant en commentant celui qui ose affronter un nouveau paradigme, Lee Smolin.

 

 

http://www.wearealgerians.com/up/uploads/139910915883722.pdf

Rien ne va plus en physique ! - L'échec de la théorie des cordes 

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm

(Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe)

 

 

 

http://medias.dunod.com/document/9782100706679/Feuilletage.pdf (la renaissance du temps Dunod: quelques pages à feuilleter)

 

http://www.paris8philo.com/article-33714241.html: à propos de rien ne va plus en physique: billet de Jean Zin, pour une physique pluraliste, qui nous paraît essentiel pour comprendre les enjeux des théories physiques actuelles qui souvent tendent vers l'impossible, hors toute avancée, toute brèche se fait par dissymétrie, sans souci du qu'en-dira-t-on il suffit de voir l'attitude de Grigori Perelman, si non-chalante vis-à-vis de la communauté scientifique, ou devrait-on dire l'etablishment. Jean Zin reste un grand guetteur de ce qui se passe en science, nous vous recomandonsses articles.

 

 

Dans ce nouvel article, je donne "ma lecture" du chapitre 12): "La mécanique quantique, sa naissance et la libération de l'atome".

 


"Toute cette discussion, conclut Lee Smolin en fin du chapitre 11 n'est pas tant la création d'univers à partir de trous noirs ou à partir de bulles durant l'inflation que du rôle joué par le temps et la dynamique dans la logique par laquelle les scénarios expliquent des propriétés connues de l'univers et en prédisent de nouvelles. Une théorie qui postule une évolution continue au cours du temps fait mieux que la théorie intemporelle pour expliquer les éléments de preuve observationnels. Elle fait une prédiction propre, tandis que les prédications de l'argument anthropique sont ajustables, comme on l'a vu, selon l'utilisation que nous voulons en faire. Les hypothèses basées sur l'idée que les lois de la nature évoluent avec le temps sont plus vulnérables à la falsification que les scénarios de cosmologie intemporelle, donc plus scientifiques au sens de Popper.

 

Pour Smolin, la réalité du temps est donc la clef pour affronter le mystère de "CE" qui sélectionne les lois de la physique. Nous allons maintenant voir, en commençant par le domaine quantique comment s'y prendre pour relever le défi lancé par le "rien ne va plus en physiqueet comment Lee Smolin ose affronter un nouveau paradigme qu'il appelle de ses voeux dans ce nouvel article: La renaissance du temps article 5 (Lee Smolin: Partie II chap. 12) - La mécanique quantique et la libération de l'atome".

 


1) Commençons par le temps et ce qu'en disent les physiciens.

 

Dans son cours de philo, PJ Dessertine conclut: "Le temps n'est ni simplement une réalité objective ou subjective, il ne peut non plus être seulement une forme transcendantale au sens kantien. Et pourtant, il est indéniable qu'il possède toutes ces facettes contradictoires. Et si le temps défie ainsi la logique, c'est parce qu'il renvoie à une réalité plus fondamentale. L'homme vit dans le temps et met l'ensemble des réalités dans le temps parce qu'il existe (étymologiquement ek-sistere: être hors de soi), c'est-à-dire parce qu'il est continuellement contraint de confronter son "infini intérêt à vivre" (Kierkegaard) avec une réalité qui par sa nature changeante lui est inadéquate. Il convient d'insister : il ne s'agit pas d'un retour au temps subjectif. L'existence, le désir, le changement, réalités qui contribuent à l'élucidation du temps, sont préalables à la formation du sujet. Ce qu'exprime la notion de temps, au-delà de toute caractérisation du monde ou du moi, c'est un pathétique proprement métaphysique du vivre humain."

 

La science, depuis Copernic, Galilée et Newton n'a vu dans le temps que ce paramètre t, temps de newton et de toutes les théories scientifiques depuis lors. Mais la question fait débatNous avons vu dans l'article précédent, La renaissance du temps: Les lois évolutives (Partie II chap. 11), que la réalité du temps, selon Lee Smolin, est la clef pour affronter le mystère de ce qui sélectionne les lois de la physique. « Il est temps que la physique reconnaisse que le temps est réel » (26 April 2013 par Lee Smolin). Pour cela, il fait l'hypothèse que les lois évoluent. Continuons de le suivre sur ce chemin. Il se trouve que le fait de considérer que le temps est fondamental peut aider, comme nous allons le voir plus loin à résoudre l'énigme de la signification à donner à la mécanique quantique. La réalité du temps permet même une nouvelle formulation de la théorie quantique comme nous allons le voir aux chapitres 3) et 4) et cela peut nous éclairer sur la façon dont les lois évoluent avec le temps.

 


liens:

 

Une nouvelle classe de modèles d'espace-temps quantifiés basé sur des ensembles de causalité énergétiques: (l'Univers en tant que processus des événements uniques) par Marina Cortês , Lee Smolin  (https://arxiv.org/pdf/1307.6167v3.pdf)

 

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article598 (qu'est-ce que le temps? voir comment Lee Smolin montre que le temps physique est la clef de la nouvelle révolution indispensable à la Physique moderne)

 

https://actualite.housseniawriting.com/science/2016/07/28/un-debat-sur-la-physique-du-temps/16984/ (Selon nos meilleures théories de la physique, l’univers est un bloc fixe où le temps ne fait que passer. Mais quelques physiciens, dont lee smolin veulent remplacer cet univers-bloc avec une théorie physique du temps)

 


2) La théorie quantique 

 

     2-1) Etienne Klein explique ici que "c'est en 1900 que le physicien allemand Max Planck utilise pour la première fois le terme « quanta » pour désigner les « paquets » d'énergie échangés entre la lumière et la matière. Cette idée nouvelle, qui lui sert d'artifice de calcul, sera exploitée en 1905 par Albert Einstein dans sa démonstration expérimentale de l'existence de l'atome : la physique quantique vient de naître." La physique quantique? Une révolution scientifique et philosophique "si l’on devait choisir un seul qualificatif pour définir le monde moderne depuis le XVIe s jusqu'à nos jours, avec en point d’orgue le XIXe, ce serait assurément celui de "matérialiste". Le matérialisme a vraiment imprégné les mentalités et les idéologies propres à la Modernité (on pense par exemple au " matérialisme historique" si cher à Engels et a Marx) mais également la science qui fut, en quelque sorte, son bras armé [...] Cest alors que des le début du XXe siècle se mettra en place une toute nouvelle approche scientifique qui, s’intéressant à "l’infiniment petit", prendra le nom de "physique quantique" ou de "théorie des quanta" et mettra à bas les certitudes de la physique ’classique’ matérialiste. Cette nouvelle approche fut tellement révolutionnaire à l’époque qu’elle remit en cause beaucoup de nos paradigmes anciens et qu’elle constitue, aujourd'hui plus que jamais, un véritable pont entre la science et la religion."

 

     2-2) La théorie quantique est certainement la théorie physique la plus performante jamais inventée, avec un degré de précision inouï (par exemple le moment magnétique de l'électron est connu avec une précision de 4 10-9, ce qui représente 1 mm sur 4 000 km) ou comme Bernard Dugué le dit: dans agoravox.fr "Le modèle standard peut se prévaloir d’une efficacité inouïe pour prédire certains résultats avec une précision qui la place au sommet des théories scientifiques sur ce point. Un golfeur aussi précis pourrait mettre la balle dans un trou situé sur la planète mars". Il n'y a guère de technologie numériquechimique, ou biologique, médicale, du système GPS à l'Internet haut débit à la boite quantique et bientôt au calculateur quantique, encore embryonnaire (?) avec microsoft dans la course et dont nous dépendons de plus en plus qui ne doive son existence à la physique quantique.

 

Pourtant Lee Smolin, tout comme Einstein, mais avec la conscience des  problèmes et paradoxes que nous avons vu en préambule et que David Louapre appelle Les 7 merveilles de la mécanique quantique, (Lee Smolin) affirme qu'il y a de fortes raisons de croire que la mécanique quantique est incomplète: Il écrit dans « La renaissance du temps »: "Einstein mit en lumière il y a longtemps que la mécanique quantique est incomplète parce qu’elle échoue à donner une description de ce qui se passe dans une expérience individuelle. Que fait au juste l’électron lorsqu’il saute d’un état d’énergie à un autre ? Comment des particules trop éloignées l’une de l’autre parviennent-elles à communiquer instantanément ? Comment semblent-elles apparaître en deux endroits à la fois ? La mécanique quantique ne fournit pas de réponse… La mécanique quantique est une théorie problématique pour trois raisons étroitement liées. La première est son échec à donner une image physique de ce qui se passe dans un processus ou une expérience individuels : contrairement aux théories physiques précédentes, le formalisme que nous utilisons en mécanique quantique ne peut pas être lu comme nous montrant ce qui se passe à chaque instant. Deuxièmement, dans la plupart des cas elle échoue à prédire le résultat précis d’une expérience ; plutôt que de nous dire ce qui va se passer, elle ne nous donne que des probabilités pour les différentes choses susceptibles de se produire. La troisième et plus problématique caractéristique de la mécanique quantique est que les notions de mesure, d’observation ou d’information sont nécessaires pour exprimer la théorie. Elles peuvent être vues comme des notions primitives ; elles ne peuvent pas être expliquées en termes de processus quantiques fondamentaux… Si vous voulez décrire complètement un système en physique classique, vous répondez à toutes les questions, et ceci vous donne toutes les propriétés. Mais en physique quantique, le dispositif dont vous avez besoin pour poser une question peut vous empêcher de répondre aux autres questions. Par exemple, vous pouvez demander ce qu’est la position d’une particule, ou vous pouvez demander ce qu’est le moment, mais vous ne pouvez pas poser ces deux questions à la fois. C’est ce que Niels Bohr a appelé la complémentarité, et c’est aussi ce que les physiciens signifient lorsqu’ils parlent de « variables non-commutatives »… En embrassant la réalité du temps, nous ouvrons un chemin pour comprendre la théorie quantique qui éclaire ses mystères et pourrait bien les résoudre. Je crois que la réalité du temps rend possible une nouvelle formulation de la mécanique quantique… Nous sommes habitués à l’idée de lois intemporelles de la nature agissant à l’intérieur du temps, et nous ne trouvons plus cela étrange. Mais prenez suffisamment de recul, et vous verrez que cela repose sur de grandes suppositions métaphysiques qui sont loin d’être évidentes… Il est une tradition – commençant avec Niels Bohr – d’affirmer que l’échec de la théorie quantique à donner une image de ce qui se passe au cours d’une expérience individuelle est l’une de ses vertus et non pas un défaut. Bohr a argumenté avec talent que le but de la physique n’est pas de fournir une telle image mais plutôt de créer un langage grâce auquel nous pouvons parler entre nous de notre préparation des expériences sur des systèmes atomiques et de ce que les résultats nous ont donné. Je trouve les écrits de Bohr fascinants mais peu convaincants. Je ressens la même chose à propos de certains théoriciens contemporains, qui disent que la mécanique quantique ne porte pas « sur » le monde physique, mais sur l’ « information » que nous avons sur le monde physique. Ces théoriciens avancent que l’état quantique ne correspond à aucune réalité physique ; il ne fait que coder l’information que nous, observateurs, avons sur un système… Après tout, quelque chose se passe lors d’une expérience individuelle. Quelque chose, et seulement ce quelque chose, est la réalité que nous dénommons électron ou photon. Ne devrions-nous pas être capables de saisir l’essence de l’électron individuel dans un langage conceptuel et un cadre mathématique ? … Alors je me range aux côtés d’Einstein. Je crois qu’il existe une réalité physique objective et que quelque chose qu’on peut décrire se produit quand un électron saute d’un état d’énergie dans un autre. Et je cherche une théorie qui en donne cette description. Bernard Dugué dit la même chose: "La physique quantique va permettre à la science occidentale de sortir de l’impasse moderniste et j’en suis certain. Vous n’en saurez pas plus. Ce court billet a vocation à susciter la curiosité. La solution de l’énigme sera révélée dans un livre assez consistant qui parlera aussi de cosmologie et qui dénotera avec des contrastes dans le contenu. Ne voyez aucune vanité dans ces propos." Voir en complément les liens en fin de ce chapitre.

 

     2-3) C'est sûr, la physique quantique est un défi dans les efforts pour comprendre le monde. Villemin.Gérard le résume:"De manière particulièrement précise, elle permet: de comprendre la chimie, la découverte du transistor, la mise au point des lasers, le développement de la physique nucléaire, d'expliquer l'univers de façon cohérente. Mais, elle échappe à l'entendement. Elle est très difficile à comprendre. Elle ne traite pas de notre univers quotidien. Aucune image possible. C'est une création de l'esprit humain: Avec utilisation de mathématiques sophistiquées; Sans relation directe avec la réalité; Théorie faite de symboles; et Utilisant une équation donnant des probabilités: l'équation de SchrödingerDans Agoravox.frBernard Dugué continue: "Seconde révolution quantique : Les particules et les champs n’existent pas ! La « déchirure ontologique » dans la matière et la revanche de Platon [... ] La théorie quantique des champs (QFT) a abouti au modèle standard et peut se prévaloir d’une efficacité inouïe pour prédire certains résultats avec une précision qui la place au sommet des théories scientifiques sur ce point. Un golfeur aussi précis pourrait mettre la balle dans un trou situé sur la planète mars. D’où une situation assez étrange car malgré cette théorie qui n’a fait qu’accumuler des succès expérimentaux et qui est d’une précision incroyable, les physiciens ne savent toujours pas quelle est la réalité qu’elle décrit. Ils savent l’utiliser mais sans comprendre ce qui se trame derrière, autrement dit ce qu’elle révèle de la nature [. .] Cette physique triomphe en laissant derrière elle une métaphysique très incertaine, pour ne pas dire absente... Le principal enseignement à retenir, c’est que la représentation et la compréhension de l’univers acquises depuis les débuts de la science moderne au 17ème siècle sont sur le point de basculer. Le monde avec ses objets basiques, ses interactions, ses forces, perd son statut ontologique. Le champ matériel et l’étendue ne sont que des propriétés dérivées et non plus fondamentales, même en les considérant sous l’angle des théories quantiques conventionnelles. L’illusion scientifique moderne s’effondre Elle a consisté pendant quatre siècles à faire comme si le monde physique étendu de Descartes, Newton puis Einstein, avec l’espace-temps et la matière, était le monde fondamental, un peu comme si on observait l’écume au dessus des océans pour en conclure que les fonds marins sont fait de cette même écume. Nous ne sommes qu’au début d’une immense révolution des connaissances."     

 

     2-4) Tout ceci n'est pas débattu. La physique quantique ne donne effectivement aucune image physique de ce qui se passe dans une expérience individuelle. Que fait au juste l'électron lorsqu'il saute d'un niveau d'énergie à un autre? Comment des particules l'une de l'autre parviennent t-elles à  communiquer instantanément? Comment semblent apparaître en deux endroits à la fois? La mécanique quantique ne fournit pas de réponse. 

 

Partons du Dyptique de la mécanique quantiqueElle décrit une physique:

 

"Déterministe : La physique quantique est un modèle qui estime l'évolution des systèmes physiques isolés. Espace de dimension infinie (espace de Hilbert), Équation déterministe: équation de Schrödinger. La physique quantique serait purement déterministe, s'il n'y avait pas d'observateur. Un tout global, holistique. Le vecteur d'état est la somme des divers états propres du système. Une somme des états propres de la grandeur que l'on va mesurer. Statistique de tous les états.

 

Probabiliste: L'aspect probabilistique se manifeste lors des opérations de mesure. On mesure les grandeurs: Position, vitesse, énergie …Projette le système dans l'un de ses états propres par une sorte de tirage au sort. La physique quantique serait purement déterministe, s'il n'y avait pas d'observateur. Mesurer, c'est tirer au sort. C'est observer le tout sous l'une de ses facettes. C'est faire un instantané photo d'un des états compris dans le tout. Faire la mesure, projette le système vers l'un de ses états propres. Une instance de ces états.

 

La description du monde microscopique que fournit la mécanique quantique s'appuie sur une vision radicalement nouvelle, et s'oppose en cela à la mécanique classique. Elle repose sur des postulats et "Notions fondamentales sur la mécanique quantique.

     *Un état quantique est ce qui quantifie ce que l'on peut savoir d'un système quantique. Il permet de calculer les probabilités et les valeurs moyennes mesurées des observables   (position, quantité de mouvement etc.). Les états quantiques sont décrits mathématiquement par un  vecteur d'état dans un espace de Hilbert, représenté par une notation dédiée introduite par Dirac, dite notation bra-ket7. Un état quantique s'écrit alors sous la forme |\psi \rangle . L'évolution dans le temps de ce vecteur d'état est décrit mathématiquement par la fonction d'onde\Psi (t)gouvernée par l'équation de SchrödingerCes deux représentations concernent les états purs, c'est-à-dire les états de systèmes quantiques simples idéalisés et isolés, où chaque composante peut être quantifiée et observée. Pour les états mixtes, représentant les états quantiques en interaction complexe avec un environnement ou un appareil de mesure, où les composantes sont trop nombreuses ou inaccessibles à l'observation, l'état quantique est plutôt représenté par une matrice densité.

 

     *Principe de superposition: C'est le plus important postulat de la mécanique quantique. Selon ce principe, si un système physique peut se trouver dans un état |\varphi \rangle , , et si de même il peut se trouver dans un état |\psi \rangle  alors il peut aussi se trouver dans un état linéairement composé : \alpha |\varphi \rangle +\beta |\psi \rangle où où \alpha  et \beta   sont deux nombres complexes quelconques.

Autrement dit, l'ensemble des états possibles d'un système physique est un espace vectoriel, dont la dimension peut être quelconque.
Le point important est qu'un état superposé n'est pas un état traduisant une ignorance vis-à-vis de l'état réel du système, mais bien une indétermination intrinsèque au système, qui n'est ni 
|\varphi \rangle , ni dans l'état |\psi \rangle .  En particulier, le principe de superposition est à l'origine de ce qu'on appelle le problème de la mesure quantique, que Schrödinger popularisa en l'appliquant à un chat qui ne serait, selon le désormais fameux paradoxe de Schrödinger, ni mort, ni vivant.
     *La règle de Born, du nom du physicien Max Born, est une interprétation probabiliste des coefficients linéaires du principe de superposition. Elle est d'ailleurs souvent appelée interprétation probabiliste. Pour un système dont le vecteur d'état est une combinaison linéaire d'états distinguables (|i\rangle )_{{i\in {\mathbf {N}}}} la probabilité pour que le résultat de la mesure définissant la distinguabilité soit le même que si le système avait été dans l'état |i\rangle est : {\mathcal {P}}_{i}={\frac {|\alpha _{i}|^{2}}{\sum _{i}|\alpha _{i}|^{2}}},.La règle de Born est l'un des postulats de la mécanique quantique les plus difficiles à appréhender. Il fait aussi l'objet de controverses, ne serait-ce que parce que son statut axiomatique est mis en doute par au moins deux interprétations : l'interprétation des mondes multiples et l'interprétation transactionnelle. Selon ces deux interprétations, la règle de Born peut être déduite à partir de considérations mathématiques et physiques plus profondes".

 

     2-5) Résumé: La physique quantique ne donne que des prédictions statistiques des résultats d'expériences. Elle est extraordinairement utile et efficace parce qu'elle fournit à la physique un langage et un cadre pour organiser d'immenses quantités de données empiriques. Si elle ne permet ni d'expliquer ni de montrer ce qui se déroule réellement au niveau subatomique, elle fournit un algorithme qui, jusqu'à ce jour fonctionne admirablement, pour prédire les probabilités des résultats d'une expérience. Mais l'efficacité n'est pas forcément un gage de véracité. Aussi, au vu des difficultés que nous avons évoquées au long de ce chapitre et dans le chapitre 11, Lee Smolin en est venu à croire que la mécanique quantique connaîtra le même sort que les théories de Ptolémée et de newton. "Peut-être ne pouvons-nous pas la comprendre tout simplement parce qu'elle n'est pas vraie? Au lieu de cela, il est vraisemblable que qu'elle soit une approximation d'une théorie plus profonde qui sera plus simple à comprendre. Cette théorie plus profonde est la théorie cosmologique inconnue que désignent tous les arguments de cet ouvrage (la renaissance du temps). La clef est, ici encore, la réalité du temps". 


liens:

Trois mots-clef: principe d'incertitude Intrication quantique Non-localité

Indéterminisme ou L'Univers irrésolu (Plaidoyer pour l'indéterminisme Autour de la lecture d'un livre de Karl Popper(1) par Lydia JAEGER)

http://education.francetv.fr/matiere/physique-chimie/cinquieme/video/les-nouvelles-perspectives-de-la-physique-moderne#xtor=SEC-191221-GOO-[physique-quantique]-[%2Bphysique%20%2Bquantique] (Les nouvelles perspectives de la physique moderne. Les grands entretiens - Etienne Klein : Einstein)

http://www.math.sciences.univ-nantes.fr/~robert/trcours_upn_08.pdf (quantique: physiique discrète!)

http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/article-l-etrangete-quantique-juste-une-impression-32441.php (l'étrangeté quantique, juste une impression?)

http://www.astrosurf.com/luxorion/quantique-comprendre.htm (comprendrons-nous jamais la physique quantique et son étrangeté?)

http://www.rtflash.fr/physique-quantique-l-etrangete-theorique-nous-conduit-revolution-technologique/article (l'étrangeté théorique de la physique quantique)

https://www.phys.ens.fr/~dalibard/Notes_de_cours/X_MQ_2003.pdf (quantique: quelques outils mathématiques)

http://sboisse.free.fr/science/physique/physique-quantique-pour-les-nuls-1.php (la physique quantique pourles nuls.

https://www.phys.ens.fr/cours/notes-de-cours/fl-mq/mq.PDF (comprenons-nous vraiment la physique quanntique? par F. Laloe; écoles, difficultés, paradoxesn théorème de bell, où en sommes-nous, les difficultés, les failles, les alternatives, variables cachées, everett...)

http://villemin.gerard.free.fr/Scienmod/Quantiqu.htm (la physique quantique: De manière particulièrement précise, elle permet: de comprendre la chimie, la découverte du transistor, la mise au point des lasers, le développement de la physique nucléaire, d'expliquer l'univers de façon cohérente. Mais, elle échappe à l'entendement. Elle est très difficile à comprendre. Elle ne traite pas de notre univers quotidien. Aucune image possible. C'est une création de l'esprit humain: Avec utilisation de mathématiques sophistiquées; Sans relation directe avec la réalité; Théorie faite de symboles; et Utilisant une équation donnant des probabilités: l'équation de Schrödinger)

https://sciencetonnante.wordpress.com/2013/09/30/les-7-merveilles-de-la-mecanique-quantique/ (les 7 merveilles de la mécanique quantique: le principe de superposition, le l'indéterminisme de la mesure, la dualité onde-corpuscule, l'effet tunnel, l'intégrale de chemin, la quantification, le principe d'incertitude de Heisenberg)

http://www.rtflash.fr/physique-quantique-l-etrangete-theorique-nous-conduit-revolution-technologique/article (Physique quantique : L'étrangeté théorique nous conduit à la révolution technologique: simuler le cerveau humain 2024?)

http://bio.m2osw.com/gcartable/physique/mecquantique.htm (A voir: Brève histoire de la mécanique quantique 1900 : Max Planck montre que les échanges d'énergie entre matière et rayonnement sont quantifié.(ces échanges ne peuvent se faire de manière continue).Les valeurs de l'énergie transférée ne peuvent être que des multiples de hv ou h represente la constante de Planck1905 : Albert Einstein à partir de l'effet photo électrique repose l'aspect corpusculaire de la lumière. 1924 : Louis de Broglie généralise la dualité onde corpuscule et montre qu' à chaque particule est associée une onde avec E = h1926 : Erwin Schrödinger pose son équation de la fonction d'onde1927 : Paul Adrien Dirac applique cette fonction d'onde aux particules relativist 1927 : Niels Borh, Werner Heisenberg et Max Born entre autre posent les fondements de la mécanique quantique.: Interprétation de Copenhague 1948 : Richard Feynman résout les difficiles calculs de l'électrodynamique quantique1970 : Alain Aspect par son expérience sur le paradoxe E.P.R. confirme la non localité de la mécanique quantique)

http://villemin.gerard.free.fr/Scienmod/Quantiq1.htm (DIPTYQUE de la physique quantique La physique. C'est un modèle qui estime l'évolution des systèmes physiques isolés. Espace de dimension infinie (espace de Hilbert), Il obéit à une Équation déterministe, l'équation de Schrödinger. La physique quantique serait purement déterministe, s'il n'y avait pas d'observateur. Un tout global, holistique. Le vecteur d'état est la somme des divers états propres du système. Une somme des états propres de la grandeur que l'on va mesurer. Statistique de tous les états: L'aspect probabilistique se manifeste lors des opérations de mesure. On mesure les grandeurs: Position, vitesse, énergie …Projette le système dans l'un de ses états propres par une sorte de tirage au sort. La physique quantique serait purement déterministe, s'il n'y avait pas d'observateur. Mesurer, c'est tirer au sort. C'est observer le tout sous l'une de ses facettes. C'est faire un instantané photo d'un des états compris dans le tout. Faire la mesure, projette le système vers l'un de ses états propres. Une instance de ces états)^

http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/seconde-revolution-quantique-les-141982 (bernard dugué:  Seconde révolution quantique : Les particules et les champs n’existent pas ! La « déchirure ontologique » dans la matière et la revanche de Platon [... ] La théorie quantique des champs (QFT) a abouti au modèle standard et peut se prévaloir d’une efficacité inouïe pour prédire certains résultats avec une précision qui la place au sommet des théories scientifiques sur ce point. Un golfeur aussi précis pourrait mettre la balle dans un trou situé sur la planète mars. D’où une situation assez étrange car malgré cette théorie qui n’a fait qu’accumuler des succès expérimentaux et qui est d’une précision incroyable, les physiciens ne savent toujours pas quelle est la réalité qu’elle décrit. Ils savent l’utiliser mais sans comprendre ce qui se trame derrière, autrement dit ce qu’elle révèle de la nature [. .]  Cette physique triomphe en laissant derrière elle une métaphysique très incertaine, pour ne pas dire absente... Le principal enseignement à retenir, c’est que la représentation et la compréhension de l’univers acquises depuis les débuts de la science moderne au 17ème siècle sont sur le point de basculer. Le monde avec ses objets basiques, ses interactions, ses forces, perd son statut ontologique. Le champ matériel et l’étendue ne sont que des propriétés dérivées et non plus fondamentales, même en les considérant sous l’angle des théories quantiques conventionnelles. L’illusion scientifique moderne s’effondre Elle a consisté pendant quatre siècles à faire comme si le monde physique étendu de Descartes, Newton puis Einstein, avec l’espace-temps et la matière, était le monde fondamental, un peu comme si on observait l’écume au dessus des océans pour en conclure que les fonds marins sont fait de cette même écume. Nous ne sommes qu’au début d’une immense révolution des connaissances)

http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/la-grande-enigme-de-la-physique-154655 (bernard dugué pense que la grande énigme de la physique quantique va être résolue prochainement, mais pour le moment il n'en dit pas plus)

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3850 (lee smolin et la physique contemporaine...dans la renaissance du temps: ...Einstein mit en lumière il y a longtemps que la mécanique quantique est incomplète parce qu’elle échoue à donner une description de ce qui se passe dans une expérience individuelle. Que fait au juste l’électron lorsqu’il saute d’un état d’énergie à un autre ? Comment des particules trop éloignées l’une de l’autre parviennent-elles à communiquer instantanément ? Comment semblent-elles apparaître en deux endroits à la fois ? La mécanique quantique ne fournit pas de réponse… La mécanique quantique est une théorie problématique pour trois raisons étroitement liées. La première est son échec à donner une image physique de ce qui se passe dans un processus ou une expérience individuels : contrairement aux théories physiques précédentes, le formalisme que nous utilisons en mécanique quantique ne peut pas être lu comme nous montrant ce qui se passe à chaque instant. Deuxièmement, dans la plupart des cas elle échoue à prédire le résultat précis d’une expérience ; plutôt que de nous dire ce qui va se passer, elle ne nous donne que des probabilités pour les différentes choses susceptibles de se produire. La troisième et plus problématique caractéristique de la mécanique quantique est que les notions de mesure, d’observation ou d’information sont nécessaires pour exprimer la théorie. Elles peuvent être vues comme des notions primitives ; elles ne peuvent pas être expliquées en termes de processus quantiques fondamentaux… Si vous voulez décrire complètement un système en physique classique, vous répondez à toutes les questions, et ceci vous donne toutes les propriétés. Mais en physique quantique, le dispositif dont vous avez besoin pour poser une question peut vous empêcher de répondre aux autres questions. Par exemple, vous pouvez demander ce qu’est la position d’une particule, ou vous pouvez demander ce qu’est le moment, mais vous ne pouvez pas poser ces deux questions à la fois. C’est ce que Niels Bohr a appelé la complémentarité, et c’est aussi ce que les physiciens signifient lorsqu’ils parlent de « variables non-commutatives »… En embrassant la réalité du temps, nous ouvrons un chemin pour comprendre la théorie quantique qui éclaire ses mystères et pourrait bien les résoudre. Je crois que la réalité du temps rend possible une nouvelle formulation de la mécanique quantique… Nous sommes habitués à l’idée de lois intemporelles de la nature agissant à l’intérieur du temps, et nous ne trouvons plus cela étrange. Mais prenez suffisamment de recul, et vous verrez que cela repose sur de grandes suppositions métaphysiques qui sont loin d’être évidentes… Il est une tradition – commençant avec Niels Bohr – d’affirmer que l’échec de la théorie quantique à donner une image de ce qui se passe au cours d’une expérience individuelle est l’une de ses vertus et non pas un défaut. Bohr a argumenté avec talent que le but de la physique n’est pas de fournir une telle image mais plutôt de créer un langage grâce auquel nous pouvons parler entre nous de notre préparation des expériences sur des systèmes atomiques et de ce que les résultats nous ont donné. Je trouve les écrits de Bohr fascinants mais peu convaincants. Je ressens la même chose à propos de certains théoriciens contemporains, qui disent que la mécanique quantique ne porte pas « sur » le monde physique, mais sur l’ « information » que nous avons sur le monde physique. Ces théoriciens avancent que l’état quantique ne correspond à aucune réalité physique ; il ne fait que coder l’information que nous, observateurs, avons sur un système… Après tout, quelque chose se passe lors d’une expérience individuelle. Quelque chose, et seulement ce quelque chose, est la réalité que nous dénommons électron ou photon. Ne devrions-nous pas être capables de saisir l’essence de l’électron individuel dans un langage conceptuel et un cadre mathématique ? … Alors je me range aux côtés d’Einstein. Je crois qu’il existe une réalité physique objective et que quelque chose qu’on peut décrire se produit quand un électron saute d’un état d’énergie dans un autre. Et je cherche une théorie qui en donne cette description".

http://www.actu-philosophia.com/spip.php?article697 (Henry P. Stapp: Le monde quantique et la conscience)

http://www.astrosurf.com/luxorion/ordinateur-quantique.htm (de l'ordinateur quantique et sa fabrication, des thèses de church et turing aux problèmes de la conscience)

http://www.chm.ulaval.ca/~chm13212/Notes05/Notes.pdf (chimie quantique théorie)

https://www.phys.ens.fr/~dalibard/Notes_de_cours/X_MQ_2003.pdf (Mécanique quantique Cours de l’Ecole polytechnique par Jean-Louis Basdevant et Jean Dalibard Février 2002) http://www.astrosurf.com/luxorion/menu-quantique.htm (autour de la théorie quantique, conjectures et démonstrations, théories unitaires, histoire et taxonomie, interprétations)

https://arxiv.org/vc/arxiv/papers/1310/1310.1728v1.pdf  (Mioara Mugur-Schächter: PRINCIPES D’UNE 2 ÈME MÉCANIQUE QUANTIQUE Construction des fondements d’une formulation Hilbert-Dirac intelligible) 


3) Les débats sur la physique quantique et nouvelle formulation possible de celle-ci.

     3-1) Comme on vient de la voir, toutes ces caractéristiques et questions ont été le centre des débats depuis les 9 décennies qui ont suivi la la formulation de la physique quantique (L'expression « physique quantique » fut employée pour la première fois dans le Planck's Universe in Light of Modern Physics de Johnston (1931). Elle fonctionne admirablement bien et donne des résultats d'une précision fantastique. Mais, comme il est dit dans "le mur de la quantique": «Si un physicien prétend comprendre quelque chose aux phénomènes quantiques alors c’est un menteur ! » (Richard Feynman -Prix Nobel de physique 1965).  Avec humour, Feynman commençait ses conférences ainsi (vu dans le site "onnouscachetout-la-suite.com"): « Ce que je vais vous raconter n'est autre que ce que nous enseignons aux étudiants qui sont en train de préparer une thèse de physique. Croyez-vous vraiment que je puisse vous expliquer tout cela de manière que vous le compreniez ? Non, ce n'est pas sérieux : vous n'allez certainement pas comprendre. Mais alors, direz vous, pourquoi vous donnez-vous tant de mal ? Pourquoi passer tant de temps devant nous, si c'est pour que nous ne comprenions rien à ce que vous allez dire ?"  Avec le théorème du libre-arbitre que nous allons découvrir ci-dessous, personne ne pourra plus parler ainsi.

De nombreuses approches ont été proposées pour une meilleure compréhension de l'étrangeté et des spécificités de la théorie quantique qui bouleversent le sens commun. Mais on vient de le voir, Lee Smolin pense qu'elles sont dans l'erreur. Pour lui, toutes ces étrangetés sont là car la théorie quantique correspond à la subdivision d'une théorie cosmologique, la théorie qu'il appelle de ses voeux. En prenant au sérieux la réalité du temps, nous ouvrons une voie pour comprendre la théorie quantique, éclairer ses mystères et qui pourrait peut-être les résoudre alors que nous en utilisons seulement les performances. La réalité du temps rendrait ainsi possible une nouvelle formulation de la mécanique quantique.      


   3-2) Pour une explication plus technique: voir smolin Précédence et la liberté dans la physique quantique par Lluis Masanes et Markus P. Mueller (https://arxiv.org/pdf/1205.3707v1.pdf"Une nouvelle interprétation de la mécanique quantique est proposée selon laquelle la priorité, la liberté et le jeu de la nouveauté jouent le rôle central. Ceci est basé sur une modification des postulats de la théorie quantique donnés par Masanes et Muller. Nous soutenons que la mécanique quantique se caractérise uniquement comme la théorie probabiliste dans laquelle les systèmes individuels ont une liberté maximale dans leurs réponses à expérimenter, compte tenu des axiomes raisonnables pour le comportement des probabilités dans une théorie physique. Ainsi, dans la mesure où les systèmes quantiques sont libres, dans le sens de Conway et Kochen, il y a un sens dans lequel ils sont au maximum libres. Nous proposons également que les lois de l' évolution quantique résultent d'un principe de priorité, selon laquelle le résultat d'une mesure sur un système quantique est choisi au hasard parmi l'ensemble des résultats des exemples précédents de la même mesure sur le même système quantique. Cela implique que les lois dynamiques pour les systèmes quantiques peuvent évoluer en tant que l'univers évolue, parce que de nouveaux précédents sont générés par la formation de nouveaux états intriqués.")

Ces deux chercheurs, dans "Une dérivation de la théorie quantique à partir des exigences physiques" affirment: "la théorie quantique est généralement formulée en termes de postulats mathématiques abstraits, impliquant des espaces de Hilbert, vecteurs d'état, et les opérateurs unitaires. Dans ce travail, nous montrons que le formalisme complet de la théorie quantique peut plutôt être dérivé de cinq exigences physiques simples fondées sur des hypothèses élémentaires: la préparation, les transformations et les mesures. Ceci est plus similaire à la formulation habituelle de la relativité restreinte, où deux exigences physiques simples - les principes de la relativité et de l'invariance de la vitesse de lumière - sont utilisées pour calculer la structure mathématique de l'espace-temps de Minkowski. Notre calcul donne un aperçu de l'origine physique de la structure des espaces d'états quantiques (y compris une explication basée sur la théorie des groupes de la sphère Bloch et sa tri-dimensionnalité), et il suggère plusieurs possibilités naturelles pour construire des modifications constantes de la théorie quantique." (https://arxiv.org/pdf/1004.1483v4.pdf).

 les 5 exigences physiques sont: "1. In systems that carry one bit of information, each state is characterized by a finite set of out come probabilities. 2. The state of a composite system is characterized by the statistics of measurements on the individual components. 3. All systems that effectively carry the same amount of information have equivalent state spaces. 4. Any pure state of a system can be reversibly transformed into any other. 5. In systems that carry one bit of information, all mathematically well-defined measurements are allowed by the theory."


     3-3) Cette nouvelle formulation est spéculative et de plus, nouvelle. Elle n'a pas encore conduit à des prédictions expérimentales, donc pas non plus à des tests. Personne ne peut affirmer, y compris Smolin, qu'elle est correcte. Mais elle offre une perspective radicalement différente sur la nature des lois physiques à partir de l'idée neuve que les lois évoluent dans le temps. Et nous verrons qu'elle doit pouvoir être testable, mais elle élimine a priori celle de variables cachées. Cela peut aussi mettre sur les rails la théorie de la double causalité: "Le libre arbitre ne pourrait-il pas tout simplement s'exprimer par l'intermédiaire d'une influence du futur ?". Mais, faut-t-il vraiment abandonner les lois intemporelles? Ne perdra t-on pas la force qu'a la physique à expliquer, puis comprendre autant du monde et la nature, même si cela pose les questions philosophiques et épistémologiques que nous avons examinées? Nous avons pris l'habitude de penser que les lois sont déterministes. Mais qu'est ce que le déterminisme pour la science actuelle? Selon Hubert Reeves, La cosmologie d’Einstein c'est faire confiance aux équations. Einstein n'arrivera pas à rejeter le hasard ("Dieu ne joue pas aux dés"!). Se pose aussi la question de Spinoza (déterminisme et liberté). Mais si on est vraiment déterministeune des conséquences est qu'il ne peut "rien avoir de nouveau" dans l'univers. Tout ce qui arrive est le réarrangement des particules élémentaires, qui ont des propriétés immuables et qui sont soumises à des lois immuables. Tels sont les nouveaux principes DE PHYSIQUE ET DE METAPHYSIQUE présentés par Jean-Jack Micalef,, spécialiste en histoire des sciences et épistémologie de la physique. Il est vrai qu'i y a de nombreuses situations où le futur reflète avec fiabilité le passé lorsque une expérience répétée de nombreuses fois donne toujours le même résultat par exemple. En physique quantique le résultat est probabiliste. Il en va ainsi car si on observe le mouvement par exemple, celui-ci est déterminé par une loi de nature intemporelle, par conséquent, agira dans le futur exactement comme elle a agi dans le passé. Donc une loi intemporelle exclut toute réelle nouveauté.

Mais a t-on vraiment besoin de cette hypothèse pour que le passé se reflète dans le présent? La loi est nécessaire pour expliquer les cas où un processus ou une expérience sont répétés de nombreuses fois et donnent le même résultat. Mais affirme Lee Smolin, on peut avoir un principe explicatif beaucoup moins "fort" qu'une loi intemporelle. Ce principe serait un principe affirmant que des mesures répétées produisent les mêmes résultats qu'une loi (intemporelle), et non parce qu'elles suivent une loi, mais parce que la seule loi est un principe de "précédence". 

Nous verrons plus sur ce principe au chapitre suivant.

4) Que peut apporter la précédence pour comprendre la physique quantique avec cette nouvelle formulation éclairer l'énigme de ses mystères?

     4-1) Le principe de "précédence" se résume ainsi par Lee Solin lui-même"A new interpretation of quantum mechanics is proposed according to which precedence, freedom and novelty play central roles. This is based on a modification of the postulates for quantum theory given by Masanes and Muller. We argue that quantum mechanics is uniquely characterized as the probabilistic theory in which individual systems have maximal freedom in their responses to experiment, given reasonable axioms for the behaviour of probabilities in a physical theory. Thus, to the extent that quantum systems are free, in the sense of Conway and Kochen, there is a sense in which they are maximally free. We also propose that laws of quantum evolution arise from a principle of precedence according to which the outcome of a measurement on a quantum system is selected randomly from the ensemble of outcomes of previous instances of the same measurement on the same quantum system. This implies that dynamical laws for quantum systems can evolve as the universe evolves, because new precedents are generated by the formation of new entangled states". 

Un tel principe ne contredit pas le déterminisme et explique tous les exemples dans lequel le déterminisme par des lois fonctionne. Mais il n'interdit pas que de nouvelles mesures produisent de nouveaux résultats non prédictibles à partir de la connaissance du passé. C'est ce que Smolin appelle freedom and novelty: il pourrait y avoir au moins un petit degré de liberté dans l'évolution de nouveaux états, sans contredire l'application des lois aux circonstances qui se sont produites de façon répétitive dans le passé. Ce principe de précédence ou règle du précédent est une règle de droit s'appliquant particulièrement dans les pays de common law. Cette règle veut que les tribunaux rendent des décisions conformes aux décisions antérieures lorsqu'ils sont confrontés à des cas similaires. L'idée de Smolin sur la précédence suggère que quelque chose de similaire pourrait bien opérer dans la nature. Il a même eu la surprise de découvrir que Charles Sanders Peirce a parlé des lois de la nature comme d'habitudes prises au cours du temps  (cité dans drgoulu.com): "Toutes choses ont une tendance à prendre des habitudes. Pour les atomes et leurs constituants, les molécules et les groupes de molécules, et en bref chaque objet réel concevable, il y a une plus grande probabilité d’agir comme lors d’une occasion antérieure semblable qu’autrement. Cette tendance elle-même constitue une régularité, et ne cesse de s’intensifier. En regardant dans le passé nous regardons où il s'agissait d'une tendance de moins en moins décidée." (voir note 4 page 312: "A Guess at the Riddle" dans The Essential Peirce, Selected Philosophical Writings.  Les écrits de Pierce étant rarement clairs, voici un résumé tire de la Stanford Encyclopedia of Philosophy:   http://plato.stanford.edu/entries/peirce/)

Mais c'est dans les cas vraiment nouveaux que le principe deviendrait crucial, car si la nature opère selon ce principe plutôt que selon  une loi intemporelle, alors il ne peut y avoir de prédiction sur la manière dont un système se comportera s'il n'y a aucun précédent à ce nouveau cas. La réponse à la mesure ne peut être prédite à partir de l'information dont nous disposons déjà. Mais si on peut produire de nombreuses copies de ce système, on pourra utiliser et appliquer le principe de précédence et le système deviendra prédictible. 

Si la nature obéit à ce principe, alors le futur est réellement ouvert. On garde le bénéfice de lois fiables dans les cas où il y a assez de précédents, mais on n'a plus le joug du déterminisme. 

En mécanique classique, on peut penser que toute réelle nouveauté est exclue. Tout mouvement d'une particule se fait selon des lois fixes.  Mais en physique quantique, il y a deux façons de remplacer les lois intemporelles par un principe de précédence. 

          a) L'intrication peut produire des propriétés vraiment nouvelles. "L'intrication est un phénomène observé en mécanique quantique dans lequel l'état quantique de deux objets doit être décrit globalement, sans pouvoir séparer un objet de l'autre, bien qu'ils puissent être spatialement séparés. Lorsque des objets quantiques sont placés dans un état intriqué (ou état enchevêtré), il existe des corrélations entre les propriétés physiques observées de ces objets qui ne seraient pas présentes si ces propriétés étaient locales. En conséquence, même s'ils sont séparés par de grandes distances spatiales, deux objets intriqués O1 et O2 ne sont pas indépendants et il faut considérer {O1+O2} comme un système unique." En physique classique, une propriété d'une paire de particules est réductible à une description des propriétés de chaque particule. Mais ceci n'est plus vrai pour les systèmes quantiques. On peut créer, à travers l'intrication, de nouvelles propriétés dans la nature. Si on intrique deux systèmes quantiques qui n'ont jamais interagi l'un avec l'autre auparavant, on peut les préparer avec une propriété qu'on appellera "contraire" par exemple. On crée alors une propriété qui n'a jamais encore existé dans la nature.

          b) Il y a une dimension aléatoire dans la réponse des systèmes quantiques à leur environnement. Même si on sait tout sur le passé d'un système quantique, on ne peut prédire le résultat de son comportement lorsqu'une propriété sera mesuré. Comme on l'a vu en 1 c) on ne peut connaître que la probabilité de ce résultat par la règle de Born

Ces deux caractéristiques de la mécanique quantique nous autorisent, affirme Smolin, à remplacer le postulat (le dogme?) des lois intemporelles par un principe, le principe de précédence. Celui-ci agit dans la nature pour assurer que le futur ressemble au passé. Ce principe permet de maintenir le déterminisme là où il est nécessaire, mais implique que la nature peut faire émerger de nouvelles lois lorsqu'elle fait face à la nouveauté et à l'imprévu. 


     4-2) La liberté quantique. 

          a) Illustration de ce que peut apporter la précédence en mécanique quantique. Considérons un processus quantique dans lequel un système est préparé puis mesuré et ceci de nombreuses fois. La règle de Born donne les probabilités pour chacune des mesures faites dans le passé. Le résultat pour toute occurrence future de ce processus est alors choisi aléatoirement dans la collection de résultats des cas passés. Mais s'il n'y a pas de précédent, par exemple dans le cas où le système a été préparé avec une valeur d'une propriété vraiment nouvelle, alors le résultat de la mesure sera libre (dans le sens où il ne peut être déterminé par rien dans le passé). 

          b)On ouvre donc une porte vers la liberté quantiqueHuw Price, dans des articles et des conférences où il revisite le modèle de rétrocausalité d'Olivier Costa de Beauregard (l'Einstein de la télépathie), afin de montrer que notre passé pouvant être localement aussi incertain que notre futur (au sens quantique), montre que notre libre arbitre peut agir sur notre futur, puisque les causes réelles de nos décisions peuvent reposer sur un passé resté incertain (au sens quantique). Philippe Guillemant va même jusqu'à parler de l'intention des systèmes quantique. Cela ouvre peut-être une autre porte de la physique de demain. Sera t-elle en accord avec celle que Lee Smolin appelle de ses voeux? J'écrirai bientôt un article à propos de la théorie de la double causalité, de la rétrocausalité, sur les idées de Costa de Beauregard et aussi  sur David Bohm et les variables cachées et l'ordre implicite. Mais retournons d'abord vers l'aspect libre de la mesure quantique lorsqu'elle concerne un processus vraiment nouveau sans précédent, crée par l'intrication. 

          c) Le théorème de Jonh Conway  (wikipédia: J.K.) eSimon Kochen (wikipédia: S. K..)

John Conway et Simon Kochen définissent tout d'abord le libre arbitre (en mécanique quantique) d'une entité quelle quelle soit (particule, être humain...) comme une propriété selon laquelle l'état de cette entité à un instant donné ne peut pas être décrit comme résultant d'une fonction (au sens mathématique) portant sur l'état de l'univers. Ils démontrent le théorème du libre-arbitre (https://arxiv.org/pdf/quant-ph/0604079v1.pdf) qui peut se résumer ainsi: "Sur la base des trois axiomes physiques, nous prouvons que si le choix d'un type particulier de spin 1, le résultat expérimental n'est pas une fonction de l'information accessible aux expérimentateurs, puis son résultat n'est également pas une fonction de l'information accessible aux particules. Nous montrons que ce résultat est solide, et en déduit que ni les théories de variables cachées, ni les mécanismes du type GRW pour fonction d'onde effondrement peuvent être relativiste. Nous établissons également la cohérence de nos axiomes et de discuter les implications philosophiques."

Ce théorème exprime "qu'une entité dispose de libre arbitre à l'instant t si son état ne peut pas être décrit comme résultat de l'application d'une fonction, au sens mathématique, portant sur l'état de l'Univers avant l'instant t. Ce libre arbitre, qui n'a rien à voir avec les probabilités puisqu'il affirme juste la non-existence d'une certaine fonction, est un indéterminisme logique (ou si l'on veut préciser, fonctionnel).

Bien sûr, ce libre arbitre-là n'est pas exactement celui qu'on évoque en philosophie et en droit où, par exemple, il fonde la notion de responsabilité. Cependant, J. Conway considère qu'il n'est pas sans rapport et met en évidence un point qui n'était pas clair avant ces travaux : l'indéterminisme que la physique moderne semble obligée d'accepter est une notion fonctionnelle et logique. Cet indéterminisme est l'impossibilité logique qu'il existe certaines fonctions reliant les états de l'Univers, impossibilité qui signifie que d'instant en instant l'Univers n'est pas contraint par son passé, mais libre de son évolution."ll semble cependant que Klaas Landsman trouve qu'une formulation récente montre qu'il est incompatible avec la physique (si je comprend l'article). De même, Sheldon Goldstein, Daniel V. Tausk, Roderich Tumulka, et Nino Zanghì dans  l'article "que prouve vraiment le théorème?-affirment que cela n'est vrai que dans les modèles déterministes, ce qui est connu, alors que ce n'est pas vrai dans les modèles stochastiques. Je ne suis pas à même ni de vraiment comprendre en totalité, mais je suis attiré par ce que je ressens de ce théorème et je partage l'avis de Lee Smolin quand il dit "Je trouve merveilleux d'imaginer qu'une particule élémentaire est vraiment libre, même dans ce sens étroit? Cela implique qu'il n'y a rien qui explique ce que l'électron choisit de faire lorsqu'on le mesure, et donc qu'IL Y A PLUS dans le déroulement de n'importe quel petit système que qui pourrait être saisi par tout cadre déterministe ou algorithmique. C'est à la fois enthousiasmant et terrifiant, car l'idée que les choix faits par les atomes sont réellement libres (c'est à dire sans cause ne satisfait pas la demande pour une raison suffisante, pour une réponse à toute question que nous pourrions poser à la nature." Ce principe  est un principe philosophique (ou axiome). Dans sa formulation originelle, par Leibniz, il affirme que « jamais rien n'arrive sans qu'il y ait une cause ou du moins une raison déterminante, c'est-à-dire qui puisse servir à rendre raison a priori pourquoi cela est existant plutôt que non existant et pourquoi cela est ainsi plutôt que de toute autre façon » Il y a de quoi être troublé car selon Leibniz, le principe de raison suffisante est un des « deux grands principes de nos raisonnements », avec le principe de non-contradiction  et la science faisant un usage extensif du principe de causalité et du principe de raison suffisante, ces deux principes s’avèrent être particulièrement bien fondés. Mais c'est déjà le cas avec la spontanéité de la désintégration d'un atome. C'est un mystère, La désintégration radioactive est aléatoire, on ne peut pas prévoir quand va se produire la désintégration d'un noyau . Elle est spontanée, elle se produit sans aucune intervention extérieure. Elle ne dépend pas ni de son environnement chimique, de l'espèce chimique qui contient le noyau radioactif ; ni des conditions extérieures ( pression ou température), mais on peut prévoir i'évolution statistique d'un grand nombre de désintégrations. Le moment de la désintégration d'une particule individuelle est totalement imprévisible alors que la demi-durée de vie donne un résultat statistique mais calculable, mais cela n'est pas une explication.

          d) Pourrait-il exister une forme de la physique dans laquelle la nature a encore plus d'un degré de liberté? Lee Smolin répond par l'affirmative  en évoquant  des travaux récents qui donnent une définition précise de la notion de degrés de liberté dont dispose un système quantique. Il faut partir de Lucien Hardy qui, dans les années 2000 conçut une catégorie générale de théories qui prédisent les probabilités pour les résultats de mesure. Cela inclue les théories classiques et quantique, mais aussi d'autres théories. Il avait besoin que les théories fassent un usage cohérent de la notion de probabilité et se comportent "raisonnablement" lorsqu'on les applique à un système isolé ou à une combinaison de systèmes. Ces prérequis constituent quelques hypothèses, ou axiomes appelés "axiomes raisonnables" par Hardy. Ils sont résumés ci-après: "Quantum Theory from Five Reasonable Axioms" 2001 (https://arxiv.org/pdf/quant-ph/0101012v4.pdf):

"La formulation habituelle de la théorie quantique est basée sur des axiomes plutôt obscurs (complexes utilisant des espaces de Hilbert, les opérateurs hermitiques, et la règle de trace pour le calcul des probabilités). Dans cet article, il est démontré que la théorie quantique peut être dérivée de cinq axiomes très raisonnables.L es quatre premiers sont évidemment compatibles avec la théorie quantique et la théorie des probabilités classique. L'axiome 5 (qui exige qu'il existe des transformations réversibles en continu entre les états purs) exclut la théorie des probabilités classique. Si l' axiome 5 (ou même simplement le mot "continu" de cet axiome 5) "tombe",  alors nous obtenons la théorie des probabilités classique à la place. Ce travail fournit un aperçu des raisons pour lesquelles la théorie quantique est ce qu'elle est. Par exemple, il explique la nécessité des nombres complexes et d'où la formule des traces vient. Nous gagnons également un aperçu de la relation entre la théorie quantique et la théorie des probabilités classique."

Ces axiomes on été développés et modifiés par d'autres théoriciens. Ruediger Schack, dans l'article "théorie quantique de quatre des axiomes de Hardy [https://arxiv.org/pdf/quant-ph/0210017v1.pdf]" a écrit: 'Dans un article récent, Hardy a donné une dérivation de "la théorie quantique de cinq axiomes raisonnables". Ici , nous montrons que le premier axiome de Hardy, qui identifie la probabilité de limitation de fréquence dans un ensemble, ne sont pas nécessaires à sa dérivation. En reformulant les hypothèses de Hardy, et la modification d' une partie de sa preuve, en termes de probabilités bayésienne, nous montrons que son travail peut être facilement conciliable avec une interprétation bayésienne de la probabilité quantique." Cela revient à n'avoir besoin que de 4 axiomes dans une formulation bayésienneC'est ainsi nous dit Lee Smolin, que "je fus capable d'utiliser une "élaboration" des axiomes de Hardy inventée par Lluis Masanes et Markus Muller afin de quantifier avec précision la "quantité de liberté" qu'une théorie possède [nous l'avons déjà vu appréhendé en 1c)]. Voir "A Derivation of Quantum Theory from Physical Requirements"  (https://arxiv.org/pdf/1004.1483v4.pdf): "Dans ce travail, nous montrons que le formalisme complet de la théorie quantique peut être dérivé de cinq exigences physiques simples fondées sur des hypothèses élémentaires sur la préparation, les transformations et les mesures. Ceci est plus similaire à la formulation habituelle de la relativité restreinte, où deux exigences physiques simples - les principes de la relativité et de l'invariance de la vitesse de lumière - sont utilisées pour calculer la structure mathématique de l'espace-temps de Minkowski. Notre calcul donne un aperçu de l'origine physique de la structure des espaces d'états quantiques (y compris une explication de groupe théorique de la sphère Bloch et sa tri-dimensionnalité ), et il suggère plusieurs possibilités naturelles pour construire des modifications constantes de la théorie quantique." Un travail en lien avec tout ceci  été réalisé par Borivoje Dakic & Caslav Brukner dans 'Quantum Thery and Beyond:Is Entanglement Special?" (https://arxiv.org/pdf/0911.0695v1.pdf): "La théorie quantique fait des prédictions empiriques les plus précises et pourtant il manque des principes simples, compréhensibles physiques dont la théorie peut être dérivée de manière unique. Une large classe de théories probabilistes existent qui partagent certaines caractéristiques avec la théorie quantique, comme des prédictions probabilistes pour les résultats individuels (indéterminisme), l'impossibilité de transfert de l'information plus rapidement que la vitesse de la lumière (pas de signalisation) ou de l'impossibilité de la copie d'états inconnus (pas de clonage). Une grande majorité des tentatives de trouver des principes physiques derrière la théorie quantique soit sont en deçà de dériver la théorie unique des principes ou  soit sont basées sur des hypothèses mathématiques abstraites qui elles-mêmes nécessitent une motivation physique plus concluante. Ici, nous montrons que la théorie des probabilités classique et la théorie quantique peuvent être reconstruites à partir de trois axiomes raisonnables: (1) (capacité d'information) Tous les systèmes d'information dont la capacité est de un bit sont équivalents. (2) (Localité) L'état d'un système composite est complètement déterminée par des mesures sur ses sous-systèmes. (3) (Réversibilité) Entre deux états purs, il existe une transformation réversible. Si l'on exige que la transformation du dernier axiome soit continue, on sépare la théorie quantique de la théorie probabiliste classique. Un résultat remarquable suivant de notre reconstruction est qu'aucune théorie des probabilités autre que la théorie quantique ne peut présenter un enchevêtrement sans contredire un ou plusieurs axiomes." Pour poursuivre avec ce que découvre  Lee Smolin, "la quantité de liberté est exprimée par la quantité d'informations sur un système dont on a besoin pour faire des prédictions sur son futur. Cette information peut être obtenue en préparant de nombreuses copies identiques au système et en posant différentes questions sur chacune. Les prédictions rendues permises par cette interrogation seront peut-être encore probabilistes, mais elles sont les meilleures prédictions possibles au sens qu'aucune observation supplémentaire du système n'améliorera leur précision. Pour chaque système étudié par Hardy, il y a une certaine quantité d'information finie dont vous aurez besoin pour mieux vérifier ce que le système fera face à toute mesure possible. Plus il vous faut mesurer de choses à propos d'un système avant que vous puissiez faire les meilleure prédictions possibles, plus il a de liberté."

Le taux de liberté peut s'évaluer en comparant les quantités d'information dont on a besoin pour faire des prédictions relatives à la mesure de la taille du système. Par exemple, une mesure utile est le nombre de réponses que le système peut donner quand on l'interroge "via l'expérience". Le cas le plus simple est celui pour lequel il n'y a que deux choix: oui-on ou 1,2..." Ce que j'ai montré", dit Smolin, "c'est que la mécanique quantique maximise la quantité d'information dont vous avez besoin pour pour chaque choix". L'univers quantique est un univers dans lequel on peut faire des prévisions probabilistes sur le comportement du système, ce que traduit bien la règle de Born qu'on a évoqué au début de l'article. Ce que Smolin rajoute, c'est que les systèmes quantiques peuvent disposer d'autant de liberté par rapport au déterminisme que c'est possible pour un système physique quelconque décrit par des probabilités. 

 

liens:

https://arxiv.org/pdf/1205.3707v1.pdfLa précédence et la liberté dans la physique quantique par Lee Smolin:  

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/13/6/063001/meta;jsessionid=A90969E515ADDA669679DBC20F32FF20.c5.iopscience.cld.iop.org -Voir en PDFhttp://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/13/6/063001/pdf  (A derivation of quantum theory from physical requirements)

https://en.wikipedia.org/wiki/Free_will_theorem (Le théorème du libre-arbitre de John H. Conway et Simon B. Kochen déclare que, si nous avons un libre-arbitre en ce sens que nos choix ne sont pas en fonction du passé, alors, sous réserve de certaines hypothèses, il doit en être des particules élémentaires) 

http://www.informationphilosopher.com/freedom/free_will_theorem.html (le théorème du libre-arbitre))

http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/article-libre-arbitre-et-mecanique-quantique-23796.php (libre-arbitre et mécanique quantique)

Three-dimensionality of space and the quantum bit: an information-theoretic approach par Markus P. Mueller , Lluis Masanes (https://arxiv.org/pdf/1206.0630v4.pdf)

http://scientia.blog.lemonde.fr/2010/02/19/a-propos-de-rien-ne-va-plus-en-physique-de-lee-smolin-i/ (A propos de « Rien ne va plus en physique ! », de Lee Smolin (I) Je découvre par un site qui parle de mon travail : http://grit-transversales.org/article.php3?id_article=210 un livre de Lee Smolin que je n’avais pas lu, mais qui peut être téléchargé en français chez Scribd (tous les articles de Luis Gonzalez-Mestres: https://arxiv.org/)

http://www.doublecause.net/index.php?page=theoreme_libre_arbitre.htm (Deux mathématiciens, John Conway et Simon Kochen, ont démontré en 2006 un théorème appelé "Théorème du Libre Arbitre") voir aussi:

---->Le théorème du libre arbitre exposé dans la revue "Pour la Science"
---->Quelques réflexions sur le théorème du libre arbitre, par Serge Boisse
http://sboisse.free.fr/science/physique/theoreme-du-libre-arbitre.php (Quelques réflexions sur le théorème du libre-arbitre démontré en 2006 par Conway et Simon Kochen)

http://www.actu-philosophia.com/spip.php?article697 (Henry P. Stapp: Le monde quantique et la conscience Sommes-nous des robots ou des acteurs de notre propre vie ? 15/2016, par Thibaut Gress)

 

http://automatesintelligent.blog.lemonde.fr/2009/12/04/a-propos-des-variables-cachees-en-physique (A propos des variables cachées en physique Entretien avec Michel Gondran Expériences EPR, interaction d’échange et non-localité  propos recueillis par Jean-Paul Baquiast 03/12/2009)


5) Conclusion. Cette nouvelle formulation de la physique quantique tiendra t-elle ses promesses? 

     5-1) En résumé, si les systèmes quantiques sont libres, ils le sont de façon maximale. Et en combinant le principe de précédence avec ce principe de liberté maximale, on obtient une nouvelle formulation de la mécanique quantique. 

Lee Smolin affirme que cette formulation ne peut qu'être exprimée dans un cadre où le temps est réel, parce qu'il est indispensable de distinguer entre le passé et le futur pour exprimer le précédence. En conséquence, nous pouvons,ce qui constitue l'essence de la renaissance du temps, abandonner l'idée qu'il existe des lois de la nature intemporelle, sans perdre du pouvoir explicatif de la physique. Et c'est la réalité du temps qui constitue une nouvelle perspective par rapport aux travaux antérieurs de HardyMassanes et Muller. Il faudra encore affiner la façon dont la précédence se renforce du premier cas nouveau rencontré, à travers les quelques cas qui le suivent et ceci jusqu'aux cas bien établis ayant de nombreux précédents. Les recherches et publications effectuées Markus Muller dans ce sens seront a suivre.

Mais, au-delà de ces détails, Lee Smolin pense qu'il reste des interrogations sur le principe de précédence. En effet, comment un système reconnaît-il tous ses précédents? Quel est le mécanisme qui lui permet de choisir qui lui permet de choisir un élément au hasard parmi la collection de ses précédents? Cela semble nécessiter une nouvelle forme d'interaction qui permettrait à un système physique d'interagir avec lui-même dans le passé. De plus, le principe n'explique pas comment le mécanisme se déroule. Ce n'amène donc aucun progrès par rapport à la formulation standard de la mécanique quantique. Dans cette formulation, "mesurer une particule" est une notion primitive (à l'origine du résultat), de même que dans la nouvelle formulation, "être un système quantique préparé et transformé de la même façon" est une notion primitive.Mais si on y réfléchit, on peut se poser des questions semblables sur des lois de la nature intemporelle dont l'action est à l'origine du mouvement ou du changement des objets physiques: Comment un électron sait-il qu'il est un électron et que l'équation de Dirac s'applique à lui plutôt qu'une autre loi? etc... Et comment une loi de la nature, entité intemporelle, parvient-elle à opérer par le temps pour agir sur chaque électron du monde?

Pour les lois intemporelle agissant dans (à l'intérieur) le temps, nous sommes habitués et nous ne trouvons pas cela étrange. Mais Smolin à juste raison nous dit que cela repose sur des principes métaphysiques. Déjà Epicure affirmait: "si tous les êtres avaient naturellement en eux-mêmes, au lieu de l’emprunter du dehors, une puissance spontanée (τὸ αὐτόματον) d’où dériveraient leurs propres mouvements, n’échapperait-on pas ainsi à l’enchaînement universel des causes et des effets ? La nature, dans son fond, ne pourrait-elle pas être conçue à la fois sans les dieux et sans la nécessité ?"  Et selon Kant, la métaphysique est dès lors possible comme science et devient même la plus simple des sciences, puisque la raison ne s’y applique qu’à elle-même, et ne prétend rien " connaître " de plus que son propre contenu. Et Voltaire, dans ce magnifique texte où il convoque nombre de philosophes, écrit:  "En effet, il serait bien singulier que toute la nature, tous les astres obéissent à des lois éternelles, et qu'il y eût un petit animal haut de cinq pieds, qui au mépris de ces lois put agir comme il lui plairait au gré de son caprice. Il agirait au hasard, et on sait que le hasard n'est rien. Nous avons inventé ce mot pour exprimer l'effet connu de toute cause inconnue."

Le principe de précédence repose, lui-aussi, sur des suppositions métaphysiques, mais elles nous sont moins familières que celles qui nous ont été habituelles depuis la que la science nous a imprégné avec les lois de la physiques (de nature intemporelles). 

'La métaphysique impliquée par le principe de précédence est beaucoup plus "parcimonieuse" et économique (au sens du "rasoir d'Occam") que certaines approches quasiment fantastiques de la mécanique quantique dans lesquelles il faut adopter des notions très étranges. Il est à prévoir que le principe de précédence générera de nouvelles idées et des expériences seront faites qui pourraient ouvrir un chemin vers une physique au-delà du modèle standard et de la mécanique quantique. Supposons que nous produisions, dans un ordinateur quantique, une sorte d'état intriqué nouvelle, jamais vue auparavant dans la nature. La mécanique quantique standard permet de calculer comment ce système intriqué se comportera lorsqu'il sera mesuré. Le principe de précédence que propose Lee Smolin  suggère que ces prédictions pourraient ne pas être confirmées par l'expérience. Est-ce que cela veut dire ces nouveaux états donnent naissance à de nouvelles interactions dans la nature ou à des modifications d'interactions existantes en fonction du contexte? Il y a de quoi être sceptique, car de telles nouvelles interactions ou des modifications existences n'ont jamais été observées. La nouvelle hypothèse qu'on vient de faire (prédictions non confirmées de la mécanique quantique), semble possible avec l'ordinateur quantique. De tels cas s'offrent certainement à la falsification par de tels dispositifs quantiques qui produisent de nouveaux états intriqués. Mais ceci contredit un principe de base du réductionnisme selon lequel pour un système composé, quelle que soit sa complexité, le futur peut être prédit en connaissant uniquement les forces existant entre particules élémentaires (Le réductionnisme, c’est le fait de réduire l’explication des choses, du monde au plus simple, au plus élémentaire : on pourrait ainsi expliquer le monde et les différents évènements grâce au niveau d’organisation le plus élémentaire. Dans ce cadre, la pensée, par exemple, peut être expliquée suffisamment par son organe, le cerveau, et, au coeur de celui-ci, par les échanges électriques au niveau des éléments physiques. C’est notamment la thèse de J-P CHANGEUX, in L’homme neuronal). Il faut reconnaître, nous dit Lee Smolin, que les violations du réductionnisme sont rares et légères, alors laissons l'expérience décider!


     5-2) Cette nouvelle compréhension de la physique quantique réalise deux critères que Smolin recherche pour la théorie cosmologique à laquelle il aspire:

*Elle satisfait la fermeture explicative: "Pour être scientifique, une théorie n'a pas à donner une réponse précise à n'importe quelle question que vous pouvez imaginer, mais il devrait y avoir un grand nombre de questions auxquelles nous pensons pouvoir répondre si nous connaissons plus de détails sur l'univers...". Nous avons vu que c'est dans une forme restreinte qui autorise une réelle liberté dans les cas inédits. Le principe de précédence dit alors que ce qui détermine le résultat des mesures futures pour ces cas, c'est la collection de tous les cas antérieurs. Ces cas étaient réels, donc nous avons seulement une effet de choses qui étaient réelles dans le passé sur des choses qui seront réelles dans le futur. 

* Elle satisfait le critère que les lois évoluent. Cela se produit lorsque des mesures inédites, sans cas précédent ne sont gouvernées par aucune loi antérieure. Lorsqu'on obtient une collection de résultats, un précédent est établi. C'est seulement lorsqu'on a une précédence suffisante que les résultats futurs acquièrent "un parfum" de loi. (la notion de loi semble pleine de métaphysique implicite et même d’idéologie. Elle a tout pour déplaire, en théorie de la connaissance comme en philosophie des sciences : une origine cartésienne-médiévale, que l’on pressent théologique et obscure, accompagnée de connotations juridiques, que l’on imagine idéologiques et répressives, sans même parler des fantasmagories conceptuelles de la psychanalyse). 

 

6) Epilogue.

Ainsi, alors que de nouveaux états émergent dans la nature, de nouvelles lois évoluent pour les guider. Cela suggère que les interactions fondamentales de la physique que nous expliquons pour le moment par le modèle standard de la physique des particules, résultent de ce que Lee Smolin appelle "le verrouillage" (locking-in) de lois qui étaient encore nouvelles lorsque toutes ces particules apparurent pour la toute première fois dans un univers terriblement chaud qui se refroidissait peu à peu après le big bang. On l'a déjà dit précédemment, une chose que cette hypothèse proposée ne satisfait pas, c'est le principe de raison suffisante. Rapellons que dans sa formulation originelle par Leibniz, il affirme que « jamais rien n'arrive sans qu'il y ait une cause ou du moins une raison déterminante, c'est-à-dire qui puisse servir à rendre raison a priori pourquoi cela est existant plutôt que non existant et pourquoi cela est ainsi plutôt que de toute autre façon ». Or, quand un système quantique est vraiment libre, les résultats individuels, d'une mesure par exemple, sont indéterminés. Le principe de raison suffisante,  (vu sous son angle logique et métaphysique) est contrecarré, car il n'existe aucune raison rationnelle pour le résultat d'une expérience individuelle. Dans l'exemple que nous avons vu, celle du noyau radioactif, il n'y a pas de raison expliquant l'instant qu'il choisit pour se désintégrer, ni par ailleurs, pour anticiper les résultats précis de tout autre cas pour lesquels la mécanique quantique ne fait que donner de résultats probabilistiques (résultats d'une mesure par exemple). Hervé Zwirn, à ce sujet, s'interroge sur le statut de la réalité.


Nous sommes arrivés au point où, pour aller vers une théorie qui puisse aller au-delà des théories existantes et pour éviter les problèmes, limites et paradoxes, une nouvelle idée a germé en faisant l'hypothèse de la réalité du temps. Tiendra t-elle ses promesses? Permettra t-elle de donner une réponse au combat de la relativité et du quantum? C'est ce que nous examinerons dans le prochain article où je donnerai "ma lecture" du chapitre 13 du livre Lee Smolin "la renaissance du temps" que Bernard Dugué commente dans  agoravox.fr: "dans ce chapitre, Smolin s’attaque au conflit persistant depuis un siècle entre la mécanique quantique et la relativité et aux tentatives de résoudre ce conflit par les « théories des variables cachées » comme la théorie de De Broglie-Bohm. Pour Smolin, le principal défaut de cette théorie est de ne pas satisfaire le critère des actions réciproques (action = réaction). L'interprétation statistique de la mécanique quantique corrige ce défaut, mais nécessite de considérer que la réalité « choisit » au hasard le résultat d’une expérience individuelle parmi la collection de tous les résultats possibles, ce qu’Einstein avait déjà compris". Cette approche par Lee Smolin n'a pas encore permis de solutionner le conflit par une théorie universelle (Comment la physique se prépare à une nouvelle révolution conceptuelle fondamentale), mais par ces développements sur la liberté, je ressens qu'on évolue vers ce que je trouve perdu dans la science explicative actuelle, le "sacré", mais sans le dogmatisme que les religions on introduit. 


liens
:

http://www.persee.fr/doc/phlou_0035-3841_1997_num_95_4_7062 (par Michel Ghins -Bas van Fraassen: les lois et la symétrie. Les tentatives de fonder philosophiquement les lois de la nature se sont soldées par un échec)

 http://www.matierevolution.fr/spip.php?article3814 (Comment la physique se prépare à une nouvelle révolution conceptuelle fondamentale -17 septembre 2015, par Robert Paris) (La relativité d’Einstein n’est pas la bonne théorie pour décrire le cosmos et la gravité par Bernard Dugué)

http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/la-relativite-d-einstein-n-est-pas-162829

http://automatesintelligent.blog.lemonde.fr/2007/07/11/pourquoi-les-lois-fondamentales-de-la-physique-paraissent-elles-ajustees-pour-permettre-la-vie-et-la-conscience/ (Pourquoi les lois fondamentales de la physique paraissent-elles ajustées pour permettre la vie et la conscience ? Jean Paul Baquiast 11/07/07 Mots clefs : lois fondamentales bio-friendly, principe anthropique, multivers, quantum post-selection, flexi-laws, darwinisme quantique, décohérence)

http://www.cnrs.fr/inp/IMG/pdf/reflets_43_machefert.pdf (Recherche d’une physique au-delà du modèle standard et étude de la violation de symétrie CP avec l’expérience LHCb au CERN)

http://www.unige.ch/communication/communiques/2012/CdP121027.html (Université de Genève: Les chercheurs vont au-delà du temps et de l’espace pour expliquer la mécanique quantique)

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2015/154/rovelli.htm (Par delà le visible La réalité du monde physique et la gravité quantique Carlo Rovelli)

http://bdugue.typepad.com/ (bernard dugué: AU COMMENCEMENT ETAIT LE QUANTUM ! IL FAUT RECOMMENCER L’AVENTURE SCIENTIFIQUE !)http://guillemant.net/index.php?cate=articles&part=synchronicite&page=Esprit_et_conscience.htm (esprit et conscience...et le théorème de gödel)

http://www.philosciences.com/Pss/philosophie-et-science/methode-scientifique-paradigme-scientifique/116-le-reductionnisme-dogmatique (le réductionnisme dogmatique)

https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9ductionnisme (Selon l'analyse classique de Ernest Nagel, le développement des sciences obéit à un programme de réductions interthéoriques consistant à traduire une théorie dans les termes d'une autre théorie plus générale ou plus fondamentale. La réduction d'une théorie à une autre est réussie si on peut expliquer la première à partir de la seconde par un ensemble de lois de correspondance entre les entités des deux domaines théoriques. La théorie réduite doit alors être logiquement déductible de la théorie réductrice et des lois de connexion entre elles)

http://djaphil.fr/sujets/les-reductionnismes-scientifiques-399 (Les réductionnismes scientifiques)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_de_raison_suffisante (principe de raison suffisante)

http://www.persee.fr/doc/phlou_0776-5541_1902_num_9_35_1755 (Le principe de raison suffisante en Logique et en Métaphysique G. Simons) Revue néo-scolastique

https://www.cairn.info/revue-les-etudes-philosophiques-2003-3-page-389.htm (Du nouveau sur le principe de raison suffisante (G. W. Leibniz, Sämtliche Schriften, VI, 4) par André ROBINET)


Liens sur la philosophie et l'épistémologie:

http://sos.philosophie.free.fr/presocra.php (les présocratiques précèdent Socrate dans la chronologie philosophique et sont donc les vrais premiers philosophes. S'ils relèvent d'une sorte de préhistoire de la philosophie, c'est surtout parce que de leurs œuvres ne nous restent souvent que très peu de choses)

http://www.philo5.com/Penser%20par%20soi-meme/Les%20grandes%20questions%20des%20philosophes.htm: (Penser par soi-même, les grandes questions des philosophes1. De quoi le monde est-il fait ? 2. Nos sens peuvent-ils nous indiquer de quoi le monde est réellement fait ? 3. Sommes-nous libres ?  4. Existe-t-il une façon de vivre correcte ? 5. Dieu existe-t-il ? 6. Qu'est-ce que le temps ? 7. Qu'est-ce que l'espace ? 8. Que suis-je ? 9. Comment vivre ensemble ? 10. Qu'en pensez-vous ? — Dressez votre portrait philosophique)

http://www.lemonde.fr/revision-du-bac/annales-bac/philosophie-terminale/une-connaissance-scientifique-du-vivant-est-elle-possible_t-irde74.html ( Une connaissance scientifique du vivant est-elle possible ? Question de annales bac philo sophie terminale: Conclusion : l y a sans doute une contradiction indépassable entre l'essence de la science et la nature du vivant. Cela ne signifie pas que le biologiste se trompe, ou que le savoir accumulé par la science biologique doive être réputé nul et non avenu. Mais ce savoir, parce qu'il est théorique, objectif et détaché de la vie elle-même, n'est justement pas une connaissance du vivant en tant que vivant. Si une telle connaissance doit être trouvée, c'est bien plutôt dans l'acte du médecin qui redonne la santé au patient, que dans le laboratoire du généticien qui détruit la vie à mesure qu'il l'explique, puisque pour l'expliquer il doit nécessairement l'objectiver et la changer en un mécanisme sans vie)

http://www.unisson06.org/dossiers/science/physique_science.htm (la physique est t-elle une science? ...Et les débats continuent, et l'ignorance s'accentue, et ceux qui ont un vrai coeur et une vraie intuition se rendent de plus en plus compte que tant les physiciens quantiques, que les physiciens « holistiques », sont dans la même impasse, dans le même refus de comprendre et de se rendre à l'évidence : la Physique est depuis longtemps disqualifiée, inadaptée à l'étude de l'esprit, et son illégitimité dans ce domaine ne peut déboucher que sur la charlatannerie, comme c'est également toujours le cas pour ce qui est de l'étude de l'univers dans son ensemble....l'UNIVERS N'EST PAS UN OBJET DU DOMAINE PHYSIQUE, et que donc l'épistémologie physicienne ne peut en aucun cas s'appliquer à lui..l.e physicien fait partie de l'univers, et que donc en aucun cas il ne peut considérer l'univers comme un objet physique...)

http://coursphilosophie.free.fr/philosophes/spinoza.php (ontologie et philosophie de spinoza)

https://fr.wikisource.org/wiki/La_Contingence_dans_les_lois_de_la_nature_et_la_libert%C3%A9_dans_l%E2%80%99homme_selon_%C3%89picure (LA CONTINGENCE DANS LA NATURE ET LA LIBERTÉ DANS L’HOMME SELON ÉPICURE)

http://www.societe-voltaire.org/phil-ig.php  (Voltaire, Le Philosophe ignorant, 1766)

https://leportique.revues.org/593(La notion de loi a tout pour déplaire, en théorie de la connaissance comme en philosophie des sciences : une origine cartésienne-médiévale, que l’on pressent théologique et obscure, accompagnée de connotations juridiques, que l’on imagine idéologiques et répressives)

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article7 (faut t-il une philosophie en sciences?)

http://www.automatesintelligents.com/interviews/2004/juil/bitbol.html (Michel Bitbol: Des "phénomènes" de Kant à la théorie quantique de l'information Le rôle de la philosophie des sciences)

https://indecise.hypotheses.org/358  (Physique quantique et Vedanta : une mise en perspective avec le « réel voilé » de B.d’Espagnat)

http://michel.bitbol.pagesperso-orange.fr/Physique_quantique_et_cognition.pdf (Physique quantique et cognition Michel Bitbol)

http://michel.bitbol.pagesperso-orange.fr/Relations_Mauss.pdf (La mécanique quantique comme théorie essentiellement relationnelle1 Michel Bitbol)
http://automatesintelligent.blog.lemonde.fr/2009/12/04/a-propos-des-variables-cachees-en-physique/  (A propos des variables cachées en physique Entretien avec Michel Gondran Expériences EPR, interaction d’échange et non-localité  propos recueillis par Jean-Paul Baquiast 03/12/2009)

 

Conscience.

http://intellectica.org/fr/system/files/pdf/55_9_uzan.pdf (Conscience et physique quantique Pierre UZAN voir B.III.1. La théorie de l’ordre implié  )

http://www.implications-philosophiques.org/implications-epistemologiques/une-approche-quantique-du-probleme-corps-esprit-1/ (pierre uzan: Une approche quantique du problème corps-esprit (1)

http://www.theses.fr/2010PA040153 (Conscience et physique quantique par Pierre Uzan

http://www.implications-philosophiques.org/implications-epistemologiques/une-approche-quantique-du-probleme-corps-esprit-2/  (Une approche quantique du problème corps-esprit (2)

 

 

Liens en rapport avec l'article de mon blog "réenchanter le monde" que j'ai trouvés en écrivant cet article sur le sujet: décroissance et resacralisation: 

https://fr.wikipedia.org/wiki/Nicholas_Georgescu-Roegen (mathématicien et économiste hétérodoxe américain d'origine roumaine dont les travaux ont servi d'inspiration au mouvement de la décroissance)

http://www.alternatives-economiques.fr/nicholas-georgescu-roegen_fr_art_633_36953.html - mathématicien en rupture avec la théorie économique orthodoxe et incompris par ses pairs, a attiré l'attention, vingt ans avant tout le monde, sur les dégâts de la croissance sur l'environnement.

http://www.iri.centrepompidou.fr/evenement/entretiens-du-nouveau-monde-industriel-2016-penser-lexosomatisation/ (Penser l’exosomatisation pour défendre la société)

http://www.humanite.fr/puissance-impuissance-pensee-et-avenir-586852 (puissance, impuissance, pensée et avenir- Un texte de Bernard Stiegler, philosophe et président du groupe de réflexion Ars Industriali)

http://www.lesinrocks.com/2016/06/14/idees/bernard-stiegler-gens-lucides-honnetes-eux-memes-ont-aujourdhui-moral-a-zero-11845663/ (Dans la disruption », le philosophe Bernard Stiegler diagnostique la démoralisation d’un monde fondé sur le data et la calculabilité. Il appelle à renouer avec ce qui fait l’humain : la capacité à échapper à l' »entropie » en inventant de nouvelles formes d’existence)

https://economierurale.revues.org/4413 (Antoine Missemer - Nicholas Georgescu-Roegen, pour une révolution bioéconomique suivi de De la science économique à la bioéconomie de Nicholas Georgescu-Roegen)

http://classiques.uqac.ca/contemporains/georgescu_roegen_nicolas/decroissance/decroissance_intro_2e_ed.html (livre de Nicholas Georgescu-Roegen (1906-1994). La décroissance. Entropie - Écologie - Économie)

http://www.arsindustrialis.org/

https://enmi-conf.org/wp/enmi16/argumentaire/ (arsindustrialis: penser l'exsomisation: André Leroi-Gourhan décrivit comme un processus d’extériorisation, et Alfred Lotka comme un processus d’exosomatisation – au cours duquel l’organique se dote d’organes inorganiques, poursuivant sa différenciation par d’autres moyens que la vie)

 

A voir aussi: méthode wittoz (thérapie)

http://www.vittoz-irdc.net/-Mme-Caroline-Chapelle-.html (Formation Vittoz IRDC)

http://galerie-carolinechapelle.blogspot.fr/

http://www.methodevittoz.ch/index.php?pg=presentation.php (rééducation du "contrôle cérébral". Cette thérapie s'adresse à la personne entière, physique, morale, intellectuelle et spirituelle. Il ne s'agit pas d'une autocensure rigide, du genre : "Je-me-contrôle". Il s'agit, tout au contraire, d'une faculté destinée à équilibrer le cerveau inconscient et le cerveau conscient. On comprend alors que cette rééducation agit non sur l'idée mais sur l'organe lui-même : le cerveau.

La rééducation du contrôle cérébral est une méthode de synthèse et de restructuration: entre les deux principales fonctions du cerveau: la réceptivité et l'émissivité, au moyen d'exercices simples et pratiques, que l'on intègre dans la vie courante. Elle est fonctionnelle: elle redonne au cerveau sa souplesse, réactive les fonctions naturelles et ainsi permet de retrouver l'équilibre psychique.

Cette méthode est basée sur le fait que le cerveau ne peut en même temps recevoir et émettre. Il suffit alors d'être dans la réceptivité pour mettre au repos l'autre fonction du cerveau: l'émissivité. Une des particularités de la méthode a été la découverte de "vibration cérébrale" ou "onde cérébrale".

Le contrôle cérébral : "Le contrôle cérébral est une faculté inhérente à l'homme, destinée à équilibrer le cerveau inconscient et le cerveau conscient. L'équilibre cérébral normal est atteint lorsque chaque idée, impression ou sensation peut être contrôlée par la raison, le jugement, la volonté, c'est-à-dire qu'elle peut être jugée, modifiée ou écartée."L'émissivité :

L'émissivité, c'est la pensée, le raisonnement. La concentration fait partie de l'émissivité, de même que l'énergie de la volonté.La qualité de l'émissivité est inhérente à celle de la réceptivité : vous aurez plus d'émissivité quand vous aurez plus de réceptivité.La mémoire :

La mémoire n'est pas une faculté, c'est la façon d'enregistrer et elle dépend de l'état de calme et de l'ordre dans le cerveau.

Lire la chroniqueLa réceptivité :La réceptivité est la faculté que nous avons de recevoir par les cinq sens les vibrations du monde extérieur, sans interprétation intellectuelle ou réaction personnelle. Nous sentons au lieu de penser. Dans la réceptivité le cerveau reçoit, accueille consciemment; le mental est au repos.La vibration cérébrale, (ou "onde cérébrale") :

Le Dr Vittoz avait découvert que le cerveau émet une "onde", ou "vibration", perceptible dans la main du thérapeute. Ses caractéristiques correspondent à la nature de l'activité cérébrale. C'est grâce à cette découverte qu'il put mettre au point sa Méthode. C'est en utilisant cette perception de la vibration cérébrale que le thérapeute va suivre le patient tout au long de la cure.

 

Un article en préparation sur Informatique, calculabilité, décidabilité, machines

https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9terminisme_(calculabilit%C3%A9) (Le déterminisme comme notion mathématique vit le jour avec la formalisation des mathématiques à la fin du xixe siècle et au début du xxe siècle et devint une notion centrale de la calculabilité avec l'apparition de la théorie des automates au milieu du xxe siècle. L'apparition de l'informatique quantique à la fin du xxe siècle et celle de la conception forte de la thèse de Church-Turing, baptiséethèse de Church–Turing–Deutsch (en), permet de concevoir une synthèse entre le déterminisme calculatoire et le déterminisme physique promus par l'école de la physique numérique dont la proposition « it from bit » est devenu l'emblème)

https://hal.inria.fr/inria-00549416/file/Chapitre_DecidabiliteComplexite.pdf (Décidabilité et Complexité Olivier Bournez, Gilles Dowek, R´emi Gilleron, Serge Grigorieff, Jean-Yves Marion, Simon Perdrix, Sophie Tison)

http://www-irma.u-strasbg.fr/~belaga/CoursED.html (Initiation à l'Algorithmique Avancée : Calculabilité, Complexité, Décidabilité par Édouard BELAGA (publications))

https://philosophiascientiae.revues.org/347  (Physique, information statistique et complexité algorithmique

Pierre Uzan)

http://www.implications-philosophiques.org/implications-epistemologiques/une-approche-quantique-du-probleme-corps-esprit-1/ (par pierre uzan: Une approche quantique du problème corps-esprit)

http://www.anciens-amis-cnrs.com/bulletin/b68/DELAHAYE.pdf (Jean-Paul Delahaye: L'informatique et les mathématiques : une relation passionnée)

ftp://www-bsg.univ-paris1.fr/pub/mse/cahiers2003/B03119.pdf (Machines de Turing et complexité algorithmique Olivier Hudry École nationale supérieure des télécommunications)

http://www.mountvernon.fr/Complexite_emergence_systeme_informatiques/Complexite_emergence_systemes_informatiques.pdf (Complexité, émergence, hasard, chaos, irréversibilité, ... dans les systèmes informatisés Groupe Émergence, le 10 janvier 2011 J.Printz, Professeur Émérite du Cnam)

http://pierrelaurent.borel.free.fr/accueil/sciences/Kolmogorov/KOLMO.pdf (DEA informatique -physique et calcul, l'exemple du temps par Pierre Laurent BOREL):  Information et physique  Matière Energie Information (shannon, kolmogoroc, chaitin....zurek distance informatique) lien information/hasard temps, flèches (temps, statistique, thermodynamique, radiative, informatique, cosmologique, quantique, microscopique..)

http://wordpress.belhamissi.com/entre-le-certain-et-lincertain-un-siecle-de-controverses-sur-la-fondation-des-mathematiques-et-de-la-physique-ou-une-petite-histoire-un-peu-philosophique-de-lordinateur-2/ (entre le certain et l’incertain, un siècle de controverses sur la fondation des Mathématiques (et de la physique) ou une petite histoire (un peu ) philosophique de l’ordinateur)

http://fr.unionpedia.org/Th%C3%A9orie_de_la_complexit%C3%A9_(informatique_th%C3%A9orique) (La théorie de la complexité est un domaine des mathématiques, et plus précisément de l'informatique théorique, qui étudie formellement la quantité de ressources (en temps et en espace) nécessaire pour la résolution de problèmes au moyen de l'exécution d'un algorithme)

http://intellectica.org/SiteArchives/archives/n35/35_6_Commentaire%20Longo%20MMS.pdf (En marge de l’article de Giuseppe Longo sur Laplace, Turing et la géométrie impossible du « jeu de l’imitation » Mioara Mugur-Schächter)

http://excerpts.numilog.com/books/9782705667269.pdf (Complexité et algorithmique avancée une introduction Ivan Lavallée)

http://olivier.teytaud.pagesperso-orange.fr/publis/serpilliere.pdf (Thèse de Olivier TEYTAUD le 18 décembre 2001 Apprentissage, Réseaux de Neurones et Applications Directeur de thèse : H. Paugam-Moisy)

http://www.automatesintelligents.com/echanges/2005/nov/prob.pdf (PROBABILITES, RELATIVISATIONS DESCRIPTIONNELLES, ET REPRESENTATION DES COMPLEXITES ET DE LEURS MESURES SANS AMPUTATION DU SENS Mioara Mugur-Schächter)

http://www.mathrix.org/zenil/thesisphilo.pdf (Thèse de Hector ZENIL L’APPROCHE ALGORITHMIQUE DE L’ALÉATOIRE Peut-elle expliquer la nature organisée du monde ? Directeur de thèse : M. Jean MOSCONI)

http://www.lmm.jussieu.fr/~sagaut/epistemologie-v14.pdf (Introduction à la pensée scientifique moderne Pierre Sagaut Institut Jean Le Rond d’Alembert Université Pierre et Marie Curie – Paris 6)

 

Pour préparer mon deuxième cours MOOC:

http://www.sup-numerique.gouv.fr/cid98712/mooc-introduction-a-la-physique-quantique-partie-1.html (MOOC physique quantique)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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03 février 2017

chap.11) La renaissance du temps article 4) '(lee Smolin: les lois évolutives Partie II : chapitre 11)

 

Les lois évolutives (Partie II chap. 11)

 

2012un-nouveau-paradigme.com le temps n'existe pas, vraiment?

 

 

 

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm

(Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe)


Préambule: Dans ces articles que je consacre à Lee Smolin, j'écris la suite des articles de mon blog à propos des univers multiples d'Aurélien Barrau pour les quels je retiens quelques commentaires qui vont orienter mes réflexions nouvelles.

Dans l'article "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)": les propositions nouvelles face aux problèmes et paradoxes de la physique "peuvent constituer une "pulsion inchoactive" qui poussera vers une découverte sans précédent ou bien vers un réenchantement de ce que l'on savait déjà sans en avoir pris la "dé-mesure" et finalement vers une nouvelle sacralisation du "monde".
Dans "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples. La gravitation quantique chp. 9": au chapitre L) Conclusion: Cet article fait suite à l'article "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)": "Aujourd'hui, la physique est en crise, le monde est en crise. Avec Lee Smolin et son "rien ne va plus en physique", Carlo rovelli parle de la schizophrénie bipolaire des physiciens (voir une révolution inachevée). La vision anthropique de Trin Xhuan Thuan et ma vision évangélique du monde, qui s'origine dans les mythes de l'Un et de l'ordre émergeant du Chaos initial, semblent exclus de la vision de bien des physiciens et cosmologues qui découvrent, comme l'a fait Jean Pierre Luminet, que l'Univers ne peut avoir été infiniment dense et donc que le big bang ne peut avoir été tel qu'on se l'imaginait depuis de nombreuses décennies. La possibilité d'un avant big bang a été mise en évidence avec un univers précédent qui se serait condensé jusqu'à une taille extrêmement petite mais non nulle et qui aurait "rebondi" en un big bounce pour donner notre Univers actuel en expansion après le phénomène d'inflation cosmique. Un des derniers rebondissements de ces recherches, avec Lee Smolin, pourrait bien aboutir avec sa "renaissance du temps" à une solution de la contradiction entre la physique quantique et la théorie de la relativité. A priori, ce serait une théorie unifiée des interactions fondamentales.

-&&&-

Nous avons vu , au cours du long article consacré au chapitre 9 du livre "les mpndes multiples", de nombreuses théories nouvelles ou hypothèses qui proposent l'unification de la physique ou tout au moins des explications aux dilemmes et paradoxes que la cosmologie moderne a mis en évidence. Mais, dans "la renaissance du temps", au chapitre 8 qui fait l'objet de cet article, Lee Smolin prévient: Le paradigme newtonien ne peut même pas apporter un embryon de réponse à ces questions et dilemmes: Pourquoi ces lois? Pourquoi ces conditions initiales de l'univers? Quel mécanisme les a t-il sélectionnées parmi une multitude infinie de possibilités? etc. Il appelle ceci "l'erreur cosmologique": appliquer à l’Univers entier dans sa globalité des lois établies et vérifiées sur des sous-systèmes. Dans le paradigme newtonien, ce que nous appelons une loi doit s'appliquer dans tous les cas. Mais l'application d'une loi à n'importe quel morceau d'univers implique une approximation, parce que nous devons négliger toutes les interactions entre ce morceau et le reste de l'univers. Donc les applications vérifiables d'une loi sont toutes des approximations. Smolin fait remarquer en particulier que les lois se vérifient sur beaucoup de sous-systèmes. Mais si on veut appliquer une loi de la nature sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer, alors que nous n’avons qu’un seul Univers sous la main. Et un seul cas n'apporte pas suffisamment d'indices pour justifier l'affirmation qu'une loi particulière de la nature s'applique. C'est ce que Lee Smolin appelle le dilemme cosmologique (faire de la physique dans une boite: "on considère un petit sous-système isolé du reste de l’univers dans lequel on néglige certains effets pour ne s’intéresser qu’à certaines variables qui définissent un espace de configuration, atemporel"). Et pourquoi cette loi et pas une autre? De plus, beaucoup de théories cosmologiques (théorie des cordeséquation d’Einstein …) admettent en réalité une infinité de solutions, parmi lesquelles une seule correspond à notre univers. Doit-on se résoudre à admettre l’existence d’une infinité d’Univers inaccessibles pour pouvoir justifier le notre par un principe anthropique

Nous pensions, dit Lee Smolin, savoir comment répondre à ces questions. Une théorie unique mathématiquement cohérente pourrait incorporer les 4 lois fondamentales de la nature. Mais cet espoir a été anéanti. On se trouve face à ce qu'il appelle "le défi cosmologique". On vient de voir qu'il faudrait étendre la science à une théorie de l'Univers entier. Le défi est qu'il ne peut pas exister de composante statique qui puisse servir de cadre de référence, car tout dans l'Univers change et il n'existe aucun extérieur, rien qui puisse être qualifié de fond par rapport auquel les mouvements du reste de l'Univers (que nous négligeons). Or, toutes les théories physiques divisent le monde en deux parties, une partie « dynamique », qui change, et une statique, qui contient un « fond » de choses immuables, comme les constantes fondamentales.  Le « défi cosmologique » consiste à formuler une théorie de l’univers « indépendante du fond », purement dynamique afin de ne rien supposer d’extérieur à l’Univers: " Lorsqu’on fait de la « physique dans une boite », le « fond » comprend notamment les conditions initiales, et la méthode expérimentale permet de contrôler les conditions initiales afin de s’assurer que les lois sont indépendantes de ces conditions. En cosmologie, cette distinction entre « lois » et « conditions initiales » aggrave le problème qu’elle résout « dans une boite »: si nos observations du fond diffus cosmologique ne correspondent pas bien à la théorie de l’inflation cosmologique, faudra-il corriger la loi ou les conditions initiales? Smolin critique aussi les théories effectives qui décrivent bien ce qui se passe à une certaine échelle de grandeur, mais en négligeant l’influence de ce qui est beaucoup plus grand ou plus petit." Pour Smolin, la théorie issue du défi cosmologique doit tenir compte de tout, sans rien négliger."

Je vais maintenant retracer "ma lecture" plus complète du livre de Lee Smolin d'une manière peu orthodoxe en ne commençant pas par la partie I ("le poids: le mort du temps), mais par la partie II "Lumière: la renaissance du temps". La partie I fera l'objet d'autre articles. Cette "mort du temps" est comme l'épilogue de la constatation de Lee Smolin traduite par son livre "rien ne va plus en physique (l'échec de la théorie des cordes)" Cette partie I 
explique pourquoi depuis la naissance de la science moderne, avec l'effet Copernic et Galilée, le paradigme newtonien sous-tend toutes les théories y compris les théories quantiques et  la relativité  (le « paradigme newtonien » et ce qu'il a impliqué, dont l'hypothèse des multivers, est utile pour décrire l'évolution d'un système dans un laboratoire, mais il perd tout sens appliqué à l'univers entier. Il n'explique pas pourquoi telles ou telles lois sont choisies parmi l'infinité de lois possibles.Selon celui-ci, un système, quel qu'il soit, pourrait être décrit par un ensemble d'états initiaux qui lui sont attribués, puis par les lois présidant à son évolution en fonction du temps. Mais si ces données sont utilisées initialement pour décrire le système, il n'est pas possible de considérer qu'elles pourraient aussi être le résultat de son évolution. Il faut rechercher d'autres lois, ce que je vais tenter de faire maintenant en commentant celui qui ose affronter un nouveau paradigme, Lee Smolin.

 

http://www.wearealgerians.com/up/uploads/139910915883722.pdf

Rien ne va plus en physique ! - L'échec de la théorie des cordes 

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm

(Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe)

 

 

 

http://medias.dunod.com/document/9782100706679/Feuilletage.pdf (la renaissance du temps Dunod: quelques pages à feuilleter)

 

http://www.paris8philo.com/article-33714241.html: à propos de rien ne va plus en physique: billet de Jean Zin, pour une physique pluraliste, qui nous paraît essentiel pour comprendre les enjeux des théories physiques actuelles qui souvent tendent vers l'impossible, hors toute avancée, toute brèche se fait par dissymétrie, sans souci du qu'en-dira-t-on il suffit de voir l'attitude de Grigori Perelman, si non-chalante vis-à-vis de la communauté scientifique, ou devrait-on dire l'etablishment. Jean Zin reste un grand guetteur de ce qui se passe en science, nous vous recomandonsses articles.

 

Après ce préambule, voici "ma lecture" du chapitre 11: Les lois évolutivesla sélection naturelle cosmologique

 

 

1) La sélection naturelle cosmologique.

     -a) Dans l'article précédent, nous avons vu que le message principal de la partie II du livre de Lee Smolin, a été jusqu'à présent que, pour progresser, la physique doit abandonner l'idée que les lois sont éternelles et intemporelles. Il faut partir de l'idée que qu'il y a un temps qui est réel dans lequel les lois évoluent. Nous pourrons peut-être ainsi arriver à une théorie cosmologique qui explique le choix des lois et de conditions initiales qui soit testable et même vulnérable par des expériences réalisables, comme l'exige la méthode scientifique. Suivons maintenant lee Smolin pour le démontrer en comparant deux théories, l'une intemporelle et l'autre avec des lois évolutives, pour expliquer et prédire des résultats observationnels.

En premier lieu, appelons sélection naturelle cosmologique la théorie dans laquelle les lois évoluent. Cette théorie a été développée à la fin des années 1980 et publiée en 1992: "Did the Universe Evolve?". Des prédictions y ont été faites, qui auraient pu être falsifiées depuis, mais qui ne l'ont pas été. Cela ne prouve pas que la théorie est vraie, mais qu'elle peut expliquer et prédire des caractéristiques réelles de notre monde. 

En deuxième lieu, comme exemple de théorie intemporelle, prenons une version du scénario de multivers appelée inflation éternelle, proposée dans les années 1980 par Andreï Linde et Alexander vilenkin (voir note 2 page 307: "Birth of Inflationary Universes" par Vilenkin 1983 et "Eternally Existing Self-Reproducing Chaotic Inflationary Universe" par Linde). Il existe différentes formes et versions d'inflation éternelle (certaines de ses hypothèses sont ajustables). La forme la plus simple et qui correspond le mieux à "éternel" donne une image intemporelle du multivers.(le multivers selon Einstein?). Mais il existe d'autres versions dans lesquelles le temps joue un rôle plus essentiel  et qui partagent certains aspects de la sélection naturelle cosmologique en faisant intervenir une véritable notion de lois  évolutives

Pourquoi les scénarios cosmologiques réussissent t-ils à permettre de faire des prédictions? La réponse de Lee Smolin est qu'ils ne reposent pas sur le principe anthropique pour relier le multivers avec l'univers que nous observons. Il réfute l'affirmation selon laquelle le principe anthropique peut jouer un rôle dans la construction d'une théorie prédictive, ce que nous allons suivre dans la suite de ce chapitre. Pour Lee Smolin, le théorie qui postule une évolution au cours du temps fait mieux que le théorie intemporelle pour expliquer les éléments de preuve observationnels. La théorie faisant appel à l'évolution fait une prédiction propre alors que les prédictions de l'argument anthropique sont ajustables selon l'utilisation que nous voulons en faire ainsi que nous le verrons dans la conclusion de ce chapitre. 

Mais voir aussi la remarque suivante de Vilenkin dans https://arxiv.org/pdf/hep-th/0610051v2.pdf (A propos de la sélection naturelle cosmologique): "The rate of black hole formation can be increased by increasing the value of the cosmological constant. This falsifies Smolin's conjecture that the values of all constants of nature are adjusted to maximize black hole production". Cela indique que la sélection naturelle cosmologique est falsifiable. Affaire à suivre donc. 

liens: http://www.elisabrune.com/pdf/CosmoEvol.pdf (la cosmologique évolutionniste Par Elisa Brune et Marc Lachièze-Rey)

http://ljaeger.ibnogent.org/uploads/articles/0803.smolin.pdf (les lois issues de l'évolution)

https://arxiv.org/pdf/hep-th/0612185.pdf (The status of cosmological natural selection Lee Smolin)

http://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/physique-constantes-fondamentaDonc les-changeraient-temps-espace-34336/ (des constantes fondamentales changeraient dans l'espace et le temps)

paramètre cosmologique

http://webapps.fundp.ac.be/grt/sem09/communications/fuzfa.pdf (Des systèmes complexes pour l’émergence de la complexité par André Füzfa)


   -b) comment marche la sélection naturelle cosmologique?

L'univers serait t-il assimilable à un être vivant?

C'est le premier sujet du livre de lee Smolin "La vie du Cosmos". Y a t-il une évolution darwinienne du cosmos?  Rüdiger Vaas   commente la théorie de Lee Smolin sur l'origine de l'univers par la sélection naturelle cosmologiques dans: https://arxiv.org/ftp/gr-qc/papers/0205/0205119.pdf)

Dans son livre, Smolin détaille les univers féconds et applique le principe de la sélection naturelle à la naissance des univers. Il postule que l'effondrement d'un trou noir pourrait conduire à la création d'un nouvel univers. Cet "univers fils" aurait des constantes fondamentales et des paramètres similaires à celle de l'univers parent mais avec quelques modifications, en fournissant à la fois l'héritage et les mutations telles que requises par la Sélection naturelle.  Cependant, alors qu'il n'y a pas d' analogue direct à des pressions sélectives darwiniennes,  il est théorisé qu'un univers avec des paramètres "infructueux" atteindra la mort thermique avant d'être capable de se reproduire, ce qui signifie que certains paramètres universels deviennent plus probables que les autres. C'est donc un scénario dans lequel nous pouvons appliquer les principes de sélection naturelle. Diverses critiques de la sélection naturelle cosmologique ont été publiées (voir note 3 page 307), auxquelles Lee Smolin a répondu dans "La vie du Cosmos" et dans ses articles: T. Rothman et G.F.R Ellis in Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 34:201 · May 1993: "Smolin's Natural Selection Hypothesis",  puis Alexander V ilenkin: "On Cosmic Natural Selection 2006 (https://arxiv.org/pdf/hep-th/0610051v2.pdf), puis Edward R Harisson: "The Natural Selection of Universes Containing Intellignet life" 1995, et Joseph Silk: "Holistic cosmology"Jonh D. Barrow, "Varying G and Others Constants" 1997 (https://arxiv.org/pdf/gr-qc/9711084v1.pdf). 

En particulier, il est faux d'affirmer qu'il existe un argument évident selon lequel changer la constante de newton (fondamentale) (qui fixe tous les autres paramètres), augmente le nombre de trous noirs, car les effets complexes sur la galaxie et la formation d'étoiles et l'évolution des étoiles ne sont pas prises en compte).

 

     -c) En savoir un peu plus sur la sélection naturelle cosmologique à partir des lois issues de l’évolutionL'hypothèse de base est que les univers se reproduisent par la création de nouveaux univers au coeur des trous noirs. Notre univers serait par conséquent un descendant d'un autre univers, né lui aussi dans un de ces trous noirs, et chaque trou noir est est la graine d'un autre univers. On peut donc dans ce scénario appliquer les principes de la sélection naturelle, en particulier celui qui est basé sur les méthodes de l'évolution en biologie et en particulier de celle de la biologie des populations. La biologie des populations étudie le vivant au niveau des populations biologiques, sur le plan de la biodiversité, de l'évolution et de la biologie de l'environnement. On y applique des méthodes qui servent à à expliquer comment certains paramètres gouvernant un système peuvent être sélectionnés, le rendant plus complexe qu'il ne serait si cette sélection n'agissait pas. Appliquer la sélection naturelle à un système pour expliquer sa complexité nécessite plusieurs conditions et mécanismes:

          - Un espace pour les paramètres qui varient au sein d'une population. En biologie, ces paramètres sont les gènes. En physique, les paramètres sont les constantes du modèle standard.incluanl les masses des particules fondamentales (relatives à la masse de Planck): six quarks, six leptons, le boson de Higgs, le boson W, et le boson Z, la constante de structure fine qui régit la force électromagnétique assurant la cohérence des atomes et des molécules (α=7,297×10-3) , la vitesse de la lumière « c », la constante gravitationnelle « G », la constante de Planck « h » et les intensités (constantes de couplage) des 4 interactions élémentaires. Les dix-neuf paramètres libres du modèle standard sont les masses des neuf fermions, quatre paramètres de la matrice CKM de la chromodynamique quantique (la matrice de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa  est une matrice unitaire qui contient les informations sur la probabilité de changement de saveur d’un quark lors d’une interaction faible techniquement, elle décrit la différence entre les états propres des quarks libres et les états propres des quarks en interaction faible), les constantes de couplage pour les trois forces, l'angle thêta (la fonction d'onde est fonction du champ de matière φ et de la connexion de la mesure, notée A. Une décomposition de l'espace de Hilbert peut être effectuée en secteurs de supersélections caractérisés par leur angle thêta) et deux paramètres de Higgs.
Ces paramètres forment une sortent d'espace de configurations pour les lois de la nature, appelé le paysage des théories comme en biologie des populations ou le paysage adaptatif dans l'espace des gènes (Si l’axe vertical représente le « fitness » des organismes, l’axe horizontal peut représenter soit le génotype ou le phénotype de ceux-ci).
          - Un mécanisme de reproduction, issu de l'idée de Bryce de Witt, qui est que les trous noirs donnent naissance à de nouveaux univers: en gravitation quantique à boucles, "des calculs indiqueraient que la singularité à l'intérieur d'un trou noir est remplacée par ce que l'on appelle un « rebond spatio-temporel ». Ainsi, le temps pourrait continuer au-delà de la limite où, d'après la relativité générale, il doit s'achever. La théorie conjecture que le temps s'écoulerait vers une autre région de l'espace-temps fraîchement créée, à l'instar de cette ancienne spéculation de Bryce De Witt et John Archibald Wheeler. L'information ne serait donc pas perdue, elle irait vers une région nouvelle de l'espace-temps." Or notre univers contient une multitude de trous noirs, il est question de plus de 1 milliard de milliards. On peut imaginer combien seront importantes les progénitures! On peut aussi supposer que notre univers est lui-même parti d'une ligne de descendance remontant loin dans le passé.
          -Un mécanisme de variation similaire à la variation génétique pour la sélection naturelle des espèces. De même que les gènes mutent ou se recombinent au hasard durant la reproduction si bien que les gènes des descendants diffèrent de chacun de leurs parents, on fait l'hypothèse qu'il y a de petits changements aléatoires dans les paramètres des lois chaque fois que qu'un nouvel univers est créé. Cela marque dans le paysage le point correspondant aux valeurs des paramètres de ce nouvel univers. On a donc pour résultat une collection, de plus en plus vastes, de points sur le paysage, représentant les variations des paramètres des lois dans le multivers.
lien:
 Biologie: voir Portail:Origine et évolution du vivant:  https://fr.wikipedia.org/wiki/Portail:Origine_et_%C3%A9volution_du_vivant

          -Des différences d'adaptativité, c'est à dire de la mesure des succès reproductifs, combien de descendants un individu produit, et qui vivent assez longtemps pour avoir des enfants à leur tour. L'adaptativité d'un univers est donc une mesure de sa production en trous noirs. Ce nombre dépend des paramètres (les constantes du modèle standard). Quelques paramètres conduisent à des univers qui ont de nombreux trous noirs, alors que d'autres mènent à des univers stériles qui n'ont aucun trou noir. Les univers non stériles occupent une très petite région de l'espace des paramètres, régions hautement fertiles qui sont en fait"des îles cernées par des régions où la fertilité est bien moindre.

lien: http://www.space.com/21335-black-holes-time-universe-creation.html (do black holes create new universes? Q&A avec lee smolin)

          -Typicalité. Il est supposé aussi que notre univers est un membre typique de la population des univers puisque celle-ci se trouve en aval de nombreuses générations d'univers.C'est pourquoi on peut prédire que les propriétés partagées par la plupart des univers sont aussi les propriétés de notre univers.

Voir note 4 page 308: Une différence entre la Sélection naturelle cosmologique et l'évolution biologique est que dans cette dernière il y a en réalité 2 paysages: 1) le paysage des gènes, qui décrit tous les génotypes (séquences d'ADN) possibles. 2)Le paysage des phénotypes est celui dans lequel on trouve les expressions physiques des gènes, qui peut être aléatoire. Dans la sélection naturelle appliquée à la physique, on a aussi deux niveaux de description. L'équivalent du phénotype est donné par les valeurs des paramètres du modèle standard (voir précédemment l'espace des paramètres). La probabilité qu'un univers se reproduise est donnée par les valeurs de ces paramètres.L'équivalent du génotype est le choix de théories que donne une théorie fondamentale comme la théorie des cordes alors que le modèle standard n'est pas une théorie fondamentale, mais une description approchée. De même qu'en biologie, la relation entre génotype et phénotype peut être compliquée ou même indirecte. Il est donc prudent de faire la distinction entre le paysage pour une théorie fondamentale où on peut parles du génotype, telle que la théorie des cordes, et le paysage des paramètre standard où on parle de phénotypes.

lien: Quelques éléments de physique et de philosophie des multivers:  http://lpsc.in2p3.fr/barrau/aurelien/multivers_lpsc.pdf


2) Utilisation de la puissance de la sélection naturelle en tant que méthodologie pour les conclusions qu'on peut en tirer. Nous avons affaire à des hypothèses minimales, pourtant des conclusions fortes peuvent en être tirées. La principale est qu'après de nombreuses générations, la plupart des univers ont des paramètres qui les placent au sein de régions hautement fertiles.

      -D'où la prédiction: si nous changeons les paramètres d'univers typiques (comme le notre), il est probable que cela donnera des univers qui produisent beaucoup moins de trous noirs, ce qui doit donc aussi être vrai de notre univers. Cette prédiction peut être vérifiée indirectement. En effet, dit Lee Smolin, nous savons que de nombreuses possibilités de changer les paramètres du modèle standard impliquent des univers ne comportant pas d'étoiles à durée de vie assez longue pour produire le carbone et l'oxygène qui, de façon remarquable, sont nécessaires pour refroidir les nuages de gaz dans lesquels se forment les étoiles massives qui donnent naissance aux trous noirs. Ce qui va dans le sens de cette prédiction. Au moins 8 façons de changer légèrement les paramètres sont connues, qui conduiraient à des univers avec moins de trous noirs. En particulier, voir 4 façons, note 5 page 308:

        1) Le renversement du signe de la différence de la différence de masse proton/neutron.

        2) Une augmentation ou une diminution de la constante de fermi assez grande pour influencer l'énergie et la matière éjectée par les supernovae (voir dans wikipedia: L'intensité de l'interaction de Fermi est donnée par la constante de couplage de Fermi GF. La détermination expérimentale la plus précise de la constante de Fermi provient de la mesure du temps de vie du muon, qui est inversement proportionnel au carré de GF (lorsque l'on néglige la masse du muon devant la masse du boson W)10. En formulation moderne 6 :

{\frac {G_{{{\rm {F}}}}}{(\hbar c)^{3}}}={\frac {{\sqrt {2}}}{8}}{\frac {g^{{2}}}{m_{{{\rm {W}}}}^{{2}}}}=1.16637(1)\times 10^{{-5}}\;{\textrm {GeV}}^{{-2}}  g est la constante de couplage de l'interaction faible, et mW est la masse du boson W qui régit la désintégration considérée.

Dans le modèle standard, la constante de Fermi est liée à la valeur attendue du vide de Higgs v=({\sqrt {2}}G_{{{\rm {F}}}})^{{-1/2}}\simeq 246.22\;{\textrm {GeV}}11

     3) Une augmentation de la différence de masse neutron/proton, de la masse de l'électron, de celle du neutrino électronique, et de la constante de structure fine (α, est une constante fondamentale qui régit la force électromagnétique assurant la cohérence des atomes et des molécules), ou une diminution de du couplage de de l'interaction forte suffisamment grande pour déstabiliser le carbone,

     4) Une augmentation de la masse du quark strange (80 à 130 MeV.c-2).

C'est donc une prédiction à suivre!


3) Puissance de la sélection naturelle cosmologique VS le principe anthropique. 

     -Lee Smolin affirme donc que, à la différence du principe anthropique, la sélection naturelle cosmologique offre ainsi une véritable explication (que Jean Paul Baquiastévoque aussi avec le darwinisme quantique), à la raison pour laquelle les paramètres du modèle standard paraissent accordés pour un univers qui est rempli d'étoiles à longue durée de vie et ont, au cours du temps, enrichi l'univers en carbone, oxygène et autres éléments nécessaires à mise en place de la complexité qui a permis l'apparition de la vie. Les paramètres dont les valeurs sont ainsi, en un sens expliqués (alors que dans le modèle standard ces paramètres sont des données "sorties du chapeau" et inexpliquées), incluent les masses du proton, du neutron, de l'électron, du neutrino électronique et les intensités des 4 interactions fondamentales. Il y a même un bonus. L'explication concerne la maximisation de la production de trous noirs et une conséquence est la fabrication d'un univers hospitalier pour la vie.

Remarque: Vilenkin, "père", avec Paul Steinhardt, de la théorie intemporelle de l'inflation éternelle, théorie en opposition avec l'inflation chaotique de Linde, (théorie dans laquelle les lois évoluent) a fait la remarque suivante dans On cosmic natural selection (A propos de la sélection naturelle cosmologique): "The rate of black hole formation can be increased by increasing the value of the cosmological constant. This falsifies Smolin's conjecture that the values of all constants of nature are adjusted to maximize black hole production".

Cela rend la sélection naturelle cosmologique scientifique car falsifiable, mais on est encore loin d'une théorie cosmologique le l'univers.

Liens à voir aussi à propos du principe anthropique: alternatives scientifiques au principe anthropique (https://arxiv.org/pdf/hep-th/0407213v3.pdf)

The weak anthropic principle and the landscape of string theory (https://arxiv.org/pdf/0901.2414v1.pdf)

http://www.ceacb.ucl.ac.uk/cultureclub/files/CC2006-03-21_Smolin.pdf (Scientific alternatives to the anthropic principle Lee Smolin)

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3850 (Lee Smolin dans « Rien ne va plus en physique » : « Le principe anthropique auquel se réfère Susskind est une vieille idée introduite et explorée par les cosmologues depuis les années 1970, selon laquelle la vie ne peut apparaître que dans une gamme très étroite des paramètres physiques possibles ; pourtant, malgré cette étroitesse, assez bizarrement, nous voilà comme si l’univers avait été intentionnellement créé pour nous accueillir (d’où le terme « anthropique »). La version particulière qu’invoque Susskind est un scénario cosmologique, qui a été soutenu pendant un certain temps par Andrei Linde, appelé « inflation éternelle ». Selon le scénario, la phase d’inflation rapide à la naissance de l’univers aurait produit non pas un, mais une population infinie d’univers… Il en résulterait une vaste population d’univers, chacun régi par une théorie des cordes sélectionnée aléatoirement dans le paysage des théories. Quelque part dans cette chose qu’on appelle « multivers », se trouve chacune des théories possibles appartenant au paysage. Il me semble tout à fait regrettable que Susskind et d’autres aient adhéré au principe anthropique, car il s’agit d’une base très pauvre pour fonder une démarche scientifique… Certains physiciens disent que le principe anthropique faible doit être pris au sérieux, car dans le passé il a produit de véritables prédictions. Je parle ici de quelques collègues pour qui j’ai la plus grande admiration : pas seulement Susskind, mais aussi Steven Weinberg, le physicien qui, avec Abdus Salam, a unifié les forces électromagnétiques avec celles des interactions nucléaires faibles. Il est alors d’autant plus pénible pour moi de constater que dans tous les cas que j’ai étudiés, ces arguments étaient fallacieux… L’argument commence ainsi : pour que la vie puisse exister, il faut du carbone… On sait que le carbone ne peut pas avoir été créé durant le Big Bang ; par conséquent, il a dû être créé dans les étoiles. Fred Hoyle a remarqué que le carbone ne pouvait être produit dans les étoiles qu’à condition qu’il y ait dans les noyaux de carbone un état résonnant. Il a ensuite évoqué cette prédiction devant un groupe d’expérimentateurs, qui ont effectivement découvert cet état. La réussite de la prédiction de Hoyle est parfois évoquée pour soutenir l’efficacité du principe anthropique. Mais l’argument fondé sur l’existence de la vie, exposé précédemmement, n’a pas de relation logique avec le reste de l’argumentation de ce paragraphe. Ce qu’a accompli Hoyle n’a été que de raisonner à partir de l’observation que l’univers est rempli de carbone, d’où il a tiré une conclusion fondée sur la nécessité d’un processus qui produirait tout ce carbone. Le fait que nous-mêmes et les autres créatures vivantes soient faites de carbone n’est pas nécessaire dans cet argument. Un autre exemple qu’on cite souvent du principe anthropique est une prédiction concernant la constante cosmologique, qui a été énoncé dans un article célèbre de Steven Weinberg, en 1987. Dans cet article, Weinberg affirmait que la constante cosmologique devait être inférieure à une certaine valeur, puisque, dans le cas contraire, l’univers aurait été en expansion trop rapide pour que les galaxies puissent être formées… Mais, avec cet argument scientifique valide, Weinberg est allé beaucoup plus loin. Supposons qu’il y ait le multivers, a-t-il dit, et supposons que les valeurs de la constante cosmologique soient distribuées au hasard entre les univers de ce multivers. Dans ce cas-là, parmi tous les univers potentiellement vrais, la valeur type de la constante cosmologique serait de l’ordre de grandeur de celle qui est la plus élevée mais qui reste encore cohérente avec la formation des galaxies… Dans le cadre du modèle standard de la physique des particules élémentaires, il existe des constantes qui n’ont simplement pas la valeur à laquelle on s’attendrait si elles étaient choisies au moyen d’une distribution aléatoire parmi les univers potentiellement vrais. On aurait dû s’attendre à ce que les masses des quarks et des leptons, sauf pour la première génération, soient distribuées au hasard ; or, on trouve des relations entre elles. On aurait dû s’attendre à ce que certaines symétries des particules élémentaires soient brisées par les interactions nucléaires fortes d’une façon beaucoup plus importante que ce qu’il se passe en réalité. On aurait dû s’attendre à ce que le proton se décompose beaucoup plus rapidement que ce que nous constatons dans les expériences en cours. En fait, je ne connais aucune prédiction réussie faite d’après un raisonnement fondé sur le multivers avec la distribution aléatoire des lois… Bien que le principe anthropique n’ait pas produit de prédictions véritables et ne semble pas pouvoir en produire prochainement, Susskind, Weinberg et d’autres théoriciens de premier plan l’ont considéré comme une révolution non seulement en physique, mais également dans notre conception de ce qu’est une théorie physique. »)

L'adaptativité d'un univers est une mesure de sa production en trous noirs (voir 1 C)

http://www.space.com/21335-black-holes-time-universe-creation.html (do black holes create new universes? Q&A avec lee smolin.

     -Ceci, on vient de le voir, rend de fait la théorie de la sélection naturelle cosmologique falsifiable. De plus, cette théorie fait plusieurs prévisions véritables, qui sont aussi falsifiables par des observations couramment réalisables. Par exemple, les étoiles à neutrons ne peuvent pas être plus massives qu'une certaine limite. En effet, la fin des étoiles massives abouti aux étoiles à neutrons qui sont le résidu compact issu de l'effondrement gravitationnel du cœur de l'étoile quand celle-ci a épuisé son combustible nucléaire. Cet effondrement s'accompagne d'une explosion des couches externes de l'étoile, qui sont complètement disloquées et rendues au milieu interstellaire, phénomène appelé supernova. Au-delà d'une limite de masse, l'étoile s'effondrera en un trou noir. Cette limite (environ 1,5 à 3 masses solaires) s'appelle limite de Oppenheimer-Volkoff (Elle doit son nom aux deux physiciens qui ont complété les travaux précédemment entrepris par le physicien Richard C. Tolman à ce sujet, c'est à dire J. Robert Oppenheimer et George M. Volkoff). Elle correspond à la masse maximale théorique que peut avoir une étoile à neutrons. Au-delà de cette valeur, l'objet s'effondre alors en trou noir. Cette limite ne doit pas être confondue avec la limite de Chandrasekhar, qui est la masse maximale que la pression de dégénérescence électronique d'un objet peut supporter sans qu'il y ait d'effondrement gravitationnel en étoile à neutrons. Ainsi lors de l'explosion d'une étoile en supernovae, la région centrale de l'étoile qui a explosé s'effondrera soit en étoile à neutrons, soit en trou noir: voir limites gravitationnelles.

Si la sélection naturelle cosmologique est juste, cette valeur critique (limite de la masse des étoiles à neutrons), devrait être accordée le plus bas possible, car plus elle sera basse, plus le nombre de trous noirs créé sera grand. Or, il se trouve qu'il existe plusieurs possibilités théoriques concernant les étoiles à neutrons. Dans l'une d'entre elles, l'étoile est composée exclusivement de neutrons, la masse critique serait comprise entre 2,5 et 2,9 masses solaires. Mais si le centre de l'étoile contient des kaons, la modélisation prévoit un abaissement de la masse critique, dépendant des détails des modèles jusqu'à 1,6 à 2 masses solaires. Alors, Lee Smolin s'attend à ce que, si la sélection naturelle cosmologique est correcte, la nature prenne avantage de produire des kaons au centre de l'étoile pour abaisser la masse critique et favoriser la production de trous noirs: "Un kaon (voir wikipedia) est une particule (notée K) de la famille des mésons caractérisée par un nombre quantique appelé étrangeté et noté S. Les mésons étant constitués d'un nombre pair de quarks et d'antiquarks, les kaons contiennent un quark s ou un antiquark s combiné avec un quark/antiquark parmi u ou d (resp. u ou d). Les quatre kaons sont :

  1. Le {\begin{smallmatrix}K^{+}\end{smallmatrix}} formé d'un quark u et d'un quark s
  2. Le {\begin{smallmatrix}K^{-}\end{smallmatrix}} formé d'un quark u et d'un quark s
  3. Le {\begin{smallmatrix}K_{L}^{0}\end{smallmatrix}} résultant de la superposition d'états ( ds + ds ){\begin{smallmatrix}/{\sqrt {2}}\end{smallmatrix}}
  4. Le {\begin{smallmatrix}K_{S}^{0}\end{smallmatrix}} résultant de la superposition d'états ( ds - ds ){\begin{smallmatrix}/{\sqrt {2}}\end{smallmatrix}}

La particularité du kaon neutre {\begin{smallmatrix}K^{0}\end{smallmatrix}} est d'avoir une antiparticule violant la symétrie de parité : le kaon neutre « court » ({\begin{smallmatrix}K_{S}^{0}\end{smallmatrix}}) a une durée de vie en effet plus brève (8,953±0,005×10−11 s) que celle du kaon neutre « long » ({\begin{smallmatrix}K_{L}^{0}\end{smallmatrix}}, 5,116±0,020×10−8 s). Une différence de masse entre ces deux particules, de l'ordre de 2,2×10−5 eV/c2, aurait également été mise en évidence1.

Quand la sélection naturelle cosmologique fut proposée, en 1992, les étoiles à neutrons les plus massives avaient des masses inférieures à 1,5 masses solaires. Mais récemment, en 2010, on vient d'en observer une de 2 masses solaires (le pulsar PSR J1614-2230) alors que précédemment, l'étoile la plus massive avait 1,67 masses solaires. (Voir note 6 page 307: James M Lattimer & M. Prakash, "What a Two Solar Mass Neutron Star Really Means" (https://arxiv.org/pdf/1012.3208v1.pdf)

Cette observation semblerait pouvoir réfuter la sélection naturelle cosmologique si la limite inférieure de la plage de formation des étoiles à neutrons était celle de des étoiles à neutrons-kaons. Mais la théorie n'est pas contredite par l'observation si la bonne valeur critique supérieure de l'estimation théorique est de 2 fois la masse du soleil. Par contre, il semble qu'il existe une étoile à neutrons mesurée (avec cependant une précision moindre) dont la masse est estimée à 2,5 masses solaires. Si cela se confirme, la sélection naturelle cosmologique pourrait être infirmée. "Voir note 7 page 308: Dans l'article original de "la sélection naturelle cosmologique" et dans "La vie du cosmos", Lee Smolin a utilisé l'estimation la plus basse pour la masse critique (1,5 masses solaires). Il a commencé un article disant que la S.N.C venait d'être invalidée, ce qui en soi, est une bonne chose, parce qu'en gravitation quantique, "la seconde meilleure chose" est de pouvoir faire une prédiction qui est réfutée par une expérience. Toutefois, en regardant à nouveau les estimations théoriques, il a découvert que les experts avertissaient qu'elles pouvaient encore tolérer une étoile à kaon-neutron de 2 masses solaires".

liens à propos de ce paragraphe:

http://www.univers-astronomie.fr/articles/univers/102-les-etoiles-%C3%A0-neutrons.html (histoire des étoiles à neutrons)

http://www.astrofiles.net/astronomie-les-etoiles-a-neutrons-41.html (les étoiles à neutrons)

http://www.cosmovisions.com/pu.htm (étoiles à neutrons et pulsars)

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00667553/document (Excitations collectives dans la croˆute interne des ´etoiles `a neutrons Luc Di Gallo)

http://amwdb.u-strasbg.fr/HighEnergy/IMG/pdf/hdr_final.pdf (Modélisation des objets compacts : Les étoiles à neutrons et leur environnement)

https://arxiv.org/pdf/astro-ph/9712189.pdf (lee smolin: Using neutron stars and primordial black holes to test theories of quantum gravity)

https://arxiv.org/pdf/gr-qc/9404011.pdf (The fate of black hole singularities and the parameters of the standard models of particle physics and cosmology Lee Smolin)

détermination des paramètres cosmologiques à l’aide des supernovae de type Ia à grands décalages vers le rouge (https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010942/document)

 

     -Une autre prédiction de la S.N.CElle est faite à partir de l'extrême régularité de l'univers primordial. En effet, les observations du CMB (le fond diffus cosmologique) montrent que la distribution de matière varie très peu de région en région. Pourquoi? Pourquoi l'univers n'a t-il pas commencé avec de grandes variations de densité? S'il y en avait eu, des régions très denses se seraient aussitôt pour former des trous noirs, les trous noirs primordiaux.formés non pas par effondrement gravitationnel mais par la présence de régions extrêmement denses de l'Univers primitif. Dans ses premiers instants, selon la théorie du Big Bang, la pression et la température étaient si élevées que de simples fluctuations de densité de la matière suffisaient pour amorcer un effondrement gravitationnel très rapide. Alors que la plupart des régions de hautes densités furent dispersées dans l'expansion qui suivit, les trous noirs primordiaux restèrent stables, et devraient être encore présents aujourd'hui. Aucun à ce jour (décembre 2015) n'a été cependant clairement observé ou détecté. Cela semble a priori mettre en échec la prédiction de la S.N.C, selon laquelle il est impossible d'effectuer un changement mineur dans les lois de la physique pour produire un univers avec plus de trous noirs que le notre. Voyons cela: Les variations de densité de matière sont décrites au moyen d'un paramètre appelé "échelle de fluctuation de densité", qui n'est pas un paramètre du modèle standard. Mais il existe d'autres modèles d'univers primordial qui possèdent des paramètres ajustables pouvant accroître les fluctuations de densité. Ces univers sont t-ils compatibles avec la S.N.C.? Lee Smolin pose la question mais semble ne pas y répondre. Dans certains modèles les plus simples, augmenter ce paramètre (l"échelle de fluctuation de densité) réduit la taille de l'univers en limitant la durée de l'inflation. Cela conduit à un univers beaucoup plus petit qui, bien que rempli de trous noirs primordiaux, en possède au total bien moins que le notre.

Voir la note 8 page 309: cf A. Linde, "Particle Physics and Inflationary Cosmology" (https://arxiv.org/pdf/hep-th/0503203v1.pdf) en particulier l'argument conduisant à l'équation 8.3.17 (exp(H (t − t0)) ∼ exp 4 √ 2 π √ λ !). Le paramètre qui peut accroître les fluctuations de densité est la force avec laquelle l'inflaton interagit. Linde a montré que dans les modèles simples, augmenter la taille de ce paramètre réduit la taille de l'univers par l'exponentielle de l'inverse de la racine carrée de ce paramètre d'interaction. voir inflaton dans wikipédia: L'inflaton, également appelé « faux vide » ou « champs scalaire primordial »1, est le nom donné à la forme d'une matière hypothétique responsable de l'inflation cosmique, cette époque où l'univers a grandi de façon colossale. Du point de vue de la physique des particules, il s'agit d'un hypothétique champ scalaire, à l'instar du champ de Higgs électrofaible, mais qui est doté d'une dynamique très différente. Lors de la phase d'inflation, la pression de l'inflaton devient négative et reste pendant toute cette période presque constante au cours du temps, tout comme sa densité d'énergie, qui prend elle aussi une valeur constante mais opposée. Ainsi, l'inflaton se comporte-t-il de façon semblable à une constante cosmologique. Il est ainsi à l'origine d'une phase d'expansion accélérée qui permet à une petite région homogène de l'univers de prendre des dimensions considérables (immensément plus grande que l'univers observable aujourd'hui), tout en restant homogène. C'est la façon dont l'inflation résout le problème de l'horizon.

Tout ceci implique que la S.N.C. est compatible uniquement avec une théorie simple qui ne produira pas un excès de trous noirs primordiaux. Si des observations amenaient à conclure que l'inflation est due à un scénario qui exige une théorie beaucoup plus complexe, la S.N.C. serait éliminée des explications. Une prédiction de la S.N.C. est peut être le fait qu'il n'y a jamais eu une telle observation.

(voir note 9 page 309 pour plus de détails sur la sélection cosmologique naturelle: "la vie dans le cosmos" de Lee Smolin et ses articles "The Fate of Black Hole Singulatities and the Parameters of the Standard Models of particles and Cosmology" (https://arxiv.org/pdf/gr-qc/9404011v1.pdf -1994), puis "Using neutron Stars and Primordial Black Holes to test Theories of Quantum Gravity" (https://arxiv.org/pdf/astro-ph/9712189v2.pdf 1997/1998), puis "Cosmological Natural Selection as the Explanation for the Complexity of the Universe", puis "Scientific Alternatives to the Anthropic Principle" (https://arxiv.org/pdf/hep-th/0407213v3.pdf 2004), puis "The Status of Cosmological Natural Selection" (https://arxiv.org/pdf/hep-th/0612185v1.pdf 2006/2008), et "A perspective on the Lanscape Problem" (https://arxiv.org/pdf/1202.3373v1.pdf fév. 2012), contribution invitée pour édition spéciale de Fondation of Physics intitulée "Forty Years Of String Theory: Reflecting On the Foundations", "D0I: 10.1007/s10701-012-9652-arXiv:1202.3373).

Cela ne veut pas dire que l'inflation est le bonne théorie de l'univers primitif, mais cela montre bien que la S.N.C.est vulnérable à la réfutation et au démenti pour ce qui concerne les découvertes de mécanismes agissant sur l'univers primordial qui pourrait avoir produit de nombreux trous noirs primordiaux.

lien: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003366/document (Signature de divers modèles d’univers primordial dans les anisotropies du rayonnement fossile par Alain Riazuelo)

 

4) La sélection naturelle cosmologique et le temps.

     - La S-N-C est inconcevable si le temps n'est pas réel. En effet, le seule affirmation que nous avons besoin d'y affirmer est que notre univers possède seulement un avantage relatif en termes d'adaptitivité sur des univers qui diffèrent par de petits changements de paramètres. Il n'est pas besoin de supposer que les paramètres de notre univers sont les plus grands possibles. Et il pourrait même y avoir d'autres choix de paramètres menant à des univers plus fertiles. Le scénario S.N.C prédit seulement qu'ils ne peuvent être atteints en faisant un changement mineur aux valeurs actuelles. Ainsi, la population des univers pourrait être variée, avec une diversité d'espèces dont chacune est relativement fertile par rapport à ceux qui n'en sont qu'un peu différents. Par analogie avec la biologie, l'ensemble de ces sortes d'univers ne cessera d'évoluer au cours du temps lorsque par essais et erreurs de nouvelles façons d'être fertile. On sait q'aucune espèce biologique ne persiste éternellement parce qu'elle serait "maximalement" adaptée. on observe différente ères caractérisées par des ecosystèmes où des espèces "relativement" adaptées, qui coexistent sans atteindre un équilibre fixe, ni un état idéal. La vie évolue sans cesse. De la même manière, les lois typiques changeront avec le temps dans la population des univers quand cette population croît. Comme pour les populations en biologie, il n'y a pas d'état final dans lequel, une fois atteint, le "cocktail d'univers resterait le même, ayant un équilibre qu'on pourrait qualifier d'intemporel. Le temps cesserait d'avoir de l'importance. Mais le scénario de sélection naturelle ne le suppose pas ni ne l'implique. Ce qui fait que le temps est toujours présent et que la S-N-C est inconcevable si le temps n'est pas réel.

     -De plus, ce scénario implique que le temps soit universel en plus d'être réel, car la population d'univers évolue vite, augmentant chaque fois qu'un univers crée un trou noir. Le mot universel implique que temps doit avoir un sens, non seulement partout en chaque univers, mais la théorie doit établir combien d'univers ont telle ou telle propriété à chaque instant si on veut qu'elle soit prédictive. La notion du temps dont nous avons besoin doit donner une image de simultanéité au sein de chaque univers et à travers la population, sans toutefois que l'idée de lois en évolution ne requière, en elle-même de simultanéité globale. (voir note 11 page 309: Un changement dans les lois pourrait survenir à un événement qui n'influence les événements que dans leur futur causal. Or on a vu que l'organisation causale est cohérente avec la relativité de simultanéité. Mais la sélection naturelle cosmologique a besoin d'un temps global pour signifier quelque chose, et ce temps global entre vraiment en conflit avec la relativité de simultanéité.)

 

5) Sélection naturelle cosmologique VS inflation éternelle.

voir sur vimeo: https://www.edge.org/conversation/alan_guth-the-inflationary-universehttps (l'univers inflationnaire vidéo où Alan Guth explique l'univers inflationnaire

     5-1)Comparons maintenant la S-N-C avec l'inflation éternelle. Nous avons déjà évoqué une comparaison de la S-N-C au principe anthropique au chapitre 1d): "Lee Smolin affirme donc que, à la différence du principe anthropique, la sélection naturelle cosmologique offre ainsi une véritable explication (que Jean Paul Baquiast évoque aussi), à la raison pour laquelle les paramètres du modèle standard paraissent accordés pour un univers qui est rempli d'étoiles à longue durée de vie et ont, au cours du temps, enrichi l'univers en carbone, oxygène et autres éléments nécessaires à la mise en place de la complexité qui a permis l'apparition de la vie. Les paramètres dont les valeurs sont ainsi, en un sens expliqués (alors que dans le modèle standard ces paramètres sont des données "sorties du chapeau" et inexpliquées), incluent les masses du proton, du neutron, de l'électron, du neutrino électronique et les intensités des 4 interactions fondamentales. Il y a même un bonus. L'explication concerne la maximisation de la production de trous noirs et une conséquence est la fabrication d'un univers hospitalier pour la vie."

          -Rappelons que l'inflation éternelle est postulée pour l'univers jeune parce que les champs quantiques représentant les forces et les particules de cet univers sont dans une phase qui produit une très grande quantité d'énergie noire, ce qui force l'univers à s'étendre de manière exponentielle. Cette inflation est une idée du physicien Alan Guth, "celui qui est à la base de ce concept. Les premiers instants du big-bang auraient obéi à une force phénoménale, une gravité répulsive, une sorte de gravitation inversée. En 1979, Alan Guth donne à la courte phase d'expansion le nom d'inflation. L'inflation serait issue d'une répulsion gravitationnelle, cette répulsion de l'inflation serait le bang du big-bang". Quelques instants après le Big Bang, "l'Univers aurait connu une phase d'expansion exponentielle, l'inflation. Après vingt-cinq années de controverses, ce concept est aujourd'hui accepté par de nombreux cosmologistes. Andrei Linde, un des pères de cette théorie, va plus loin. Il inclut cet épisode dans l'histoire d'un univers éternel et sans doute infini." Il a proposé l'inflation chaotique, une version quantique du modèle de Guth-Coleman ou de Coleman-Weinberg(https://arxiv.org/pdf/1309.1695v2.pdf), dans lequel les champs pouvaient fluctuer, les particules élémentaires étant instables. Linde écrit: "Il n'est plus nécessaire de tenir compte d'effets gravitationnels quantiques, de transitions de phase, de surfusion ou même d'assumer l'idée standard acquise que l'univers était originellement chaud. Il faut juste prendre en considération toutes les valeurs que peuvent prendre les champs scalaires dans l'univers primordial et vérifier si l'une d'entre elles conduit à l'inflation." dans les régions où l'inflation n'a pas lieu, l'espace-temps restera à l'échelle atomique, mais là où l'inflation se produit, l'espace-temps devient gigantesque et domine tout le volume de l'univers. C'est parce que les champs scalaires peuvent prendre des valeurs arbitraires que Line a parlé d'inflation chaotique. Suite à une fluctuation d'énergie plus chaotique que les autres, le champ scalaire, retrouva son niveau d'énergie minimum, en provoquant l'expansion violente de certaines "bulles", suivie par la désintégration du champ scalaire qui permit la production de particules. danielmartin.eu nous explique. En résumé: "Il y a eu l'inflation d'abord, puis le big bang et enfin l'expansion de l'univers. Dans la phase inflation, on part des équations de la Relativité Générale, qui admettent une solution particulière, instable, où la dilatation de l'espace se produit à densité de matière-énergie constante: au fur et à mesure qu'il augmente de volume, l'espace crée de la matière dans la même proportion, sa densité restant constante! la matière créée provient de quelque part, il n'y a pas de création magique à partir de rien. L'expansion résulte d'une pression négative (liée à l'énergie noire?), qui crée de l'énergie-matière en même temps qu'elle dilate l'espace. Cette énergie-matière provient de l'énergie potentielle de gravitation de l'espace lui-même, qui décroît. Pendant la phase d'inflation, l'énergie potentielle de chaque point de l'Univers pouvait devenir aussi négative que nécessaire, pour alimenter l'inflation en baissant. Ce processus d'expansion auto-entretenue de l'espace crée la quantité de matière- énergie qu'il faut, à la vitesse qu'il faut, pour que sa densité soit constante. La croissance est exponentielle : toutes les T secondes, l'espace double dans chacune des trois dimensions. On sait que pour notre Univers la durée T fut de l'ordre de 10 puissance -38 seconde et qu'il y eut environ n = 260 doublements, multipliant son rayon par environ 2x10 puissance 78. La durée totale de l'ensemble de ces doublements fut inférieure à 10-35 seconde. C'est ce moment-là, à la fin de l'inflation, que l'on appelle le Big Bang. Contrairement à ce qu'on pensait encore il y a peu, l'inflation n'a pas suivi le Big Bang, elle l'a précédé, elle en est la cause. "

On peut, pour faire très intuitif, ramener ceci à une l'analogie comme l'explique le siteastronomes.com: "le comportement de l’Univers lorsque l’inflation se déclenche rappelle celui de l’eau qui se solidifie et se transforme en glace. sous sa forme liquide l’eau n’a pas de structure et prend la forme du récipient qui la contient, alors que sous sa forme solide elle devient un cristal, un arrangement très régulier de molécules. Une autre différence apparaît au niveau de la symétrie: l’eau liquide à des propriétés identiques dans toutes les directions, alors que la glace privilégie les axes de cristallisation. Dans le langage du physicien, l’eau liquide et la glace sont deux phases différentes et la transformation de l’une en l’autre s’appelle une transition de phase. Dans des conditions de refroidissement habituelles, la cristallisation se produit dès que la température atteint zéro degré Celsius. Elle se produit alors en douceur, avec un lent dégagement d’une certaine quantité d’énergie appelée chaleur latente. Il existe cependant un cas particulier appelé la surfusion dans lequel les choses se passent différemment. Dans un environnement extrêmement stable, une eau très pure peut être refroidie et atteindre une température négative sans pour autant se solidifier. Cette situation est cependant très instable et il suffit d’agiter légèrement l’eau pour que la cristallisation s’opère instantanément avec une libération de chaleur latente très rapide."

C'est lorsque l’Univers est âgé de 10-35 seconde que les forces forte et électrofaible jusque là unifiées se dissocient. On passe d’une situation symétrique où les deux forces étaient une à une situation asymétrique où elles sont différentes. L’Univers subit donc, comme l’eau qui se solidifie, une transition de phase qui devrait s’opérer immédiatement, mais l’Univers va d’abord passer par un stade de surfusion. Il va rester pendant une brève période dans une phase symétrique instable, appelée le faux vide, plutôt que d’adopter tout de suite la phase asymétrique stable, le vrai vide. Etat équivalent à l’eau surfondue, le faux vide présente une très grande densité d’énergie en tout point de l’Univers et d’après la relativité générale, cette énergie omniprésente va se traduire par une force de répulsion extrêmement puissante (l'énergie négative dont on vient de parler). L’Univers subit en conséquence l'expansion rapide et brutale que nous avons évoqué sous le nom d’inflation. Cette expansion dure jusqu’à ce que l’Univers subisse finalement sa transition de phase. Il atteint alors un état stable, tout en libérant une formidable quantité d’énergie, vers le temps 10-32 seconde. Pendant l’ère inflationnaire, la taille de l’Univers a été multipliée par un facteur 1026 (donc 1078 en volume). Depuis la première lumière vers l’âge de 300.000 ans, la taille de l’Univers observable n’a été multipliée que par un facteur mille en 13,7 milliards d’années.

 

     5-2) Alexander VilenkinAndreî LindeMax Tegmark et ses univers: Les univers-bulles

 

 

 

futura-sciences.com Paysages théories des cordes

 

futura-sciences.com: multivers, tegmark, inflation éternelle.

Vilenkin et Linde ont remarqué que le milieu environnant, contenant toujours l'importante énergie noire, continuera son inflation rapide. De nouvelles bulles apparaissent, donnant naissance à de nouveaux univers comme le nôtre et ils trouvèrent que sous certaines conditions, le processus peut être sans fin, car le milieu en inflation ne disparaît jamais, même s'il produit un nombre infini d'univers bulles. Notre univers serait alors un univers parmi une infinité, nés de bulles apparaissant dans un milieu en éternelle inflation. Lee Smolin suppose alors que, dans sa version la plus simple, les lois qui gouvernent chaque bulle sont choisies au hasard dans un paysage de lois possibles (En théories des cordes, l'existence des espaces de Calabi-yau et de ces nouveaux champs (décrits par ce qu'on appelle des p-formes) est équivalente à l'apparition d'un très grand nombre de contributions à l'énergie du vide, similaires à celle d'un champ de Higgs. Il existe un nombre immense d'états de vide possibles selon la valeur de ces champs qui se retrouvent sur une surface à plusieurs dimensions, et bien plus compliquée que celle en forme de sombrero du champ de Brout-Englert-Higgs. En fait, si on gardait une image à deux dimensions, c'est un peu comme si les différents états d'énergies possibles étaient représentés par la topographie d'un paysage, avec des vallées, des cuvettes et des collines). Pour l'échelle de la physique à l'origine des bulles, on prend habituellement l'échelle de grande unification, qui est au moins de 15 ordres de grandeur supérieure aux masses des quarks et des leptons, soit de l'ordre de 1015 GeV. Ainsi, il est probable que les masses de ces fermions légers finissent par être choisies au hasard lorsque les univers-bulles se forment. Nous avons supposé que le paysage découlait de diverses théories des cordes, mais n'importe quelle théorie comprenant des paramètres variables (y compris le modèle standard) ferait l'affaire

Dans le cas le plus simple, les proportions de bulles qui choisissent une loi particulière sont constantes et donc, la probabilité pour que les lois s'appliquent dans la population totale reste la même alors que sont produits un nombre croissant d'univers. Dans ce scénario très simple, le temps ne joue aucun rôle dans la spécification des lois parmi toutes les autres possibilités, peut-être en nombre infini. La distribution des univers (les probabilités pour qu'ils aient des lois ou des propriétés différentes) atteint ainsi un équilibre et y reste pour toujours. Ce scénario est en ce sens intemporel et constitue un bon cas à opposer la S-N-C.

Puisque les lois sont choisies au hasard dans chaque bulle, les univers comme le nôtre, qui permettent de donner naissance à la vie, sont excessivement rares et donc atypiques dans la population des univers-bulles.

liens pour l'inflation éternelle:

http://www.inexplique-endebat.com/article-univers-ou-multivers-la-magie-du-cosmos-112730864.html (Univers ou multivers ?, est un documentaire scientifique (0h52) sur l'hypothèse selon laquelle notre Univers ne serait qu'une infime partie d'une structure cosmique bien plus vaste, un simple échantillon parmi une multitude de mondes, multivers, mégavers, plurivers, que présente le physicien Brian Greene)

http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-inflation.htm (lunivers inflationnaire I, les problèmes du modèle standard)

http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-inflation2.htm (l'univers inflationnaire II, comment les particules ont acquis leurs masses)

http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-inflation3.htm (l'univers inflationnaire III, la détente et le faux-vide)

http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-inflation4.htm (l'univers inflationnaire IV, l'inflation chaotique)

http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-inflation5.htm (l'univers inflationnaire V, monopôles et domaines)

https://actualite.housseniawriting.com/science/2015/10/30/de-mysterieux-points-lumineux-suggerent-un-autre-univers/9994/ (De mystérieux points lumineux suggèrent un autre univers. La lumière émise par l’hydrogène après le Big Bang a provoqué l’apparition de parcelles lumineuses dans l’espace. Est-ce que ce sont des preuves d’un autre univers? Armé de la carte de Planck sur le fond diffus cosmologique (CMB), d’une ambiance lumineuse provenant de la soupe primitive des débuts de l’univers, Chary révèle une lueur étrange qui pourrait provenir de la matière qui fuiterait d’un autre univers. Ces anomalies pourraient être les cicatrices d’un choc de notre univers avec un autre: R Chary : https://arxiv.org/abs/1510.00126(https://arxiv.org/pdf/1510.00126.pdf)

 

     5-3 Retour au principe anthropique. (Voir note 13 page 310: B. J. Carr & M. J. Rees "The Anthropic Principle and the Structure of the Physical World" dans Nature vol. 278 et The Anthropic Cosmological Principle par Frank Tipler & Jonh Barrow 1986)

          -Rappel: Au chapitre 3) Nous avons vu "la puissance de la sélection naturelle cosmologique VS le principe anthropique" où Lee Smolin affirme que, à la différence du principe anthropique, la sélection naturelle cosmologique offre une véritable explication (que Jean Paul Baquiast évoque aussi avec le darwinisme quantique), à la raison pour laquelle les paramètres du modèle standard paraissent accordés pour un univers qui est rempli d'étoiles à longue durée de vie, étoiles qui ont, au cours du temps, enrichi l'univers en carbone, oxygène et autres éléments nécessaires à mise en place de la complexité qui a permis l'apparition de la vie. Les paramètres dont les valeurs sont ainsi, en un sens expliqués (alors que dans le modèle standard ces paramètres sont des données "sorties du chapeau" et inexpliquées). Il y a même un bonus: l'explication concerne la maximisation de la production de trous noirs et une conséquence est la fabrication d'un univers hospitalier pour la vie.
          -Le principe anthropique nous pousse à privilégier la minuscule fraction d'univers hospitaliers à la vie parmi celle énormément (voire infiniment?) plus vaste des mondes où la vie est absente, puisque nous ne pouvons être que dans un univers de la première fraction. Il est remarquable de constater que de nombreux points sont partagés par ce qui fait que notre monde est hospitalier à la vie et les mondes qui produisent de nombreux trous noirs. Stephen Hawking n'affirme t-il pas?: "Un trou noir est une porte vers un autre Univers". Les deux théories, la S-N-C et le principe anthropique semblent bien expliquer certains ajustements fins des paramètres du modèle standard de la physique des particules. Dans la S-N-C, notre monde est univers typique et la majorité des univers partageront les caractéristiques qui favorisent l'adaptativité de l'univers alors que nous avons vu que dans les multivers de l'inflation éternelle des mondes comme le nôtre sont extrêmement rares. Nous avons là une explication véritable par une théorie de l'adaptation, alors que le principe anthropique n'est, selon Lee Smolin, qu'une simple énumération de principes 
(L'adaptativité d'un univers est une mesure de sa production en trous noirs (voir 1 C) http://www.space.com/21335-black-holes-time-universe-creation.html (do black holes create new universes? Q&A avec lee smolin)

liens principe anthropique et intelligent design: 

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3650 (L’Histoire à l’envers - Le « Principe Anthropique », celui d’un monde conçu d’avance pour produire la matière des galaxies de façon à rendre possibles la vie, l’homme et sa conscience…Lee Smolin dans « Rien ne va plus en physique » : « Le principe anthropique auquel se réfère Susskind est une vieille idée introduite et explorée par les cosmologues depuis les années 1970, selon laquelle la vie ne peut apparaître que dans une gamme très étroite des paramètres physiques possibles ; pourtant, malgré cette étroitesse, assez bizarrement, nous voilà comme si l’univers avait été intentionnellement créé pour nous accueillir (d’où le terme « anthropique »)

http://www.sceptiques.qc.ca/dictionnaire/anthropic.html (Le principe anthropique est une croyance 3 selon laquelle il est presque impossible que certains facteurs, qui étaient présents lors des premiers instants de l'univers et qui semblent avoir été réglés de façon à produire un univers pouvant soutenir des formes de vie avancées, puissent être le fruit du hasard. Cette croyance constitue pour certains une preuve que l'univers fut créé par un être puissant et intelligent (probablement nommé Dieu). Si la masse de l'univers et les intensités relatives des quatre forces fondamentales (électromagnétique, gravitationnelle et forces nucléaires forte et faible) étaient différentes ou n'étaient pas "réglées" aussi "précisément" pour leur permettre d'interagir comme elles le font présentement, l'univers tel qu'on le connait n'existerait pas. Un équilibre fragile entre les constantes physiques est "requis afin que le carbone et les autres éléments chimiques au-delà du lithium dans le tableau périodique puissent subir des réactions dans les étoiles".* En résumé, beaucoup de choses différentes ont dû se passer afin que nous existions (les soi-disant "coïncidences anthropiques"). Certains physiciens trouvent étrange, apparemment, que nous n'existions qu'à l'instant même de l'histoire où nous puissions exister)

Phillip Johnson and the Origins of the Intelligent Design Movement, 1977–1991

Michael Denton (évolution, une théorie en crise)1986

Michael Behe: Complexité Irréductible, Est-ce que les machines Biochimiques montrent l'Intelligent Design?

Has Natural Selection Been Refuted? The Arguments of William Dembski

http://www.lacosmo.com/reglage_fin.html (christian magnan: notre Univers a-t-il été réglé de façon incroyablement précise ?

 

     -La Sélection Naturelle Cosmologique a déjà fourni quelques prédictions réelles alors que le principe anthropique en tant qu'explication des lois et des conditions initiales de notre univers n'a pas encore proposé de prédiction réfutable par une expérience pouvant être réalisée et Lee Smolin doute qu'il puisse le faire un jour. Pourquoi? Prenons une propriété de notre univers qu'on voudrait expliquer par le principe anthropique. Soit cette propriété est nécessaire à la vie, soit elle ne l'est pas. Si elle l'est, elle est déjà expliquée par notre existence (comme dans tout univers appartenant à cette petite fraction des univers où la vie intelligente a pu se développer). Maintenant, considérons les propriétés non nécessaires à la la vie intelligente. Ces propriétés seront distribuées au hasard dans la population des univers puisque les lois sont choisies au hasard dans chaque bulle. Mais comme elles n'ont aucun rapport avec la vie intelligente, elles seront aussi distribuées au hasard dans dans les populations d'univers contenant une vie intelligente. Donc la théorie ne fait aucune prédiction sur ce que nous devrions observer dans notre univers à propos de ces propriétés. La masse de l'électron semble un bon exemple de propriété de la première catégorie, car il y a de bonnes raisons de croire que les conditions pour la vie seraient très détériorées si cette masse différait beaucoup de la valeur qu'on observe. Pour la deuxième sorte de propriété, considérons par exemple la masse du quark top. Ce qu'on en sait permet de penser qu'elle pourrait varier largement sans que notre univers ne soit affecté dans les possibilités qu'il a de créer la vie. Le principe anthropique ne peut donc pas aider à expliquer la valeur observée pour la masse de l'électron. 

https://fr.wikipedia.org/wiki/Courbure_spatiale

L'inflation éternelle elle, fait une prédiction potentiellement testable: la courbure de l'espace dans chaque univers-bulle est légèrement négative (voir aussi géométries espaces à courbure négative). Ces espaces sont déformés à la façon d'une selle alors qu'un espace à courbure positive l'est à la façon d'une sphère. Si notre univers a été créé via une bulle dans un univers en inflation, cela doit être vrai pour lui aussi. C'est bien une vraie prédiction, mais il est très difficile d'en réaliser un test car deux problèmes se posent. En premier lieu, s'il y a inflation éternelle, une courbure, qu'elle soit >0 ou proche de zéro, justement à cause de l'inflation qui réduit la courbure et il est donc très difficile de distinguer le nombre représentant la courbure de zéro. En deuxième lieu, la courbure disparaît dans dans la "barre d'erreur" expérimentale.Avec les meilleures données expérimentales que l'on peut avoir avec la technologie actuelle, il sera extrêmement difficile de dire si la courbure est légèrement <0, >0, ou si elle vaut exactement zéro. Au vu de l'incertitude de la mesure, il est peu probable qu'une observation puisse à court terme "falsifier" la prédiction. 

Et même si on parvenait à vérifier que la courbure spatiale de notre univers est légèrement négative, cela ne serait pas la preuve qu'il fait partie d'un multivers, car il existe de nombreux scénarios pour lesquels la courbure est légèrement négative, par exemple celui qui dit que notre univers est unique et qu'il est solution des équations d'Einstein avec une courbure négative. Une autre est que que l'inflation a produit un seul univers. Ces solutions n'ont pas besoin de l'inflation pour les justifier et aucune observation ne peut confirmer une hypothèse sur ce que seraient d'autres univers qui n'ont aucun effet sur le nôtre. Mais cela n'empêche que l'hypothèse  de la sélection naturelle cosmologique est testable et scientifique.


6) Analyse sur la comparaison entre une théorie qui postule des lois évolutives au cours du temps et la théorie intemporelle.

     6-1) Le scénario de l'inflation éternelle  "est une conséquence commune à différents modèles d'inflation cosmique, celle-ci étant elle-même un des scénarios possibles pour le Big Bang1. Tous les modèles d'inflation éternelle impliquent l'existence d'un multivers infini, typiquement un univers fractal. Le théoricien le plus connu dans ce domaine est Alan Guth. Un autre chercheur, Andreï Linde, a proposé un modèle différent, appelé "univers chaotique(3.)" 

Ce scénario nécessite un ensemble de théories possibles, théories qui peuvent être fournies par l'énorme nombre de théories des cordes possibles dont la mise en évidence a été affirmée par Andrew Strominger dans son articlesuperstring with torsion. Mais la situation devint une crise ingérable lorsqu'on découvrit l'existence d'un nombre astronomique de théories des cordes en 2003 (Voir note 14 page 310: Shamit Kachru , Renata Kallosh , Andrei Linde , Sandip P. Trivedi "De Sitter Vacua in String Theory" (https://arxiv.org/pdf/hep-th/0301240v2.pdf) et landscape of string theory vacua).   Nous avons vu dans le chapitre 2-4 de l'article 3 de mon blog  que  les manières de recourber les dimensions supplémentaires sur elles-mêmes sont si nombreuses (environ 10 puissance 500)que la Théorie des cordes conduit à une quasi-infinité de lois physiques possibles. Ce résultat pourrait prêter à rire affirme Lee Smolin, surtout pour une théorie en quête d'une équation unique qui décrirait l'univers dans son ensemble. Ce nombre, bien que démesurément grand, restait fini,  mais en 2005, le physicien Whashington Taylor et ses collègues du MIT purent démontrer qu'il existait un nombre infini de théories des cordes avec des constantes cosmologiques de valeur négative et faible (recherches de Taylor): 

Voir aussi note 15 page 310: écrit par Olivier de Wolfe  (For a particular orientifold background, we explicitly construct an infinite family of supersymmetric vacua):  "Type II A ModuliStabilisation " (https://arxiv.org/pdf/hep-th/0505160v3.pdf) et Jessie SheltonWashington Taylor Brian Wetch Generalized Flux vacua (https://arxiv.org/pdf/hep-th/0607015v2.pdf)

Voir aussi: Generalised Geometry and Flux Vacua, (https://arxiv.org/abs/1511.04595), la stabilisation des modules Flux, algèbres supergravité et no-go théorèmes (https://arxiv.org/pdf/0907.5580v3.pdf)Aspects de stabilisation des modules dans la chaîne et M-théorie (https://arxiv.org/pdf/hep-th/0608033v2.pdf), stabilisation Moduli au début de la cosmologie supercordes (https://arxiv.org/pdf/1111.3169v2.pdf), Sur l'inflation naturelle et Moduli de stabilisation dans la théorie des cordes (https://arxiv.org/pdf/1508.00009v2.pdf), Type II model building at the crossroads between (astro)particle physics and moduli stabilisation par Gabriele HoneckerAspects of moduli stabilisation in string and M-theory (https://www.researchgate.net/publication/1735099_Non-Abelian_structures_in_compactifications_of_M-theory_on_seven-manifolds_with_SU3_structure)


     6-2) Une conséquence prédictive de ceci a été soulignée par le physicien Sud-Africain George F. R. Ellis avec Lee Smolin: (voir note 16 page 310: George F. R. Ellis Lee SmolinThe weak anthropic principle and the landscape of string theory 2009, https://arxiv.org/pdf/0901.2414v1.pdf). Si réellement il y a un nombre infini de théories des cordes avec de petites valeurs négatives pour la constante cosmologique, mais un nombre fini de qui ont des valeurs positives, alors on peut prédire que la constante cosmologique est négative avec une petite valeur. Si la véritable valeur est distribuée au hasard parmi les univers du multivers, nous avons donc infiniment plus de chances de vivre dans un univers ayant une valeur 0. Cela serait une véritable prédiction de la théorie des cordes. Mais, prise au pied de la lettre" elle indique que la théorie est fausse puisque la valeur mesurée est >0. 

Certains théoriciens pensent qu'on pourrait découvrir qu'il existe aussi un nombre infini de théories des cordes avec des valeurs >0 pour la constante cosmologique. Pour d'autres, il faut faire appel au principe anthropique pour dire que les univers avec des valeurs Taylor doivent être éliminés car inhospitaliers pour la vie (voir aussi: Univers : origine et évolution Les récents développements autour de la cosmologie et de la gravité quantique). Voir note 17 page 310: Les univers de Taylor (avec \Lambda = \frac{8\pi G \rho_0}{3} - \frac{c^2}{R_0^2} <0), diffèrent du nôtre à plusieurs égards. D'abord ils font intervenir des dimensions supplémentaires, minuscules, non observables et repliées sur elles-mêmes dans notre monde alors qu'elles peuvent devenir grandes. En deuxième lieu, cela contredit encore plus les observations que le fait d'avoir le mauvais signe pour la constante cosmologique, ce qui pourrait être considéré comme une prédiction fausse de plus pour la théorie des cordes. Mais on pourrait dire aussi que la vie ne pourrait pas exister dans ces mondes. Il existe toutefois des scénarios de théories des cordes dans lesquels les particules et les forces vivent sur des surfaces tridimensionnelles, les branes, qui flottent dans des dimensions supplémentaires. La vie pourrait y être compatible avec ces directions supplémentaires qui sont plus vastes. Dans les mondes avec constante cosmologique négative il y a aussi une symétrie que notre monde n'a pas: la super-symétrie, ce qui peut bloquer la formation de structures complexes. Toutefois il est possible qu'une fraction de ces mondes puissent permettre à la supersymétrie d'être spontanément brisée et dans ce cas la vie pourrait s'y développer. Mais tant qu'il y a infiniment plus de théories des cordes avec une constante cosmologique négative que positive, même si une petite des premières peut supporter la vie, les théories avec constante positive domineront. (conversations entre Lee Smolin et Ben Freivogel  sur ce sujet). 

Toutefois, tout ce qu'il faut pour pour que "l'infinitude" des univers à constante cosmologique 0 est qu'un fraction finie quelconque des premiers contienne la vie.


     6-3) Les théories cosmologiques & anthropiques et la Sélection naturelle cosmologique face à la Constante cosmologique.

          -Pour les théories anthropiques, le problème est qu'on peut manipuler les hypothèses lorsqu'on a affaire à des entités théoriques telles que d'autres univers, entités en principe inobservables. Il n'est pas possible de vérifier qu'il y a un nombre vaste ou infini d'autres univers. On peut certes discuter du fait que d'autres univers aient ou non la vie, mais on ne peut vérifier les arguments au moyen d'observations. 

 Voir note 18 page 310: On pourrait au mieux détecter l'influence de collisions passées d'autres univers avec le nôtre. Cette possibilité a été étudiée et donne des prédictions qui pourraient interprétables comme la collision d'autres univers avec le nôtre, mais si rien n'est vu, comme cela semble être le cas pour l'instant,  aucune hypothèse ne pourrait être infirmée. Voir Stephen M. Feeney (UCL), avec Matthew C. Johnson (Institut Perimeter), Daniel J. Mortlock (Imperial College de Londres), Hiranya V. Peiris (UCL), dans "First Observational Tests of Eternel Inflation: Analysis Methods and Wmap 7-Year Results" (https://arxiv.org/pdf/1012.3667v2.pdf[astro-ph.CO] 2011 et voir aussi Anthony Aguirre , Matthew C. Johnson dans "A status Report on the Observability of Cosmic Bubble Collisions[hep-th] 2009 et 2011 Rept.Prog.Phys.74: 074901.   

  

          -Différence entre les théories anthropiques et la Sélection Naturelle Cosmologique: comment abordent t-elles le problème déroutant de la constante cosmologique {\displaystyle \Lambda }.? Cette constante de la physique (la vraie fausse erreur d'Einstein?) a été mesurée et possède une valeur minuscule mais positive4.10-53 unité pragmatique (spat/m²) ou 10 puissance -120 en unités de l'échelle de planck. Constante cosmologique: remarque dans wikipediaLa théorie quantique des champs possède des fluctuations du vide qui peuvent s'interpréter comme un terme de constante cosmologique, et dont l'ordre de grandeur estimé est largement incompatible avec les mesures actuelles par un facteur de l'ordre de 10 puissance 120Pourquoi la valeur mesurée, ( Λ ∼ O(1)t −2 U ∼ 10 puissance -122 ), en unités de planck est-elle si minuscule? si on en croit  John D. Barrow et Douglas J. Shaw(Voir https://arxiv.org/pdf/1105.3105v1.pdf -mai 2011C'est un mystère. Il est de fait que si on fait varier {\displaystyle \Lambda }.en l'augmentant au-dessus de la valeur observée en gardant inchangées toutes les autres constantes de la physique et de la cosmologie, on atteint une valeur pour laquelle l'univers est en expansion si rapide que les galaxies ne se forment jamais, appelée valeur critique, qui correspond à environ 20 fois la valeur observée. 

 

matierevolution.fr le principe anthropique


     6-4) L'argument de Weinberg 

     -commençons par un argument fallacieux lié au principe anthropique. Il consiste à dire: 

1) Les galaxies sont nécessaires à la vie, sinon les étoiles ne se formeraient pas et sans étoiles il n'y a ni carbone ni énergie pour permettre l'apparition de structures complexes. 

2) L'univers grouille de galaxies.

3) Mais la constante cosmologique doit être plus petite que la valeur critique pour que des galaxies puissent se former.

4) Par conséquent, le principe anthropique prédit que la constante cosmologique doit être plus petite que la valeur critique. Ceci est fallacieux car le point 1) est vrai, c'est une constatation, mais il n'a pas de place dans un argumentaire et il peut être oublié sans affaiblir la conclusion. Les autres points sont bien des arguments. Le point 2) est évident d'après les observations, mais il ne peut permettre de dire si la vie serait possible ou non sans elles. Mais le point 1) est le seul endroit où la vie est mentionnée. Lorsqu'il est enlevé, le principe anthropique n'a donc plus à intervenir. la conclusion qu'il faudrait donc tirer serait donc: "le fait observationnel que l'univers grouille de galaxies implique que la constante cosmologique est nécessairement inférieurs à la valeur critique".

     -En 1987,  Steven Weinberg  proposa une explication "possible (et ingénieuse) de la petite, mais non nulle, valeur de la constante cosmologique en suivant le principe  anthropique     [18]. Weinberg explique que "si l'énergie du vide avait des valeurs différentes dans les différents domaines de l'univers, alors les observateurs devraient nécessairement mesurer des valeurs similaires à ce qui est observé: la formation de structures supportant à la vie serait supprimée dans les domaines où l'énergie du vide est beaucoup plus grande. Plus précisément, si l'énergie du vide est négative avec une valeur absolue sensiblement plus grande que ce qu'elle semble être dans l'univers observé ( par exemple, un facteur de 10 plus grande), en maintenant toutes les autres variables constantes (par exemple , la densité), cela voudrait dire que l'univers est fermé; en outre, sa durée de vie serait plus courte que l'âge de notre univers, peut - être trop courte pour que la vie intelligente pusse se former. D'autre part, un univers avec une grande constante cosmologique positive donnerait une expansion trop rapide, ce qui empêcherait la formation des galaxies. Selon Weinberg, les domaines où l'énergie du vide est compatible avec la vie serait relativement rares. En utilisant cet argument, Weinberg prédit que la constante cosmologique aurait une valeur de moins de cent fois la valeur actuellement acceptée. [19] En 1992, Weinberg affinait cette prédiction de la constante cosmologique à 5 à 10 fois la densité de la matière. [20]"

Voir note 19 page 311 SthephenWeinberg, S (1987). "Anthropic Bound on cosmological constant". Phys. Rev. Lett . 59 (22): 2607-2610. Bibcode : 1987PhRvL..59.2607W . doi : 10.1103 / PhysRevLett.59.2607 . PMID  10035596 .ou bien  "Anthropic Bound on the Cosmological Constant

https://ned.ipac.caltech.edu/level5/Weinberg/Weinberg1.html (There are now two cosmological constant problems. The old cosmological constant problem is to understand in a natural way why the vacuum energy density V is not very much larger) ainsi que les liens: 

https://ned.ipac.caltech.edu/level5/Weinberg/Weinberg2.html (weinberg: L'idée de Quintessence (4) est que la constante cosmologique est faible parce que l'univers est vieux. On imagine un champ scalaire uniforme ( t ) qui roule sur un potentiel V ( ), à un taux régie par l'équation de champ L'équation 1 (1)

https://ned.ipac.caltech.edu/level5/Weinberg/Weinberg3.html (weinberg: considérations anthropiques)

http://cds.cern.ch/record/449143/files/0007206.pdf (On Anthropic Solutions of the Cosmological Constant Problem)


     -Ainsi, l'hypothèse de Weinberg peut se décliner de la manière suivante: faisons l'hypothèse que notre hypothèse que notre univers soit "un" au sein d'un vaste multivers, où les valeurs de la constante cosmologique sont aléatoirement distribuées entre 0 et 1 dans les unités de l'échelle de Planck. Puisque nous avons besoin des galaxies pour vivre, nous devons vivre dans l'un des univers dont la constante cosmologique est inférieure à la valeur critique.Ainsi, le site matiereevolution.fr écrit: "Dans l'article de 1987, Weinberg affirmait que la constante cosmologique devait être inférieure à une certaine valeur, puisque, dans le cas contraire, l’univers aurait été en expansion trop rapide pour que les galaxies puissent être formées… Mais, avec cet argument scientifique valide, Weinberg est allé beaucoup plus loin. Supposons qu’il y ait le multivers, a-t-il dit, et supposons que les valeurs de la constante cosmologique soient distribuées au hasard entre les univers de ce multivers. Dans ce cas-là, parmi tous les univers potentiellement vrais, la valeur type de la constante cosmologique serait de l’ordre de grandeur de celle qui est la plus élevée mais qui reste encore cohérente avec la formation des galaxies…Notre situation reviendrait en fait à avoir tiré la constante cosmologique d'un chapeau, au hasard, mais en étant sûr d'obtenir un nombre compris entre 0 et la valeur critique. Il est alors improbable que la valeur de de cette constante soit beaucoup plus petite que la valeur critique, car seule une petite proportion des nombres dans le "fameux chapeau" seront aussi petits. On doit s'attendre à ce que la constante cosmologique de notre univers soit du même ordre de grandeur que la valeur critique parce qu'il y a beaucoup plus de nombres proches de cette valeur que de nombres plus petits. C'est ainsi que Weinberg prédit que la la constante cosmologique devait être inférieure à la valeur critique, mais d'un ordre de grandeur au plus. Et ce qui est remarquable, c'est que quand elle fut mesurée 10 ans plus tard, on trouva qu'elle valait 5% de la valeur critique".

Par ce raisonnement, on trouve que "si on tirait la valeur d'un chapeau" cela se produirait une fois sur 20 environ.

(voir note 21 page 311: par Adam G. Riess et al:  Alexei V. Filippenko , Peter Challis , Alejandro Clocchiattia , Alan Diercks , Peter M. Garnavich , Ron L. Gilliland , Craig J. Hogan ,Saurabh Jha , Robert P. Kirshner , B. Leibundgut , MM Phillips , David Reiss , Brian P. Schmidt , Robert A. Schommer , R. Chris Smith , J. Spyromilio ,Christopher Stubbs , Nicholas B. Suntzeff , John Tonry "Observational Evidence from Supernovae for an accelerating Universe and a Cosmological Constant" 15 mai 1998 (https://arxiv.org/pdf/astro-ph/9805201v1.pdf).


     -Certains cosmologistes en ont déduit que la prédiction de Weinberg est une preuve en faveur de l'hypothèse sur laquelle elle est fondée, c'est à dire que nous vivons dans un multivers. Analyse de cette conclusion.  Le problème est que la valeur critique dont il est question est celle au-delà aucune galaxie ne se forme si la constante cosmologique est le seul paramètre pouvant varier. Et si on fait varier certains autres paramètres en même temps que la constante cosmologique, l'argument perd sa force. (Voir aussi note 22 page 311: En affirmant que Weinberg apporte la preuve qu'il existe d'autres univers, attention de ne pas faire le raisonnement erroné que le fait que la constante cosmologique prenne une valeur si improbablement petite est en soi la preuve que notre univers est un membre d'une collection d'univers dont chacun voit sa constante cosmologique "attribuée" au hasard. Cela ressemble à l'erreur du pari à l'envers que la philosophe Ian Hacking  a expliqué: supposons qu'en entrant dans une pièce, nous voyons quelqu'un lancer des dés et obtenir un double six. On peut être tenté de conclure que les dés ont été lancés de nombreuses fois auparavant ou en de nombreux endroits simultanément. Mais ce seraient des conclusions erronées car la probabilité d'obtenir un double six est chaque fois la même. Nous pouvons voir cela (dans wikipédia) par la règle de mise à jour bayésienne:  U désignant l'issue peu probable du processus aléatoire et M la proposition selon laquelle le processus a eu lieu à maintes reprises, nous avonsP (M | U) = P (M) {\ frac {P (U | M)} {P (U)}} et étant donné que P ( U | M ) = P ( U ) (qui signifie quel'issue du procédé est affectée par les événements précédents), il en résulte que P ( M | U ) = P ( M ); qui est, notre confiance en M devrait être inchangée lorsque nous apprenons U . Cf "The inverse Gambler's Fallacy: The argument from design. The anthropic principle applied to Wheeler universes" (Mind 96 (383): pp.331-340 (1987DOI 10.1093/mind/XCVI.383.331)

A cela Jonh Leslie a objecté que l'erreur ne s'applique pas à l'argument anthropique , car nous devons être dans univers hospitalier à la vie dans mind.oxfordjournals.org, voir No Inverse Gambler's Fallacy in Cosmology par John Leslie

En fait, l'argument de Weinberg ne se préoccupe pas d'hospitalité pour la vie mais uniquement que l'univers soit plein de galaxies.  Nous pourrions vivre dans un univers où une seule galaxie se soit formée et être toujours en vie, donc le fait que l'univers soit plein de galaxies n'est pas nécessaire à la vie). 
     -Prenons maintenant le cas où on fait varier la taille des fluctuations de densité. 

Nous avons évoqué cet aspect au chapitre 3 au paragraphe  -Une autre prédiction de la S.N.C: "Pourquoi l'univers n'a t-il pas commencé avec de grandes variations de densité? S'il y en avait eu, des régions très denses se seraient aussitôt pour former des trous noirs, les trous noirs primordiaux.formés non pas par effondrement gravitationnel mais par la présence de régions extrêmement denses de l'Univers primitif. Dans ses premiers instants, selon la théorie du Big Bang, la pression et la température étaient si élevées que de simples fluctuations de densité de la matière suffisaient pour amorcer un effondrement gravitationnel très rapide. Alors que la plupart des régions de hautes densités furent dispersées dans l'expansion qui suivit, les trous noirs primordiaux restèrent stables, et devraient être encore présents aujourd'hui". 

La taille des fluctuations de densité détermine le degré d'uniformité de la distribution de matière dans le jeune univers. Si elles étaient plus grandes, la constante cosmologique pourrait être très supérieure à la valeur critique et les galaxies pourraient se former dans les régions très denses crées par les fluctuations. Il y a certes une valeur critique pour la constante {\displaystyle \Lambda }, mais celle-ci augmente avec la taille des fluctuations primordiales de densité. Si on laisse maintenant la constante cosmologique et la fluctuation de densité varier dans la population des univers, on peut "tirer du chapeau" deux nombres pour chaque univers au lieu d'un seul: l'un pour la constante cosmologique, l'autre pour la taille des fluctuations de densité et choisit ces nombres au hasard à l'intérieur du domaine permettant la formation des galaxies. Et on trouve que la probabilité pour obtenir ces deux nombres par le hasard n'est plus de une chance sur 20 comme nous l'avons vu dans le chapitre précédent (-l'hypothèse de Weinberg peut se décliner de la manière suivante), mais quelques chances sur 100 000. (voir note 24 page312: "Anthropic Distribution for Cosmological Constant and Primordial Density Perturbations" par Michael L. Graesser , Stephen Hsu DH , Alejandro Jenkins , Mark B. Wise)  (Soumis le 21 juillet 2004 ( v1 ), dernière révision le 29 septembre 2004 (arxiv.org/pdf/hep-th/0407174v3.pdf)

Voir aussi la note 23 page 311: Jaume Garriga , Alexander Vilenkin dans "Anthropic Perdiction for Lambda and the Q Catastrophe" 1 août 2005 (https://arxiv.org/pdf/hep-th/0508005v1.pdf). Ils ont mis en lumière qu'une combinaison particulière des deux constantes est plus pertinente quand on l'applique à l'argument de Weinberg: (constance cosmologique/taille de fluctuation)au cube. Mais deux questions se posent: a) qu'est ce qui fixe la taille des fluctuations? b) On sait déjà que l'argument fonctionne quand on ne considère que la constante cosmologique. On peut essayer de nombreuses combinaisons des deux constantes. Le fait que l'une d'entre-elles marche mieux que les autres n'est pas surprenant et même s'il y a une raison à cela, ce n'est pas une preuve de l'hypothèse que notre univers est un monde dans un gigantesque multivers.

     -L'argument de Weinberg s'écroule? Le problème avec l'argument de Weinberg est que nous ne pouvons observer d'autres univers et donc il est impossible de savoir quelles constantes varient dans l'hypothétique multivers. En supposant que c'est la seule constante cosmologique qui varie, alors l'argument de Weinberg tient la route. Mais si à la fois la constante cosmologique et les fluctuations varient, l'argument est à revoir. On peut donc dire que l'affirmation disant que l'argument de Weinberg prédit correctement la valeur de la constante cosmologique s'écroule en raison d'une erreur subtile survenant lorsqu'on tire avantage en théorie des probabilités de choisir arbitrairement une distribution de probabilité pour décrire des entités non observables, qui ne peut donc être vérifiée indépendamment. Ce qui pousse à dire que l'argument de Weinberg n'a aucune force logique car on peut parvenir à une conclusion différente en faisant une autre hypothèse sur les entités non observables. C'est ce qu'on obtenu Raphael Sorkin et ses collaborateurs à partir de la théorie des ensembles causaux. 

(voir note 25 page 312: Maqbool Ahmed , Scott Dodelson , Patrick B. Greene , Rafael Sorkin "EverPresent Lambda" (https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0209274v1.pdf 2002 Une variété d'observations indique que l'univers est dominé par l'énergie noire avec une pression négative, une possibilité pour laquelle la constante cosmologique est constante. Si l'énergie sombre est une constante cosmologique, une question fondamentale est: Pourquoi est-il devenu pertinent si tardivement, aujourd'hui pour la première fois dans l'histoire de l'univers, que la constante cosmologique soit de l'ordre de la densité ambiante. Nous explorons une réponse à à inscrire sur des idées de gravité unimodulaire, qui prédit les fluctuations de la constante cosmologique (et l'ampleur de ces fluctuations), et la théorie des ensembles causaux. L'ansatz (établissement d'une équation) résultant donne une cosmologique fluctuante ''constante '' qui est toujours de l'ordre de la densité) ambiante.   et voir aussi EverPresent Lambda II Stabilité structurelle  (https://arxiv.org/pdf/1210.2589v3.pdf: Idées venant de la théorie des ensembles causaux conduisent à un temps fluctuant, dépendant de la constante cosmologique de l'ordre de magnitude en accord avec les valeurs de  l'«énergie noire» couramment cirées)

https://www.researchgate.net/publication/51945622_Anthropic_Likelihood_for_the_Cosmological_Constant_and_the_PrimordialDensity_Perturbation_Amplitude (Vraisemblance Anthropique pour la constante cosmologique et l'amplitude de la Densité de fluctuations Primordiales. Weinberg et al. calculated the anthropic likelihood of the cosmological constant using a model assuming that the number of observers is proportional to the total mass of gravitationally collapsed objects, with mass greater than a certain threshold, at t \rightarrow \infty. We argue that Weinberg's model is biased toward small \Lambda, and to try to avoid this bias we modify his model in a way that the number of observers is proportional to the number of collapsed objects, with mass and time equal to certain preferred mass and time scales. Compared to Weinberg's model, this model gives a lower anthropic likelihood of \Lambda_0 (T_+(\Lambda_0) ~ 5%). On the other hand, the anthropic likelihood of the primordial density perturbation amplitude from this model is high, while the likelihood from Weinberg's model is low. Furthermore, observers will be affected by the history of the collapsed object, and we introduce a method to calculate the anthropic likelihoods of \Lambda and Q from the mass history using the extended Press-Schechter formalism. The anthropic likelihoods for $\Lambda$ and Q from this method are similar to those from our single mass constraint model, but, unlike models using the single mass constraint which always have degeneracies between \Lambda and Q, the results from models using the mass history are robust even if we allow both \Lambda and Q to vary. In the case of Weinberg's flat prior distribution of \Lambda (pocket based multiverse measure), our mass history model gives T_+(\Lambda_0) ~ 10%, while the scale factor cutoff measure and the causal patch measure give T_+(\Lambda_0) \geq 30%.)

https://scholars.opb.msu.edu/en/publications/anthropic-distribution-for-cosmological-constant-and-primordial-d-4 (distribution anthropique pour la constante cosmologique et les fluctuations primordiales de densité. Le principe anthropique a été proposée comme une explication de la valeur observée de la constante cosmologique. Ici, nous revisitons cette proposition en permettant des variations entre les univers invariantes d'échelle de l'amplitude des fluctuations de densité primordiales cosmologiques. Nous dérivons a priori des distributions de probabilités pour cette amplitude à partir de modèles de jouets inflationnistes dans lequel le paramètre du potentiel inflaton est répartie uniformément sur les univers possibles. Nous constatons que de telles distributions de probabilité, la probabilité pour que nous vivions dans univers typique anthropique-autorisé est généralement assez faible)

     -La sélection naturelle cosmologique fait mieux pour expliquer les mêmes observations explique lee Smolin. En effet, elle donne une raison pour fixer à la fois la taille des fluctuations et la constante cosmologique. Dans certains modèles d'inflation, la taille des fluctuations est fortement "anti-corrélée"avec la taille de l'univers: plus la taille des fluctuations est petite, plus la taille de l'univers est grand et plus y aura de trous noirs (toutes choses étant égales par ailleurs). La taille des fluctuations devrait donc être proche de la limite inférieure nécessaire à la formation des galaxies ce qui implique en retour une petite valeur critique de la constante cosmologique cohérente avec la formation des galaxies. La S N C, combinée avec ce modèle simple d'inflation, prédit que la taille des fluctuations et la constante cosmologique doivent être petites toutes les deux, ce qui colle bien avec les observations disponibles.

Le principe anthropique, en revanche, est compatible avec un univers beaucoup petit, car une seule galaxie suffit sans doute à faire émerger une vie intelligente, mais il est tel que qu'on peut ajuster des caractéristiques non observables du scénario pour permettre d'en choisir un qui corresponde le mieux à l'hypothèse envisagée. Mais en S N C, notre notre univers est un membre typique de la population des univers, et on ne peut y insérer un principe ajustable pour sélectionner des cas atypiques.

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7) Conclusion de cet article "Les lois évolutives". 

     7-1) Nous avons commencé cet article 4 concernant le chapitre 11 du livre de lee Smolin "la renaissance du temps" en affirmant que pour progresser, la physique doit abandonner l'idée que les lois sont éternelles et intemporelles. Il faut partir de l'idée qu'il y a un temps réel dans lequel les lois évoluent. Nous pourrons peut-être ainsi arriver à une théorie cosmologique qui explique le choix des lois et de conditions initiales, qui soit testable et même vulnérable par des expériences réalisables. Pour le démontrer, Lee Smolin propose de partir de deux théories, l'une intemporelle et l'autre avec des lois évolutives, pour expliquer et prédire des résultats observationnels. La première sera La sélection naturelle cosmologique, une théorie dans laquelle les lois évoluent. Cette théorie a été développée à la fin des années 1980 et publiée en 1992 ("Did the Universe Evolve?")La deuxième théorie, exemple de théorie intemporelle, sera une version du scénario de multivers appelée inflation éternelle, proposée dans les années 1980 par Andreï Linde et Alexander vilenkin.

     7-2) La sélection naturelle cosmologique,  le premier sujet du livre de lee Smolin "La vie du Cosmos" pose la question: y a t-il une évolution darwinienne du cosmos? Smolin détaille les univers féconds et applique les principes de la sélection naturelle à la naissance des univers et en particulier celui qui est basé sur les méthodes et les lois de l'évolution en biologie. Il postule que l'effondrement d'un trou noir pourrait conduire à la création d'un nouvel univers. Appliquer la sélection naturelle à un système pour expliquer sa complexité nécessite plusieurs conditions et mécanismes: - Un espace pour les paramètres qui varient au sein d'une population. - Un mécanisme de reproduction, issu de l'idée de Bryce de Witt, qui est que les trous noirs donnent naissance à de nouveaux univers -Un mécanisme de variation similaire à la variation génétique pour la sélection naturelle des espèces -Typicalité:  il est supposé aussi que notre univers est un membre typique de la population des univers.

      -la sélection naturelle cosmologique, à la différence du principe anthropique, offre une véritable explication selon Lee  Smolin, à comparer aussi au darwinisme quantique évoqué aussi par Jean Paul BaquiastOn a vu avec Vilenkin et "On cosmic natural selection" que cela rend la S N C scientifique car falsifiable, mais on est encore loin d'une théorie cosmologique le l'univers. Elle a fait plusieurs prévisions véritables, qui sont aussi falsifiables par des observations couramment réalisables comme par exemple pour les étoiles à neutronsUne autre prédiction de la S.N.C est faite à partir de l'extrême régularité de l'univers primordial et des observations du CMB (le fond diffus cosmologique) qui montrent que la distribution de matière varie très peu de région en région: pourquoi l'univers n'a t-il pas commencé avec de grandes variations de densité? Nous avons vu aussi que tout ceci implique que la S.N.C. est compatible uniquement avec une théorie simple qui ne produira pas un excès de trous noirs primordiaux. Si des observations amenaient à conclure que l'inflation est due à un scénario qui exige une théorie beaucoup plus complexe, la S.N.C. serait éliminée des explications. Une prédiction de la S.N.C. est peut être le fait qu'il n'y a jamais eu une telle observation. Cela ne veut pas dire que l'inflation est le bonne théorie de l'univers primitif, mais cela montre bien que la S.N.C. est vulnérable à la réfutation et au démenti pour ce qui concerne les découvertes de mécanismes agissant sur l'univers primordial qui pourrait avoir produit de nombreux trous noirs primordiaux.

      7-3) La S-N-C est inconcevable si le temps n'est pas réel, et de plus, ce scénario implique que le temps soit universel en plus d'être réel. Comme pour les populations en biologie, il n'y a pas d'état final dans lequel, une fois atteint, le "cocktail d'univers" resterait le même, ayant un équilibre qu'on pourrait qualifier d'intemporel. Le temps cesserait d'avoir de l'importance. Mais le scénario de sélection naturelle ne le suppose pas ni ne l'implique. Ce qui fait que le temps est toujours présent et que la S-N-C est inconcevable si le temps n'est pas réel.
     7-4) Nous avons ensuite comparé au chapitre 5 la S-N-C (scénario avec lois évolutives dans le temps)  avec l'inflation éternelle (lois intemporelles).
 

         -Nous avons remarqué que La Sélection Naturelle Cosmologique a déjà fourni quelques prédictions réelles alors que le principe anthropique en tant qu'explication des lois et des conditions initiales de notre univers n'a pas encore proposé de prédiction réfutable. 

L'inflation éternelle elle, fait une prédiction potentiellement testable: la courbure de l'espace dans chaque univers-bulle est légèrement négative, mais même si on parvenait à vérifier que la courbure spatiale de notre univers est légèrement négative, cela ne serait pas la preuve qu'il fait partie d'un multivers, car il existe de nombreux scénarios pour lesquels la courbure est légèrement négative. 

Il reste que l'hypothèse  de la sélection naturelle cosmologique est testable et scientifique.
          -Le scénario de l'inflation éternellelui, nécessite un ensemble de théories possibles, qui peuvent être fournies par l'énorme nombre de théories des cordes possibles, et nous avons vu  de l'article 3 de mon blog  que  les manières de recourber les dimensions supplémentaires sur elles-mêmes sont si nombreuses (environ 10 puissance 500) et pis encore, en 2005, Whashington Taylor purent démontrer qu'il existait un nombre infini de théories des cordes avec des constantes cosmologiques de valeur négative et faible. Ce qui fait dire à Lee Smolin que ce résultat pourrait prêter à rire, surtout pour une théorie en quête d'une équation unique qui décrirait l'univers dans son ensemble, même si une conséquence prédictive a été soulignée par George F. R. Ellis et Lee Smolin: Si réellement il y a un nombre infini de théories des cordes avec de petites valeurs négatives pour la constante cosmologique, mais un nombre fini de qui ont des valeurs positives, alors on peut prédire que la constante cosmologique est négative avec une petite valeur. Mais, prise au pied de la lettre" elle indique que la théorie est fausse puisque la valeur mesurée est >0. 

     7-5) Les théories & cosmologies anthropiques et la Sélection naturelle cosmologique face à la Constante cosmologique: l'argument de weinberg.

Nous avons vu q'en 1987, Steven Weinberg  proposa une explication "possible de la petite, mais non nulle, valeur de la constante cosmologique en suivant le principe  anthropiqueCette hypothèse peut se décliner de la manière suivante: faisons l'hypothèse que notre hypothèse que notre univers soit "un" au sein d'un vaste multivers, où les valeurs de la constante cosmologique sont aléatoirement distribuées entre 0 et 1. Certains cosmologistes en ont déduit que la prédiction de Weinberg est une preuve en faveur de l'hypothèse sur laquelle elle est fondée, c'est à dire que nous vivons dans un multivers. Certains cosmologistes en ont déduit que la prédiction de Weinberg est une preuve en faveur de l'hypothèse sur laquelle elle est fondée, c'est à dire que nous vivons dans un multivers.

La sélection naturelle cosmologique fait mieux pour expliquer les mêmes observations explique lee Smolin. En effet, elle donne une raison pour fixer à la fois la taille des fluctuations et la constante cosmologique. 


Toute cette discussion, conclut Lee Smolin en fin de ce chapitre n'est pas tant la création d'univers à partir de trous noirs ou à partir de bulles durant l'inflation que du rôle joué par le temps et la dynamique dans la logique par laquelle les scénarios expliquent des propriétés connues de l'univers et en prédisent de nouvelles. Une théorie qui postule une évolution continue au cours du temps fait mieux que la théorie intemporelle pour expliquer les éléments de preuve observationnels. Elle fait une prédiction propre, tandis que les prédications de l'argument anthropique sont ajustables, comme on l'a vu, selon l'utilisation que nous voulons en faire. Les hypothèses basées sur l'idée que les lois de la nature évoluent avec le temps sont plus vulnérables à la falsification que les scénarios de cosmologie intemporelle, donc plus scientifiques au sens de Popper.

Pour Smolin, la réalité du temps est donc la clef pour affronter le mystère de "CE" qui sélectionne les lois de la physique. Nous allons maintenant voir, en commençant par le domaine quantique comment s'y prendre pour relever le défi lancé par le "rien ne va plus en physiqueet comment Lee Smolin ose affronter un nouveau paradigme qu'il appelle de ses voeux dans ce nouvel article: La renaissance du temps article 5 (Lee Smolin: Partie II chap. 12) - La mécanique quantique et la libération de l'atome

 

liens:

La sélection naturelle cosmologique    sélection naturelle cosmologique (cosmogate .free.fr)

S N C     http://ljaeger.ibnogent.org/uploads/articles/0803.smolin.pdf (la sélection naturelle cosmologique)

 

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2015/153/multivers.htm (lee smolin et l'hypothèse du multivers) http://www.drgoulu.com/2015/01/28/la-renaissance-du-temps/#.WDVRZ9ThA_6 (dr goulu: la renaissance du temps 1/2)

http://www.drgoulu.com/2015/12/31/la-renaissance-du-temps-22/ (la renaissance du temps 2/2)

http://medias.dunod.com/document/9782100706679/Feuilletage.pdf (la renaissance du temps Dunod: feuilletage)

http://www.drgoulu.com/2008/12/24/la-nature-du-temps-2/#.WDV7KdThA_4 (dr goulu la nature du temps et l'univers-bloc)

http://guillemant.net/index.php?cate=articles&part=physique_temps&page=Le_temps_existe-t-il.htm#deb(philippe guillement: Le temps existe-t-il ? Ce qu'en disent les physiciens Le futur influence-t-il le présent ? Peut-on changer le passé ? Peut-on changer le passé ?)

http://www.doublecause.net/index.php?page=Thibault_Damour.htm (double causalité, thibaud damour , le temps et l'univers-bloc)

http://www.danielmartin.eu/Physique/Inflation.pdf (Inflation, Big Bang et Multivers L'Univers selon nos connaissances début 2014 Mise à jour : 19/08/2016)

http://ipag.osug.fr/~desertf/cosmologie/cours/coursv2.pdf (cours de cosmologie)

http://www.apc.univ-paris7.fr/APC_CS/fr/la-cosmologie (laboratoies astroparticules & cosmologie: la cosmologie)

https://amis-univ-reunion.fr/wp-content/uploads/2015/02/Univers-origine-et-%C3%A9volution.pdf (Univers : origine et évolution Les récents développements autour de la cosmologie et de la gravité quantique par Laurent Gautret , docteur en astrophysique. Transposons cela à la théorie de Sélection naturelle cosmique :  Ce qu’on appellera l’espèce dominante (on l’espère), c’est la famille des univers porteurs de vie, c’est-à-dire ayant une Energie noire viable (valeur faible positive, proche de 0, comme la nôtre). La capacité à se reproduire en de nouveaux univers c’est la présence de Trous noirs, dans l’hypothèse Big-Bounce vue précédemment : effectivement des Univers tels que le nôtre possèdent des trous noirs.  L’abondance de progéniture et donc de géniteurs dans notre type d’Univers, relativement à des Univers non viables : pour cela il nous faudrait avoir des indices comme quoi les Univers à faible Λ génèrent plus de trous noirs que les Univers autres. A ce sujet il est clair que dans l’immense gamme des valeurs de Λ de 0 à 10120, c’est la gamme des faibles valeurs de Λ qui sont capables de produire des trous-noirs. Néanmoins il n’y a pas encore consensus sur le faite que notre valeur précise de Λ serait un optimum. Il y a donc a minima une réduction drastique de la gamme des Univers possibles dans le cadre de la CNS.  Transmission de caractères héréditaires (en ce qui concerne les Univers, les caractères héréditaires ne sont pas l’ADN mais la valeur des constantes universelles, en particulier Λ). On ne sait rien de ce que peuvent être ces mécanismes : en quoi un Trou noir connaissant un Big-Bounce ferait-il varier Λ dans l’Univers qu’il génère ? Cette hérédité doit être suffisamment stable pour que la filiation d’Univers viables soit efficace, mais elle ne doit pas être trop stricte, sinon comment expliquer une convergence progressive vers les bonnes valeurs de Λ, au cours de l’Evolution du Multivers ?)

 

lien inflation cosmique:

http://dictionnaire.sensagent.leparisien.fr/Inflation%20cosmique/fr-fr/ (L'inflation cosmique est un modèle cosmologique s'insérant dans le paradigme du Big Bang lors duquel une région de l'universcomprenant l'univers observable a connu une phase d'expansion très violente qui lui aurait permis de grossir d'un facteur considérable : au moins 1026 et probablement immensément plus (de l'ordre de 101000000, voire plus encore dans certains modèles). Ce modèle cosmologique offre, à la fois, une solution au problème de l'horizon ainsi qu'au problème de la platitude. Cette phase d'expansion se serait produite très tôt dans l'histoire de l'univers, à l'issue de l'ère de Planck, ou relativement peu après (de l'ordre de 10-35 seconde) l'ère de Planck. À l'issue de l'inflation, l'univers était encore extrêmement dense et chaud. On pense que sa masse volumique devait être de l'ordre de 1086, voire 1094 kilogrammes par mètre cube, et sa température de 1026, voire 1028 degrés)

 

liens sélection naturelle cosmologique ( S.N.C. ):

https://tkececi.files.wordpress.com/2009/12/the-life-of-the-cosmos.pdf (the life of the cosmos lee smolin, texte)

http://www.crm.umontreal.ca/~durand/carnetsinsolites_extrait5a208.pdf (1. La sélection naturelle de Darwin s’appliquerait à l’échelle du cosmos 2. Notre société pourrait s’effondrer du jour au lendemain 3. Le libre arbitre est une illusion 4. Nous pourrons augmenter notre créativité sur commande 5. L’Univers semble ajusté pour que la vie y apparaisse 6.La réalité est-elle bien réelle ? 7. Les ordinateurs du futur seront prodigieux. 8. Vous pourriez avoir un cerveau de rechange 9. Votre vieillissement pourrait être ralenti 10. Vous disposerez d’un album de tous vos rêves 11. Vous pourriez bientôt sauvegarder tous vos souvenirs 12. Il existerait des milliards d’univers 13. Les sauts dans le futur seront possibles 14. Pourra-t-on un jour se téléporter? 15. Les ordinateurs vont devenir plus intelligents que nous 16. Il sera possible de créer un univers en laboratoire 17. Notre Univers pourrait avoir dix dimensions 18. Il sera possible d’augmenter son intelligence sur commande 19. Toute notre mémoire tiendrait sur une clé USB. Le monde matériel n’est qu’une chimère)

http://ljaeger.ibnogent.org/uploads/articles/0803.smolin.pdf (lee smolin: les lois issues de l'évolution)

http://www.gurumed.org/2013/05/09/thorie-et-si-lunivers-tait-fait-pour-crer-des-trous-noirs/ (et si l'univers était fait pour créer des trous noirs?

https://arxiv.org/ftp/gr-qc/papers/0205/0205119.pdf (Is there a Darwinian Evolution of the Cosmos? Some Comments on Lee Smolinüs Theory of the Origin of Universes by Means of Natural Selection par Ru diger Vaas)

http://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-visitez-multivers-max-tegmark-inflation-eternelle-54426/ (max tegmark; l'inflation éternelle)http://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/espace-planck-t-il-vu-traces-multivers-eternel-48904/ (planck a t-il vu des traces du multivers éternel?)

http://automatesintelligent.blog.lemonde.fr/2009/06/17/lee-smolin-contre-le-multivers-le-temps-retrouve/ (Lee Smolin. Contre le multivers. Le temps retrouvé (Article. Contre l’hypothèse du multivers.

Lee Smolin ou le temps retrouvé) par Jean-Paul Baquiast 17/06/2009)

http://www.automatesintelligents.com/echanges/2014/avr/vide_cosmologique.html (par Jean-Paul Baquiast: Du vide cosmologique aux mythes sur l'éternité)

https://blogs.mediapart.fr/jean-paul-baquiast/blog/120414/du-vide-cosmologique-aux-mythes-sur-leternite (Du vide cosmologique aux mythes sur l'éternité 12 AVR. 2014 PAR JEAN-PAUL BAQUIAST)

http://www.lacosmo.com/anthro.html (REMARQUES SUR LE PRINCIPE ANTHROPIQUE par Christian Magnan Collège de France, Paris Université de Montpellier II)

http://www.editions-bayol.com/PMF/anthropique.php (le rejet du principe anthropique par christian magnan)

http://wasdarwinwrong.com/kortho17.htm (le principe anthropique, un examen par Gert Korthof

http://www.astrosurf.com/luxorion/principe-anthropique.htm (le principe anthropique par astrosurf.com)

http://luth2.obspm.fr/~luthier/carter/trav/CielEspace.pdf (brandon carter et le principe anthropique)

http://www.pseudo-sciences.org/spip.php?article2266 (le principe anthropique (rem. Steven Weinberg avait d’ailleurs estimé il y a plus de trente ans que la constante cosmologique devait avoir une valeur très petite car si elle était plus grande, l’Univers n’aurait pas pu produire d’étoiles ou de galaxies. Il déduisait une valeur très proche de celle que l’on a observée quinze ans plus tard ! On peut donc considérer que c’était une véritable « prédiction anthropique »))

http://www.lps.ens.fr/~santolin/Publications_files/rapportLOPHISS.pdf (Le Principe Anthropique La place de l’homme dans l’Univers - It is not only that man is adapted to the universe. The universe is adapted to man. John Archibald Wheeler)

http://oncle-dom.fr/idees/anthropique/anthropique.htm (le principe anthropique - La "contrainte anthropique", elle, permet d'éviter les fausses questions, du genre "par quel miracle sommes nous là". Des questions qui relèvent de la confusion entre probabilités a priori et a postériori. Nous allons en examiner quelques exemples)

http://protostarmonsite.blogspot.fr/2013/05/lunivers-pourrait-avoir-ete-porte.html#.WIC6t9ThA_4 (l'univers pourrait avoir été porté à l'intérieur d'un trou noir)

http://www.academia.edu/20848579/Le_Principe_Anthropique_-_La_place_de_lhomme_dans_lunivers (marc santolini sous la direction de marc lachièze rey: le principe anthropique et des considérations épistémologiques et philosophiques)

http://www.sceptiques.qc.ca/dictionnaire/anthropic.html (Le principe anthropique est une croyance 3 selon laquelle il est presque impossible que certains facteurs, qui étaient présents lors des premiers instants de l'univers et qui semblent avoir été réglés de façon à produire un univers pouvant soutenir des formes de vie avancées, puissent être le fruit du hasard. Cette croyance constitue pour certains une preuve que l'univers fut créé par un être puissant et intelligent (probablement nommé Dieu). Si la masse de l'univers et les intensités relatives des quatre forces fondamentales (électromagnétique, gravitationnelle et forces nucléaires forte et faible) étaient différentes ou n'étaient pas "réglées" aussi "précisément" pour leur permettre d'interagir comme elles le font présentement, l'univers tel qu'on le connait n'existerait pas. Un équilibre fragile entre les constantes physiques est "requis afin que le carbone et les autres éléments chimiques au-delà du lithium dans le tableau périodique puissent subir des réactions dans les étoiles".* En résumé, beaucoup de choses différentes ont dû se passer afin que nous existions (les soi-disant "coïncidences anthropiques"). Certains physiciens trouvent étrange, apparemment, que nous n'existions qu'à l'instant même de l'histoire où nous puissions exister)

http://www.asmp.fr/travaux/gpw/philosc/rapport1/anthropique.pdf (Le principe anthropique - Débat Intervenants : Bernard d'Espagnat, Jean-Michel Alimi, Trinh Xuan Thuan, Jean Bricmont, Jacques Vauthier, Bassarab Nicolescu, Pierre Perrier, Lucien Israël, Hervé Zwirn, Bruno Guiderdoni, Jean Staune, Jean-François Lambert et Éric Bois)

https://inspirehep.net/record/1089144/references (liste de références: A Perspective on the landscape problem - Smolin, Lee Found.Phys. 43 (2013) 21 arXiv:1202.3373 [physics.hist-ph] )
http://lpsc.in2p3.fr/barrau/aurelien/multivers_lpsc.pdf (Quelques éléments de physique et de philosophie des multivers) 

https://fr.wikipedia.org/wiki/Densit%C3%A9_critique (La densité critique {\displaystyle \rho _{\rm {c}}\equiv {\frac {3c^{2}H^{2}}{8\pi G}}}  ,{\displaystyle \rho _{\mathrm {c} }={\frac {3H^{2}}{8\pi {G}}}}Equations de la relativité géhérale: équations de Friedmann-Lemaître.{\displaystyle \left({H^{2}}+{\frac {Kc^{2}}{a^{2}}}\right)={\frac {8\pi G}{3c^{2}}}\rho } H est le taux d'expansion (dont la dimension est l'inverse d'un temps), K/a2 la courbure spatiale, \rho  la densité d'énergie, c la vitesse de la lumière et G la constante de Newton.

http://www.counterbalance.org/cq-jpsw/index-frame.html (Stephen Weinberg et John Polkinghorne . Engagés dans une discussion sur les questions de la science et de la religion et de la conception)

http://law2.umkc.edu/faculty/projects/ftrials/conlaw/weinberg.html (S. Weinberg à propos de la science et de la religion)

https://arxiv.org/pdf/hep-th/0407213.pdf (Scientific alternatives to the anthropic principle Lee Smolin)

 

Abhay Ashtekar: New variables for classical quantum gravity

Ted Jacobson et Lee Smolin: Nonperturbative quantum geometries par Daniel Krefl

Non perturbative quantum geometries par Daniel Krefl

Carlo Rovelli et Lee Smolin: Knot Theory and Quantum Gravity

 

Thomas Tiemann: Quantum Spin Dynamics (QSD): II The Kernel of the Wheeler-DeWitt Constraint Operator.


les équations de strominger: https://en.wikipedia.org/wiki/Strominger's_equationshttps://sciencetonnante.wordpress.com/2015/07/06/cosmologie-3-la-constante-cosmologique/ (la constante cosmologique)
http://www.cpt.univ-mrs.fr/~cosmo/EcoleCosmologie/DossierCours9/Bernardeau.pdf(de la constante cosmologique à l'énergie noire)
http://www.matierevolution.fr/spip.php?article3650 
(L’Histoire à l’envers - Le « Principe Anthropique », celui d’un monde conçu d’avance pour produire la matière des galaxies de façon à rendre possibles la vie, l’homme et sa conscience…Lee Smolin dans « Rien ne va plus en physique » )

 

Autres liens: 

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11 janvier 2017

Chap 10) La renaissance du temps (Lee Smolin Partie II) Nouveaux principes de cosmologie

La renaissance du temps (Lee Smolin Partie II chap. 10)

Nouveaux principes de cosmologie 

 

 

 

  

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm

(Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe)


Préambule: Dans ces articles que je consacre à Lee Smolin, j'écris la suite des articles de mon blog à propos des univers multiples d'Aurélien Barrau pour les quels je retiens quelques commentaires qui vont orienter mes réflexions nouvelles.

Dans l'article "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)": les propositions nouvelles face aux problèmes et paradoxes de la physique "peuvent constituer une "pulsion inchoactive" qui poussera vers une découverte sans précédent ou bien vers un réenchantement de ce que l'on savait déjà sans en avoir pris la "dé-mesure" et finalement vers une nouvelle sacralisation du "monde".
Dans "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples. La gravitation quantique chp. 9": au chapitre L ConclusionCet article fait suite à l'article "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)": "Aujourd'hui, la physique est en crise, le monde est en crise. Avec Lee Smolin et son "rien ne va plus en physique", Carlo rovelli parle de la schizophrénie bipolaire des physiciens (voir une révolution inachevée). La vision anthropique de Trin Xhuan Thuan et ma vision évangélique du monde, qui s'origine dans les mythes de l'Un et de l'ordre émergeant du Chaos initial, semblent exclus de la vision de bien des physiciens et cosmologues qui découvrent, comme l'a fait Jean Pierre Luminet, que l'Univers ne peut avoir été infiniment dense et donc que le big bang ne peut avoir été tel qu'on se l'imaginait depuis de nombreuses décennies. La possibilité d'un avant big bang a été mise en évidence avec un univers précédent qui se serait condensé jusqu'à une taille extrêmement petite mais non nulle et qui aurait "rebondi" en un big bounce pour donner notre Univers actuel en expansion après le phénomène d'inflation cosmique. Un des derniers rebondissements de ces recherches, avec Lee Smolin, pourrait bien aboutir avec sa "renaissance du temps" à une solution de la contradiction entre la physique quantique et la théorie de la relativité. A priori, ce serait une théorie unifiée des interactions fondamentales.

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Nous avons vu , au cours du long article consacré au chapitre 9 du livre "les mpndes multiples", de nombreuses théories nouvelles ou hypothèses qui proposent l'unification de la physique ou tout au moins des explications aux dilemmes et paradoxes que la cosmologie moderne a mis en évidence. Mais, dans "la renaissance du temps", au chapitre 8, Lee Smolin prévient: Le paradigme newtonien ne peut même pas apporter un embryon de réponse à ces questions et dilemmes: Pourquoi ces lois? Pourquoi ces conditions initiales de l'univers? Quel mécanisme les a t-il sélectionnées parmi une multitude infinie de possibilités? etc. Il appelle ceci "l'erreur cosmologique": appliquer à l’Univers entier dans sa globalité des lois établies et vérifiées sur des sous-systèmes. Dans le paradigme newtonien, ce que nous appelons une loi doit s'appliquer dans tous les cas. Mais l'application d'une loi à n'importe quel morceau d'univers implique une approximation, parce que nous devons négliger toutes les interactions entre ce morceau et le reste de l'univers. Donc les applications vérifiables d'une loi sont toutes des approximations. Smolin fait remarquer en particulier que les lois se vérifient sur beaucoup de sous-systèmes. Mais si on veut appliquer une loi de la nature sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer, alors que nous n’avons qu’un seul Univers sous la main. Et un seul cas n'apporte pas suffisamment d'indices pour justifier l'affirmation qu'une loi particulière de la nature s'applique. C'est ce que Lee Smolin appelle le dilemme cosmologique (faire de la physique dans une boite: "on considère un petit sous-système isolé du reste de l’univers dans lequel on néglige certains effets pour ne s’intéresser qu’à certaines variables qui définissent un espace de configuration, atemporel"). Et pourquoi cette loi et pas une autre? De plus, beaucoup de théories cosmologiques (théorie des cordeséquation d’Einstein …) admettent en réalité une infinité de solutions, parmi lesquelles une seule correspond à notre univers. Doit-on se résoudre à admettre l’existence d’une infinité d’Univers inaccessibles pour pouvoir justifier le notre par un principe anthropique

Nous pensions, dit Lee Smolin, savoir comment répondre à ces questions. Une théorie unique mathématiquement cohérente pourrait incorporer les 4 lois fondamentales de la nature. Mais cet espoir a été anéanti. On se trouve face à ce qu'il appelle "le défi cosmologique". On vient de voir qu'il faudrait étendre la science à une théorie de l'Univers entier. Le défi est qu'il ne peut pas exister de composante statique qui puisse servir de cadre de référence, car tout dans l'Univers change et il n'existe aucun extérieur, rien qui puisse être qualifié de fond par rapport auquel les mouvements du reste de l'Univers (que nous négligeons). Or, toutes les théories physiques divisent le monde en deux parties, une partie « dynamique », qui change, et une statique, qui contient un « fond » de choses immuables, comme les constantes fondamentales.  Le « défi cosmologique » consiste à formuler une théorie de l’univers « indépendante du fond », purement dynamique afin de ne rien supposer d’extérieur à l’Univers: " Lorsqu’on fait de la « physique dans une boite », le « fond » comprend notamment les conditions initiales, et la méthode expérimentale permet de contrôler les conditions initiales afin de s’assurer que les lois sont indépendantes de ces conditions. En cosmologie, cette distinction entre « lois » et « conditions initiales » aggrave le problème qu’elle résout « dans une boite »: si nos observations du fond diffus cosmologique ne correspondent pas bien à la théorie de l’inflation cosmologique, faudra-il corriger la loi ou les conditions initiales? Smolin critique aussi les théories effectives qui décrivent bien ce qui se passe à une certaine échelle de grandeur, mais en négligeant l’influence de ce qui est beaucoup plus grand ou plus petit." Pour Smolin, la théorie issue du défi cosmologique doit tenir compte de tout, sans rien négliger."

Je vais maintenant retracer "ma lecture" plus complète du livre de Lee Smolin d'une manière peu orthodoxe en ne commençant pas par la partie I ("le poids: le mort du temps), mais par la partie II "Lumière: la renaissance du temps". La partie I fera l'objet d'autre articles. Cette "mort du temps" est comme l'épilogue de la constatation de Lee Smolin traduite par son livre "rien ne va plus en physique (l'échec de la théorie des cordes)". Cette partie I 
explique pourquoi depuis la naissance de la science moderne, avec l'effet Copernic et Galilée, le paradigme newtonien sous-tend toutes les théories y compris les théories quantiques et  la relativité  (le « paradigme newtonien » et ce qu'il a impliqué, dont l'hypothèse des multivers, Il est utile pour décrire l'évolution d'un système dans un laboratoire, mais il perd tout sens appliqué à l'univers entier. Il n'explique pas pourquoi telles ou telles lois sont choisies parmi l'infinité de lois possibles.Selon ce paradigme, un système, quel qu'il soit, pourrait être décrit par un ensemble d'états initiaux qui lui sont attribués, puis par les lois présidant à son évolution en fonction du temps. Mais si ces données sont utilisées initialement pour décrire le système, il n'est pas possible de considérer qu'elles pourraient aussi être le résultat de son évolution. Il faut rechercher d'autres lois, ce que je vais tenter de faire maintenant en commentant celui qui ose affronter un nouveau paradigme, Lee Smolin.

 

http://www.wearealgerians.com/up/uploads/139910915883722.pdf

Rien ne va plus en physique ! - L'échec de la théorie des cordes 

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm

(Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe)

 

http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/la-renaissance-du-temps-pour-en-151868 (par Bernard Dugué (La renaissance du temps : pour en finir avec la crise de la physique ?)

http://medias.dunod.com/document/9782100706679/Feuilletage.pdf (la renaissance du temps Dunod: quelques pages à feuilleter) 

http://www.paris8philo.com/article-33714241.html: à propos de rien ne va plus en physique: billet de Jean Zin, pour une physique pluraliste, qui nous paraît essentiel pour comprendre les enjeux des théories physiques actuelles qui souvent tendent vers l'impossible, hors toute avancée, toute brèche se fait par dissymétrie, sans souci du qu'en-dira-t-on il suffit de voir l'attitude de Grigori Perelman, si non-chalante vis-à-vis de la communauté scientifique, ou devrait-on dire l'etablishment. Jean Zin reste un grand guetteur de ce qui se passe en science, nous vous recomandonsses articles.

 


1) Rappels.

Nous avons vu dans l'article II donnant ma lecture de la renaissance du temps chapitre 8, que pour Lee Smolin, la seule manière d'échapper aux problèmes, dilemmes et paradoxes qui se présentent devant la physique actuelle, c'est d'adopter une méthodologie qui va au-delà du paradigme newtonien (le partage du monde en ses composantes dynamiques et un fond qui "le cerne" est  la caractéristique géniale du paradigme newtonien) c'est à dire chercher un nouveau paradigme applicable à la physique à l'échelle de l'univers. On l'a vu, l'application d'une loi à n'importe quel morceau de l'univers implique une approximation  parce que c'est faire de la physique dans une boiteet il faut alors négliger toutes les interactions entre ce morceau et le reste de l'univers. Mais il n'existe qu'un univers, ce qui signifie qu'appliquer une loi particulière à ce cas unique ne peut apporter suffisamment d'indices pour affirmer qu'elle s'y applique. c'est ce que Lee Smolin appelle le dilemme cosmologique.

Puis dans l'article II traitant du chapitre 9  de la renaissance du temps, nous avons vu qu'il ne peut pas exister de composante statique car tout dans l'univers change et il n'existe aucun extérieur, rien par rapport à quoi les mouvements du reste puissent être mesurés si l'univers est ce qui contient TOUT. Surmonter ce obstacle est ce que Lee Smolin appelle le défi cosmologique. Mais comment surmonter cet obstacle et relever le défi? Nous devons formuler une théorie nouvelle, que nous pourrons appliquer de façon consistante,   (sans incohérence) à TOUT l'univers.

Mais le succès actuel de la physique repose sur l'étude des subdivisions de la nature, modélisées par des théories effectivesDans l'histoire de la physique, on n'a jamais pu comparer les prévisions d'une théorie voulant être "vraiment fondamentale" avec l'expérience (une théorie "fondamentale" ne peut comprise comme une théorie effective). Cependant, ainsi Lee Smolin conclue t-il le chapitre 9,"il n'est pas interdit de cultiver l'ambition d'inventer une théorie fondamentale qui décrira enfin la nature sans approximation. Mais la logique comme l'histoire nous disent que ceci sera impossible tant que nous resterons dans le paradigme newtonien. Aussi admirables que soient la physique newtonienne, le relativité générale, la mécanique quantique et le modèle standard, ils ne pourront nous servir de canevas pour une théorie fondamentale en cosmologie. Le seul chemin possible vers une telle théorie nous force à relever le défi cosmologique et à façonner une théorie hors du monde du paradigme newtonien, pouvant être appliquée à l'univers entier sans aucune approximation"

C'est ce qui va être envisagé dans la suite de cet article.


2) Nouveaux principes de cosmologie ("La renaissance du temps" chapitre 10).

     

planete.gaia.free.fr -vers une Révolution Cosmologique?

2-1) Commençons cette recherche qui pourra peut-être déboucher sur une vraie théorie de l'univers entier, qui englobe tout. Comme on l'a vu au chapitre 1) une telle théorie doit éviter le dilemme cosmologique et être indépendante du fond, ne supposant donc aucune division du monde en deux parties, l'une contenant les variables dynamiques en évolution, et l'autre le fond, c'est à dire les structures fixes qui constituent l'arrière-plan donnant du sens aux parties en évolution. Une théorie de l’univers « indépendante du fond », est purement dynamique afin de ne rien supposer d’extérieur à l’Univers: Lorsqu’on fait de la «physique dans une boite», le «fond » comprend notamment les conditions initiales, et la méthode expérimentale permet de contrôler les conditions initiales afin de s’assurer que les lois sont indépendantes de ces conditions. La réalité que considère la théorie est donc définie non par rapport à un fond qui serait "le reste" fixe et non changeant, mais en considérant ce reste comme lui-aussi sujet au changement. Alors que doit être cette théorie de l'univers, la théorie vraiment cosmologique inconnue qu'on recherche?

     *La nouvelle théorie doit contenir ce que nous savons déjà sur la natureLes théories actuelles (le modèle standard, la relativité générale et la physique quantique) doivent en émerger en tant qu'approximations dès qu'on se restreint aux échelles de distance et de temps plus petites que le cosmos.

     *La nouvelle théorie doit être scientifique et donc impliquer des prédictions spécifiques qu'on peut anticiper et mettre en test avec des expériences réalistes (le Dr Goulu commente dans La Renaissance du Temps 1/2 au chap. 10: J’ai adoré ça !)

     *La nouvelle théorie devrait répondre à la question que nous avons évoquée dans l'article I au chapitre 2: l'erreur cosmologique -Pourquoi le paradigme newtonien ne pourra pas nous apporter de réponse?): "Pourquoi ces lois"? Qu'est-ce qui a les a sélectionnées au détriment d'autres lois qui auraient pu gouverner le monde? Comment et pourquoi les particules élémentaires et les 4 forces (et y a t-il une 5ème force?) décrites dans le modèle standard ont été sélectionnées? La théorie doit pouvoir expliquer les valeurs (extrêmement improbables) des constantes fondamentales de notre univers et les paramètres comme les masses des particules élémentaires et les intensités des forces fondamentales.

     *La nouvelle théorie devrait répondre à la question "Pourquoi ces conditions initiales"? L'univers commence au big bang avec un ensemble particulier de conditions initiales. Pourquoi ces conditions initiales? En effet quand les lois sont fixées, il y a toujours un nombre infini de conditions initiales pour le commencement de l'univers. Quel mécanisme les a t-il sélectionnées parmi le nombre infini de possibilités?


     2-2) Pour répondre à ces exigences minimales, observons attentivement l'histoire de la physique au cours des 4 siècles précédents!  Tel est le conseil de David Finkelstein à Lee Smolin pour avoir un bon départ pour l'énorme saut conceptuel dont la physique a besoin. Pour réfléchir sur l'univers entier, il faut aller au-delà de ce que la sagesse collective contenue dans les écrits des grands esprits qui ont inventé les théories du monde naturel nous a appris, depuis Leibniz, Kepler, Galilée, Newton, Mach, Einstein et les autres...Que nous en dit Lee Smolin?

     -Nous devons exiger un principe de fermeture explicative pour que les explications que donnera notre théorie soient des aspects de notre univers qui dépendent uniquement des choses qui existent ou se produisent dans l'univers. Aucune chaîne d'explication ne doit aboutir hors de l'univers. Les limites et les confusions avec le "principe de complétude" sont à examiner avec attention. En effet, "...Avons-nous besoin de recruter un événement non physique pour expliquer causalement un événement physique ? Est-il concevable de faire entrer dans les lois physiques, des forces ou des entités qui ne seraient pas physiques ? Si de telles forces ou entités non physiques causaient des événements dans le monde physique, elles violeraient un principe à la base même de notre conception des lois naturelles, à savoir que tout événement physique doit recevoir une étiologie physique complète." Cela revient à se reposer la question qu'est-ce que l'univers? Concerne t-il uniquement les aspects physiques et mesurables? La nouvelle théorie ne devra t-elle pas s'engager sur "qu'est ce que le réel"?

     -La nouvelle théorie et le principe de raison suffisante: La fermeture explicative implique que "Pour être scientifique, une théorie n'a pas à donner une réponse précise à n'importe quelle question que vous pouvez imaginer, mais il devrait y avoir un grand nombre de questions auxquelles nous pensons pouvoir répondre si nous connaissons plus de détails sur l'univers..." Mais le principe de raison suffisante de Leibniz  dans sa formulation originelle, par Leibniz, affirme que « jamais rien n'arrive sans qu'il y ait une cause ou du moins une raison déterminante, c'est-à-dire qui puisse servir à rendre raison a priori pourquoi cela est existant plutôt que non existant et pourquoi cela est ainsi plutôt que de toute autre façon ». Ce principe postule qu'il devrait y avoir une réponse à toute question raisonnable qu'on pourrait se poser en réfléchissant pourquoi l'univers a certaines particularités. Pour une nouvelle théorie scientifique un test est de voir si elle augmente le nombre de questions auxquelles on sait répondre. Et si elle permet de trouver des raisons à des aspects de l'univers que les précédentes théories ne permettaient pas d'expliquer on peut dire que c'est un progrès. Donc la nouvelle théorie doit être conforme au principe au principe de raison suffisante.

     -Conséquences qui devraient contraindre une théorie cosmologique.      

     * Principe d'absence d'actions sans réciproque: rien dans l'univers ne peut agir sur d'autres choses sans en être affecté. Toutes les forces et les influences devraient être mutuelles (action = réaction). Comme on le voit, ce principe est évident dans la mécanique newtonienne. De façon plus subtile, c'est lui qu'Einstein invoqua pour justifier le remplacement de la gravitation de Newton par la relativité générale. L'argument est que l'espace absolu de Newton dicte aux corps comment se déplacer mais il n'y a rien qui soit réciproque. "L'espace de Newton est pensé comme intemporel universel et absolu. L'espace est une sorte de substance, qui est indépendant de toute matière et possède une structure d'espace euclidien à trois dimensions. Cet espace persiste à travers le temps sans aucun changement". L'espace absolu est, c'est tout et il ne dicte pas aux corps comment se déplacer. Alors que dans la théorie de la relativité générale, la relation entre la matière et la géométrie est réciproque: la géométrie dit à la matière comment se déplacer et, en retour, la matière influence (par le tenseur énergie-impulsion) la courbure de l'espace-temps représentée par le tenseur d'Einstein. Le temps, pour Newton  est, comme l'espace, un absolu. Il s'écoule de la même façon, que l'univers soit vide ou rempli de matière. Mais Einstein a changé le concept du temps et,en relativité générale, la matière a un effet sur le comportement des horloges. TThibaud Damour explique: "Dans l'espace plat d'avant Einstein, la somme des angles d'un triangle vaut deux angles droits. Avec Einstein, si l'espace est déformé par une masse dans l'espace, la somme des angles n'est plus égale à deux angles droits ! Avant lui, deux horloges tictaquent toujours de la même façon même si elles bougent ou sont proches de corps massifs. Dans la théorie d'Einstein, si vous placez une horloge à la surface de la Terre et une autre dans le ciel, elles ne tictaquent plus à la même vitesse. Le temps est ralenti par le champ de gravitation. Si vous poussez les choses et comprimez une masse, cela devient plus violent encore. Comprimons le Soleil jusqu'à lui donner un rayon de 3 kilomètres : le temps ne s'écoule plus à sa surface ! Il s'arrête ! Dans l'exemple des jumeaux de la relativité restreinte (celui qui voyage à grande vitesse vieillit moins vite que celui resté sur Terre), la vitesse ralentit le temps. Mais la masse ralentit aussi le temps. Et peut même l'arrêter !"

     *Ce principe d'absence d'action sans réciproque, par ailleurs, interdit toute référence à une structure de fond. Nous l'avons vu dans l'article 1 au chapitre 1 avec "Le défi cosmologique". Pour relever ce défi, il est nécessaire que la nouvelle théorie soit "indépendantes du fond", de ce fond dont les propriétés sont fixées pour toujours, que Lee Smolin voit comme une persistance des idées platoniciennes. (La "théorie des formes intelligibles est la doctrine de Platon selon laquelle les conceptsnotions, ou idées abstraites, existent réellement, sont immuables et universels et forment les modèles (archétypes) des choses et formes que nous percevons avec nos organes sensoriels"). Pour Lee Smolin, ces structures de fond " sont l'inconscient de la physique"qui ont façonné silencieusement la pensée humaine pour donner du sens aux concepts qui sont utilisés pour "voir", imaginer et re-présenter le monde. Par exemple, le concept de position semble aller de soi parce que nous formulons des hypothèses inconscientes sur l'existence d'une référence absolue. Kant, lui, nous dit que le temps comme l'espace sont des formes pures de notre sensibilité. Ce sont des catégories de notre entendement. Ils permettent un classement, donc sont utiles à l'action. Mais l'esprit est au-delà du temps et de l'espace. Sans ces concepts purs de l’entendement, aucune expérience ne serait possible. Aucun objet ne nous apparaîtrait. Ce sont les conditions de toute expérience possible. Ils ne sont donc pas formés grâce à l’expérience, c’est bien au contraire grâce à eux qu’une expérience se forme. C’est pourquoi ce sont des concepts a priori. Mais pour Smolin, ces hypothèses inconscientes sur l'existence d'une référence absolue n'ont pas lieu d'être. L'histoire de la physique montre que plusieurs étapes fondamentales qui ont reconnu l'existence d'un fond fixe ont consisté à l'enlever et à la remplacer par une cause dynamique. Un exemple bien connu est celui de Ernst Mach par sa réfutation de newton en suggérant que l'impression de vertige que nous ressentons en tournant sur nous-mêmes est dû au fait que notre mouvement s'effectue par rapport à la matière dans l'univers et non par rapport à un espace absolu. C'est le principe de Mach, "qui est une conjecture selon laquelle l'inertie des objets matériels serait induite par « l'ensemble des autres masses présentes dans l'univers », par une interaction non spécifiée. L'idée de Mach a influencé Einstein dans son idée que la matière « engendrait par nature » l'espace qui était autour d'elle, et qu'un espace vide de matière n'existait pas. Bien que cette idée ait guidé Einstein dans la découverte de la relativité générale, cette théorie n'a pu amener à une preuve explicite de ce principe. Cependant, bien que non explicitement démontré, ce principe n'est pas non plus infirmé par les théories physiques actuellement admises".

     *Ceci constitue en fait l'essence de la philosophie du "relationalisme". Chaque entité dans l'univers évolue dynamiquement, en étant en interaction avec tout le reste de l'univers.

Un débat ancien a opposé les relationalistes, qui pensent que l'espace n'est rien de plus que la façon dont les choses physiques sont arrangées, leurs relations, si bien que s'il n'y avait plus de matière dans l'univers, il n'y aurait pas lieu de parler d'espace non plus, aux Philosophes substantialistes, pour qui l'espace est une substance, dans le sens où c'est une entité qui pourrait subsister indépendamment de ce qui s'y trouve (les objets matériels). Ce débat, dont un des premiers protagonistes en faveur du relationalisme est Leibniz, tourna à la victoire de la vision absolue de New ton avec son espace absolu. Cette vision fut détrônée par la théorie de la relativité, établissant une vision relationnelle. Mais le débat n'est pas terminé comme on peut le voir dans la théorie de la relativité générale et le statut ontologique de l'espace-temps: "l'espace-temps substantiel: c'est l’espace-temps avec le champ métrique (= la structure géométrique) qui définit l’espace-temps absolu. Les points de l’espace-temps sont des substances uniquement avec leurs propriétés métriques" . Mais reste "Les problème :

      Quel est le rapport entre les propriétés métriques et les propriétés de l’énergie-matière non gravitationnelle ? 

     Le substantialisme: Il y a deux types d’entités distinctes. Pourquoi ? 

     Le relationnalisme: Les points matériels possèdent les deux types de propriétés. Quel rapport y a t-il entre elles ? → structure dynamique, régissant le changement des relations spatiales entre des points matériels"

Lee Smolin relance donc le débat en affirmant que toutes les propriétés dans une théorie cosmologique devraient refléter des relations en évolution parmi des entités dynamiques, consacrant ainsi une revanche de Leibniz sur Newton. 

     -Conséquences de ce relationalisme: l'identité des indiscernables.
"Si les propriétés 
d'un corps (les propriétés par lesquelles nous l'identifions et le distinguons des autres corps) sont des relations avec ces autres corps, alors il ne peut y avoir deux corps ayant le même ensemble de relations avec le reste de l'univers. Si deux choses ont exactement les mêmes relations avec tout le reste de l'univers, c'est qu'elles sont une seule et même chose". Ceci est un autre principe, l'identité des indiscernablesun principe posé par Leibniz d'aptitude à concevoir les choses comme discernables les unes des autres.

 Il stipule que "si deux particuliers possèdent les mêmes propriétés, alors ils sont identiques". Comment Leibniz voit t-il l'identité des indiscernables? "Il faut toujours qu'outre la différence du temps et du lieu, il y ait un principe interne de distinction et, quoiqu'il y ait plusieurs choses de même espèce, il est pourtant vrai qu'il n'yen a jamais de parfaitement semblables: ainsi, quoique le temps et le lieu (c'est-à-dire le rapport avec le dehors) nous servent à distinguer les choses que nous ne distinguons pas bien par elles-mêmes, les choses ne manquent pas d'être distinguables en soi. Le précis de l'identité et de la diversité ne consiste donc pas dans le temps et dans le lieu, quoiqu'il soit vrai que la diversité des choses est accompagnée de celle de temps ou du lieu, par ce qu'ils amènent avec eux des impressions différentes sur la chose. Pour ne point dire que c'est plutôt par les choses qu'il faut discerner un lieu ou un temps de l'autre, car d'eux-mêmes ils sont parfaitement semblables, mais aussi ce ne sont pas des substances ou des réalités complètes".

D'abord posé par Leibniz, ce principe est "hautement controversé et ne doit pas être confondu avec sa converse, beaucoup plus largement acceptée : le principe de l'indiscernabilité des identiques, qui dit que si deux entités sont identiques, alors elles possèdent toutes leurs propriétés en commun1". Il y a donc des doutes quant à la validité du principe d’identité des indiscernables: "L’argument en faveur du principe de l’identité des indiscernables serait alors que des doubles indiscernables, s’il en existait, ne serait pas individués. Il s’agirait alors de choisir entre sauver le principe d’individuation ou sauver celui d’identité des indiscernables. Le choix semble difficile. Un argument classique dû à Max Black offre lui à choisir entre la validité de la théorie des faisceaux et celle du principe d’identité des indiscernables". selon Black "On doit à Leibniz d’avoir avec le plus de succès attiré l’attention des philosophes sur la question de métaphysique suivante : deux objets numériquement distincts peuvent-ils être identiques à tous les égards, i.e., être parfaitement semblables ? Leibniz répond à cette question par la négative. Il n’est pas vrai, dit-il, que deux substances se ressemblent entièrement, et soient différentes solo numero [Leibniz 1880, 433]" Pour le dire autrement, il ne saurait y avoir de différence numérique sans au moins une différence qualitative (i.e., une différence à l’égard d’au moins une propriété). Il souscrit ainsi au principe connu aujourd’hui sous le nom de principe de l’identité des indiscernables (désormais PII). Il est notoire que ce principe, capital pour Leibniz, est l’objet de vives controverses. On le trouve en effet au cœur d’une série de divergences radicales touchant aux notions les plus fondamentales de la logique et de la métaphysique : l’identité, l’individu, la propriété, la relation ou encore l’espace et le temps". C'est cette "dispute philosophique" que met en scène le dialogue de Black.

L'identité des indiscernables est encore une conséquence du principe de raison suffisante de Leibniz, car s'il y a deux entités distinctes ayant les mêmes relations au reste de l'univers, il n'y a aucune raison pour qu'elles soient telles qu'elles sont et ne puissent pas être échangées. Cela voudrait dire que ce fait n'aurait aucune explication rationnelle. Cette longue digression autour de Leibniz montre la profondeur de la philosophie de ce dernier.

lien: http://www.phys.ens.fr/cours/cours-mip/MagCh02.pdf (particules identiques)


     

serge.mehl.free.fr -symétrie, vitrail

2-3) Pour la nouvelle théorie cosmologique encore inconnue), il ne peut y avoir de symétries fondamentales.
Il résulte de ce "relationisme" et de ses conséquences qu'il ne peut y a avoir aucune symétrie fondamentale dans la nature.  Wikipedia nous dit: "
En physique la notion de symétrie, qui est intimement associée à la notion d'invariance, renvoie à la possibilité de considérer un même système physique selon plusieurs points de vue distincts en termes de description mais équivalents quant aux prédictions effectuées sur son évolution". Quel rôle joue la symétrie dans la nature ? "La symétrie dévoile l’existence de lois au sein de l’apparent désordre général de la nature. Elle signifie que, pour une phase, pour un état, pour un niveau d’organisation de la matière, existent des lois d’équilibre. Mais, il y a aussi des passages d’une phase à une autre, d’un état à un autre, d’un niveau d’organisation à un autre et les lois sont limitées par l’existence de sauts que sont les transitions de phase, les changements d’état et les interactions d’échelle qui, eux, sont décrits par des brisures de symétrie.

Donc, en fait, la symétrie que la science étudie permet de trouver des lois à partir des régularités qu'on observe,  mais il ne s’agit pas de celles des objets naturels. Il s’agit en fait de la symétrie des lois de la physique. La nature se caractérise par des brisures de symétrie. 

Un exemple de symétrie est la translation d'un sous-système d'un endroit de l'espace à un autre. Etant donné que les lois de la physique ne dépendent pas du lieu où se trouve un système. Les prédictions qu'on peut faire sont inchangées si le laboratoire, et tout ce qui pourrait affecter les résultats expérimentaux est déplacé d'une distance quelconque vers une direction quelconque. L'indépendance des résultats expérimentaux par rapport à la position dans l'espace se traduit en disant que la physique est invariante par la translation des systèmes dans l'espace. La physique moderne exploite et utilise ces symétries avec en particulier la théorie des groupes qui permet de déterminer sans les calculer si des intégrales sont attendues nulles ou pas. Le théorème de Noether, "qui exprime l'équivalence qui existe entre les lois de conservation et l'invariance des lois physiques en ce qui concerne certaines transformations (typiquement appelées symétries)" peut être considéré comme "le couteau suisse de la physique". Sa relation avec le lagrangien nous amène en particulier du lagrangien au mécanisme de Higgs. par le modèle standard.

Pourtant, si les principes de Leibniz sont corrects, les symétries ne doivent pas être fondamentales. Elles découlent de la manière de traiter un sous-système de l'univers comme s'il était le seule chose existante. Elles ont permis les fantastiques victoires et succès de la physique moderne, mais en même temps, elle conduisent aux paradoxes et dilemmes qui ont amené Lee Smolin a écrire "rien ne va plus en physique". Et c'est parce que nous ignorons les interactions entre les particules qui composent le laboratoire (le système que nous observons) et le reste de l'univers qu'il est si peu important de déplacer le laboratoire dans l'espace. Et cela explique que c'est la même chose (isotropie ou invariance par rotation) si nous faisons tourner le sous-système, mais si nous prenions en compte ces interactions, le fait de tourner le sous-système aurait certainement une importance.

En effet, que se passe t-il si c'est l'univers lui-même qui est translaté ou qui a tourné? Ce n'est pas une symétrie du système, car l'univers étant un Tout unique, aucune position relative n'est modifiée. Dans une perspective relationnelle, cela n'a aucune signification de faire tourner ou translater l'univers. Ces symétries ne sont donc pas fondamentales, elle ne se produisent que dans la division du monde en deux parties, le système observé et le reste de l'univers. Ces symétries ne sont que des aspects de lois approchées appliquées à des sous-systèmes de l'univers. Mais alors, si ces symétries sont approchées, il en va de même des lois de conservation (certaines de ces lois n'ont jamais été mises en défaut). Elles expriment, comme nous venons de le voir, le théorème de Noether, c'est à dire l'équivalence qui existe entre les lois de conservation et l'invariance des lois physiques en ce qui concerne certaines transformations, les symétries. Ce théorème ne s'applique qu'aux systèmes descriptibles par un lagrangien. Il existe un théorème analogue pour la mécanique hamiltonienneCe théorème fondamental (https://arxiv.org/pdf/physics/0503066v2.pdf), établi par Emmy Noether en 1918 est un des piliers de la physique et pourtant Lee Smolin affirme que la théorie cosmologique inconnue ne devra contenir ni symétries, ni lois de conservation et que ce raisonnement général est confirmé dans le cadre de la relativité générale qui, lorsqu'on l'applique à un univers fermé, n'a plus ni symétries, ni lois de conservation. Beaucoup de physiciens, impressionnés par le succès du modèle standard, aiment pourtant dire que plus une théorie est fondamentale, plus elle devrait contenir de symétries. C'est donc apparemment la mauvaise leçon à en tirer. En effet, il est visible à partir des théories des cordes, que plus une théorie possède de symétries, moins elle possède de pouvoir explicatif.


     2-4) Qu'aura à dire la nouvelle théorie sur la nature du temps?

 

lapressegalactique.com conscience quantique et nature du temps

 

La théorie de la relativité générale a déjà dissous le temps en liant intimement espace et temps. Le temps disparaîtra t-il (et émergera t-il seulement lorsque ce sera nécessaire) comme dans la cosmologie quantique de Julian Barbour? Pour ce dernier, le temps n'existe pas et la dynamique des formes et des configurations y bouscule quelque peu Einstein! Ou alors contrairement à toutes les théories depuis Newton et comme le pense Lee Smolin, le temps y jouera t-il un rôle essentiel? En effet, pour toute théorie qui aura l'ambition de répondre à la question "pourquoi ces lois"? et pour laquelle elles doivent être expliquées, ces lois devront évoluer. Et en s'appuyant sur la philosophie de Charles Sanders Peirce (Philosophe et Logicien, 1839-1914), il amorce son raisonnement: « Supposer que les lois universelles de la nature puissent être appréhendées par l'esprit et cependant ne disposer d'aucune explication pour leur forme, autre qu'inexplicable et irrationnelle, est une position difficile à justifier ». Le principe de raison suffisante de Leibniz implique que la science devrait être capable de répondre à la question pourquoi ces lois plutôt que d'autres? Pierce le souligne bien en écrivant: "Les uniformités font précisément partie de de ces faits ayant besoin de d'être expliqués...La loi est par excellence la chose qui exige une raison". D'où la nécessité de répondre à la question: pourquoi ces lois? Puis il affirme que "la seule manière possible de rendre compte des lois de la nature et de l'uniformité en général est de supposer qu'elles sont le fruit de l'évolution". Donc le fruit de leur rapport au temps.

Pierce n'a pas argumenté ni justifié cette dernière affirmation. Mais la tâche de le science est d'expliquer pourquoi un objet, ici l'univers, possède la propriété particulière que les particules élémentaires interagissent "via" des processus décrits par le modèle standard de la physique des particules. Et ses 18 paramètres particuliers ne représentent qu'une possibilité parmi un nombre énorme de choix pour les lois de la nature (En affinant la théorie des cordes,l es manières de recourber ces dimensions supplémentaires sur elles-mêmes sont si nombreuses (environ 10 puissance 500) que la Théorie des cordes conduit à une quasi-infinité de lois physiques possibles). 

Voir aussi: http://www.doublecause.net/index.phppage=Conference_Institut.htm (Les théories de GU (grande unification) font vibrer l'espace-temps) "Le problème est que Stephen Hawking ne dit pas ça du tout, lui. Il dit que nous ne vivons que dans une seule branche du multivers, or il n'a aucune preuve de cela. Il y a en fait 10 à la puissance 500 possibilités de faire varier les vibrations des cordes, et vivre dans une seule branche du multivers signifierait que cette vibration est toujours la même : aucune raison à cela, c'est arbitraire)".

Alors, comment expliquons-nous pourquoi une entité peut avoir une propriété particulière parmi un nombre aussi invraisemblablement vaste d'alternatives? Puisque ces alternatives existent, il n'y a pas de raison nécessaire pour ce choix et aucun principe ne spécifie les lois exactes que nous constatons. Il doit donc certainement y avoir une raison échappant à la nécessité logique et il y sans doute eu des cas où le choix aura été différent. Comment expliquer la manière dont le choix a été fait dans le cas de notre univers? Cette question ne se pose pas si nous sommes en présence d'un cas unique, car dans ce cas, il n'y aura jamais d'explication suffisante et aucun principe logique ne peut déterminer le choix. Pour qu'il puisse y avoir une explication suffisante, il faut qu'il y ait d'autres univers initialement dotés de lois, donc plus d'un événement semblable au big bang où des lois de la nature ont dû être choisies. La question est alors de savoir comment ces événements, qui choisissent les lois, sont distribués. On peut faire l'hypothèse que l'univers doit contenir toutes les chaînes causales nécessaires à l'explication de tout ce qui s'y trouve, c'est à dire que l'univers doit être fermé sur les plans explicatif et causal (les explications des aspects de notre univers dépendent uniquement des choses qui existent ou se produisent dans l'univers. Aucune chaîne d'explication ne doit aboutir hors de l'univers). Pour expliquer comment les lois effectives ont été choisies lors de notre big bang, nous ne pouvons faire appel qu'à des événements survenus dans le passé (causal)  du big bang. On peut alors appliquer la même logique aux causes des choix des lois qui ont été faits lors des bigs bangs antérieurs aux nôtres, ce qui laisse supposer qu'il existe une séquence de bangs s'étendant sans fin dans le passé. Si nous prenons un point de départ arbitraire et si nous suivons le choix le choix des lois par le suite, nous verrons ces lois évoluer lorsque nous nous rapprochons de notre univers actuel. Ainsi cela permet de rejoindre la conclusion de Peirce disant que si nous espérons expliquer les lois, celles-ci doivent avoir évolué. Pierce était très influencé par Darwin, mais on peut seulement supposer (si dit Smolin, on s'en tient au texte), qu'il comprenait évolution dans son sens plus général d'un changement dans le temps selon un certain processus dynamique. Ainsi, il apparaît que la réponse à la question "Pourquoi ces lois?" ne peut expliquée scientifiquement que si le temps est réel.

Dans toutes les hypothèses sur la séquentialité des bangs et leurs ramifications dans le passé ou dans le futur et sur ce qui se passe durant ces événements, on ne peut expliquer le choix des lois effectué dans le big-bang le plus récent qu'en termes d'événements situés dans son passé causal. Ce type de scénario pourrait même être vérifié expérimentalement à travers l'information laissée dans les résidus qui auraient survécu à la naissance de notre univers. Mais si le big bang n'a aucun passé, le choix des lois et des conditions initiales est arbitraire et il n'y a aucun test possible. De même il n'y aura pas non plus de test possible pour les scénarios dans lesquels existeraient une population vaste, voire infinie d'univers dont les big- bangs seraient déconnectés du notre. Ce postulat d'univers parallèles qui seraient causalement déconnectés du notre ne peut en rien, dit Lee Smolin, nous aider nous aider à expliquer les propriétés de notre univers. Pour avoir une prédiction qui soit falsifiable (au sens de Popper, c'est à dire que l'on peut contredire au moyen d'une expérience réalisable), il faut que les lois évoluent avec le temps. 

En réponse à la question "Qu'aura à dire la nouvelle théorie sur la nature du temps?" ,on peut résumer par par la formulation de Roberto Mangabeira Unger (voir l'univers singulier et la réalité du temps, écrit avec Lee Smolin): ou bien le temps est réel, ou bien il ne l'est pas! S'il ne l'est pas, alors les lois sont intemporelles, mais le choix de ces lois est inexplicable. Mais si le temps est réel, rien ne dure toujours, pas même les lois. Si les lois agissent pour toujours, on est dans le paradigme newtonien et on peut réduire toute propriété du monde d'un moment ultérieur à celle d'un moment antérieur. Cela signifie de manière équivalente qu'on peut remplacer n'importe quelle relation causale par une relation logique.Donc le fait que le temps soir réel signifie bien que les lois ne durent pas pour l'éternité, et donc qu'elles doivent évoluer. 

La notion de loi intemporelle telle que la physique l'a envisagée jusqu'à présent viole le principe du "relationnel", principe qui devrait contraindre la nouvelle théorie cosmologique comme nous l'avons vu en 2-2). Il résulte du principe d'absence d'actions sans réciproque  selon lequel rien dans l'univers n'agit sans qu'on puisse agir dessus. Si on fait le choix que les lois dérogent à ce principe, en les voyant comme "extérieures à l'univers", on les place alors hors du domaine de l'explication rationnelle. Pour rendre ces lois explicables, il faut les considérer comme faisant partie du monde comme tout objet sur lesquelles elles agissent comme les particules élémentaires. Elles deviennent alors du ressort de la causalité en participant du changement et de l'influence mutuelle qui font du monde un tout.. 


3) Conclusion de ce chapitre "nouveaux principes de cosmologie".

La théorie cosmologique recherchée n'est pas encore là, mais nous savons quelque chose sur elle avec les principes que nous avons vus au cours de ce chapitre.

*La nouvelle théorie devrait contenir ce que nous savons déjà sur la nature, mais en tant qu'approximation.
*Elle devrait être scientifique et donc impliquer des prédictions spécifiques qu'on peut anticiper et mettre en test avec des expériences réalistes.

*Elle devrait résoudre le problème de "Pourquoi ces lois".

*Elle devrait répondre à la question "Pourquoi ces conditions initiales"?

*Elle ne contiendra ni symétries fondamentales ni lois de conservation. "L'argument de Smolin est basé sur le théorème de Noether qu’il considère extrêmement important, et sur l’idée que les symétries ne sont valables que « dans une boîte », et parfois imparfaites. Donc il ne dit pas que les symétries ou les lois de conservation sont fausses, mais plutôt qu’elles devraient résulter de la théorie (selon le point 1) au lieu d’en être le fondement comme dans les théories basées sur la supersymétrie par exemple".

*Elle devrait être fermée causalement et répondre à l'exigence d'un principe de fermeture explicative pour que les explications que donnera notre théorie soient des aspects de notre univers qui dépendent uniquement des choses qui existent ou se produisent dans l'univers. Rien hors de l'univers ne doit être requis pour expliquer quoi que ce soit à l'intérieur de l'univers.

*Elle devrait satisfaire le principe de raison suffisante, le principe d'absence d'actions sans réciproque et le principe d'identité des indiscernables.

*Ses variables physiques devraient décrire des relations évolutives entre entités dynamiques. On ne devrait y trouver aucune référence à une structure de fond fixe avec des lois figées de la nature.  Les lois de la nature évoluent et impliquent que le temps est réel.


Nous verrons dans le prochain article "les lois évolutives" comment ces hypothèses peuvent conduire à des théories pouvant permettre des prédictions testables.

 

contrepoints.org la renaissance du temps

liens symétrie:

https://fr.wikipedia.org/wiki/Sym%C3%A9trie_(physique) (symétrie)

https://philosophiascientiae.revues.org/787 (Principes d’invariance et lois de la nature d’après Weyl et Wigner par Christophe Eckes)

http://feynman.phy.ulaval.ca/marleau/pp/10cpt/sym_fondamentales.html (symétries P C T)
http://www.phys.ens.fr/cours/notes-de-cours/fl-dea/chap-1.pdf (les transformations de symétrie en mécaniques classique et quantique)

http://webinet.blogspot.fr/2009/09/le-theoreme-de-noether-couteau-suisse.html (Le théorème de Noether: couteau suisse de la physique)

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1635 Quel rôle joue la symétrie dans la nature ? par Robert Paris: La symétrie dévoile l’existence de lois au sein de l’apparent désordre général de la nature)

http://www.matierevolutioner/Cours/M1_09/chap3.pdf (brisure spontanée de symétrie)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9or%C3%A8me_de_Noether_(physique) (Le théorème de Noether exprime l'équivalence qui existe entre les lois de conservation et l'invariance des lois physiques en ce qui concerne certaines transformations (typiquement appeléessymétries)

http://physiquepcsimoreggia.hautetfort.com/media/02/01/3951904845.pdf (symétries et invariance, théorème de gauss)

https://www.phys.ens.fr/~dbernard/Publications/PolyGroupSym2012.pdf (D. BERNARD, Y. LASZLO et D. RENARD ELÉMENTS DE THÉORIE DES GROUPES ET SYMÉTRIES QUANTIQUES)

http://www.fsr.ac.ma/cours/chimie/jouhari/ELJouhariTheorieGroupes.pdf (théorie des groupes)

https://etudesplatoniciennes.revues.org/269 (Un univers excessivement mathématique : Platon et la cosmologie moderne Les leçons de l’histoire Les défis de la cosmologie scientifique Une cosmologie purement mathématique ? Sauver les phénomènes, ou se sauver ? Une sensibilité cosmique Les leçons de la cosmologie spéculative)

http://blog.rechercheshumanistes.org/tag/jean-francois-robredo/(Le Big Bang, mythe? : écoutez l’entrevue!

par Mario)

.fr/spip.php?article606  (La rupture de symétrie est devenue une image reconnue depuis qu’elle décrit l’évolution de la matière et de l’univers. En fait, elle est aussi une constatation de notre vie de tous les jours)

http://www.implications-philosophiques.org/actualite/une/face-a-face-avec-la-symetrie-12/ (face à face avec la symétrie 1/2)

http://www.implications-philosophiques.org/actualite/une/face-a-face-avec-la-symetrie-22/ (face à face avec la symétrie 2/2)

http://lewebpedagogique.com/physique/quest-ce-que-la-brisure-de-symetrie/ (La symétrie des objets naturels (les flocons de neige, certaines fleurs) a quelque chose de fascinant car relativement rare. Lorsqu’on parle de symétrie en physique, il ne s’agit pas de celles des objets naturels. Il s’agit en fait de la symétrie des lois de la physique. Mais que vient faire la symétrie dans ces lois ?)

http://www.lpthe.jussieu.fr/~zubhttp://lastethese.free.fr/node1.html (la physique des particules)

 

Autres liens:

https://www.contrepoints.org/2015/01/30/196215-la-renaissance-du-temps (Une recension du dernier ouvrage de vulgarisation du spécialiste de physique théorique Lee Smolin par Philippe Guglielmetti (Le site de l'auteur))

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm (par Jean-Paul Baquiast: Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe)http://bdugue.typepad.com/a/2015/04/la-relativit%C3%A9-et-les-sciences-en-crise-quelle-est-cette-r%C3%A9volution-qui-advient.html  (La relativité et les sciences en crise. Quelle est cette révolution qui advient ? par bernard dugué)

http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/en-finir-avec-la-relativite-181663 (En finir avec la relativité générale ! Du séisme scientifique aux enjeux politiques et religieux avec la nouvelle théorie de la Matière par bernard dugué)

https://www.unil.ch/philo/files/live/sites/philo/files/shared/philosophie_des_sciences/enseignement/bachelor_unil/Cours-nature-ch6.pdf (La théorie de la relativité générale et le statut ontologique de l’espacetemps ch. 6)

http://www.2012un-nouveau-paradigme.com/article-nature-de-l-espace-temps-une-decouverte-qui-pourrait-bouleverser-la-physique-moderne-78576061.html (Nature de l’Espace-Temps : Une découverte qui pourrait bouleverser la physique moderne. Des théories suggèrent que la nature quantique de l’espace-temps devrait se manifester à l’échelle de Planck Des théories suggèrent que la nature quantique de l’espace-temps devrait se manifester à l’échelle de Planck (10-35m). Cependant, les observations de Integral qui sont environ 10 000 fois plus précises que les précédentes montrent que la granularité de l’Espace-temps devrait se situer à une échelle de 10-48m ou moins.« C’est un résultat très important en physique fondamentale et il exclura certaines théories des cordes et théories de gravitation quantique à boucles » a déclaré le Philippe Laurent)

http://www.philipmaulion.com/article-bouts-de-chemin-124135271.html (trois exemples sont illustrés par des rencontres avec les positions de Max Tegmark qui sont exprimées dans une interview dans ‘La Recherche’ de juillet-aout 2014 : « La Réalité n’existe pas », ensuite avec Lee Smolin dont son livre « La Renaissance du Temps » vient d’être publié en français chez Dunod, enfin avec Jean-François Robredo (philosophe et historien des sciences) qui vient de publier un livre : « Le Big Bang est-il un Mythe ? »)

http://densite-zero.e-monsite.com/blog/articles/la-theorie-du-dedoublement-jean-pierre-garnier-malet.html   (La théorie du dédoublement - Jean-Pierre Garnier Malet)

http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/en-finir-avec-la-relativite-181663 (bernard dugué: en finir avec la relativité générale! Du séisme scientifique aux enjeux politiques et religieux avec la nouvelle théorie de la matière)

http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/einstein-bouscule-par-de-jeunes-152944 (bernard dugué: Einstein bousculé par de jeunes physiciens : la dynamique des configurations, interprétation du principe de Mach (ni espace ni temps absolu ; tout est relation) par Julian Barbour selon lequel la gravité pourrait être reformulée comme une théorie dynamique des formes géométriques tridimensionnelles, la relativité du temps a été remplacée par la relativité d’échelle)

http://lepaysoeuvredart.ca/index.php/2016/11/03/wow-t2-7k-dans-la-foulee-des-recherches-cosmologiques-et-quantiques-du-physicien-britannique-julien-barbour/ («WOW-T=2.7K?»… DANS LA FOULÉE DES RECHERCHES COSMOLOGIQUES ET QUANTIQUES DU PHYSICIEN BRITANNIQUE JULIEN BARBOUR)

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2015/153/multivers.htm (Lee Smolin postule que l'Univers est unique et qu'il existe un Temps, également unique, dans lequel s'inscrivent les lois fondamentales de la physique et les phénomènes ayant donné naissance à notre univers)

http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2014/oct/univers_est_il_unique.html (L'Univers est-il unique ? Ou non ?Et notre cerveau, quel est-il ? Présentation de 3 ouvrages: Aurélien Barrau Des univers multiples. A l'aube d'une nouvelle cosmologie, Carlo Rovelli Et si le Temps n'existait pas, Roberto Mangabeira Unger et Lee Smolin, The Singular Universe and the Reality of Time)

http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2006/fev/bioscom.html (bioscom, la nouvelle théorie scientifique de l'évolution. L'hypothèse anthropique: Mais pourquoi l'univers s'est-il construit ainsi, bien avant que la vie et que l'homme soient possibles ? Etait-il déjà programmé, dès le Big Bang ou même avant, pour pouvoir héberger la vie ? Les lois et constantes de la nature sont constamment rebattues à cette occasion, comme un jeu de cartes. En termes de probabilités, si l'on raisonne sur des séries de tailles presque illimitées, il n'y a aucune raison de penser qu'un univers, même aussi complexe que le nôtre, n'aurait pas pu émerger. Il n'y aurait, selon les calculs de Leonard Susskind, un des pères de la théorie des cordes, qu'une chance sur 10 puissance 500 pour qu'un tel événement se produise. Des explications qui n'expliquent rien Or pour James Gardner, ces deux façons d'expliquer pourquoi les constantes de l'univers paraissent miraculeusement adaptées à l'apparition de la vie et de l'intelligence n'expliquent rien. Les biocosmos Il se place ainsi dans une perspective darwinienne en l'appliquant à un méta-cosmos comportant des univers en évolution soumis à une compétition darwinienne pour la survie du plus apte. Il ne s'agirait plus alors de décrire l'apparition de formes de vie de plus en plus complexes  Des bébés-univers plus intelligents que leurs géniteurs)

Dans le site,philipmaulion.com: avec trois exemples je vais montrer qu’il peut arriver de partager le point de vue de physiciens sur un sujet spécifique alors que sur tout le reste on peut être en complet désaccord. rencontres avec les positions de Max Tegmark qui sont exprimées dans une interview dans ‘La Recherche’ de juillet-aout 2014 : « La Réalité n’existe pas », ensuite avec Lee Smolin dont son livre « La Renaissance du Temps » vient d’être publié en français chez Dunod, enfin avec Jean-François Robredo (philosophe et historien des sciences) qui vient de publier un livre : « Le Big Bang est-il un Mythe ? »

 

liens "la renaissance du temps.

http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/la-renaissance-du-temps-pour-en-151868 (par Bernard Dugué (La renaissance du temps : pour en finir avec la crise de la physique ?)

http://oiapmm.neowordpress.fr/2015/08/10/la-renaissance-du-temps/ (Claude Hespel, métaphysicien dans la revue Espace et Astrophysique de Juillet 2015)
https://sciencetonnante.wordpress.com/2012/05/14/la-plus-grosse-erreur-de-toute-lhistoire-de-la-physique/ (la plus grosse erreur de toute l'histoire de toute la physique. l'énergie du vide, si on compare le calcul fait en physique quantique à la valeur mesurée en astrophysique, on se rend compte que les deux diffèrent d’un facteur « 10 puissance 120 ». pourquoi est-elle si petite (en pratique), alors qu’elle devrait être si grosse (en théorie) ?)

http://www.revue-klesis.org/pdf/Loth-Klesis.pdf (POURQUOI LA PHILOSOPHIE DE L’ESPRIT ? François Loth (Université de Rennes I))

http://www.francoisloth.com/ (françois loth: métaphysique, ontologie, esprit) 
http://www.les-philosophes.fr/kant-critique-de-la-raison-pure/Page-10.html (Voici comment est définie la sensibilité : la capacité de recevoir (réceptivité) des représentations par la manière dont nous sommes affectés par des objets s’appelle sensibilité. Tandis que l’intuition qui se rapporte à l’objet à travers une sensation s’appelle empirique.)

http://www.les-philosophes.fr/kant-critique-de-la-raison-pure/Page-2.html (Sans ces concepts purs de l’entendement, aucune expérience ne serait possible. Aucun objet ne nous apparaîtrait. Ce sont les conditions de toute expérience possible. Ils ne sont donc pas formés grâce à l’expérience, c’est bien au contraire grâce à eux qu’une expérience se forme. C’est pourquoi ce sont des concepts a priori. Il y a donc un ensemble de concepts a priori, qui constituent la forme de notre entendement, et c’est ce que n’ont pas vu les empiristes).
http://seulsdanslecosmos.hautetfort.com/tag/seau+de+newton (expérience de pensée, le seau de newton) 

http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-quantique.htm(la cosmologie quantique -l'univers à l'échelle de planck)

http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-quantique2.htm (la cosmologie quantique -l'instabilité du vide)

http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-quantique3.htm (la cosmologie quantique et les multivers)
http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-quantique4.htm (la cosmologiq quantique -les classes d'équivalence d'histoires)

http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-quantique5.htm (la cosmologie quantique -de l'utilité du temps imaginaire) http://physique.quantique.free.fr/chapitre%2012.htm (les 4 interactions fondamentales tentative d'unification)  

https://actualite.housseniawriting.com/science/2016/07/28/un-debat-sur-la-physique-du-temps/16984/ (débat sur la physique du temps: Selon nos meilleures théories de la physique, l’univers est un bloc fixe où le temps ne fait que passer. Mais quelques physiciens veulent remplacer cet univers-bloc avec une théorie physique du temps)

http://www.einstein-online.info/spotlights/causal_sets (Géométrie de l'ordre: des ensembles de causalité)

http://www.agoravox.fr/tribune-libre/article/l-univers-est-il-unique-ou-non-et-160727 (L’Univers est-il unique ? Ou non ? Et notre cerveau, quel est-il ? par Automates Intelligents (JP Baquiast))


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Chap 9) La renaissance du temps (Lee Smolin Partie II) Le défi cosmologique

La renaissance du temps (Lee Smolin Partie II chap. 9)

Le défi cosmologique 

 

 

 

 

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm

(Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe)


Préambule: Dans ces articles que je consacre à Lee Smolin, j'écris la suite des articles de mon blog à propos des univers multiples d'Aurélien Barrau pour les quels je retiens quelques commentaires qui vont orienter mes réflexions nouvelles.

Dans l'article "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)": les propositions nouvelles face aux problèmes et paradoxes de la physique "peuvent constituer une "pulsion inchoactive" qui poussera vers une découverte sans précédent ou bien vers un réenchantement de ce que l'on savait déjà sans en avoir pris la "dé-mesure" et finalement vers une nouvelle sacralisation du "monde".
Dans "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples. La gravitation quantique chap. 9": au chapitre L ConclusionCet article fait suite à l'article "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)": "Aujourd'hui, la physique est en crise, le monde est en crise. Avec Lee Smolin et son "rien ne va plus en physique", Carlo rovelli parle de la schizophrénie bipolaire des physiciens (voir une révolution inachevée). La vision anthropique de Trin Xhuan Thuan et ma vision évangélique du monde, qui s'origine dans les mythes de l'Un et de l'ordre émergeant du Chaos initial, semblent exclus de la vision de bien des physiciens et cosmologues qui découvrent, comme l'a fait Jean Pierre Luminet, que l'Univers ne peut avoir été infiniment dense et donc que le big bang ne peut avoir été tel qu'on se l'imaginait depuis de nombreuses décennies. La possibilité d'un avant big bang a été mise en évidence avec un univers précédent qui se serait condensé jusqu'à une taille extrêmement petite mais non nulle et qui aurait "rebondi" en un big bounce pour donner notre Univers actuel en expansion après le phénomène d'inflation cosmique. Un des derniers rebondissements de ces recherches, avec Lee Smolin, pourrait bien aboutir avec sa "renaissance du temps" à une solution de la contradiction entre la physique quantique et la théorie de la relativité. A priori, ce serait une théorie unifiée des interactions fondamentales.

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Nous avons vu , au cours du long article consacré au chapitre 9 du livre "les mpndes multiples", de nombreuses théories nouvelles ou hypothèses qui proposent l'unification de la physique ou tout au moins des explications aux dilemmes et paradoxes que la cosmologie moderne a mis en évidence. Mais, dans "la renaissance du temps", au chapitre 8, Lee Smolin prévient: Le paradigme newtonien ne peut même pas apporter un embryon de réponse à ces questions et dilemmes: Pourquoi ces lois? Pourquoi ces conditions initiales de l'univers? Quel mécanisme les a t-il sélectionnées parmi une multitude infinie de possibilités? etc. Il appelle ceci "l'erreur cosmologique": appliquer à l’Univers entier dans sa globalité des lois établies et vérifiées sur des sous-systèmes. Dans le paradigme newtonien, ce que nous appelons une loi doit s'appliquer dans tous les cas. Mais l'application d'une loi à n'importe quel morceau d'univers implique une approximation, parce que nous devons négliger toutes les interactions entre ce morceau et le reste de l'univers. Donc les applications vérifiables d'une loi sont toutes des approximations. Smolin fait remarquer en particulier que les lois se vérifient sur beaucoup de sous-systèmes. Mais si on veut appliquer une loi de la nature sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer, alors que nous n’avons qu’un seul Univers sous la main. Et un seul cas n'apporte pas suffisamment d'indices pour justifier l'affirmation qu'une loi particulière de la nature s'applique. C'est ce que Lee Smolin appelle le dilemme cosmologique (faire de la physique dans une boite: "on considère un petit sous-système isolé du reste de l’univers dans lequel on néglige certains effets pour ne s’intéresser qu’à certaines variables qui définissent un espace de configuration, atemporel"). Et pourquoi cette loi et pas une autre? De plus, beaucoup de théories cosmologiques (théorie des cordeséquation d’Einstein …) admettent en réalité une infinité de solutions, parmi lesquelles une seule correspond à notre univers. Doit-on se résoudre à admettre l’existence d’une infinité d’Univers inaccessibles pour pouvoir justifier le notre par un principe anthropique

Nous pensions, dit Lee Smolin, savoir comment répondre à ces questions. Une théorie unique mathématiquement cohérente pourrait incorporer les 4 lois fondamentales de la nature. Mais cet espoir a été anéanti. On se trouve face à ce qu'il appelle "le défi cosmologique". On vient de voir qu'il faudrait étendre la science à une théorie de l'Univers entier. Le défi est qu'il ne peut pas exister de composante statique qui puisse servir de cadre de référence, car tout dans l'Univers change et il n'existe aucun extérieur, rien qui puisse être qualifié de fond par rapport auquel les mouvements du reste de l'Univers (que nous négligeons). Or, toutes les théories physiques divisent le monde en deux parties, une partie « dynamique », qui change, et une statique, qui contient un « fond » de choses immuables, comme les constantes fondamentales.  Le « défi cosmologique » consiste à formuler une théorie de l’univers « indépendante du fond », purement dynamique afin de ne rien supposer d’extérieur à l’Univers: " Lorsqu’on fait de la « physique dans une boite », le « fond » comprend notamment les conditions initiales, et la méthode expérimentale permet de contrôler les conditions initiales afin de s’assurer que les lois sont indépendantes de ces conditions. En cosmologie, cette distinction entre « lois » et « conditions initiales » aggrave le problème qu’elle résout « dans une boite »: si nos observations du fond diffus cosmologique ne correspondent pas bien à la théorie de l’inflation cosmologique, faudra-il corriger la loi ou les conditions initiales? Smolin critique aussi les théories effectives qui décrivent bien ce qui se passe à une certaine échelle de grandeur, mais en négligeant l’influence de ce qui est beaucoup plus grand ou plus petit." Pour Smolin, la théorie issue du défi cosmologique doit tenir compte de tout, sans rien négliger."

Je vais maintenant retracer "ma lecture" plus complète du livre de Lee Smolin d'une manière peu orthodoxe en ne commençant pas par la partie I ("le poids: le mort du temps), mais par la partie II "Lumière: la renaissance du temps". La partie I fera l'objet d'autre articles. Cette "mort du temps" est comme l'épilogue de la constatation de Lee Smolin traduite par son livre "rien ne va plus en physique (l'échec de la théorie des cordes)". Cette partie I 
explique pourquoi depuis la naissance de la science moderne, avec l'effet Copernic et Galilée, le paradigme newtonien sous-tend toutes les théories y compris les théories quantiques et  la relativité  (le « paradigme newtonien » et ce qu'il a impliqué, dont l'hypothèse des multivers, Il est utile pour décrire l'évolution d'un système dans un laboratoire, mais il perd tout sens appliqué à l'univers entier. Il n'explique pas pourquoi telles ou telles lois sont choisies parmi l'infinité de lois possibles.Selon ce paradigme, un système, quel qu'il soit, pourrait être décrit par un ensemble d'états initiaux qui lui sont attribués, puis par les lois présidant à son évolution en fonction du temps. Mais si ces données sont utilisées initialement pour décrire le système, il n'est pas possible de considérer qu'elles pourraient aussi être le résultat de son évolution. Il faut rechercher d'autres lois, ce que je vais tenter de faire maintenant en commentant celui qui ose affronter un nouveau paradigme, Lee Smolin).

 

http://www.wearealgerians.com/up/uploads/139910915883722.pdf

Rien ne va plus en physique ! - L'échec de la théorie des cordes 

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm

(Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe)

 

 

 

http://medias.dunod.com/document/9782100706679/Feuilletage.pdf (la renaissance du temps Dunod: quelques pages à feuilleter)

 

http://www.paris8philo.com/article-33714241.html: à propos de rien ne va plus en physique: billet de Jean Zin, pour une physique pluraliste, qui nous paraît essentiel pour comprendre les enjeux des théories physiques actuelles qui souvent tendent vers l'impossible, hors toute avancée, toute brèche se fait par dissymétrie, sans souci du qu'en-dira-t-on il suffit de voir l'attitude de Grigori Perelman, si non-chalante vis-à-vis de la communauté scientifique, ou devrait-on dire l'etablishment. Jean Zin reste un grand guetteur de ce qui se passe en science, nous vous recomandonsses articles.

 

1) Le défi cosmologique.

     -Rappel: dans l'article II donnant ma lecture de la renaissance du temps chapitre 8, nous avons vu que pour Lee Smolin, la seule manière d'échapper aux problèmes, dilemmes et paradoxes qui se présentent devant la physique actuelle, c'est d'adopter une méthodologie qui va au-delà du paradigme newtonien, c'est à dire chercher un nouveau paradigme applicable à la physique à l'échelle de l'univers. Sinon, on se place face au risque que la physique finisse dans l'irrationalité et le mysticisme. Mais tous arguments de la première partie qui poussent à éradiquer le temps hors de la physique sont basés sur le paradigme newtonien  et sur l'hypothèse qu'il peut être étendu à l'univers dans son entier. Mais si c'est faux, ces arguments pour éliminer le temps s'écroulent, et quand nous abandonnons le paradigme newtonien, il devient possible de croire que le temps est réel et on peut envisager la construction d'une "vraie(?)" théorie cosmologique dont on espère qu'elle fera mieux que les théories actuelles. 

C'est ce que nous allons voir maintenant en poursuivant l'aventure vers un au-delà des problèmes et paradoxes auxquels se confronte la connaissance actuelle. On l'a vu, l'application d'une loi à n'importe quel morceau de l'univers implique une approximation  parce que c'est faire de la physique dans une boite, et il faut alors négliger toutes les interactions entre ce morceau et le reste de l'univers. Donc, les applications vérifiables d'une loi de la nature sont toutes des approximations et si on veut appliquer une loi sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer. Mais il n'existe qu'un univers, ce qui signifie qu'appliquer une loi particulière à un cas unique et cela ne peut apporter suffisamment d'indices pour affirmer qu'une loi particulière s'y applique. Lee Smolin suggère d'appeler ceci le dilemme cosmologique.

Ce dilemme va nous amener au défi cosmologique, qu'il faudra relever pour sortir de l'impasse.

    -Rien dans la  chair des théories existantes ne peut nourrir une théorie vraiment fondamentale affirme donc Lee Smolin avec force. C'est une idée bien audacieuse quand on sait les succès des théories dominantes, que soit la physique quantique ou la relativité générale. Rappelons une caractéristique que partagent toutes ces théories bien établies qui rend délicate leur extension à l'univers dans son entier: elles divisent toutes le monde en 2 parties, l'une qui est changeante et dont les degrés de liberté évoluent dans le temps, le système étudié, et l'autre qui est supposée immobile, le reste de l'univers, le "fond".  Cette partie, qui ne nécessite pas qu'on la décrive explicitement, se trouve de manière implicite dans ce qui donne sa signification au mouvement décrit dans la première partie qu'on observe: la distance entre les objets mesurés fait implicitement appel à des points fixes (le cadre de référence qui permet la description du système, le référentiel) et le temps par rapport auquel on décrit le mouvement implique l'existence d'une horloge extérieure au système (décrit par l'espace des configurations) et qui permet justement la mesure du temps. C'est sont ces points de référence fixes qui permettent de relier les prédictions de la théorie aux résultats des expériences.

Cette partition du monde en deux parties, l'une dynamique et l'autre statique) est une fiction, mais elle est précieuse quand il s'agit de décrire de petites portions d'espace. La deuxième partie, supposée statique, est en réalité elle aussi constituée de parties dynamiques, et en faisant fi de la dynamique de leur évolution, nous fixons une cadre à l'intérieur duquel nous avons des lois simples. A l'exception de la relativité générale, la géométrie de l'espace-temps est inclus dans le fond de toutes les théories. Le fond inclue aussi le choix des lois puisque celles-ci sont supposées immuables. Et même la relativité générale, qui décrit une géométrie dynamique, considère d'autres structures fixes comme la topologie et la dimension de l'espace. (voir note 1 page 305: D'autres structures à fond fixe incluent la géométrie des espaces  où vivent les états quantiques, dans lesquels est définie une notion de distance. Les structures de fond en relativité générale incluent la structure différentielle de l'espace-temps et, souvent, la géométrie des frontières asymptotiques).

Ce partage du monde en ses composantes dynamiques et un fond qui "le cerne" est comme on vient de la voir la caractéristique géniale du paradigme newtonien. C'est elle qui a contribué au succès fulgurants des modèles scientifiques relativiste et quantique. Mais c'est paradoxalement ce qui rend ce paradigme inapplicable dans sa globalité. En effet, il ne peut pas exister de composante statique car tout dans l'univers change et il n'existe aucun extérieur, rien par rapport les mouvements du reste puissent être mesurer si l'univers est ce qui contient TOUT. Surmonter ce obstacle est ce que Lee Smolin appelle le défi cosmologique.     

     -Mais comment surmonter cet obstacle et relever le défi? Nous devons formuler une théorie nouvelle, que nous pourrons appliquer de façon consistante (sans incohérence) à TOUT l'univers. Dans une telle théorie, chaque "acteur" dynamique doit être défini en terme d'autres acteurs (et non en fonction de paramètres extérieurs tels que le temps t). Dans cette théorie il n' a nul besoin et pas de place pour un fond fixe. On dit que de telles théories sont "indépendantes du fond". Remarque, voir note 2 Page 305: "les termes "dépendantes du fond" et "indépendantes du fond" ont un usage plus limité dans les théories quantiques de la gravitation; dans ce contexte, une théorie dépendante du fond est une théorie qui suppose un fond d'espace-temps classique fixe. Les théories des perturbations, telles la relativité générale quantique par perturbations et la théorie des cordes par perturbation, sont dépendantes du fond. Les approches indépendantes du fond de la gravitation quantique incluent la gravitation quantique à boucles, les ensembles causaux, les triangulations causales dynamiques et la gravité quantique."

Le dilemme cosmologique, qui a été présenté déjà dans l'article 1 est constitutif du paradigme newtonien puisque ce sont précisément les caractéristiques qui ont conduit à son succès qui deviennent la raison de son échec à jouer un rôle de base pour une théorie de la cosmologie. Il n'est pas surprenant qu'une des réponses au dilemme cosmologique soit l'hypothèse des multivers où on pose que l'univers n'est qu'un dans une vaste multitude, car toutes nos théories ne sont applicables qu'à des systèmes beaucoup plus vastes. Alors comment sortir de cette fuite en avant qui n'est pas sans rappeler l'empilement de tortues à l'infini soutenant la Terre pour expliquer (avant Galilée) pourquoi les corps tombent t'ils? Continuons donc avec Lee Smolin!

 

 



2) Quelle est la différence entre la cosmologie et des expériences en laboratoire?

     -Pour les expériences en laboratoire ou concernant une partie de l'univers, nous contrôlons les conditions initiales et nous les faisons varier afin de tester différentes hypothèses sur les lois. Mais en cosmologie, nous ne pouvons atteindre les conditions initiales car elles ont conditionné l'univers dans sa prime jeunesse et nous ne pouvons qu'émettre des hypothèses sur ce qu'elles furent. Par conséquent, en tentant d'expliquer une observation cosmologique en utilisant le paradigme newtonien, on fait 2 hypothèses, une sur les conditions initiales et l'autre sur les lois qui ont agi sur elles; D'ordinaire, en faisant "de la physique dans une boite", en contrôlant les conditions initiales de l'expérience, nous pouvons par la même occasion tester les hypothèses concernant les lois. Mais  en cosmologie, il faut tester simultanément le hypothèses sur les lois et les conditions initiales, ce qui affaiblit l'efficacité de chaque test. Supposons que nous fassions une prédiction, mais que l'observation soit en désaccord. Alors, nous pouvons soit modifier l'hypothèse sur les lois, soit modifier notre hypothèse sur les conditions initiales, chaque attitude pouvant modifier le résultat de l'expérience. Mais nous sommes face à un nouveau problème, car comment savoir laquelle des deux hypothèses a besoin d'être corrigée? Tant que les observations concernent seulement une partie de l'univers (étoile, galaxie, ensemble même grand de galaxies), le test de la loi que nous pouvons faire est basé sur des cas, nombreux la plupart du temps). Les hypothèses sont toutes soumises à la même loi, donc une différence entre elles doit être attribuée à des différences dans leurs conditions initiales. Mais lorsqu'il s'agit de l'univers dans sont entièreté, il devient impossible de distinguer entre les effets d'un changement d'hypothèse et sur une loi ou d'un changement d'hypothèse sur les conditions initiales. 

    

     

http://www.darksideofgravity.com/CMB.htm (le CMB)

-Ce problème "s'invite" donc dans les recherches en cosmologie.

Depuis qu'on sait que l'univers a une origine et même si cela est contesté, les tests de l'univers primordial, doivent en particulier rendre compte des structures vues dans le fond diffus cosmologique (CMB). Ce rayonnement micro-ondes, est un reliquat de l'univers primitif, dont Wmap nous a donné un instantané des conditions existantes 380 000 ans après le big bang. On sait que le modèle du big-bang a posé des problèmes (problème de l'horizon, de l'homogénéité...) qui semblent explicables par la théorie de l'inflation cosmologique qui fut proposée par Allan Guth en 1979. L'inflation a étiré et aplani toutes les fluctuations initiales qui pouvaient être présentes et prédit dans le CMB des motifs très similaires à ce qui a été observé. Mais depuis quelques années, des observateurs ont rapporté la présence d'une nouvelle structure dans le CMB non prédite par la théorie courante de l'inflation. Il s'agit de la "non-gaussianitédu CMB, une particularité que la théorie standard de l'inflation devrait exclure.

(voir Amit P. S. Yadav et Benjamin D. Wandelt: Détection de la non-gaussianité "non-Gaussianité" (fNL) dans les données WMAP 3-year à plus 99.5% de confiance en 2008)  https://arxiv.org/pdf/0712.1148.pdf) voir aussi Xingang Chen , Min-xin Huang , Shamit Kachru , Gary ShiuSignatures observationnelles et non Gaussianities de l'inflation générale Champ unique - https://arxiv.org/pdf/hep-th/0605045v4.pdf).

Comme dans le chapitre précédent, si cette observation se confirme, il y a deux options pour l'expliquer: modifier la théorie ou bien modifier les conditions initiales. Juste après le premier article présentant la possibilité de cette non-gaussianité, il y eu des tentatives pour expliquer ces observations. Certains modifièrent les lois, d'autres les conditions initiales. Par exemple, Ivan Agullo dans  https://arxiv.org/abs/1507.04703  écrivit: "Nous soutenons que l'asymétrie de puissance anormale observée dans le fond diffus cosmologique (CMB) peut avoir son origine dans un rebond précédant l'inflation cosmique. Dans la cosmologie quantique à boucles (LQC) la grande singularité bang est génériquement remplacé par un rebond en raison des effets gravitationnels quantiques". Une autre tentative a été faite par R. Holman et Andrew J. Tolley pour l'amélioration de non-gaussianité des États initiaux ExcitésLes deux stratégies expliquent en fait les observations qui ont été annoncées en les "rétro-prédisant"  Il était prévisible que les deux tentatives marcheraient, car elle obéissent au paradigme newtonien. Mais, comme cela est souvent le cas pour la science observationnelle et comme pour les ondes gravitationnelles, des observations ultérieures ont échoué. Et il semble que les chercheurs na savent toujours pas s'il existe véritablement une non-gaussianité. Voir note 4 page 306: Mais cela ne veut pas dire que les effets des conditions initiales sur le CMB ne peuvent jamais être distinguées de changements dans la théorie de l'inflationau moins à l'intérieur de catégories fixées de modèles. Voir Enhanced local-type inflationary trispectrum from a non-vacuum initial state par Ivan Agullo , Jose Navarro-Salas , Leonard Parker  (https://arxiv.org/pdf/1112.1581v2.pdf 2008).

Quand il y a deux manières différentes d'accorder une théorie aux données, on parle de dégénérescence (En physique quantique, la dégénérescence est le fait pour plusieurs états quantiques distincts de se retrouver au même niveau d'énergie. Un niveau d'énergie est dit dégénéré s'il correspond à plusieurs états distincts d'un atomemolécule ou autre système quantique. Le nombre d'états différents qui correspond à un niveau donné est dit son degré de dégénérescence). Dans le cas présent, sachant que les lois et les conditions initiales sont décrites par certains paramètres, il y a deux ajustements distincts de paramètres permettant de reproduire les données, ce qui explique la dégénérescence. Habituellement dans de tels cas, on effectue de nouvelles observations pour déterminer quel est l'ajustement correct. 
Avec un tel événement qui ne s'est produit qu'une seule fois, il n'est pas possible de résoudre la dégénérescence. (Voir note 6 page 306: Le caractère unique de l'univers se dresse en obstacle contre d'autres tentatives de tester l'univers primordial. En physique de laboratoire ordinaire, nous devons toujours gérer le bruit qui survient des incertitudes statistiques dans les données. Ceci peut souvent être diminué en effectuant de nombreuses mesures.Du fait que l'univers ne s'est produit qu'une fois, ceci est impossible dans certaines observations cosmologiques.  Ces incertitudes statistiques sont connues sus le nom de variance cosmique = incertitude statistique inhérente aux observations de l'univers à des distances extrêmes.)


3) Le  paradigme newtonien vu comme reflet mathématique de la nature est t-il un fantasme métaphysique?

     3-1) Ré-évaluation des théories. Mais, si on ne peut pas séparer le rôle des lois et et conditions initiales, le paradigme newtonien ne perd t-il pas son pouvoir explicatif des causes des phénomènes physiques. La mécanique newtonienne ou la physique quantique étaient pourtant de bonnes candidates pour être des théories fondamentales, miroirs parfaits du monde naturel où tout ce qui est vrai de la nature trouverait un écho dans un fait mathématique qui serait vrai pour la théorie. Le paradigme de newton, basé sur des lois "intemporelles"  agissant sur un espace de configuration intemporel est dans ce cadre, essentiel à cet effet miroir. 

Au vu des difficultés rencontrées par la physique, Lee Smolin suggère rien moins que voir dans cet effet miroir un fantasme métaphysique qui mène aux problèmes, dilemmes et confusions constatés dès qu'on essaye d'appliquer le paradigme newtonien à l'ensemble de l'univers. Cela nécessite de  revoir la signification des théories au sein de ce paradigme et une ré-évaluation pour distinguer les candidates aux théories fondamentales des descriptions approchées des petits sous-systèmes de l'univers. Selon Smolin, cette ré-évaluation a déjà été faite, aboutissant à deux changements de perspective simultanés:

     *"Toutes les théories avec lesquelles nous travaillons, incluant le modèle standard de la physique des particules élémentaires et la relativité générale sont des théories approchées, s'appliquant à des subdivisions de la nature qui incluent seulement un sous-ensemble de degrés de liberté de l'univers. Nous appelons une telle théorie approchée théorie effective".

     *Dans toutes nos expériences et observations impliquant des subdivisions de la nature, nous enregistrons les valeurs d'un sous-ensemble de degrés de liberté et ignorons le reste. Les enregistrements qui en résultent sont comparés aux prédictions des théories effectives".Ainsi, le succès actuel de la physique repose sur l'étude de ces subdivisions de la nature, modélisées par des théories effectives. Dans l'histoire de la physique, on n'a jamais pu comparer les prévisions d'une théorie voulant être "vraiment fondamentale" avec l'expérience (une théorie "fondamentale" ne peut comprise comme une théorie effective). Pour quelques compléments, voir futura-sciences.com; "ldémarche des théories effectives est la même pour tous les phénomènes. À partir d'une théorie adéquate à une échelle donnée, on cherche à comprendre l'origine des paramètres pertinents de cette théorie effective en fonction de paramètres plus fondamentaux apparaissant dans une autre théorie effective valable à plus petite échelle. Cette approche de type « poupées russes » s'applique à la physique atomique, la physique nucléaire et enfin culmine avec le modèle standard de la physique des particules. Ce modèle est une théorie effective possédant 20 paramètres pertinents. Dans le monde de l'infiniment petit, les paramètres pertinents sont de trois types : l'énergie du vide, les masses des particules et les couplages entre particules".

Voyons ces points plus en détail.


     3-2) Point 1: La physique expérimentale est l'étude des subdivisions de la nature.

     -Le sous-système modélisé par une théorie approchée comme s'il existait seul dans l'univers, en négligeant tout ce qui lui est extérieur, s'appelle un système isolé (L'univers dans son ensemble est considéré pour l'instant comme un système isolé, ce qui reste un postulat à démontrer). Mais il ne faut pas oublier que l'isolement du reste de l'univers, qui est négligé, n'est jamais complet. Il y a toujours des interactions entre entre tout sous-système et les choses qui lui sont extérieures. De fait, ce sont toujours des "systèmes ouverts".  (système qui interagit en permanence avec son environnement. L'interaction peut se faire via des informations, de l'énergie ou des matières transférées vers ou depuis les frontières du système, en fonction de la discipline qui définit le concept. La notion de système ouvert s'oppose à celle de système isolé qui n'échange ni énergie, ni matière, ni information avec son environnement). Quand on fait "de la physique dans une boite" on fait l'approximation qu'un système ouvert est un système isolé. Il n'y a que l'univers qui puisse être un système isolé. "L'art" de l'expérimentation consiste à transformer un système ouvert en un système "approximativement" isolé, ce qui ne peut jamais se faire parfaitement.  En premier lieu, les mesures effectuées sur un système (en particulier un système quantique) interfèrent avec lui. Pour chaque expérience, c'est une véritable gageure que d'extraire les données qui sont intéressantes du bruit extérieur au sein d'un système imparfaitement isolé. C'est bien ce qui s'est passé pour la prétendu découverte des ondes gravitationnelles primitives3) A-t-on vu les ondes gravitationnelles primordiales ? Non. Il y a peu de temps, eut lieu une grande effervescence autour des mesures de l’expérience BICEP2 qui pensait avoir mesuré les ondes gravitationnelles primordiales

     -Principe de non-isolation des systèmes.

Les scientifiques font tout ce qu'ils peuvent pour protéger leurs expériences de la contamination par des vibrations, des champs, des rayonnements venus de l'extérieur. Cela suffit dans beaucoup de cas, mais certaines expériences  délicates sont affectées par le bruit issu des rayons cosmiques, ou cesses pour détecter les neutrinos du soleil. On peut enfouit le laboratoire dans une mine à des km de profondeur. On réduit ainsi le bruit de fond aléatoire dû aux autres rayonnements à des niveaux gérables, mais les neutrinos passent toujours. Il n'existe aucun moyen pratique d'isoler un laboratoire des neutrinos, les détecteurs enterrés en profondeur sous le pôle sud enregistrent des neutrinos entrés par le pôle nord et qui ont donc traversé la planète ("La difficulté de mise en œuvre d’IceCube vient du fait que les 5160 sphères photosensibles «ne doivent détecter que les neutrinos extrasolaires», dit Mathieu Ribordy. En effet, des neutrinos sont aussi générés dans le Soleil ou lors de l’interaction des rayons cosmiques avec l’atmosphère terrestre. Dès lors comment faire le tri? La Terre fait office de filtre, et seuls les neutrinos cosmiques provenant du ciel septentrional, qui auront donc d’abord traversé toute la planète, sont analysés en Antarctique".) Et, même si on pouvait construire des murs de béton immensément épais, il y a encore quelque chose qui passerait, la gravitation. En effet, rien ne peut nous en protéger ni stopper la propagation des ondes gravitationnelles, donc rien ne peut être parfaitement isolé. C'est ce qu'a découvert Lee Smolin en voulant modéliser une boite contenant des ondes gravitationnelles rebondissant contre ses parois, mais cela ne marchait jamais, car elles passaient à travers ces parois. Si on augmente la densité des parois en les faisant devenir de plus en plus hautes afin qu'elles puissent réfléchir le rayonnement gravitationnel, elles s'effondre en trous noirs avant d'avoir pu atteindre une limite. Après de nombreuses tentatives et hypothèses, Smolin put démontrer qu'aucun mur ne peut contrer la pénétration des ondes gravitationnelles, quelle que soit la matière dont le mur est fait, son épaisseur ou sa densité.

Voir 1) The thermodynamics of gravitationnal radiation (mars 1984): 

"Je conjecture, et je montre que, pour une large classe de cas , étant donné une hypersurface de type espace sur laquelle existe une distribution arbitraire de gravitons linéarisés et de matière, laquelle répond à la condition d'énergie positive, la valeur moyenne du nombre d'événements dans lesquels un graviton est absorbé ou dispersés de façon inélastique par la matière dans le temps t , est toujours inférieure à la valeur moyenne du nombre de gravitons dans l'état initial (sauf pour un ensemble de configurations initiales de mesure nulle). Les conséquences de ce résultat sont: (1) l'impossibilité pour tout système contenant la radiation gravitationnelle d'atteindre l' équilibre thermique dans un temps fini, (2) l'absence d'une catastrophe ultraviolette pour le rayonnement gravitationnel, (3) l'impossibilité de mesurer avec précision l'état quantique du champ gravitationnel linéarisé, et (4) l'impossibilité de construire un laser à ondes gravitationnelles."

Voir 2) Sur l'entropie intrinsèque du champ de gravitation (mai 1985) "Je montre que dans la relativité générale linéarisée il est impossible de construire un détecteur par l'utilisation duquel l'état quantique du champ gravitationnel linéarisé peut être déterminée de manière fiable. Ceci parce qu'il n'y a pas de matériau satisfaisant à la condition de l'énergie positive qui puisse servir de bon conducteur ou absorbeur de rayonnement gravitationnel au-delà d'une gamme limitée de fréquences. Si cette propriété est vraie de la théorie complète, alors on peut conclure qu'une certaine proportion de l'énergie et de l'information portée par une onde gravitationnelle est irréversiblement perdue, ce qui correspond à l'entropie intrinsèque associée à une distribution de rayonnement gravitationnel."

Voir aussi: http://link.springer.com/article/10.1007/BF00770328 (par John Dell: Sur l'impossibilité de contenir le rayonnement gravitationnel en équilibre thermique dans une boîte) )

Au contraire, David Garfinkle et Robert M. Wald affirment:  dans http://link.springer.com/article/10.1007/BF00761904): "Nous montrons qu'il est possible, en principe, de construire une boîte qui contiendra le rayonnement gravitationnel pour un temps assez long pour thermaliser il. La boîte est une coquille sphérique mince de matière chargée avec un grand décalage vers le rouge à la surface de la coquille. Le rayonnement est maintenu dans la boîte par le potentiel gravitationnel de la coque et est thermalisée par la transformation entre le rayonnement électromagnétique et gravitationnelle. Nous calculons le temps d'échapper du rayonnement et de montrer qu'il est plus long que le temps de conversion."

De même, T. Padmanabhan , TP Singh  écrivent dans Une note sur la thermodynamique du rayonnement gravitationnel "Il est montré que la radiation gravitationnelle linéarisé confiné dans une cavité peut atteindre un équilibre thermique si la densité moyenne du rayonnement et de la taille de la cavité satisfont à certaines contraintes." (https://arxiv.org/pdf/gr-qc/0305030v2.pdf)

 

Pour obtenir les résultats précédents de Lee Smolin, il n'y a que 3 suppositions à faire: les lois de la relativité générale sont vraies, l'énergie contenue dans la matière est positive et le son ne peut se propager plus vite que la vitesse de la lumière. Sur un plan fondamental, cela signifie qu'il n'existe rien dans la nature qui puisse être un système isolé des influences du reste de l'univers. C'est ce que Lee Smolin appelle le principe de non isolation des systèmes.

Une autre raison pour laquelle modéliser un système ouvert comme si c'était un système isolé est toujours une approximation, c'est que nous ne pouvons anticiper ce qui peut arriver à tout système sur lequel on fait une mesure ou une expérience. On peut mesurer le bruit, et faire avec, mais n'importe quel événement aléatoire peut arriver à notre système de la part du monde extérieur: un avion qui s'écrase sur le laboratoire, un astéroïde qui entre en collision avec la Terre, une coupure de courant intempestive qui interrompt l'expérience etc etc... Il faudrait même envisager une transition de phase tandis que le faux vide dans lequel nous vivons se dissipe (voir Sidney Coleman & Frank de Luccia "Gravitational Effects on and Vaccum Decay"  ou https://arxiv.org/pdf/hep-th/0211160.pdf (Heretics of the False Vacuum: Gravitational Effects On and Of Vacuum Decay. 2). Stephen Hawking reprend aussi une idée similaire: "le boson de Higgs peut détruire l'univers".

En modélisant une expérience comme si c'était un système isolé, nous excluons de fait toutes ces possibilités du modèle. Pour les incorporer, il faudrait modéliser l'univers dans son entièreté. Mais il est impossible de faire de la physique sans les exclure, ce qui implique que notre physique est basée sur des approximations.

 

     3-2) Point 2: Théories effectives mais approchées.

     -Ainsi donc, toutes les théories importantes de la physique sont des modèles de subdivisions de la nature produites par les expérimentateurs. Si on a pu les considérer comme fondamentales par le passé, maintenant les théoriciens viennent à comprendre qu'elles sont seulement des descriptions efficaces mais ne concernent qu'un nombre réduit de degrés de libertés. On peut le mettre en évidence avec une théorie qui marche bien, celle de la physique des particules dont l'idée remonte pourtant au moins au vie siècle av. J.-C.. À l'époque, elle reposait au fond sur l'incapacité à maîtriser la notion de continu : voir les paradoxes de Zénon d'Élée. Les expériences montrent que nous ne pouvons atteindre que jusqu'à certaine échelles de longueur et la plus petite est actuellement d'environ 10 -17 cm atteinte au LHC au CERN alors que la limite au-delà de laquelle la notion de longueur perd une partie de son sens est la longueur de planck {\displaystyle \ell _{P}=1{,}616\ 252\times 10^{-35}}m. Cela veut dire que le modèle standard, qui s'accorde pourtant avec toutes les expériences réalisées jusqu'ici, doit être considéré comme une approximation, d'autant plus qu'il ne peut rien dire sur la gravitation. Il néglige des phénomènes actuellement inconnus qui pourraient éventuellement le mettre en défaut s'il était possible de sonder les distances plus courtes que celles que permet la technologie actuelle.    

  

 

 

-Principe d'incertitude et relation distance/énergie.

Le principe d'incertitude de Heisenberg, désigne toute inégalité mathématique affirmant qu'il existe une limite fondamentale à la précision avec laquelle il est possible de connaître simultanément deux propriétés physiques d'une même particule ; ces deux variables dites complémentaires peuvent être sa position et sa quantité de mouvement:  {\displaystyle \sigma _{x}\sigma _{p}\geq {\frac {\hbar }{2}}}Le site "chercheursduvrai.fr" précise: "De façon imagée, on peut dire qu’une particule ayant une onde avec une grande longueur d’onde n’est pas bien localisée et donc son comportement est plutôt celui d’une onde (une onde est un phénomène non localisé). Lorsque la longueur d’onde se raccourcit, la particule apparaît de plus en plus localisée et se comporte de plus en plus comme un corpuscule (un corpuscule est une entité ayant une dimension et une position bien déterminées). En fait, Werner Heisenberg a étudié de près cette question et en a déduit des relations liant la précision que l’on peut obtenir de la vitesse et de la position d’une particule d’une part, et la précision de la mesure de son énergie en fonction de la durée de la mesure d’autre part. Ces relations sont connues sous le nom de relations d’incertitude d’Heisenberg".

Cela signifie qu'il existe une relation inverse entre l'échelle de longueur et l'énergie (par la vitesse) en physique quantique. Pour pouvoir sonder à une certaine échelle de longueur, il faut des particules ou un rayonnement dont l'énergie dépasse un certain seuil. Pour explorer les distances de plus en plus courtes, il faut donc sonder avec des particules ayant de plus en plus d'énergie. La limite atteinte aujourd'hui au CERN correspond à un maximum pour les énergies des processus que nous pouvons (savons) observer. Mais, la Relativité Générale dit qu'énergie et masse c'est la même chose. Par conséquent quand on a sondé seulement jusqu'à une certaine échelle d'énergie, comment savoir si nous n'avons pas ignoré des particules trop massives pour avoir été crées dans un accélérateur de particules? Les phénomènes qui nous échappent encore pourraient concerner toutes sortes de particules, mais aussi des forces encore inconnues. Et même, les principes de la mécanique quantique pourraient s'avérer faux (tout comme les épicycles de Ptolémée) et nécessiter des modifications pour décrire les phénomènes pour des longueurs plus courtes et des énergies plus élevées que celles que les scientifiques expérimentent actuellement.


     -Notion de théorie effective. Cela porte certainement un coup à certaines idées devenues clichés comme celle citée par Richard Feynman selon laquelle "la simplicité et la beauté sont les signes distinctifs de la vérité". En effet, comment parler de la vérité du modèle standard autrement que comme une théorie effective, c'est à dire compatible avec l'expérience mais fiable seulement à l'intérieur d'un certain domaine puisque on ne sait pas ce qui peut se cacher aux très hautes énergies où de nombreuses hypothèses peuvent être cohérentes avec une théorie ou une autre. Certes elles possèdent une simplicité intrinsèque car elles doivent être cohérentes de la manière la plus simple et élégante que possible avec une extension possible de la théorie actuelle dans des domaines inconnus. L'élégance de la relativité générale et du modèle standard s'explique lorsqu'on les considère comme théories effectives et leur beauté est une conséquence du fait qu'elles sont effectives et approchées. Ce sont des signes non de la vérité, mais d'un modèle approché pour un domaine (limité) de phénomènes. Voir note 9 page 306: Ceci explique pourquoi les corps en chute libre voyagent le long  de paraboles. Ces courbes satisfont à des équations qui sont simples parce qu'elles ne nécessitent que 2 éléments d'information pour les définir: l'accélération due à la gravitation et la vitesse initiale avec la direction du mouvement.

Cette notion de théorie effective reflète une plus grande maturité des théoriciens et de la théorie. Comme dans la vie réelle où avec l'âge on ne cherche plus le seul idéal (la théorie fondamentale), mais nous gagnons en confiance sur ce que nous connaissons vraiment et acceptons plus facilement notre ignorance sur ce que nous ne connaissons pas. Cela peut sembler décevant. Depuis Galilée (pour qui les mathématiques, ce « langage décrivant la nature » qu'il appelait de ses vœux pour « l'écriture mathématique du livre de l'Univers ») en passant par Newton avec son oeuvre monumentale "Philosophiae naturalis principia mathematica puis par Einstein avec la Relativité Générale, la physique était censée être la quête des lois fondamentales de la nature. Une théorie effective n'est pas que cela. Elle doit permettre la compréhension de ce qu'est la progrès en construisant des théories approchées toujours meilleures qui mettent en mesure de pousser les expériences toujours plus loin aux distances toujours plus courtes et aux énergies plus élevées. Comme le modèle standard, ce sera une théorie effective mais qui sera applicable au sein d'un domaine de plus en plus élargi. On peut considérer la physique newtonienne comme théorie effective s'appliquant à un domaine où les vitesses sont beaucoup plus faibles que celles de la lumière et où les effets quantiques peuvent être négligés. La relativité générale qui l'a supplantée a augmenté le domaine de validité de la physique newtonienne et fut candidate à devenir la description fondamentale de la nature. Mais elle laisse de côté les phénomènes quantiques et elle est maintenant comprise comme une théorie effective, au mieux l'approximation d'une théorie quantique unifiée de la nature. De même, la théorie quantique est l'approximation d'une théorie plus fondamentale. Un indice en est que ses équations sont linéaires, c'est à dire que les effets sont toujours directement proportionnels à leurs causes alors que dans la nature la plupart des effets du monde réel sont non-linéaires, ce qui est la raison de la difficulté à reproduire fidèlement des informations par des techniques analogiques. "Maintenant on s’occupe de plus en plus, et à juste titre, de physique non-linéaire et bifurcations. C’est en fait la physique préférée de la nature, mais elle n’admet que rarement de solutions analytiques, d’où sa mise à l’écart dont elle sort à peine. Et pourtant quelle richesse de comportements nous apporte-t-elle !".

Comme l'écrit Lee Smolin, "il y a fort à parier que que ce sera également le cas pour la mécanique quantique".

 

4) Conclusion.  Nous avons vu dans l'article II donnant ma lecture de la renaissance du temps chapitre 8, que pour Lee Smolin, la seule manière d'échapper aux problèmes, dilemmes et paradoxes qui se présentent devant la physique actuelle, c'est d'adopter une méthodologie qui va au-delà du paradigme newtonien, c'est à dire chercher un nouveau paradigme applicable à la physique à l'échelle de l'univers. Sinon, on se place face au risque que la physique finisse dans l'irrationalité et le mysticisme.On l'a vu, l'application d'une loi à n'importe quel morceau de l'univers implique une approximation  parce que c'est faire de la physique dans une boiteet il faut alors négliger toutes les interactions entre ce morceau et le reste de l'univers. Donc, les applications vérifiables d'une loi de la nature sont toutes des approximations et si on veut appliquer une loi sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer. Mais il n'existe qu'un univers, ce qui signifie qu'appliquer une loi particulière à un cas unique et cela ne peut apporter suffisamment d'indices pour affirmer qu'une loi particulière s'y applique. Lee  Smolin suggère d'appeler ceci le dilemme cosmologique.  Rien dans la  chair des théories existantes ne peut nourrir une théorie vraiment fondamentale affirme t-il avec force.

Ce partage du monde en ses composantes dynamiques et un fond qui "le cerne" est comme on vient de la voir la caractéristique géniale du paradigme newtonien. C'est elle qui a contribué au succès fulgurants des modèles scientifiques relativiste et quantique. Mais c'est paradoxalement ce qui rend ce paradigme inapplicable dans sa globalité. En effet, il ne peut pas exister de composante statique car tout dans l'univers change et il n'existe aucun extérieur, rien par rapport à quoi les mouvements du reste puissent être mesurés si l'univers est ce qui contient TOUT. Surmonter cet obstacle est ce que Lee Smolin appelle le défi cosmologique.     

Mais comment surmonter cet obstacle et relever le défi? 

Nous devons formuler une théorie nouvelle, que nous pourrons appliquer de façon consistante (sans incohérence) à TOUT l'univers. Dans une telle théorie, chaque "acteur" dynamique doit être défini en terme d'autres acteurs (et non en fonction de paramètres extérieurs tels que le temps t). 

La mécanique newtonienne ou la physique quantique étaient pourtant de bonnes candidates pour être des théories fondamentales, miroirs parfaits du monde naturel où tout ce qui est vrai de la nature trouverait un écho dans un fait mathématique qui serait vrai pour la théorie. Le paradigme de newton, basé sur des lois "intemporelles"  agissant sur un espace de configuration intemporel est dans ce cadre, essentiel à cet effet miroir. Au vu des difficultés actuelles rencontrées par la physique, Lee Smolin suggère rien moins que de voir dans cet effet miroir un fantasme métaphysique qui mène aux problèmes, dilemmes et confusions constatés dès qu'on essaye d'appliquer le paradigme newtonien à l'ensemble de l'univers. Une ré-évaluation, déjà effective chez les physiciens, aboutit à deux changements de perspective simultanés:

     *"Toutes les théories avec lesquelles nous travaillons, incluant le modèle standard de la physique des particules élémentaires et la relativité générale sont des théories approchées, s'appliquant à des subdivisions de la nature qui incluent seulement un sous-ensemble de degrés de liberté de l'univers. Nous appelons une telle théorie approchée théorie effective".

     *Dans toutes nos expériences et observations impliquant des subdivisions de la nature, nous enregistrons les valeurs d'un sous-ensemble de degrés de liberté et ignorons le reste. Les enregistrements qui en résultent sont comparés aux prédictions des théories effectives"


Ainsi, le succès actuel de la physique repose sur l'étude de ces subdivisions de la nature, modélisées par des théories effectives. Dans l'histoire de la physique, on n'a jamais pu comparer les prévisions d'une théorie voulant être "vraiment fondamentale" avec l'expérience (une théorie "fondamentale" ne peut comprise comme une théorie effective). Examinons ces points.

     Point 1: La physique expérimentale est l'étude des subdivisions de la nature. Le sous-système modélisé par une théorie approchée comme s'il existait seul dans l'univers, en négligeant tout ce qui lui est extérieur, s'appelle un système isoléSur un plan fondamental, cela signifie qu'il n'existe rien dans la nature qui puisse être un système isolé des influences du reste de l'univers. C'est ce que Lee Smolin appelle le principe de non isolation des systèmes.

     Point 2): Théories effectives mais approchéesAinsi donc, toutes les théories importantes de la physique sont des modèles de subdivisions de la nature produites par les expérimentateurs. Ceci est une prise de conscience qui a son prix à payer: le prix du succès de nos théories actuelles est qu'elles sont des approximations. 


Conclusion de Lee Smolin:  "il n'est pas interdit de cultiver l'ambition d'inventer une théorie fondamentale qui décrira enfin la nature sans approximation. Mais la logique comme l'histoire nous disent que ceci sera impossible tant que nous resterons dans le paradigme newtonien. Aussi admirables que soient la physique newtonienne, le relativité générale, la mécanique quantique et le modèle standard, ils ne pourront nous servir de canevas pour une théorie fondamentale en cosmologie. Le seul chemin possible vers une telle théorie nous force à relever le défi cosmologique et à façonner une théorie hors du monde du paradigme newtonien, pouvant être appliquée à l'univers entier sans aucune approximation.
C'est ce qui va être envisagé dans le prochain article qui sera consacré à "ma lecture" du chapitre 10 du livre le Lee Smolin: NOUVEAUX PRINCIPES DE COSMOLOGIE.
 

liens:  https://www.jp-petit.org/science/smolin/SmolinLivre.pdf (Sur le livre de Lee Smolin Michel Mizony juillet 2007) https://www.unil.ch/files/live/sites/philo/files/shared/philosophie_des_sciences/Lam/Aspects_structuraux_de_l_espace-temps.pdf (Aspects structuraux de l’espace-temps dans la théorie de la relativité générale par Vincent Lam Université de Lausanne) 
http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/histoire-gravite-1-Aristote-Descartes.xml (Pourquoi les corps tombent-ils ? Une histoire de la gravité d'Aristote à Einstein (1/3))

http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/histoire-gravite-2-Hooke-Newton.xml  (Pourquoi les corps tombent-ils ? Une histoire de la gravité d'Aristote à Einstein (2/3))

http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/histoire-gravite-3-Huygens-Einstein.xml (Pourquoi les corps tombent-ils ? Une histoire de la gravité d'Aristote à Einstein (3/3))

http://www.lesaviezvous.net/nature/animaux/de-nombreuses-cultures-croient-que-la-terre-repose-sur-le-dos-dune-tortue-geante.html (de nombreuses cultures croient que nous vivons sur le dos d'une tortue géante)

http://www.sartoretti.org/display.php?id1=1786 (Les premiers maîtres de la gravitation D'Aristote à Poincaré, il a fallu des siècles pour tirer de l'observation des pommes qui tombent une description mathématique de leur chute. Et parvenir enfin à une théorie scientifique)

http://www.aim.ufr-physique.univ-paris7.fr/CHARNOZ/homepage/GRAVITATION/gravitation.html   (L'HISTOIRE DU CONCEPT DE GRAVITATION Par Sébastien Charnoz )
http://www.la-bible-sur-le-net.org/etudes/La_bible/labible13.htm (
Les hindous se figuraient que la terre reposait sur plusieurs fondements successifs : D’abord sur quatre éléphants, les éléphants sur une tortue géante, et la tortue sur un gigantesque serpent enroulé qui flottait sur les eaux de l’univers)
https://www.cairn.info/revue-de-metaphysique-et-de-morale-2004-3-page-399.htm (marc lachièze-rey: cosmologie scientifique)

http://www2.iap.fr/users/pitrou/publi/tapuscrit.pdf (Thèse Cyril PITROU: Dynamique non-linéaire et anisotropie primordiale en cosmologie)

http://lptms.u-psud.fr/nicolas_pavloff/files/2010/03/cours_cmplx.pdf (champ moyen et théories effectives)

http://itp.epfl.ch/webdav/site/itp/users/114207/public/RelGen-v3.pdf (Prof. Hervé Kunz Institut de Théorie des Phénomènes Physiques Faculté des Sciences de Base, Physique CH-1015 Lausanne)


relativité générale:

http://etienneklein.fr/wp-content/uploads/2016/05/coursRG-version-10-mai-2016.pdf (dans etienneklein.frINTRODUCTION A LA RELATIVITE GENERALE Luc BLANCHET GRεCO, Institut d’Astrophysique de Paris, UMR 7095 du CNRS, Université Pierre & Marie Curie)

https://hal.archives-ouvertes.fr/cel-00092961/document (relativité générale pour débutants)

http://www-cosmosaf.iap.fr/MIT-RG1F.pdf (Cours de Relativité Générale D’après “ lecture notes on General relativity ” De Sean M. Carroll http://preposterousuniverse.com/grnotes)

http://itp.epfl.ch/webdav/site/itp/users/114207/public/RelGen-v3.pdf (Relativité Générale Prof. Hervé Kunz Institut de Théorie des Phénomènes Physiques)

http://www.bourbaphy.fr/damour4.pdf (séminaire poincaré: La Relativité générale aujourd’hui Thibault Damour Institut des Hautes Etudes Scientifiques)

http://homepages.ulb.ac.be/~gbarnich/Relatgene.pdf (Introduction à la relativité générale par Christiane Schomblond et Glenn Barnich Universit´e Libre de Bruxelles)


autres liens: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01165379/document (Géométrie des espaces de tenseurs Une approche effective appliquée à la mécanique des milieux continus par Marc Olive)

problème des neutrinos solaires: Le problème des neutrinos solaires est apparu récemment avec la création de structures permettant la détection des neutrinos, et en particulier Super-Kamiokande dans les années 1990 au Japon.

Résolution du problème:  Il provient d'une quantité trop faible de neutrinos détectés par rapport à la valeur théorique

Le problème du manque de neutrinos solaires détectés est à présent attribué à des oscillations des neutrinos. La physique quantique prédit en effet la possibilité que les neutrinos puissent changer de nature ('osciller'), si leur masse n’est pas rigoureusement nulle, c’est-à-dire qu’un neutrino électronique puisse spontanément au bout d’un certain temps se transformer en neutrino muonique ou tauique, et vice-versa, ceci même dans le vide. Le déficit en neutrinos électroniques détectés serait donc dû selon cette hypothèse au fait que parmi les neutrinos émis par le soleil, tous de type électronique, un certain nombre se transformerait pendant le trajet Soleil-Terre en neutrinos muoniques ou tauiques, que les détecteurs actuels ne perçoivent pas.

Accessoirement la validation de ce phénomène dit d'oscillation a par ailleurs conduit à déduire que le neutrino a bien une masse non nulle.

 

https://www-fourier.ujf-grenoble.fr/~faure/enseignement/meca_q/cours_chap8.pdf (méthodes d'approximation, résolution approchée)

 

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chap. 8) La renaissance du temps (Lee Smolin - Partie II) Einstein insatisfait - L'erreur et le dilemme cosmologique

La renaissance du temps (Lee Smolin - Partie II chap. 8)

Einstein insatisfait - L'erreur et le dilemme cosmologique 

 

la renaissance du temps

 

 

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm

(Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe)


Préambule: Dans ces articles que je consacre maintenant à Lee Smolin, j'écris la suite des articles de mon blog à propos des univers multiples d'Aurélien Barrau pour les quels je retiens quelques commentaires qui vont orienter mes réflexions nouvelles.

Dans l'article "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)": les propositions nouvelles face aux problèmes et paradoxes de la physique "peuvent constituer une "pulsion inchoactive" qui poussera vers une découverte sans précédent ou bien vers un réenchantement de ce que l'on savait déjà sans en avoir pris la "dé-mesure" et finalement vers une nouvelle sacralisation du "monde".
Dans "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples. La gravitation quantique chp. 9": au chapitre L ConclusionCet article fait suite à l'article "D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)": "Aujourd'hui, la physique est en crise, le monde est en crise. Avec Lee Smolin et son "rien ne va plus en physique", Carlo rovelli parle de la schizophrénie bipolaire des physiciens (voir une révolution inachevée). La vision anthropique de Trin Xhuan Thuan et ma vision évangélique du monde, qui s'origine dans les mythes de l'Un et de l'ordre émergeant du Chaos initial, semblent exclus de la vision de bien des physiciens et cosmologues qui découvrent, comme l'a fait Jean Pierre Luminet, que l'Univers ne peut avoir été infiniment dense et donc que le big bang ne peut avoir été tel qu'on se l'imaginait depuis de nombreuses décennies. La possibilité d'un avant big bang a été mise en évidence avec un univers précédent qui se serait condensé jusqu'à une taille extrêmement petite mais non nulle et qui aurait "rebondi" en un big bounce pour donner notre Univers actuel en expansion après le phénomène d'inflation cosmique. Un des derniers rebondissements de ces recherches, avec Lee Smolin, pourrait bien aboutir avec sa "renaissance du temps" à une solution de la contradiction entre la physique quantique et la théorie de la relativité. A priori, ce serait une théorie unifiée des interactions fondamentales.

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Nous avons vu , au cours du long article consacré au chapitre 9 du livre "les mpndes multiples", de nombreuses théories nouvelles ou hypothèses qui proposent l'unification de la physique ou tout au moins des explications aux dilemmes et paradoxes que la cosmologie moderne a mis en évidence. Mais, dans "la renaissance du temps", au chapitre 8, Lee Smolin prévient: Le paradigme newtonien ne peut même pas apporter un embryon de réponse à ces questions et dilemmes: Pourquoi ces lois? Pourquoi ces conditions initiales de l'univers? Quel mécanisme les a t-il sélectionnées parmi une multitude infinie de possibilités? etc. Il appelle ceci "l'erreur cosmologique": appliquer à l’Univers entier dans sa globalité des lois établies et vérifiées sur des sous-systèmes. Dans le paradigme newtonien, ce que nous appelons une loi doit s'appliquer dans tous les cas. Mais l'application d'une loi à n'importe quel morceau d'univers implique une approximation, parce que nous devons négliger toutes les interactions entre ce morceau et le reste de l'univers. Donc les applications vérifiables d'une loi sont toutes des approximations. Smolin fait remarquer en particulier que les lois se vérifient sur beaucoup de sous-systèmes. Mais si on veut appliquer une loi de la nature sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer, alors que nous n’avons qu’un seul Univers sous la main. Et un seul cas n'apporte pas suffisamment d'indices pour justifier l'affirmation qu'une loi particulière de la nature s'applique. C'est ce que Lee Smolin appelle le dilemme cosmologique (faire de la physique dans une boite: "on considère un petit sous-système isolé du reste de l’univers dans lequel on néglige certains effets pour ne s’intéresser qu’à certaines variables qui définissent un espace de configuration, atemporel"). Et pourquoi cette loi et pas une autre? De plus, beaucoup de théories cosmologiques (théorie des cordeséquation d’Einstein …) admettent en réalité une infinité de solutions, parmi lesquelles une seule correspond à notre univers. Doit-on se résoudre à admettre l’existence d’une infinité d’Univers inaccessibles pour pouvoir justifier le notre par un principe anthropique

Nous pensions, dit Lee Smolin, savoir comment répondre à ces questions. Une théorie unique mathématiquement cohérente pourrait incorporer les 4 lois fondamentales de la nature. Mais cet espoir a été anéanti. On se trouve face à ce qu'il appelle "le défi cosmologique". On vient de voir qu'il faudrait étendre la science à une théorie de l'Univers entier. Le défi est qu'il ne peut pas exister de composante statique qui puisse servir de cadre de référence, car tout dans l'Univers change et il n'existe aucun extérieur, rien qui puisse être qualifié de fond par rapport auquel les mouvements du reste de l'Univers (que nous négligeons). Or, toutes les théories physiques divisent le monde en deux parties, une partie « dynamique », qui change, et une statique, qui contient un « fond » de choses immuables, comme les constantes fondamentales.  Le « défi cosmologique » consiste à formuler une théorie de l’univers « indépendante du fond », purement dynamique afin de ne rien supposer d’extérieur à l’Univers: " Lorsqu’on fait de la « physique dans une boite », le « fond » comprend notamment les conditions initiales, et la méthode expérimentale permet de contrôler les conditions initiales afin de s’assurer que les lois sont indépendantes de ces conditions. En cosmologie, cette distinction entre « lois » et « conditions initiales » aggrave le problème qu’elle résout « dans une boite »: si nos observations du fond diffus cosmologique ne correspondent pas bien à la théorie de l’inflation cosmologique, faudra-il corriger la loi ou les conditions initiales? Smolin critique aussi les théories effectives qui décrivent bien ce qui se passe à une certaine échelle de grandeur, mais en négligeant l’influence de ce qui est beaucoup plus grand ou plus petit." Pour Smolin, la théorie issue du défi cosmologique doit tenir compte de tout, sans rien négliger."

Je vais maintenant retracer "ma lecture" plus complète du livre de Lee Smolin d'une manière peu orthodoxe en ne commençant pas par la partie I ("le poids: le mort du temps), mais par la partie II "Lumière: la renaissance du temps". La partie I fera l'objet d'autre articles. Cette "mort du temps" est comme l'épilogue de la constatation de Lee Smolin traduite par son livre "rien ne va plus en physique (l'échec de la théorie des cordes)" Cette partie I 
explique pourquoi depuis la naissance de la science moderne, avec l'effet Copernic et Galilée, le paradigme newtonien sous-tend toutes les théories y compris les théories quantiques et  la relativité  (le « paradigme newtonien » et ce qu'il a impliqué, dont l'hypothèse des multivers, est utile pour décrire l'évolution d'un système dans un laboratoire, mais il perd tout sens appliqué à l'univers entier. Il n'explique pas pourquoi telles ou telles lois sont choisies parmi l'infinité de lois possibles.Selon celui-ci, un système, quel qu'il soit, pourrait être décrit par un ensemble d'états initiaux qui lui sont attribués, puis par les lois présidant à son évolution en fonction du temps. Mais si ces données sont utilisées initialement pour décrire le système, il n'est pas possible de considérer qu'elles pourraient aussi être le résultat de son évolution. Il faut rechercher d'autres lois, ce que je vais tenter de faire maintenant en commentant celui qui ose affronter un nouveau paradigme, Lee Smolin.

 

http://www.wearealgerians.com/up/uploads/139910915883722.pdf

Rien ne va plus en physique ! - L'échec de la théorie des cordes 

http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm

(Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe)

 

 

 

http://medias.dunod.com/document/9782100706679/Feuilletage.pdf (la renaissance du temps Dunod: quelques pages à feuilleter)

 

http://www.paris8philo.com/article-33714241.html: à propos de rien ne va plus en physique: billet de Jean Zin, pour une physique pluraliste, qui nous paraît essentiel pour comprendre les enjeux des théories physiques actuelles qui souvent tendent vers l'impossible, hors toute avancée, toute brèche se fait par dissymétrie, sans souci du qu'en-dira-t-on il suffit de voir l'attitude de Grigori Perelman, si non-chalante vis-à-vis de la communauté scientifique, ou devrait-on dire l'etablishment. Jean Zin reste un grand guetteur de ce qui se passe en science, nous vous recomandonsses articles.

 

1) Commençons la lecture de cette partie II par le chapitre 8: "Einstein insatisfait".

 

 


    

      -Pour Lee Smolin, l'Univers-bloc des théories de la relativité d'Einstein fut l'étape ultime de l'éradication du temps (de la physique) hors de la physique.

Mais Einstein lui-même, qui s'était donné tant de mal à construire sa conception de la nature et dont les théories aboutissaient à un temps disparaissant dans un univers-bloc, n'était semble t-il pas heureux de ses implications. On trouve dans les citations de  Etienne Klein dans Le facteur temps ne sonne jamais deux fois: "A la fin de sa vie, Einstein se disait lui-même troublé par ce problème du « statut du maintenant » dans la théorie qu'il avait élaborée. Dans son Autobiographie intellectuelle, Rudolf Carnap rapporte à ce propos une anecdote intéressante : « Un jour, Einstein me confia que le problème du Maintenant le tracassait sérieusement. Il m'expliqua que l'expérience du Maintenant (par le sujet (1/2) et 2/2) a pour l'homme une signification à part qui la différencie radicalement de celle du passé et du futur, mais que cette différence n'est pas et ne peut être mise en évidence au sein de la physique. Qu'une telle expérience ne puisse être prise en charge par la science lui semblait aussi navrant qu'inévitable. Je lui fis remarquer que tout ce qui a effectivement lieu devrait pouvoir être décrit par la science : d'un côté, la succession temporelle des événements par la physique ; de l'autre, l'expérience particulière que l'homme a du temps, y compris ses appréhensions différentes du passé, du présent et du futur, qui peuvent être décrites et (en principe) expliquées par la psychologie." 

Lee Smolin ne peut savoir ce à quoi songeait Carnap, sachant qu'il ne connait aucun moyen qui permettrait aux science de la psychologie ou de la biologie de rendre compte de notre expérience du temps dans un monde intemporel (voir Note 1 page 305: "Jim Brown (son ami adepte du platonisme) me dit que Carnap avait à l'esprit quelque chose comme la distinction entre les grandeurs primaires et secondaires. Nous faisons l'expérience du rouge, mais ce qui se passe vraiment c'est que les atomes vibrent et émettent de la lumière à une certaine fréquence. Nous faisons l'expérience du temps qui passe, mais la réalité est que nous sommes un bouquet de lignes d'univers dans un univers-bloc, avec une capacité à percevoir et à stocker des souvenirs. Pour moi (L. Smolin), ceci est une façon de poser le problème, mais en aucun cas de le résoudre.).

Et Etienne Klein précise: "Mais Einstein pensait que les descriptions scientifiques ne sont pas faites pour combler nos attentes d'êtres humains ; qu'il y a quelque chose d'essentiel à propos du Maintenant qui demeure hors de portée de la science. » (voir note 2: page 305: "The philosophy of Rudolf Carnap: Intellectual Autobiography".

L'insatisfaction d'Einstein n'est-elle pas naturelle? Notre observation de la nature est organisée par le temps et notre expérience du monde structurée en tant qu'instants ne devraient t-elles pas être incorporées par une théorie fondamentale de la physique? Tout ce dont nous faisons l'expérience, pensée, impression, action, intention, fait partie d'un instant. Et nous n'avons pas le choix sur l'instant que nous occupons maintenant, ni pour faire un bond et avancer ou reculer dans le temps. Le temps est radicalement différent de l'espace pour lequel nous avons la choix de nous y déplacer à notre gré. Faire l'expérience de la nature sous la forme d'une série de moments présents ne fait pas partie de la conception de la nature chez les physiciens, et sur ce point, Einstein et Carnap sont d'accord. Alors le futur de la physique doit-il être réduit à un choix? Accepter avec Carnap que le présent n'ait aucune place dans la science ou s'ouvrir à l'intuition et à la réticence d'Einstein pour que sa résignation douloureuse ne soit pas une fatalité? On peut alors suivre ce grand scientifique pour qui le moment présent est réel et devrait faire partie d'une description objective de la réalité. On vient de voir que Carnap dit bien que pour Einstein, le moment présent est réel et devrait d'une façon ou d'une autre faire partie d'une description objective de la réalité. Il dit aussi "qu'il y a quelque chose d'essentiel à propos du Maintenant qui reste simplement hors de portée de la science." Depuis plus de 60 ans qu'a eu lieu cette conversation, notre connaissance de la physique et de la cosmologie s'est beaucoup enrichie. N'en savons-nous pas assez pour intégrer enfin le Maintenant dans la description de la nature? C'est ce que Lee Smolin propose et que nous allons découvrir dans la partie II de son livre 


     -Dans la première partie du livre, ont été retracées 9 étapes de l'éradication du temps hors des conceptions des théories physiques, de Galilée puis Newton jusqu'à la cosmologie quantique de Julien Barbour. Il faut commencer par déconstruire ces arguments apparemment erronés. Ceux-ci se rangent en 3 groupes:

     *Les arguments newtoniens (issus de la physique de Newron ou du paradigme newtonien). Ces arguments sont caractérisés par: 1) Le gel du mouvement par une représentation graphique des observations passées. 2) L'invention et la mise en oeuvre de la configuration d'espace intemporelle. 3) Le paradigme newtonien lui-même. 4) L'argument du déterminisme (dont Valéry disait Le “déterminisme” est la seule manière de se représenter le monde. Et l’indéterminisme, la seule manière d’y exister” : . 5) La réversibilité du temps.

     *Les arguments einsteiniens (issus de la relativité restreinte et générale). Ils sont caractérisés par: 1) La relativité de la   simultanéité. 2) La vision de l'espace temps sous forme univers-bloc. 3) Le temps a eu un début dans le big-bang. 

     *Les arguments cosmologiques venant de l'extension de la physique à l'univers entier: cosmologie et la fin du temps. 

Remarque: La flèche du temps, que le sens commun postule à partir de l’expérience ordinaire, est devenue incertaine avec la science classique, dont les lois fondamentales font fi d’une telle direction. Seule la thermodynamique maintenait cette direction, avec la croissance gé- nérale de l’entropie, mais c’était à certaines conditions, qui ne se décrivent pas par les moyens de la physique. La Relativité a semblé longtemps bannir le problème de la science physique, puisqu’elle ne fait plus de distinction fondamentale entre l’espace et le temps. Pourtant son application à la cosmologie a rendu nécessaire la réintroduction de cette distinction qui s’est révélée féconde. Avec le temps cosmique, l’accord entre le temps du sens commun et le temps scientifique se trouve rétabli.

Ces 9 arguments conduisent à une vision de la nature qui nie la réalité du moment présent où, dans l'univers-bloc, ce qui est réel est seulement l'histoire complète de l'univers. Dans cette image, le temps est traité comme une dimension d'espace et la relation cause-effet dans le temps peut être remplacée par une inférence logique intemporelle. Les théories newtonienne et la relativité parlaient d'histoires évoluant dans le temps, mais ce temps était un simple ordre mathématique "débarrassé de toute notion de création ex nihilo des instants présents". Ces théories où le temps n'est pas réel peuvent être qualifiées d'intemporelles. 

Le bannissement du temps serait t-il le prix à payer pour le progrès (faut t-il accepter le progrès à tout prix ?) de la science? Dans les chapitre suivants (chap. 8 à 11), Lee Smolin en montre les failles des arguments précédents. En effet, ils entretiennent la même erreur, celle que le paradigme newtonien peut être étendu pour produire une théorie de l'univers, sous prétexte que nous pouvons prédire l'état futur de n'importe quel système à partir de ses conditions initiales et des loi qui opèrent sur lui. Mais, bien que la méthode soit puissante lorsqu'il s'agit de faire de la physique dans une boite; dans laquelle "on considère un petit sous-système isolé du reste de l’univers dans lequel on néglige certains effets pour ne s’intéresser qu’à certaines variables qui définissent un espace de configuration, atemporel. De plus, en général on considère l’horloge comme extérieure au sous-système : l’évolution du système est mesurée en référence à une horloge extérieure, et rien de ce qui se produit dans le système n’est supposé influer sur l’horloge." Mais, comme on va le voir dans les chapitres suivants, aucune extension du paradigme ne peut mener à une théorie de l'univers dans sa totalité et selon Smolin, elle n'est d'aucun pouvoir pour affronter les questions cosmologiques.

 

liens: http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2015/153/multivers.htm (lee smolin et  l'hypothèse du multivers) http://www.drgoulu.com/2015/01/28/la-renaissance-du-temps/#.WDVRZ9ThA_6 (dr goulu: la renaissance du temps 1/2)

http://www.drgoulu.com/2015/12/31/la-renaissance-du-temps-22/ (la renaissance du temps 2/2)

http://medias.dunod.com/document/9782100706679/Feuilletage.pdf (la renaissance du temps Dunod: feuilletage)

http://www.implications-philosophiques.org/actualite/une/einstein-et-le-temps-du-sujet-ambiguites-en-physique-relativiste/ [einstein et le temps du sujet : ambiguïtés en physique relativiste (1/2)]

http://www.implications-philosophiques.org/actualite/une/einstein-et-le-temps-du-sujet-ambiguites-en-physique-relativiste-22/Einstein et le temps du sujet : ambiguïtés en physique relativiste (2/2))

http://www.drgoulu.com/2008/12/24/la-nature-du-temps-2/#.WDV7KdThA_4 (dr goulu la nature du temps et l'univers-bloc)

http://guillemant.net/index.php?cate=articles&part=physique_temps&page=Le_temps_existe-t-il.htm#deb  (philippe guillement: Le temps existe-t-il ? Ce qu'en disent les physiciens Le futur influence-t-il le présent ? Peut-on changer le passé ? Peut-on changer le passé ?)

http://www.doublecause.net/index.php?page=Thibault_Damour.htm (double causalité, thibaud damour , le temps et l'univers-bloc)

http://www.doublecause.net/index.php?page=modele.htm (Le modèle d'univers de la théorie de la double causalité)

http://www.theorie-de-tout.fr/2015/03/30/univers-ouvert-ferme-existence-temps/ christian magnan: (l'univers n'existe pas, il passe, est-il un système ouvert ou un système fermé ? La cosmologie ne se fourvoie-t-elle pas en tentant de répondre à cette question obsessionnelle ?)

http://www.baglis.tv/ame/psychologie-mythes/2953-nombre-et-temps-unus-mundus-et-mecanique-quantique.html?utm_source=newsletter_80&utm_medium=email&utm_campaign=nombre-et-temps-unus-mundus-et-mecanique-quantique (NOMBRE ET TEMPS, carl jung, UNUS MUNDUS ET MÉCANIQUE QUANTIQUE)

http://etienneklein.fr/wp-content/uploads/2016/04/Le-temps-est-il-une-affaire-de-conscience-.pdf (étienne Klein: le temps est-il une affaire de conscience?)

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3379 (L’Univers, un calculateur géant ? par Daniel Shechtman, Nobel de chimie en 2011 : "Oui, les mathématiques décrivent l’Univers)

http://www.hatem.com/neant.htm (DU NEANT A L'ENERGIE UNIVERSELLE. EPISTEMOLOGIE METAPHYSIQUE par Frank HATEM DSD)

http://lepaysoeuvredart.ca/index.php/2016/11/03/wow-t2-7k-dans-la-foulee-des-recherches-cosmologiques-et-quantiques-du-physicien-britannique-julien-barbour/  (WOW-T=2.7K?»… DANS LA FOULÉE DES RECHERCHES COSMOLOGIQUES ET QUANTIQUES DU PHYSICIEN BRITANNIQUE JULIEN BARBOUR)

 

2) l'erreur cosmologique (chapitre I 8).

     -Dans la première partie, nous avons vu que la science a "transcendé l'expérience liée au temps en prônant l’existence du monde platonicien des mathématiques, atemporel, dans lequel existeraient les équations décrivant notre univers sensible. Pour Smolin, cette approche est du même ordre que le mysticisme religieux". Cela a abouti, comme on vient de le voir au chapitre 1, à l'éradication du temps en 9 étapes hors des théories physiques et aux succès fulgurants de la physique, succès dus à l'utilisation d'une méthode: le paradigme newtonien. Mais l'éradication du temps, qui est le prix à payer pour ces succès des théories physiques n'a pas de raison d'être. En effet, on l'a signalé au chapitre 1, la tentative d'appliquer le paradigme newtonien à l'univers entier est une tâche impossible. Et pour étendre la science à la compréhension de l'univers entier, nous avons besoin, insiste Lee Smolin, d'une théorie neuve dans laquelle le temps est un élément central.

     -Revenons aux premiers balbutiements de la science. C'est le philosophe pré-socratique anaximandre que Carlo Rovelli présente comme le premier scientifique. En effet, comme il l'écrit dans un livre récent, le premier scientifique: Anaximandre et son héritage, il "fut le premier à chercher les causes au phénomènes naturels dans la nature elle-même plutôt que dans les désirs capricieux des dieux". A cette époque, il était naturel de penser que si les choses tombent c'est parce que la loi fondamentale de la nature, confirmée expérimentalement est que "tout corps possède un "lieu naturel "qu'il tend à rejoindre, une pierre tombe car il est dans sa nature de tendre vers le bas", la seule exception étant le ciel et les corps qui y sont établis. Mais pour étendre cette loi, si efficace pour les corps terrestres, à l'univers entier (la terre et le ciel), apparut un paradoxe. Si tout ce qui n'est pas fixé au ciel tombe, alors pourquoi la Terre elle-même ne tombe t-elle pas? Un hypothèse était que quelque chose la retient, une des propositions étant que la Terre repose sur le dos d'une tortue géante. Mais alors, qu'est-ce qui retient la tortue? Pourrait t-il y avoir un empilement infini de tortues? Anaximandre réalisa qu'une révolution conceptuelle était nécessaire pour éviter cet absurde amoncellement de tortues. Anaximandre proposa, ce qui semble évidant aujourd'hui mais pas à l'époque, que la direction "en-bas" n'est pas universelle, mais simplement la direction vers la Terre. La bonne formulation de la loi, ce n'est pas "les choses tombent", mais que "les choses tombent vers la Terre". Cette formulation ouvrait la porte à d'autre révolutions et rendre possible la découverte que la Terre n'est pas plate mais ronde. Anaximandre ne franchit pas cette étape, mais sa redéfinition "d'en bas" lui permit de voir la Terre comme un corps flottant dans l'espace  et de faire l'étonnante suggestion que le ciel s'étendait autour de la terre, sous nos pieds aussi bien qu'au-dessus de nos têtes. A partir de cette intuition, on comprit que les astre se couchant à l'ouest et se levant à l'est, était du à une rotation journalière du ciel, sans avoir besoin de créer un nouveau soleil chaque matin. Cette nouvelle compréhension permit d'enlever une anxiété, la crainte que la divinité, responsable de créer un nouveau soleil chaque matin, puisse ne pas se réveiller ou abandonner son poste.

La révolution d'Anaximandre fut sans doute plus importante que celle de Copernic car; peut-être pour la première fois, l'attitude scientifique fut pensée et rendit discutable le besoin d'expliquer (ce qui devait soutenir la Terre). On mit en oeuvre la première méthode de "falsification".  

     -L'erreur cosmologique. 

Les premiers philosophes qui cherchaient à comprendre ce qui retient la Terre de tomber comme tous les objets terrestres, commettaient simplement l'erreur à l'ensemble de l'univers une applicable localement. A l'époque, l'univers était la Terre et le Ciel alors que le notre est un vaste cosmos rempli de galaxies, mais une même erreur se trouve dans les spéculations actuelles en cosmologie. Comme à l'époque des présocratiques où il était naturel de penser que si les choses tombent c'est parce qu'elles sont attirées vers le bas, aujourd'hui il est naturel de penser que si une loi est universelle, elle devrait s'appliquer à l'univers. La tentation est alors grande d'utiliser une loi ou un principe que nous savons utiliser avec succès à tous les sous-systèmes du monde (par exemple la mécanique quantique), pour l'appliquer à l'univers dans sa globalité. Mais c'est commettre une erreur que Lee Smolin appelle "l'erreur cosmologique"  L'univers est une entité, différente par nature de n'importe laquelle de ses parties et ce n'est pas non plus simplement l'addition de ses parties.  Dans l'univers, les propriétés d'un objet ou d'un système sont définies par ses relations avec d'autre objets. Mais l'univers étant la somme de ses relations, ne peut avoir lui-même de propriétés définies par ses relations avec une autre entité similaire, puisque c'est l'univers, supposé être la totalité. Ainsi, dans l'univers d'Anaximandre, la Terre est la seule chose (terrestre) qui ne tombe pas, parce que c'est la chose vers laquelle les objets tombent. On peut faire l'analogie avec notre univers qui est l'unique chose qui ne peut être expliquée par quelque chose qui lui soit extérieure puisqu'il est la somme de toutes les causes. Alors, par analogie avec la Grèce antique, quand nous cherchons à étendre les lois valables à petite échelle ou à échelle locale à l'univers dans sa totalité, nous aboutirons à des paradoxes et à des questions sans réponse.  
    -Pourquoi le paradigme newtonien ne pourra pas nous apporter de réponse?
Rappelons qu'il est la source de toutes les théories modernes, quantiques ou relativistes. Il nous conduit à deux questions auxquelles aucune théorie basée sur ces paradigmes ne pourra  jamais répondre.
*Pourquoi ces lois? Qu'est-ce qui a les a sélectionnées au détriment d'autres lois qui auraient pu gouverner le monde? 

*L'univers commence au big bang avec un ensemble particulier de conditions initiales. Pourquoi ces conditions initiales? En effet quand les lois sont fixées, il y a toujours un nombre infini de conditions initiales pour le commencement de l'univers. Quel mécanisme les a t-il sélectionnées parmi le nombre infini de possibilités?

C'est parce que les lois et conditions initiales sont les données d'entrée du paradigme newtonien qu'il ne peut apporter un embryon de réponse à ces questions fondamentales et si la physique doit rester formulée au sein de ce paradigme, ces grandes questions resteront un mystère pour toujours. 

     -L'échec des théories actuelles.

Lee Smolin montre la désillusion de son "rien ne va plus en physique" en écrivant: "nous pensions savoir comment répondre à cette question "Pourquoi ces lois?". De nombreux théoriciens ont cru qu'une unique théorie mathématique cohérente pourrait incorporer les 4 lois fondamentales de la nature [...]. Si tel avait été le cas, la réponse [...] aurait été qu'une seule loi de physique  serait capable de donner naissance à un monde grosso modo comme le nôtre".  Mais cet espoir a été anéanti. Il semble qu'il n'y a pas de théorie unique, une théorie du tout qui incorpore tout ce que nous connaissons de la nature en réconciliant physique quantique et relativité générale. De grands progrès on été accomplis au cours des 30 dernières années et de nombreuses tentatives on été proposées, mais il s'avère que ce n'est jamais selon un scénario unique. Parmi les approches de la gravitation quantique, la mieux étudiée selon Smolin est la gravitation quantique à boucles, qui semble autoriser un large gamme pour les forces et les particules. Une autre approche, celle de la théorie des cordes (ou le rêve d'Einstein réalisé?) aboutit au même constat. Il y a un bonnes raisons de penser qu'il y a un nombre infini de théories des cordes, dont un grand nombre dépend de larges ensembles de paramètres (nombres qu'on peut ajuster à la main à n'importe quelle valeur voulue). Beaucoup d'entre elle décrivent des mondes avec des particules et des forces proches du notre, mais aucune n'a encore permis d'inclure le modèle standard de la physique des particules. C'est Andrew Strominger qui a découvert en 1986 (superstring with torsion), que la théorie des cordes aboutit à un grand nombre de versions, tuant l'espoir originel d'une théorie ultime, théorie du tout.  Edgar Witten aussi a modéré l’enthousiasme des physiciens qui semblait être allé trop loin car ils n’avaient pas produit une seule mais 5 Théories des Cordes différentes avec la théorie M.

     -Le dilemme cosmologique.

Après les questions sans réponse, examinons les dilemmes (raisonnement menant à un choix de deux conclusions, inacceptables l'une comme l'autre). La notion de loi de la physique exprimée par le paradigme newtonien en présente un en son sein, car ce qu'on veut dire par loi, c'est qu'elle s'applique dans tous les cas sinon ce serait seulement une observation. Mais l'application d'une loi à n'importe quel morceau de l'univers implique une approximation  parce que, comme cela est dit dans le chapitre 4 (faire de la physique dans une boite), il faut alors négliger toutes les interactions entre ce morceau et le reste de l'univers. Donc, les applications vérifiables d'une loi de la nature sont toutes des approximations et si on veut appliquer une loi sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer. Mais il n'existe qu'un univers, ce qui signifie appliquer une loi particulière à un cas unique et cela ne peut apporter suffisamment d'indices pour affirmer qu'une loi particulière s'y applique. Lee suggère d'appeler ceci le dilemme cosmologique.

 Mais cela ne doit pas nous décourager d'appliquer les lois de la nature, la relativité générale comme les lois de Newton, car, appliquées aux sous-systèmes, elles marchent pratiquement dans tous les cas et c'est pourquoi nous les appelons des lois. Mais, chaque cas où ces lois s'appliquent est une approximation basée sur la fiction de traiter un sous-système de l'univers comme s'il n'y avait que lui et rien d'autre. On pourrait (voir note 4 page 305)  "objecter que lorsque "nous" construisons des modèles cosmologiques en relativité générale, nous appliquons les équations d'Einstein à l'univers entier. Mais ce n'est pas vrai. Ce que nous appliquons est une troncation des équations d'Einstein à un sous-système qui est le rayon de courbure de l'univers? Tout ce qui est petit, y compris nous , les observateurs, est exclu du système modélisé"Cela ne nous empêche pas non plus de penser que l'histoire de notre univers est une solution d'une loi (du type de la relativité générale) où la matière est décrite par le modèle standard. Mais (et on en on revient à la suite des questions pourquoi?), pourquoi cette solution plutôt qu'une autre a t-elle été celle que la nature a concrétisé? 

Quoiqu'il en soit, le dilemme subsiste car en cosmologie, il n'y a véritablement qu'un cas unique. Et dans une discussion scientifique, on ne peut pas considérer l'univers comme un cas unique parmi une catégorie générale, car aucune assertion concernant les caractéristiques d'un élément de cette catégorie n'est testable. C'est vraiment un cas unique.

     -Un exemple pour illustrer le dilemme cosmologique.

Le point central du dilemme cosmologique est le fait que les lois qui s'appliquent à des sous-systèmes doivent être des approximations. Prenons par exemple la première loi de Newton. Elle dit que toutes les particules libres se déplacent selon des lignes droites, ce qu a été testé et confirmé dans de nombreux cas. Mais dans chacun des cas, il y a une approximation: aucune particule n'est jamais vraiment libre dans notre univers où toute particule ressent une force gravitationnelle de la part de toutes les autres. Si nous voulions vérifier cette loi avec exactitude, il n'y aurait strictement aucun cas auquel l'appliquer. La première loi de newton ne peut, au mieux, qu'être une approximation d'une autre loi plus exacte. Et d'ailleurs, elle est une approximation de la deuxième loi de Newton, qui décrit comment le mouvement d'une particule est influencé par par les forces auxquelles elle est soumise. De plus, chaque particule subit l'attraction gravitationnelle de toutes les autres et aussi leur attraction électromagnétique. Pour vérifier si cette deuxième loi est exacte, il faut prendre en compte plus de 18 puissance 80 forces dans la prédiction du mouvement d'une seule particule de l'univers. Alors comment fait-on dans la pratique? En fait, on prend en compte seulement une ou deux forces causées par les objets les plus proches et on ignore tout le reste. Dans le cas de la gravitation, cela semble se justifier car l'influence des corps lointains sont beaucoup faibles. Mais c'est loin d'être évident car il y énormément plus de particules lointaines que de particules proches. En réalité, personne ne s'aventure à vérifier si la seconde loi de Newton est rigoureusement exacte. On vérifie seulement son approximation dans des cas limite.       

     -Un autre problème de l'extrapolation de cette notion newtonienne de "loi" à l'univers entier est que même si l'univers est unique, il y a un choix infini de conditions initiales, qui correspondent à un nombre infini de solutions aux équations de cette loi dite "cosmologique". Ces solutions décrivent un ensemble infini d'univers possibles alors qu'il y a un seul univers en réalité. Ce fait (une loi a un nombre infini de solutions possibles décrivant un nombre infini d'histoires possibles) montre qu'elle est adaptée à des sous-systèmes de l'univers qui viennent dans la nature en de multiples versions. "La foultitude de la nature est donc en accord avec la foultitude des solutions" écrit Smolin et il peut dire "donc lorsque nous appliquons uns loi à un petit sous-système de l'univers, la liberté de spécifier les conditions initiales fait partie de ce qui fait le succès de cette loi". Mais d'un autre côté, quand nous appliquons une loi qui a un nombre infini de solutions à un système unique, en l'occurrence l'univers, nous laissons beaucoup  de choses inexpliquées. La liberté de choisit les conditions initiales signifie qu'il y a des questions essentielles concernant l'univers auxquelles la théorie, que la loi exprime, ne fournit aucune réponse dont les caractéristiques de l"univers qui doivent dépendre des conditions initiales.
     -Que penser alors de toutes les autres histoires, solutions des lois cosmologiques, mais que l'univers ne suit pas?
Que signifie l'extravagance d'un nombre infini de solutions si une seule d'entre elles au plus, peut avoir un rapport avec la nature? Lee Smolin nous prévient: ces considérations mènent à une conclusion, nous nous méprenons sur ce qu'une loi de la nature pourrait être à l'échelle cosmologique. Pour trois raisons:

     1) Supposer qu'une loi s'applique à l'échelle cosmologique implique une grande quantité d'informations sur des prédictions concernant des cas inexistante (d'autres univers).A t-on besoin d'une explication extravagante qui fasse des prédictions sur un nombre infini de cas qui ne se produiront jamais? Une explication sur ce qui se passe vraiment dans cet univers-ci suffirait.
     2) Le type de loi habituel ne peut pas expliquer pourquoi la solution qui décrit notre univers est celle dont nous faisons l'expérience. 

     3) La loi ne peut rendre compte d'elle-même (problème de l'autoréférenceEn 1931Kurt Gödel, pour démontrer son théorème d'incomplétude, utilise un énoncé inspiré du paradoxe d'Épiménide dont il tire une contradiction conduisant à l'incomplétude). La loi n'offre aucune raison pour laquelle c'est cette loi plutôt qu'une autre qui est en vigueur.  

Il en résulte que toute loi de la nature appliquée à l"univers explique beaucoup de choses et en même temps pas assez. 


3)  Conclusion.

La seule manière d'échapper à ces problèmes, dilemmes et paradoxes, est d'adopter une méthodologie qui va au-delà du paradigme newtonien, c'est à dire chercher un nouveau paradigme applicable à la physique à l'échelle de l'univers. Sinon prévient Lee Smolin, on se place face au risque que la physique finisse dans l'irrationalité et le mysticisme. Mais tous arguments de la première partie qui poussent à éradiquer le temps hors de la physique sont basés sur le paradigme newtonien  et sur l'hypothèse qu'il peut être étendu à l'univers dans son entier. Mais si c'est faux, ces arguments pour éliminer le temps s'écroulent, et quand nous abandonnons le paradigme newtonien, il devient possible de croire que le temps est réel et on peut envisager la construction d'une "vraie(?)" théorie cosmologique dont on espère qu'elle fera mieux que les théories actuelles. C'est ce que nous verrons dès le prochain article où se poursuivra l'aventure vers un au-delà des problèmes et paradoxes auxquels se confronte la connaissance actuelle avec "ma lecture" du chapitre 9 de "La renaissance du temps": "le défi cosmologique".

 

liens:

http://www.lesaviezvous.net/nature/animaux/de-nombreuses-cultures-croient-que-la-terre-repose-sur-le-dos-dune-tortue-geante.html (de nombreuses cultures croient que nous vivons sur le dos d'une tortue géante)

https://cosmologik.wordpress.com/2009/03/05/le-monde-danaximandre/ (le monde d'anaximandre)

http://www.sartoretti.org/display.php?id1=1786 (Les premiers maîtres de la gravitation D'Aristote à Poincaré, il a fallu des siècles pour tirer de l'observation des pommes qui tombent une description mathématique de leur chute. Et parvenir enfin à une théorie scientifique de la gravitation. Une théorie dont Einstein sapera plus tard les fondements les plus solides…)

gravité quantique: https://fr.wikipedia.org/wiki/Gravit%C3%A9_quantique (la gravitation quantique)

https://philosophiascientiae.revues.org/692 (la disparition du temps en gravitation quantique)

https://sciencetonnante.wordpress.com/2016/09/02/la-gravite-quantique-a-boucles/ (la gravitation quantique à boucles)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Gravitation_quantique_%C3%A0_boucles wikipédia: la gravitation quantique à boucles)

http://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-PDF/IdP2011/06_Rovelli.pdf (de la gravitation quantique à boucles)

cordes:  http://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-PDF/IdP2010/13_theorie_cordes.pdf

https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_des_cordes (wikipédia: théorie des cordes)

http://fbon.free.fr/cordes.html (l'unification de la physique et la théorie des cordes)

http://www.refletsdelaphysique.fr/articles/refdp/pdf/2010/05/refdp201022p8.pdf (histoire de la théorie des cordes)

http://randall.physics.harvard.edu/RandallCV/Recherce.pdf (lisa Randall: l'équation ultime pour la physique?)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Edward_Witten (des super cordes à la théorie M)

 

 

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13 novembre 2016

Chap 9) D'après Aurélien Barrau, Univers multiples. La gravitation quantique

 

D'après Aurélien Barrau, Univers multiples. La gravitation quantique chapitre 9)

 

http://evelyne.bouquet.free.fr/WebAlain/particules/910_gravitation.htm  (relativité générale, pourquoi quantifier la gravitation?)

https://lire.amazon.fr/?asin=B00GZ9HIV4 (l'équation bogdanov Lecture)

 

https://actualite.housseniawriting.com/science/2016/08/18/lequation-deinstein-les-trous-de-ver-et-la-gravitation-quantique/17499/L’équation ER = EPR propose des indices pour comprendre l’intrication et l’espace-temps et elle propose une méthode pour unifier la relativité générale et la mécanique quantique.

 

Aurélien Barrau: https://fr.wikipedia.org/wiki/Aur%C3%A9lien_Barrau

Des univers multiples par Aurélien Barrau: 

 

Vidéo Aurélien barrau: des univers multiples, à l'aube d'une nouvelle cosmologie

https://www.youtube.com/watch?v=3Zukurf0VJk Vidéo: BIG BANG, UNIVERS MULTIPLES ET ONDES GRAVITATIONNELLES.

 

 

1) Introduction

Dans l'article "d'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1)", j'ai donné ma lecture du prologue et du premier chapitre du livre "des mondes multiples", en partant de la question "qu'est-ce qu'un univers?". Elle a été étendue pour inclure ce que j'ai compris de la vision d'Alain Barrau sur les multivers et sur sa philosophie. Je reste toutefois fidèle à la vision anthropique de Trin Xhuan Thuan qui satisfait ma recherche de valeurs en mon âme et conscience et oriente mon éthique et mes comportements. Je reste fidèle aux valeurs évangéliques et je pense que la fragilité humaine permet de faire face à la démesure, la glorification de la sur-performance, de la sur-compétition et à la seule mise en valeur de la performance économique. Je recherche un équilibre fragile loin de la certitude dogmatique. C'est pour cela que le questionnement à l'ordre du jour dans la science face aux paradoxes et problèmes des modèles standard de la cosmologie et de la physique des particules m'interroge. Il a conduit à de nouvelles hypothèses et à des théories souvent spéculatives. Le site actualite.housseniawriting.com a ainsi pu écrire: "une réflexion dérangeante et très polémique est apparue dans la communauté des physiciens. C’est l’idée que nous approchons de la limite absolue de ce que nous sommes capables de comprendre avec la science". Il est donc nécessaire d'examiner avec soin, prudence et clairvoyance toutes ces réflexions même si elles sont perturbantes pour nos certitudes ou comme l'écrit Aurélien Barrau, "d'interroger l'ensemble de l'édifice. Moins pour tenter de l'effondrer ou de le défaire que pour en sonder de nouvelles ramifications, le prolonger au-delà même du visible ou du concevable. C'est l'enjeu du multivers" (voie que suit Aurélien Barrau). Et il ajoute: "elles peuvent constituer une "pulsion inchoactive" qui poussera vers une découverte sans précédent  ou bien (ce dont j'aspire la révélation), vers un réenchantement de ce que l'on savait déjà sans en avoir pris la "dé-mesure" et finalement vers une nouvelle sacralisation du "monde"

Les chapitres suivants Du livre d'Aurélien Barrau décrivent quelques aspects de notre univers: "si l'espace était infini", "Des mondes dans les trous noirs", "La mécanique quantique et ses mondes parallèles", "une brève histoire des mondes multiples", "L'inflation éternelle", "Le paysage des cordes","Est-ce encore de la science?". 


Quelques liens pour ce chapitre. 

http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-modelesunivers2.htm (les modèles d'univers)

http://www.slate.fr/life/86203/trou-noir-univers-parallele (dans chaque trou noir... un univers parallèle) https://sciencetonnante.wordpress.com/2013/06/24/que-se-passe-t-il-quand-on-tombe-dans-un-trou-noir-ou-le-probleme-du-firewall/ (Que se passe-t-il quand on tombe dans un trou noir ? voir  le problème du firewall)

http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actu-i-firewall-i-a-l-horizon-des-trous-noirs-remis-en-causea-32647.php (Firewall : l'horizon des trous noirs remis en cause ? Que devient l'information dans un trou noir ? Stephen Hawking apporte une contribution étonnante à un débat qui dure depuis longtemps, en proposant de revoir la notion clé d’horizon des événements)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Diagramme_de_Penrose-Carter (une façon de représenter plusieurs métriques spatio-temporelles (solutions de l'équation d'Einstein) en supprimant systématiquement deux dimensions d'espace : la figure résultante est donc plane, représentable facilement dans le plan euclidien (c'est-à-dire une banale feuille de papier)

http://lpsc.in2p3.fr/barrau/aurelien/multivers_lpsc.pdf (Quelques éléments de physique et de philosophie des multivers)

http://www.danielmartin.eu/Physique/Inflation.pdf (inflation big bang et multivers)

http://lpsc.in2p3.fr/barrau/aurelien/encyclopedia.pdf (une brève histoire des mondes multiples)

http://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-visitez-multivers-max-tegmark-inflation-eternelle-54426/ (Le célèbre cosmologiste Max Tegmark, dans son ouvrage: Notre univers mathématique, fait écho aux idées de Platon et y relate sa longue quête sur la nature fondamentale de la réalité en s'aidant de la cosmologie et de la physique modernes. Cette réflexion l'a conduit à une hypothèse vertigineuse : celles de plusieurs niveaux d'univers, dont le nôtre serait une minuscule partie.)

https://actualite.housseniawriting.com/science/2016/09/18/letrange-seconde-vie-de-la-theorie-des-cordes/18170/ (La théorie des cordes a échoué dans sa promesse à réunifier la gravitation et la mécanique quantique. Mais dans le même temps, elle a permis d’avoir l’un des ensembles d’outils les plus pratiques en science)

http://lpsc.in2p3.fr/barrau/aurelien/itv.pdf (AURÉLIEN BARRAU: «Les lois de la physique mènent aux multivers» Entretien Aussi spéculative et controversée soit-elle, l’idée d’une infinité d’univers est entrée dans le champ scientifique. Une évolution qui conduit à s’interroger sur les fondements et les frontières de la physique théorique)


2) Gravitation quantique et multivers temporel.

[http://man21.free.fr/web/biblio/cours/qg.htm (la gravitation quantique: ouvrages et liens)

http://bouteloup.pierre.free.fr/lica/relg/tabmat.html (cours relativité générale)

"Selon Lee Smolin, trois routes sont actuellement suivies par les chercheurs pour aboutir à la gravitation quantique: la première développée à partir de la mécanique quantique qui donne naissance à la théorie des cordes, la seconde développée à partir de la relativité générale qui donne la théorie de la gravité quantique en lacet (GQL) ou en boucles. Bien que différentes, ces deux approches, selon l'auteur, devraient se compléter et se rejoindre. L'une et l'autre décrivent le temps et l'espace à l'échelle dite de Planck, soit (pour ce qui concerne l'espace) une dimension 10 puissance 20 fois plus petite que celle du noyau de l'atome. Contrairement à Brian Greene, qui se présente comme l'homme de la théorie des cordes, Lee Smolin a surtout travaillé la gravité quantique en lacet. 
La 3e voie vers la gravitation quantique est celle 
(théorie des twisteurs de Penrose,voir plus loin), selon Smolin, de quelques individualités qui refusent les bases à la fois de la mécanique quantique et de la relativité générale, pour développer des concepts et formalismes entièrement nouveaux. Ils poseraient des questions telles que"qu'est-ce que le temps" et "Comment décrire un univers auquel nous participons",questions  qui, toujours selon Smolin, devraient être à la source des avancées conceptuelles de l'avenir. Parmi eux se trouve le mathématicien français Alain Connes, qui a proposé une toute nouvelle géométrie non commutative, susceptible de rendre de grands services dans la mathématisation de la nouvelle vision. On y compte aussi David FinkelsteinChristopher IshamRaphael Sorkin et le vétéran Roger Penrose. Lee Smolin, qui se dit d'un tempérament optimiste, estime que ces trois voies différentes devraient converger très vite, en donnant naissance à la nouvelle théorie physique que tous le monde attend depuis plus d'un demi-siècle".

 

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=Jd8FiWJ5v8M (le réel voilé de Bernard d'Espagnat : Physique quantique et réalité, la réalité c’est quoi ? le réel voilé, l'accord intersubjectif, l'émotion, l'intuition....)


 

 


 

 

http://www.cidehom.com/apod.php?_date=110510 (La gravité a-t-elle une contrepartie magnétique ? Faites tourner n’importe quelle charge électrique, et v