Einstein

Einstein a-t-il inventé la relativité ? En lisant Richard Feynman, j’en suis venu à douter.

Les principes que l’on qualifie de « relativité » semblent avoir pour origine Poincaré et Lorentz. (i.e. si l’on ne regarde pas dehors, on ne peut pas savoir si l’on se déplace, en ligne droite et à vitesse constante, ou non.)

In our time de BBC4 consacrait une émission à Einstein. Mais le sujet n’a pas été éclairci. Au moins ai-je entendu qu’Einstein était particulièrement aimé des journalistes. Aurait-il été une création des médias, comme Lawrence d’Arabie ?

En fait, ce qui semble vraiment surprenant dans ses travaux n’est pas tant la relativité en elle-même que ce qui semble être nommé « relativité générale ». Elle vient d’une idée toute bête : l’accélération de la gravitation a le même effet que l’accélération tout court. Appuyer sur le champignon donne le même résultat que l’attraction terrestre. Du coup, cela produit plein d’effets bizarres. Et l’on découvre que la géométrie de notre espace n’est pas euclidienne. La masse courbe l’espace.

Comment cela se vérifie-t-il ? Simplement. Il suffit d’appliquer la géométrie euclidienne pour constater que ses prévisions ne sont pas vérifiées. Pour avoir une idée de la raison, il suffit de s’imaginer ce que donnerait le tracé d’un triangle sur la surface d’une sphère.

Gauss semble avoir été le premier à entrapercevoir cette possibilité. Seulement, il ne l’avait pas liée à la question de la masse.

(Mon savoir, peut-être pas très bien assimilé, vient de Richard Feynman, qui parvient à faire des miracles avec des outils d’une grande simplicité.)

Quantique

Je n’ai pas eu l’occasion d’étudier la physique quantique durant mes études, je vais donc parler de ce que je ne connais pas.

Je l’ai découverte grâce à Richard Feynman.

En le lisant, j’ai eu une curieuse idée : et si elle n’était pas aussi mystérieuse qu’on le dit ? Et si elle était simplement ce qui manque à « notre » physique, pour représenter les phénomènes que nous rencontrons ?

En effet, si nous étions composés d’atomes, nos pieds traverseraient probablement le sol.

En outre, lorsque l’on observe les débuts de la physique quantique, on découvre qu’ils sont exclusivement empiriques. Planck constate avec d’autres qu’il ne parvient pas à expliquer le « rayonnement du corps noir ». Alors, il ajoute « ce qu’il faut » pour que ça marche, et il débouche sur le quantique, sans autre forme d’explication.

Idem pour l’atome de Bohr. Bohr, avec d’autres, constate que le modèle planétaire de l’atome n’est pas durable. Alors, il ajoute un « coup » de quantique, histoire de voir si ça ne pourrait pas arranger les choses. Et il trouve, effectivement, des résultats qui correspondent aux observations.

Qu’est-ce qui pourrait ne pas aller dans « notre physique ». Je hasarde une hypothèse…

Elle est basée sur la notion « d’individu ». De « choses » bien distinctes les unes des autres. Dans ce modèle, même les forces sont représentées par des particules. Or, la notion de « frontière » n’existe pas. Où commence et où finit un homme, par exemple ? Et qu’est-ce qu’un homme, d’ailleurs, puisqu’il n’arrête pas de se remplir et de se vider ?

La relativité d’Einstein, que je ne connais pas mieux, semble ne recourir qu’à une modélisation spatiale. Une solution ?

Après une physique du discontinu, une physique du continu ?

Six not so easy pieces

Après les Six easy pieces, j’ai acheté les Six not so easy pieces, sans savoir ce qu’elles contenaient.

Il s’agit essentiellement de ce que l’on appelle en français la « relativité restreinte ».

Voilà qui m’a fait pester contre l’enseignement français. Chez nous l’enseignement de la physique est rébarbatif. Tout semble se ramener à une formule mathématique. Ensuite, plus rien à voir.

Avec Feynman, il n’y a rien d’évident. Le monde n’est pas fondamentalement mathématique. Le vecteur, par exemple, n’est qu’un outil bien pratique. Et tout est dans l’application. Du coup, on découvre des phénomènes extrêmement surprenants. Et il pousse l’exploration, à coups de raisonnements simples, dans des endroits qui semblaient hors de portée de l’intellect le plus sophistiqué (et que je pensais ressortir à la relativité générale) : notamment l’espace temps, et les principes qui sont l’équivalent, chez Einstein, de ceux de la mécanique classique de Newton.

Je me demande parfois s’il ne pousse pas ses formules un peu en dehors de leur domaine de validité. Mais c’est peut-être un exercice naturel à la physique. Et je n’aurais pas l’occasion de l’interroger sur la question. Dommage.

Dark energy et dark matter

La science ne sait rien. Elle n’a d’explication un peu solide que pour 5% de ce qui existerait. Ce que nous appelons la matière « ordinaire », celle que l’on voit.

Le reste, connu indirectement, est « l’énergie noire », facteur d’expansion de l’univers, et la « matière noire », qui crée une force centripète expliquant la vitesse de rotation des galaxies.

La « matière noire » est peut-être le plus simple des deux. Elle pourrait être constituée de particules fondamentales non encore découvertes.

Quant à l’énergie noire, est-elle de l’énergie ? Car l’énergie étant de la masse, elle tendrait à produire une contraction de l’univers, à l’envers de son effet. Plus étrangement, il semblerait qu’il y ait une création continue d’espace. Rien ne se crée, tout se transforme, serait donc faux ?

En tous cas, voilà qui donne de l’intérêt à la science. Au fond, c’est l’incertitude qui stimule l’esprit. Rien de mieux qu’un mystère complet. Que d’être dans le noir.

(Origine : In our Time de BBC 4 ; à noter des fiches de la NASA très faciles à lire.)

Espoir

Une fois ouverte, la seule chose qui reste dans la boîte de Pandore, qui contenait tous les maux de la terre, c’est l’espoir. Comment interpréter ce mythe ? L’espoir est-il ce que les dieux auraient donné aux hommes pour supporter leur sort, peu enviable ? Ou, au contraire, le pire des maux ?

A chaque étape de l’histoire, le mot « espoir » paraît avoir changé de sens. En particulier, il a eu une forte coloration religieuse. Le seul espoir qui compte, est lié à Dieu. Mais, encore une fois, ce sens a oscillé d’un côté ou de l’autre. (In our time, de la BBC.)

Il y a longtemps, j’ai fait un test de Martin Seligman. Il montrait que j’étais exceptionnellement pessimiste, au sens dépression du terme. Mais, ce qui me sauvait était « l’espoir ». On équivaut souvent le suicidé au « désespéré », ce qui semble dire qu’il y a une forme d’espoir qui est vitale.

Ce que je retiens surtout de cette histoire est l’aspect insaisissable du sens des mots. « Espoir » veut à la fois dire beaucoup, mais ne signifie plus rien lorsque l’on veut le cerner de trop près. Et chaque lobby cherche à y accrocher ses obsessions, ce qui contribue à le vider de sa signification existentielle.

Cela est vrai, je crois, de tous les concepts que nous manipulons. J’ai l’impression, parfois, que ce phénomène est une manifestation de la mécanique quantique. La mécanique quantique : simple manifestation des limites de notre raison ?

Six easy pieces

Je voulais acheter le tome 1 du cours de Richard Feynman, mais j’ai découvert que le prix du livre avait connu une énorme inflation. Voilà comment la France encourage l’éducation ? Je me suis rabattu sur « Six easy pieces ». Six chapitres, qui expliquent les fondements de la physique, sans équations.

L’antithèse de l’enseignement français. Feynman ne croit pas aux « idées » de Platon. Il ne bombarde pas le lecteur de formules mathématiques venues de nulle part. Il applique la raison et le bon sens, jusqu’à leurs limites, qu’il montre.

Il va jusqu’à essayer d’expliquer ce qu’est l’énergie.

Une des grandes réussites du livre est le chapitre sur la physique fondamentale.

Bien sûr, elle en est restée à son état des années 60. On a progressé depuis. Mais, malheureusement, il n’y a plus personne pour l’expliquer simplement.

Pourquoi n’y a-t-il plus de Richard Feynman ? Peut-être parce qu’il vivait en un temps de grandes découvertes. Les pionniers étaient des héros. Depuis, le progrès a freiné. Les scientifiques ont perdu de leur lustre. Et les esprits les plus aptes à la science s’en sont détournés ?

Paul Dirac

Qui était Paul Dirac ? Je me demandais d’où venait son nom, si français. Mais pas considéré comme français par les Anglais. Eh bien son père était suisse. Et il lui parlait français dans son enfance.

L’émission dans laquelle j’ai appris cela (In our time de BBC 4), en faisait un signe de maltraitance. Or, j’ai remarqué que, aujourd’hui, les parents bilingues tendent à parler dans leur langue d’origine à leurs enfants, et même proposent à leurs invités d’une autre nationalité de faire de même.

Que retiens-je de cette émission ?

Que la contribution de Dirac à la physique me semble beaucoup plus fondamentale que celle d’Einstein. Il a fait un pont entre la relativité et la mécanique quantique, et a construit les bases de la physique moderne. Au passage, il a découvert l’anti matière. Et il a écrit un livre sur la mécanique quantique qui est toujours une référence, et qui fait dire à ses lecteurs que jusque-là ils n’avaient rien compris au sujet !

Mais aussi que la recherche est une chasse en meute. La physique, en ces temps, était explosion de découvertes. Aujourd’hui, elle s’est noyée. On obtient, quasiment, un prix Nobel, pour avoir interrogé la ponctuation d’un article de Dirac.

Finalement, il est surprenant d’entendre que Dirac a fait trembler la physique avec une simple licence de mathématiques. Il avait accès à la fois aux dernières avancées de la physique, et à celles des mathématiques. (Il avait une formation initiale d’ingénieur, et, semble-t-il, c’est grâce à son esprit d’ingénieur, qui cherche ce qui « marche » et non ce qui est parfaitement rigoureux, qu’il a produit ses plus grandes avancées.) L’enseignement d’alors semble avoir été beaucoup plus efficace que le nôtre. Peut-être serait-il utile d’en revenir aux sources ?

Supraconductivité

J’ai toujours tort. Je ne savais pas ce qu’est la supraconductivité.

En général, on dit que lorsque l’on abaisse la température de certains éléments, ils se mettent à conduire l’électricité, sans perte d’énergie. En fait, il s’agit d’un « état émergent », qui ne se produit pas forcément à basse température, et qui défie toutes les théories. Dans sa découverte, on navigue à vue. Initialement, par exemple, on cru qu’il fallait des éléments purs. Puis on a découvert que, justement pour produire l’effet à haute température, il fallait utiliser, au contraire, des composés.

En fait, il semblerait que l’on soit dans la situation de l’atome. Les électrons tournent autour du noyau sans perte d’énergie. Ici, on aurait reproduit la même situation.

L’atome obéit à la mécanique quantique. « Mécanique quantique » étant un terme que l’on a inventé pour sauver la face de notre raison désorientée ?

La science en arriverait elle à douter de son déterminisme ? Découvrirait-elle que la voie qu’elle suivait n’est pas la seule possible, et même qu’elle l’aveugle, que le hasard est fructueux ?

J’entendais aussi dire que l’on avait découvert un nouvel état de la matière : de la glace ayant une structure et une densité d’eau.

Cette glace pourrait se trouver sur certains satellites de planètes solaires, qui présentent des conditions favorables. Cependant, je constate que l’homme semble faire émerger des états de la matière que l’on ne trouve pas dans la nature…

Guerre cognitive

L’armée se préoccupe désormais, un peu tard ?, de guerre cognitive (article).

Phénomène curieux. La propagande russe est tellement efficace que l’on n’entend même pas ce que dit réellement, tous les jours, M.Poutine. Au contraire, on s’interroge s’il n’a pas quelques raisons de vouloir réinstaller l’URSS dans ses frontières.

C’est étonnant à quel point on peut être manipulé. En lisant les cours de physique de R. Feynman, je me rends compte que cela n’a rien à voir avec ce qui m’a été enseigné. Par exemple, on m’a annoncé la mécanique quantique par des équations tombées du ciel. Or, elle a été mise au point tout différemment. On a poussé à ses limites la mécanique classique. On a alors comparé la réalité à la théorie, et on a cherché une modélisation qui collerait au comportement réel, sans lui chercher la moindre interprétation. C’est ainsi que procède Planck avec le « rayonnement du corps noir ». D’ailleurs dès qu’il aborde un sujet qui m’a été enseigné comme parole d’évangile, il s’empresse de dire : « c’est honteux, mais il faut commencer par là, pour des raisons pédagogiques ».

Cela a des conséquences massives. Mes professeurs étaient des « idéalistes », les physiciens dignes de ce nom sont pragmatiques. Ils ne prétendent pas que la nature a des lois que l’esprit peut comprendre. En revanche, c’est très clair dans le livre de Feynman, ils cherchent à acquérir une « intuition » des phénomènes physiques, comme le navigateur a une « intuition » du vent.

Ce n’est probablement pas la fin de l’explication. Alors que l’on m’a toujours dit que « j’avais un esprit de synthèse », je trouvais les exercices de synthèse d’une bêtise insigne. On nous faisait travailler sur des textes de théorie des sciences écrits par de pompeux inconnus. Or, pour moi, la synthèse, c’est le sens. Là, il n’y en avait pas. Sinon l’insupportable contentement de soi de l’auteur.

En fait, tout l’enseignement français tend à sélectionner l’esprit abstrait. La matière, mathématiques, physique, lettres, ne compte pas. Elle est transformée en exercice. A trop vouloir sélectionner, on crée la bêtise artificielle ?

Principe d'incertitude

Einstein disait que « Dieu ne jouait pas aux dés ». Il soupçonnait que la mécanique quantique était contre nature. Je me demande si ce n’est pas tout le contraire.

Le fondement de la mécanique quantique, c’est le « principe d’incertitude d’Heisenberg ». En gros cela signifie que l’on ne peut rien connaître exactement.

Or, il semble que cela soit aussi un principe de la vie : « qui veut faire l’ange fait la bête ». Un désir d’absolu produit son contraire : le chaos. C’est l’histoire de tous les totalitarismes, et le drame de la politique gouvernementale.

Etre incapable de comprendre cela pourrait être le propre de l’homme, en particulier de l’élite intellectuelle : la raison est naturellement déterministe.

Pour autant, le déterminisme n’est pas inutile. L’homme modélise, et la modélisation lui donne des idées. Et l’envie d’entreprendre. Alors il se jette à l’eau.

Rien ne se passe comme prévu. Peut-être, alors, que, comme le pilote de chasse poursuivi par un missile, sa raison se débranche-t-elle ? Et il est sauvé par ses esprits animaux ? En tous cas, il atteint souvent une fin inattendue. Mais une fin tout de même. Une autre façon de comprendre « incertitude » ?