Bouddhisme et Physique quantique - Christian Thomas Kohl


Les fondements métaphysiques de la physique quantique Remarque préalable. Il ne s'agit pas d'un exposé ou d'une critique de la physique quantique, mais plutôt d'une discussion des tournures d'esprit métaphysique, qui sont à la base de la physique quantique. Le concept de réalité de la physique quantique peut être exposé par trois notions clé: complémentarité, les 4 interactions et le phénomène d'intrication. [Pour des raison d'espace le phénomène d'intrication n'est pas expliqué ici. Je mentionne seulement le commentaire de Roger Penrose. Il dit que: „Le phénomène d'intrication est une chose très étrange. C'est une chose intermédiaire entre des objets d'être séparés et d'être ensemble". Roger Penrose, The Large, the Small and the Human Mind,Cambridge University Press 1999, p. 66].

La physique quantique a une longue histoire, dans laquelle il n'y a pas été prouvé d'une façon définitive si les plus petits éléments de la lumière et de la matière ont un caractère de corpuscule ou d'onde. Nombreuses expériences soutenaient l'une et l'autre supposition. Les électrons et les photons se comportent parfois comme des ondes et parfois comme des corpuscules. Cela était nommé le dualisme d' ondes-corpuscules. La conception du dualisme a été comprise comme une dichotomie, une contradiction logique. Selon la conception du dualisme les électrons et les photons ne peuvent pas être des corpuscules et également des ondes. Ce sont des espérances et attentes que nous avons liées à l'atomisme, car dans le sens de l'atomisme une explication scientifique consiste à réduire une chose changeable à ses éléments constants ou à des lois mathématiques. C'est cette conception dualiste de base que l'atomisme moderne a hérité de la science de la nature des grecques: il n'y a pas de substance et de permanence dans les objets de perception dans le monde dans lequel nous vivons, mais uniquement dans les éléments des choses et dans l'ordre mathématique. Ces fondements matériels et immatériels tiennent le monde ensemble. Ils ne changent pas tandis que tout est instable et changeable. Selon les attentes de l'atomisme il doit être possible de réduire un objet à ses éléments indépendants ou à ses lois mathématiques ou principes de base simples, selon lesquels les systèmes fondamentaux doivent être corpuscules ou ondes, mais non pas les deux à la fois.

Que faut-il entendre par éléments indépendants? Platon avait fait la différence entre deux formes de l'être . Il distinguait les choses particulières qui sont tout ce qu'elles sont par participation et qui pour cela n'ont pas un être propre, et d'autre part les idées qui ont un être propre . La métaphysique traditionnelle a adopté cette division en deux parties faite par Platon. Dans la métaphysique traditionnelle un être propre et indépendant désigne une entité qui n'est dépendante de rien d'autre [Descartes], qui existe de soi-même et par soi-même [More], qui est complètement illimitée par d'autres et libre de toute influence extérieure [Spinoza], qui consiste pour soi-même sans les autres [Schelling]. Albert Einstein suivait cette tradition métaphysique quand il écrivait: „Pour la classification des choses qui sont introduites dans la physique il est essentiel que ces choses demandent a un temps précis une mutuelle existence indépendante autant que les choses 'soient situées dans différentes parties de l'espace'. Sans la supposition d'une telle indépendance de l'existence [des 'So-seins', de 'l' être ainsi', de 'l' être sans rien'] des choses distantes qui sont mutuellement à distance, les idées physiques ne seraient pas possibles dans un sens courant, mêmes si l'origine de cette supposition est issu de la pensée quotidienne".

Cette idée d'une réalité indépendante était projetée par l'atomisme sur les éléments fondamentaux de la matière. Une explication scientifique repose dans son sens sur la réduction de l'instabilité et la multiplicité des objets et des états à leurs éléments permanents, stables, indépendants et indivisibles. Selon les attentes des atomistes tous les changements de la nature s'expliquent par la séparation, l'union et par le mouvement d'atomes ou d'éléments encore plus fondamentaux qui sont inchangés et indépendants. Ces éléments fondamentaux ou leurs lois mathématiques constituent le noyau des choses, ils sont le fondement de tout et ils tiennent le monde ensemble. A savoir si les éléments fondamentaux de la matière étaient des corpuscules ou des ondes était un thème explosif: Les conceptions traditionnelles de la réalité que la métaphysique avait mise à la disposition de la physique quantique étaient en jeu. Il était possible que la réalité fondamentale ne puisse pas être saisit avec les conceptions traditionnelles de la réalité. Quelle valeur d'explication a l'atomisme s'il s'avère qu'il n'y a pas d'atomes ou objets quantiques indépendants et que les objets quantiques n'ont pas de noyau stable? Est-ce-que les objets étaient objectifs, subjectifs, les deux à la fois, ni l'un ni l'autre? Qu'est-ce-que la réalité? Le monde quantique est-il différent du monde dans lequel nous vivons?

Niels Bohr. A partir de 1927 le physicien Niels Bohr introduisait la notion de complémentarité, selon laquelle les images de corpuscule et d'onde ne représentent pas deux images irréductibles, opposées et séparées mais se complètent mutuellement et donnent une description complète des phénomènes physiques commun. La complémentarité signifiait pour Niels Bohr qu'il n'était pas possible dans le monde quantique de parler d'objets quantiques indépendants et objectifs parce qu'ils sont en corrélation mutuelle et avec l'instrument de mesure. Bohr soulignait que cette corrélation entre l'objet quantique et l'instrument de mesure était un élément inséparable des objets quantiques parce qu'elle jouait un rôle important pour la manifestation de certaines qualités importantes des objets quantiques : certaines mesures fixent les objets quantiques en tant que corpuscules. Ils déterminent l'état ou la manifestation des objets et détruisent l'interférence [dans ce cas on parle de décohérence] qui caractérise les objets en tant qu'ondes. D'autres procédés de mesures les déterminent an tant qu'ondes. Voilà en quelques mots la nouvelle conception physique de la réalité de Niels Bohr. De La découverte de la non-séparabilité de l'objet quantique et l'instrument de mesure Niels Bohr ne tirait pas la conséquence instrumentaliste qu'il n'y a pas d'objets quantiques, c'est du moins ce qu'il disait dans son argumentation physique. Quand il parlait au niveau métaphysique de la physique quantique il adoptait une approche instrumentaliste . D'un point de vue physique la réalité physique fondamentale consistait pour lui à une interaction des objets corrélés.

L'Interaction dans le modèle standard de la physique quantique orthodoxe Entre temps la notion d'interaction était introduite dans le modèle standard de la physique quantique. Les 4 interactions élémentaires empêchèrent de réduire les choses à leurs éléments de base comme Démocrite l'avait pensé. Aux éléments de base s'ajoutent les 4 interactions, les forces qui agissent entre les objets élémentaires. En tant qu'éléments de base ils ne se sont pas établis comme objets indépendants et isolés mais en tant que des systèmes de deux corps ou plusieurs corps ou des ensembles de particules élémentaires. Entres ces éléments agissent les interactions. Ce sont les forces qui tiennent les éléments ensemble . Ces forces sont une composante des éléments. Elles sont souvent des forces d'attraction mais parfois aussi des forces de répulsion, surtout quand il s'agit des forces électromagnétiques. On peut s'imaginer les interactions entre les particules élémentaires comme un échange de particules élémentaires. Le physicien Steven Weinberg écrit: „Aujourd'hui nous nous approchons à une vue homogène de la nature quand nous pensons dans les notions de particules élémentaires et les interactions entre eux [...]. Les plus connus sont la gravitation et l'électromagnétisme. Ils appartiennent au monde empirique à cause de leur grande portée. La gravitation maintient nos pieds sur le sol et les planètes dans leur orbite. L'interaction électromagnétique entre les électrons et le noyau atomique est responsable pour toutes les propriétés chimiques et physiques de corps solides ordinaires, les liquides et les gaz. Les deux forces de noyau appartiennent à une autre catégorie en ce qui concerne la portée et la familiarité: L'interaction 'forte' qui maintient les protons et neutrons du noyau atomique a une portée de ca 10 -13 centimètre seulement. C'est pour cela qu'elle se perd complètement dans la vie quotidienne et même dans le domaine de l'atome [10-8 centimètre]. Le moins familier c'est l'interaction 'faible', qui a une portée tellement courte [moins que 10- 15 centimètre] et qui est si faible qu'elle ne peut maintenir ensemble probablement rien du tout". Ce genre d'explications entre jusqu'aux détails difficiles et subtiles . Par exemple: comment un électron qui n'est que partiel peut il faire une interaction avec un autre objet quantique? Quelle partie peut-il émettre quand il est d'une seule partie? A cette question on peut répondre par la conception de l'interaction. Un électron ne se construit pas par une seule partie, car l'interaction de l'électron est elle-même une partie de l'électron. Dans un article sur la super gravitation, publié en 1978, les physiciens Daniel Z. Freedman et Pieter van Nieuwenhuizen écrivent sur ce thème la chose suivante: „On peut par exemple décrire la masse d'électron observée en tant que somme d'une 'masse nue' et de 'self-energy' [auto-énergie], qui est fondée sur l'interaction de l'électron avec son propre champs électromagnétique. D'une façon détachée aucun de ces éléments n'est visible".

Ce que la physique quantique sait des porteurs de l'interaction peut être rendu brièvement avec les mots du physicien Gerhard 't Hooft. Il écrit ? qu'un électron est entouré par un nuage de parties virtuelles qu'il émet et absorbe d'une façon permanente. Ce nuage n'est pas seulement formé de photons, mais également de paires de particules chargées, comme par exemple électrons et leur antiparticules, les positrons"[...]. „Un quark est également entouré d'un nuage de particules virtuelles, à savoir des gluons et des paires de quark-anti-quark". Des quarks isolés et indépendants n'ont jamais été vus. Ce phénomène est nommé 'Confinement' par la recherche scientifique récente, c'est à dire : quarks sont des prisonniers, ils ne peuvent pas apparaître seuls, mais uniquement comme paire ou trio. Quand on cherche à séparer deux quarks par la force ils se manifestent entre eux, des quarks nouveaux s'unissent par paires ou trios. Le physicien Claudio Rebbi et d'autres scientifiques constatent qu': "Entre les quarks et les gluons à l'intérieur d'une particule élémentaire se manifestent d'une facon permanente des quarks et des gluons supplémentaires qui se dissipent après un court de temps". Ces nuages de particules virtuelles représentent l'interaction ou établissent les interactions.

Nous sommes arrivés au centre de la physique quantique. Elle nait d'une nouvelle conception physique de la réalité. Cette conception ne regarde plus les éléments isolés et indépendants comme fondements de la réalité, mais des systèmes de deux corps ou de deux états des objets quantiques, comme terre & lune, proton & électron, proton & neutron, onde & instruments de mesure, corpuscule & instrument de mesure, photons de jumeaux, particule & champs de force. Ce genre de système n'est pas identiques, il ne n'est pas un, mais il ne tombe pas en morceaux, il ne se laisse pas réduire en deux corps ou états séparés et indépendants dont l'un est fondamental et l'autre dérivé, comme le cherche à faire le schéma du substantialisme et du subjectivisme. Il n'est pas une unité d'ensemble sans soudure, il n'est pas un tout mystique comme l'holisme le prétend. On ne peut pas affirmer qu'il n'est rien d'autre qu'un modèle mathématique que nous construisons et à qui ne corresponde à aucune réalité. Cette dernière affirmation est avancée par le physicien Stephen Hawking. Dans une discussion avec Roger Penrose il dit: "Moi, par contre, je suis positiviste – je pense que les théories physiques ne sont que des modèles mathématiques et qu'il est vide de sens de demander si elles correspondent à la réalité. A la rigueur on peut se demander si elles peuvent faire une prédiction des observations". Est-il vraiment vide de ses de demander si une théorie corresponde à une réalité? Aucunement. Car, quand le modèle de penser est juste il y a une ressemblance aux données qu'il reconstruit. Autrement il serait possible de faire des prédictions pour lesquelles il n'y a pas d'explications rationnelles parce qu'elles ne peuvent pas correspondre à la réalité. Une grande partie des expériences physiques est faite parce qu'on se demande si une théorie corresponde à une réalité.

D'un point de vue physique une réalité physique est une réalité fondamentale qui n'est pas uns système d'un seul corps mais plutôt un système de deux corps ou un ensemble de corps, 'un nuage' de particules virtuelles dont les corps sont entourés. Entre ces corps il y a une interaction qui est une composante de ces corps. Ces découvertes physiques sont définitives et incontestables. Et pourtant tous nos concepts métaphysiques s'opposent à cela. Ce nuage ne correspond pas à nos espérances traditionnelles de ce qui représente la stabilité, la substance, la permanence et l'ordre et à ce qui doit être fondamental. Comment des nuages peuvent être ce que nous sommes habitués à considérer comme les fondements de la matière? Comment cette petite chose oscillante peu être ce que des générations entières de philosophes et de physicien ont cherché à analyser pour arriver jusqu'au noyau des choses, à une réalité ultime? Est- ce tout? N'y a-t-il rien de plus? De ce nuage nous voulons filtrer et faire ressortir par une interprétation métaphysique ce qui est durable, ce qui reste. C'est exactement dans le sens de la métaphysique de substance de Platon que Werner Heisenberg appelait les formes mathematiques 'les idées de la matière' dont les particules élémentaires correspondaient. Carl Friedrich von Weizsäcker appelait la mathématique 'l'essence de la matière' et pour le physicien Herwig Schopper les champs de force sont la réalité ultime. Ou d'autre part nous voulons regarder ces nuages comme un tout mystique [holisme]. Ou nous voulons écarter les nuages comme une construction sans fondement [instrumentalisme]. Et pourquoi? Seulement parce que nous ne pouvons pas admettre que les interactions complexes du monde dans lequel nous vivons sont sans fondements solides et stables. Il est impossible de trouver un objet élémentaire qui n'est pas dépendant d'autres objets quantiques ou de ses propres composants. Il est impossible de dissoudre la double nature ou la multiplicité des objets quantiques. La réalité physique fondamentale consiste des nuages corrélés d'objets quantiques.

Les résultats
La réalité fondamentale n'est pas statique, stable, dur et indépendante. Elle ne se forme pas par des facteurs isolés, mais plutôt par des systèmes de corps dépendants. La plupart des systèmes se composent de plus de deux corps mais il n'y a pas de systèmes qui existent avec moins de deux corps. Dans la physique quantique on appelle ce genre de systèmes à deux corps: terre & lune, électron & positron, particule & champs de force. Nagarjuna appelle ses systèmes marcheur & trajet parcouru, feu & combustible, sujet voyant & objet vu, cause & effet, acte & agent. Les deux modèles décrivent des systèmes à deux corps qui ne sont ni séparés ni vraiment ensemble, ils ne s'unissent pas et ils ne tombent pas en deux. Les corps ne sont pas indépendants, ils n'existent pas d'eux-mêmes et ils ne peuvent pas être observé d'une façon isolée parce qu'ils sont dans leur constitution et même dans leur existence toute entière interdépendants et ne peuvent pas exister et fonctionner indépendamment. Ils sont maintenus ensemble par interaction. On ne peut pas réduire un corps à un autre, l'un ne peut pas être expliqué par l'autre. Les corps ne sont pas identiques. Les systèmes ont une stabilité fragile qui est basée sur des interactions et des dépendances mutuelles de leur corps qui sont souvent connues, même si certain ne le sont que partiellement et d'autres ne le sont que dans un stade très peu avancés [comme par exemple chez les photons jumeaux ou dans la relation conscience & cerveau].

Qu'est ce que la réalité?
Nous sommes habitués à avoir une base solide sous les pieds et de voir des nuages fugitifs au ciel. Le concept de réalité de la philosophie de Nagarjuna et les concepts physiques de la complémentarité et des interactions dans la physique quantique nous enseignent une autre histoire: Tout est bâtit sur le sable et même les grains de sable n'ont pas de noyau stable. Leur stabilité est basée sur les interactions instables de leurs éléments fondamentaux.