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Un peu de philosophie...
On rêve très souvent de la mort. De Dieu, jamais.
La magie de la vie consiste à se servir de l'action pour parvenir
à la non-action.
L'intention façonne la réalité. Nous devenons ce que nous pensons.
Le temps, c'est ce qui empêche tous les événements de l'univers
de se produire en une seule fois.
Celui qui saisit les phénomènes comme réellement existants est aussi stupide qu'une vache, mais celui qui saisit l'absence d'existence des phénomènes, la vacuité, comme réelle, est encore plus stupide qu'une vache.
La réalité se trouve dans les yeux de celui qui regarde.
Rater le train n'est pénible que lorsque l'on court après.
Être vieux, c'est juste être jeune depuis plus longtemps que les autres.
Plus l'état de la planète se dégrade, plus notre espérance de vie augmente. Le jour de la fin du monde, nous serons donc peut-être devenus immortels.
Le bonheur, c'est le bandeau de velours que s'impose l'esprit pour ne pas voir la souffrance.
Le paradoxe EPR
L'évidence que les phénomènes subatomiques sont interdépendants
repose sur la célèbre expérience de pensée qu'Einstein
et deux de ses collaborateurs à Princeton, Boris Podolsky et Nathan Rosen,
proposèrent en 1935. On appelle cette expérience le paradoxe EPR
d'après les initiales de ses trois auteurs. Elle n'est paradoxale que
parce que Einstein concevait la réalité comme morcelée
et assise sur les particules, et non pas comme interconnectée. Le paradoxe
disparaît dès qu'on interprète la réalité
comme étant globale.
Pour comprendre cette expérience, il faut savoir que la lumière,
de même que la matière, possède une nature duelle, c'est-à-dire
que, dans le monde physique interdépendant, ce qu'on appelle " photon
", " électron ", " matière ", manifeste,
comme Janus, tantôt un visage de particule, tantôt un visage d'onde.
C'est l'une des découvertes les plus déconcertantes de la mécanique
quantique. Mais plus étrange encore est la découverte que ce
qui fait la différence entre l'état particule et l'état
onde d'un phénomène est la présence d'un observateur.
Si j'essaie d'observer un photon par avec un appareil de mesure, il apparaît
comme une particule. Mais tant qu'il n'est pas observé, il demeure dans
son aspect d'onde.
Cette onde se propage dans toutes les directions de l'espace, comme les ondes
circulaires créées par une pierre qu'on jette dans un étang
se propagent jusqu'à en couvrir toute la surface. On peut donc dire que
le photon est partout à la fois dans l'espace. La mécanique quantique
dit que, sans faire d'observation, je ne pourrai jamais prédire où
sera le photon à un moment déterminé. Tout au plus pourrai-je
évaluer la probabilité qu'il soit à tel ou tel endroit.
Comme les vagues d'un océan, l'onde de probabilité associée
au photon (calculée en 1926 par le physicien autrichien Erwin Schrödinger)
possède des amplitudes variées à différents endroits.
Les chances de rencontrer le photon sont maximales aux fortes amplitudes, et
minimales aux faibles. Mais, même aux fortes amplitudes, on n'est jamais
certain que le photon sera au rendez-vous. Il pourra y être par exemple
trois fois sur quatre, ou neuf fois sur dix. La probabilité ne sera jamais
de 100 %. Avant l'acte d'observation, la réalité du monde subatomique
n'est donc que probabilités. Déterministe convaincu, Einstein
ne pouvait accepter le rôle primordial que la mécanique quantique
attribuait au hasard. " Dieu ne joue pas aux dés ", disait-il
aussi. Il n'eut de cesse de trouver une faille dans la théorie de la
mécanique quantique et dans l'interprétation probabiliste qu'elle
donnait de la réalité. C'est à cette fin qu'il conçut
l'expérience EPR.
L'expérience se déroule de la façon suivante : imaginez
tout d'abord que vous utilisez un appareil de mesure qui permet d'observer le
comportement des particules de lumière qu'on appelle " photons ".
Considérons maintenant une particule qui se divise spontanément
en deux photons A et B. En raison des lois de symétrie, ces derniers
partent toujours dans des directions opposées. Si A part vers le nord,
nous détectons B au sud. Jusque-là, apparemment, rien d'extraordinaire.
Mais c'est oublier les bizarreries de la mécanique quantique : avant
d'être capturé par le détecteur, A ne présentait
pas un aspect de particule, mais celui d'une onde. Cette onde n'étant
pas localisée, il existe une certaine probabilité pour que A se
trouve dans n'importe quelle direction. C'est seulement quand il est capté
que A se métamorphose en particule et " apprend" qu'il se dirige
vers le nord. Mais si, avant capturé, A ne "savait" pas à
l'avance quelle direction il allait prendre, comment B aurait-il pu " deviner
" le comportement de A et régler le sien de façon à
être capté au même instant dans la direction opposée
? Cela n'avait aucun sens, à moins d'admettre que A pouvait informer
instantanément B de la direction qu'il avait prise. Or, la théorie
de la relativité, si chère à Einstein, implique qu'aucun
signal ne peut voyager plus vite que la lumière. " Dieu n'envoie
pas de signaux télépathiques ", disait-il, ajoutant qu'il
ne pouvait y avoir de mystérieuse action à distance.
Sur la base de cette expérience de pensée, Einstein a donc conclu
que la mécanique quantique ne donnait pas une description complète
de la réalité. Selon lui, A devait savoir quelle direction il
allait prendre, et communiquer cette information à B avant de s'en séparer.
Les propriétés de A devaient donc avoir une réalité
objective indépendante de l'acte d'observation. L'interprétation
probabiliste de la mécanique quantique, selon laquelle A pourrait se
trouver dans n'importe quelle direction, devait être erronée. Sous
le couvert de l'incertitude quantique devait se cacher une réalité
intrinsèque et déterministe. Selon Einstein, la vitesse et la
position qui définissent la trajectoire d'une particule sont bien localisées
sur la particule, indépendamment de l'acte d'observation. Il souscrivait
à ce qu'on appelle le " réalisme local ". La mécanique
quantique ne pouvait rendre compte d'une trajectoire définie de la particule,
car elle ne prenait pas en considération des paramètres supplémentaires
appelés "variables cachées ". Elle était donc
incomplète.
Pourtant, Einstein avait tort. En fin de compte, les physiciens ont montré
que ce qui, selon Einstein, ne pouvait se produire dans l'expérience
EPR, se produisait bel et bien. Depuis qu'elle a été conçue,
la mécanique quantique - et son interprétation probabiliste de
la réalité - n'a jamais révélé la moindre
faille. Les expériences lui ont invariablement donné raison et,
jusqu'à nouvel ordre, elle demeure la meilleure théorie permettant
de rebdre compte du comportement du monde atomique et subatomique.
Pendant longtemps, le schéma EPR resta à l'état d'expérience
de pensée. On ne savait pas comment la réaliser pratiquement.
En 1964, John Bell, un physicien irlandais du CERN, conçut un théorème
mathématique connu sous le nom d'" inégalité de Bell
" qui aurait dû être vérifié par les mesures
expérimentales s'il existait des variables cachées, localisées
sur les particules, comme le pensait Einstein. Ce théorème permettait
enfin d'amener le débat du plan métaphysique à celui de
l'expérience concrète. En 1982, à l'université d'Orsay,
le Français Alain Aspect et son équipe effectuèrent une
série d'expériences sur des paires de photons afin de tester l'effet
EPR. Ils trouvèrent que l'inégalité de Bell était
systématiquement violée. Einstein s'était trompé,
et la mécanique quantique avait raison. Dans l'expérience d'Aspect,
les photons A et B étaient séparés par douze mètres,
et pourtant B " savait " toujours instantanément ce que faisait
A.
Comment sait-on que ce phénomène est instantané et qu'un
signal lumineux transportant des informations de A à B n'a pas eu le
temps de couvrir cette distance ?
Des horloges atomiques, associées aux détecteurs qui captent
A et B, permettent de mesurer très précisément le moment
d'arrivée de chaque photon. La différence entre les deux temps
d'arrivée est inférieure à quelques dixièmes de
milliardième de seconde (elle est probablement nulle, mais la précision
des horloges atomiques actuelles ne permet pas de mesurer des temps inférieurs
à 10-10 seconde). Or, en 10-10 seconde, la lumière ne peut franchir
qu'une distance de trois centimètres, bien inférieure aux douze
mètres qui séparent A de B. De plus, le résultat reste
le même lorsqu'on augmente la distance qui sépare les deux photons.
Bien qu'il soit certain que la lumière ne peut pas avoir eu le temps
de parcourir cette distance pour transmettre une information, les comportements
de A et de B sont toujours corrélés instantanément.
Dans une expérience plus récente réalisée en 1998
par le Suisse Nicolas Gisin et ses collaborateurs à Genève, on
commence par fabriquer une paire de photons. Puis on en envoie un par une fibre
optique vers le nord de Genève, et l'autre vers le sud. Dix kilomètres
séparent les appareils de mesure. Arrivé au bout des fibres optiques,
chacun des photons doit choisir au hasard entre deux itinéraires possibles,
l'un court et l'autre long. Or, on a observé que, dans tous les cas,
les photons faisaient exactement le même choix. Ils choisissaient, en
moyenne, une fois sur deux l'itinéraire long, et une fois sur deux le
court, mais leurs choix étaient toujours identiques. Les physiciens suisses
étaient certains que les deux photons ne pouvaient pas communiquer par
la lumière, car la différence leurs temps de réponse était
inférieure à trois dixièmes de milliardième de seconde.
Pendant ce laps de temps infinitésimal, la lumière n'aurait pu
parcourir que neuf centimètres sur les dix qui séparaient les
deux photons.
La physique classique nous dit que les choix de A et de B devraient être
totalement indépendants parce qu'ils ne peuvent pas communiquer. Or ce
n'est pas le cas. La corrélation est toujours parfaite. Comment expliquer
le fait que B " sait " toujours instantanément ce que fait
A ? Le paradoxe n'en est un que si nous supposons, comme Einstein, que la réalité
est morcelée et localisée sur chacun des photons. Il est résolu
si nous admettons que A et B font partie d'une réalité globale,
quelle que soit la distance qui les sépare. A n'a pas besoin d'envoyer
un signal à B, car les deux grains de lumière (ou tout au moins
les phénomènes que l'appareil de mesure perçoit comme des
grains de lumière) restent en relation par une interaction mystérieuse.
Où qu'elle soit, la deuxième particule continue à faire
partie de la même réalité que la première, même
si les deux particules se trouvent à deux bouts de l'univers. La mécanique
quantique élimine toute idée de localisation. Elle confère
un caractère holistique à l'espace. Les notions d'" ici "
et de " là " n'ont plus de sens, car " ici " est
identique à " là ", Les physiciens appellent cela la
" non-séparabilité ". Cette constatation devrait avoir
des conséquences immenses sur la compréhension qu'ont les physiciens
de la réalité et de notre perception ordinaire du monde. Mais,
certains physiciens ont eu du mal à accepter cette notion d'une réalité
non séparable et ont tenté de trouver une faille dans les expériences
ou dans le théorème de Bell. Jusqu'ici, ils ont échoué.
La mécanique quantique n'a jamais été prise en défaut
et le phénomène EPR nous suggère que la réalité
est globale, ou " interdépendante ".
Trinh Xuan Thuan, astrophysicien.
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