L'Univers et ses lois

Roland OMNES - 27 avril 2004

L’apparence est ce qui se présente directement à nos sens. Elle est synonyme d’évidence. Il est évident par exemple, c’est en tout cas une apparence, que le soleil tourne autour de la terre. Mais au-delà de toutes les apparences, y a-t-il autre chose ? Question aussi vieille que l’humanité qui, au cours des âges, a cherché à y répondre, notamment par la religion ou par la philosophie. Il est remarquable, par exemple, qu’un homme comme Moïse ait eu l’idée - on dit la " révélation " - qu’il existe un Dieu unique, cause de toutes les apparences ; ou encore qu’un philosophe comme Aristote ait pu penser que des " principes universels " expliquent tout ce que nous percevons.

Certes, aucun des principes énoncés par Aristote ne reste valable aujourd’hui. Le monde des apparences qui s’offre à nous s’est profondément enrichi, grâce au progrès de nos instruments d’observation. Les étoiles, par exemple, sont infiniment plus nombreuses qu’elles ne le paraissent à l’œil nu ; et au lieu d’être l’image d’une éternité immobile, elles naissent, vivent et meurent. Nous pénétrons aussi dans l’infiniment petit des particules de la matière, découvrant des phénomènes insoupçonnés, étranges, contraires à tout ce qui nous est familier. Or ces infinis, malgré leur étrangeté, nous restent pourtant compréhensibles, car on a découvert des lois fondamentales de la nature, presque incroyables par leur profondeur et leur subtilité ; et par leur universalité, car elles valent dans l’infiniment grand comme dans l’infiniment petit.

Que sont ces lois ? Elles sont entièrement nouvelles. Aucune religion ne les avait révélées, aucune métaphysique ne les avait conçues ; elles sortent des cadres habituels de notre pensée, même scientifique. Elles ne s’expriment que par des formules mathématiques et toute tentative de les vulgariser par des mots rencontre rapidement des limites.

Il y a d’une part les lois de la relativité générale, celles de l’espace-temps et de la gravitation, qui définissent une sorte de " contenant " universel et d’autre part les lois des particules qui régissent toute la matière, les atomes, les électrons, les noyaux, les quarks, ainsi que tous les rayonnements, dans le cadre de ce qu’on appelle la mécanique quantique. Ces lois contiennent en puissance tout le déroulement à venir de la création, depuis l’instant original où fut émis le rayonnement thermique universel.

C’était un rayonnement extraordinairement homogène, comme l’était la matière qui n’était alors elle-même qu’hydrogène. Ce n’était pas cependant une homogénéité parfaite et, sous l’effet de la gravitation, de petites inhomogénéités se sont peu à peu concentrées et ont fini, avec le temps, par donner naissance aux étoiles et aux galaxies. En se compactant, la matière s’échauffe et, sous l’effet des lois de la mécanique quantique, se produisent alors des réactions nucléaires. Les noyaux d’hydrogène fusionnent en donnant naissance à des noyaux lourds : carbone, oxygène, fer, etc. Tout ce qui fait la terre et nos propres corps en est issu. Car les étoiles devenues suffisamment lourdes finissent par exploser et répandre la presque totalité de leur matière dans l’univers. Le cycle des étoiles peut alors recommencer à partir de noyaux plus lourds, et, ici ou là, finir par donner l’existence à des planètes.

C’est donc au cours du temps que se déroulent les conséquences des lois de la nature. Ces lois sont étranges. La notion d’espace-temps est difficile pour l’esprit humain, car le temps et l’espace ont toujours été des données de l’expérience sensible. Quant à la mécanique quantique, elle explique toutes les propriétés de la matière. Comment, par exemple, un objet peut-il paraître dur et résister à ce qu’on le traverse, puisqu’un atome n’est finalement qu’un espace vide ne contenant que quelques particules ? La réponse, difficile, est donnée par la mécanique quantique.

Et, surtout, point essentiel, le monde quantique est un monde où il n’y a ni cause ni effet. Le principe de raison suffisante énoncé par Leibniz est mis en défaut. Le monde des possibles du quantique va d’ailleurs bien au-delà de notre conception traditionnelle du hasard. C’est un monde totalement contraire aux apparences, apparences qui pourtant, depuis la nuit des temps, ont façonné notre esprit.

Cela dit, la théorie physique a permis tout récemment de découvrir qu’à l’échelle macroscopique (qui est la nôtre) les lois quantiques développent des conséquences qui sont fort proches de la causalité. Il ne s’agit plus d’une causalité absolue où la cause entraînerait toujours l’effet, mais d’une causalité probabiliste où l’effet n’est entraîné qu’avec une très petite probabilité d’erreur, de sorte qu’il y a peu de chances qu’à notre échelle la cause et l’effet n’existent pas, très peu de chances, par exemple, que la pomme détachée de l’arbre ne tombe pas sur le sol.

Au delà des apparences, existe donc une réalité plus profonde qui contredit nos catégories mentales héritées de notre expérience ; les apparences, finalement ne sont que le cas particulier, à notre échelle, de cette réalité plus profonde.


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