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quantique
Nécessité de dépasser la mécanique classique
Je tenais donc à parler de J.C. Maxwell, puis de Boltzmann, parce qu'avec eux, nous pouvons entrer dans la physique de cette fin du XXè siècle.
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Dans cet univers - ''prévisible'' si l'on connaissait toutes les conditions initiales - les travaux de Maxwell et Boltzmann ont introduit des éléments de probabilité et d'incertitude...
A la suite de ces travaux, Henri Poincaré, mathématicien et philosophe, ( que Lancelot a bien connu …! ), influencé par les travaux de Maxwell et Boltzmann, s'interrogeait sur le hasard, le déterminisme et la nature des lois physiques. Poincaré a développé une philosophie de la science appelée "conventionalisme", qui soutient que les lois scientifiques ne sont pas des vérités absolues, mais des conventions utiles.
Pourtant, Ludwig Boltzmann avait une foi immense dans la mécanique classique - elle fut la première théorie physique qui s’établit comme une discipline mathématisée et confirmée par l’expérience – et il cherchait à sauver cette théorie et la vision du monde qu'elle sous-tendait . Ce point était si important qu'il constituait pour lui l'origine de son épistémologie
Mais.... L'émergence de nouvelles théories physiques telles que la thermodynamique, l'électromagnétisme et la mécanique statistique ne se laissaient pas facilement intégrer ou fonder sur la base de la mécanique classique.
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De fait, la mécanique classique présente certaines difficultés :
Nous venons d'en parler : - Le problème de l'irréversibilité thermodynamique en contradiction avec la réversibilité des lois de la mécanique classique était un point central de débat La seconde loi de la thermodynamique stipule l'augmentation de l'entropie, un processus irréversible, tandis que les équations fondamentales de la mécanique classique sont invariantes par renversement du temps.
- Et encore : certains physiciens, même partisans d'une physique mécaniste, définissaient la force comme un concept vide : la notion de force n’a pas d’existence propre dans la réalité , elle n'est qu'une construction conceptuelle utilisée pour décrire les phénomènes physiques. D'ailleurs, dans la relativité générale, Einstein remplace l’idée de force gravitationnelle par la courbure de l’espace-temps.
Elaine, voulait conclure, en exprimant que cette problématique '' Déterminisme vs Indéterminisme '' est l'une parmi d'autres quand il s'agit de se questionner sur le réel, aussi bien en science qu'en philosophie.t aussi évoquer : '' Continuité vs Discontinuité '' ; '' Fini vs Infini '' ; '' Réalisme vs Idéalisme '' ; '' Substance vs Relation '' ; '' Localité vs Non-localité '' ; sur le temps '' Présentisme vs Éternalisme '' ; '' Information vs Matière ''…
C'est à dire : Le réel est-il déterminé, continu, fini, matériel ? Ou est-il imprévisible, discret, infini et informationnel ?
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Elaine insiste, et nous interroge :
- Ne s'agit-il pas d'abandonner le déterminisme absolu pour accepter l'indéterminisme fondamental ?
- Ne faudrait-il pas remettre en question la notion d'objectivité absolue au profit d'une réalité relationnelle ? Je rappelle que la mécanique classique suppose que les systèmes ont des propriétés objectives, indépendantes de l'observateur.
- Et si le temps absolu n'existait pas ? Il faut admettre que le temps n'est pas universel et que l'espace peut être dynamique, ce qui modifie notre compréhension de la causalité.
- Faut-il remettre en cause le principe de localité de la mécanique classique, où toute interaction est locale et se propage de manière continue à travers l'espace, au plus à une vitesse finie. Cela signifierait l'intrication quantique, et accepter que l'univers pourrait être non local à une échelle fondamentale et que la séparation spatiale entre objets pourrait être une illusion à certains niveaux.
- L'information ne serait-elle pas potentiellement plus fondamentale que la matière ? Il s'agirait d'adopter une perspective où la réalité physique pourrait être un processus computationnel où l'information précède la matière.
Lancelot est perplexe: En philosophie on discute la tendance du matérialisme à rester dans le discontinu, dans lequel on rangerait le déterminisme. Alors qu'en physique la mécanique classique et son déterminisme est dans le continu, et le quantique dans le discontinu ? Contradiction ?
Yvain pour conclure selon son idée, a l'intuition que la physique contemporaine, avec la mécanique quantique et la relativité, nous pousse vers une compréhension d'un réel potentiellement imprévisible (à l'échelle quantique), discret (à certaines échelles), possiblement fini (ou avec des limites à notre observation) et où l'information pourrait jouer un rôle fondamental, voire être plus fondamentale que la matière elle-même. Ce changement de paradigme est crucial pour dépasser les limites de la mécanique classique dans notre quête de compréhension du Réel.
De la Science du fin de siècle, à aujourd'hui
Je reviens sur cette période de la '' Vienne fin de siècle '' avec la suggestion d'Yvain de ne pas oublier dans ce phénomène viennois que constituent Hofmannsthal, Loos, Musil, Zweig, Kraus, Freud, Mahler, Schnitzler; ne pas oublier sa facette scientifique...
-Tu veux parler de Wittgenstein ?
- Oui, c'est vrai... répond Yvain; mais je pensais à Ludwig Boltzmann (1844–1906), bien plus vieux que Wittgenstein (1889-1951), Freud ou que Mahler. Boltzmann, après avoir été promu docteur en philosophie en 1866, entre à l'institut de physique de l'Université de Vienne. Boltzmann a aussi étudié le piano avec Bruckner.
En 1890, Boltzmann occupe la chaire de physique théorique à l'Université de Munich. Il développe des théories qui expliquent comment les propriétés macroscopiques des systèmes, comme la température et la pression, peuvent être dérivées des comportements microscopiques des particules. Il jette les bases de la physique statistique moderne.... Nous en avons parlé ici: L'Entropie - Les légendes du Graal et ici: L'Unité des forces du Monde - Les légendes du Graal
Sa formule: S=k*LogW, est au moins aussi importante que les célèbres formules d'Einstein ( E=mc2) ou de Planck ( E=hV)
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Cependant, en 1894, - et en particulier du fait de ses relations tendues avec certains de ses collègues en Allemagne, notamment Ernst Mach et Wilhelm Ostwald, qui étaient sceptiques quant à ses théories atomistiques - Boltzmann s'en est retourné en Autriche pour succéder à son mentor, Joseph Stefan en tant que professeur de physique théorique à l'Université de Vienne.
En cette fin de siècle, la mode est à l'Energétique ( Rankine, Mach, Ostwald, Duhem)
Le chimiste allemand Wilhelm Ostwald à partir des années 1890, défend '' l'énergétisme '': une théorie physique et philosophique qui propose que toute réalité est énergie. Les processus physiques et mentaux sont interprétés comme des échanges d'énergie.
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L'énergétisme cherchait à remplacer la matière comme composant fondamental du monde par l'énergie. Finalement, lors du premier Congrès Solvay en 1911, Jean Perrin a présenté des expériences démontrant l'existence des molécules et des atomes. Le modèle atomique pouvait expliquer de manière cohérente et précise divers phénomènes observés en chimie et en physique. Cette approche expérimentale rigoureuse a convaincu Ostwald.
Lancelot, enchanté par cette discussion, se demande si … Avec Ludwig Boltzmann, James Clerk Maxwell et Albert Einstein, l'atomisme n'a pas progressivement gagné en devenant une pierre angulaire de la physique moderne?
Et c'est dommage! Yvain, regrette qu'aujourd'hui les scientifiques ne soient plus devenus que des super-techniciens, qui se contentent de relever des résultats statistiques. Il aspire, nous dit-il, à n'être qu'un chercheur, c'est à dire avant tout à trouver les bonnes questions.
Son intuition serait que l'atomisme n'explique pas tout. L'atomisme pourrait être comparé à la physique newtonienne, limitée à l'échelle atomique et subatomique, limitée selon les référentiels... Il ne traite pas les systèmes non linéaires et chaotiques, qui sont courants dans la nature, il est insuffisant pour étudier de nombreux phénomènes cosmologiques...
- Dans quels sens pourrait donc aller la physique du futur?
- Sera t-elle encore matérialiste? S'interroge Elaine...
- La matière n'est-elle pas le composant de l'Univers?
- Disons oui. Mais, qu'est-ce qui compose la matière ?
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Certains scientifiques proposent que l'information, plutôt que la matière, pourrait être la composante fondamentale de l'univers. Cette perspective suggère que la réalité physique pourrait être une manifestation de l'information, remettant en question la primauté de la matière...
Lancelot se souvient d'avoir travaillé cette notion, en lisant Léon Brillouin qui établissait une relation logique entre le H de Shannon et le S de Boltzmann (S = – K log p) ... Selon ce point de vue, il est possible d'inscrire l'information telle que définie par Shannon dans la physique. ( 1950-51 - La Cybernétique 2 - Les légendes du Graal )
Aujourd'hui, l'atomisme doit se mesurer à plusieurs autres théories et concepts modernes qui remettent en question ou complètent notre compréhension de la matière. Je pense à:
La théorie des cordes : Cette théorie propose que les particules fondamentales ne sont pas des points, mais des objets unidimensionnels appelés cordes. Les vibrations de ces cordes déterminent les propriétés des particules. La théorie des cordes cherche à unifier la gravité avec les autres forces fondamentales de la nature.
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Théorie quantique des champs : Cette théorie combine la mécanique quantique et la relativité restreinte pour décrire les interactions entre les particules subatomiques. Par exemple, un photon est une excitation du champ électromagnétique. Lorsque ce champ est excité à un certain point, il crée une onde qui se propage et que nous percevons comme une particule de lumière. Toutes les particules élémentaires (électrons, quarks, photons, etc.) seraient des manifestations de champs quantiques sous-jacents. ''Sous-jacents'', parce que '' sans l'eau, les vagues n'existeraient pas. '' ( analogie).
Théorie des boucles quantiques de gravité : Cette théorie cherche à unifier la mécanique quantique et la relativité générale en proposant que l'espace-temps lui-même est quantifié. Elle suggère que l'espace-temps est composé de boucles discrètes, remettant en question cette fameuse notion de '' continuité ''. Carlo Rovelli et Lee Smolin introduisent le concept de réseau de spin pour décrire la structure discrète de l'espace-temps
