Dévisser c'est percer...

... et comprendre est un processus hélicoïdal

J'affirmais de façon péremptoire dans le précédent billet que le physicien pouvait être un dévisseur de concepts pour le philosophe. Je précise que ma vision de la philosophie est assez classique, c'est-à-dire proche de la philosophie naturelle que nous a léguée Galilée le premier physicien moderne. Je pense que c'est le cas de la majorité des physiciens d'aujourd'hui qui ne se sentent pas post-modernes et se méfient au contraire des sirènes d'une certaine philosophie contemporaine que l'on a, certes un peu facilement, accusée de vouloir être quantique et grave. Loin de moi l'idée d'attiser l'incendie déclenché par l'affaire Sokal-Bricmont; en lisant des gens comme Jacques Treiner ou Paul Boghossian je me dis qu'il est maîtrisé.

Pour revenir au processus de compréhension du monde qui nous entoure et à la métaphore de l'hélice, il n'est pas difficile de saisir son sens à travers l'explicitation suivante. Toute personne qui se penche sur un problème difficile dans l'espoir de mettre à jour une vérité fondamentale se sent - face aux obstacles rencontrés dans la recherche de la solution - comme devant un mur qu'il faut percer. Or ce mur est rarement lisse, il présente des aspérités : ce sont des détails qui nous frappent, des paradoxes qui poussent comme des herbes folles dans le champ de nos pensées remué par des faits qui ne cadrent pas avec nos concepts familiers. Pour progresser vers une solution il faut alors gratter la racine de ces "mauvaises herbes" en bref: dévisser nos concepts. Ensuite seulement on peut forger de nouveaux outils pour extirper les pseudo-paradoxes qui gênent notre pensée et constater que le mur est ... percé!

Trouver de nouvelles visses dans de vieux concepts un peu viciés

Dans un billet futur je tâcherai d'illustrer tout ceci avec la difficulté de cerner la notion de masse dont on a beaucoup parlée récemment à cause de qui vous savez. On voit mille questions passionnantes germer dans les esprits des internautes et mille autre réponses parfois très précises mais souvent un peu vagues fleurir sur les forums. Or il faudrait peut-être dévisser/"dé-vicier" plus explicitement la notion de masse en dégageant par exemple plus nettement les notions suivantes :

• masses inertielle et gravitationnelle ; 
• masses intrinsèque et effective ;
• masses nue et habillée ;
• masses de Dirac et de Majorana ;

sans parler d'une autre notion importante celle de spin et de la différence entre hélicité et chiralité ... afin de percer un pan de ce grand mystère ! Je signale pour finir en rebondissant sur les deux derniers termes que le pas (hélicité) d'une vis se parcourt dans les deux sens et qu'il peut être qualifié de gauche ou droit (chiralité), propriétés subtiles et fondamentales de la nature ... Bref,  il est aussi potentiellement intéressant de tester les retournements de concepts en explorant toutes les dimensions du mot retournement! Le blogueur se rêve alors en miroir et vous propose de réfléchir dès maintenant à un audacieux changement de perspective sur la description standard des mouvements inertiels et non inertiels en physique. Pour cela découvrez le point de vue de Jean-Pierre Provost et ses collaborateurs dans leurs articles ici et là.

Changer de regard par des clins d’œil
Avant de terminer le blogueur voudrait expliciter un peu ses sources d'inspiration hétéroclites pour ce billet un peu bizarre en signalant à qui il a maladroitement essayé  de rendre hommage dans ce billet :

• à Alexandre Grothendieck, immense mathématicien et le plus illustre utilisateur de l'argumentation par "dévissage" ;
• à Daniel Pennac auteur de la formule la mort est un processus rectiligne qui a inspiré le premier chapeau ; 
• à Etienne Klein aux anagrammes fameuses dont celle-ci qui fera date j'espère :

Boson scalaire de Higgs = l'horloge des anges ici bas.

Ainsi s'achève le premier billet d'une nouvelle rubrique de ce blog intitulée : "Dévissage(s)"

//ce billet a été légèrement remanié dans la forme mais non dans le fond le 03/01/14 puis le 30/03/2018.

Le physicien et le philosophe ou le rasoir et le tournevis

Quel(s) outil(s) manquai(en)t à la physique pour trancher dans le lard des questions philosophiques ? le Laser bien sûr (et un peu plus d'esprit des Lumières)!

J'espère ne pas avoir laissé l'impression fausse dans la fin du billet précédent que les questions que les philosophes et les historiens nous apprennent à se poser au sujet de l'interprétation de la mécanique quantique sont sans intérêt. Je vais essayer de le prouver de la manière qui suit.

On pourrait passer du temps à critiquer ad hominem l'inachèvement des travaux de tel physicien, de telle école nationale ou idéologique ou encore des recherches en cours sur le sujet; je laisse cette tâche "hazardeuse" à d'autres, à l'ouest ou à l'est d'ici (que le lecteur familier me pardonne cette prétérition / répétition). Je voudrais plutôt rappeler les progrès significatifs qui ont été accomplis dans le champ expérimental sur la compréhension de la mécanique quantique. Il y a pour commencer la validation expérimentale des inégalités de Bell au début des années 80, avec en France les travaux d'Alain Aspect et Philippe Grangier. Il y a ensuite l'observation de la décohérence quantique avec entre autres travaux remarquables ceux de Serge Haroche et ses collaborateurs sur l'observation de "chats de Schrödinger" effectivement morts "et" vivants (mais sans qu'aucun animal ne soit blessé). Pour le début des année 2000 on ne peut pas omettre la démonstration expérimentale par Anton Zeilinger et ses collaborteurs des troublantes propriétés des photons et cette récente expérience française.

Une question vient alors à l'esprit : pourquoi a-t-il fallu attendre si longtemps pour que tant d'interrogations traduites formellement avec soin (des inégalités de John S. Bell à celles d'Anthony Leggett) ne commencent à trouver de réponses expérimentales que plus de cinquante ans après l'article fondateur de Born sur l'interprétation probabiliste de la mécanique quantique? La réponse est peut-être dans ce texte de Eric Picholle qui décrit l'avènement du Laser comme une ingénierie quantique impensable sans la construction de ponts entre physiciens fondamentalistes et ingénieurs, construction qui nécessite autant de lever des barrières que d'apporter des pierres. 

C'est bien la technologie Laser qui a fait faire un bon en avant extraordinaire à la physique fondamentale avec son apparition dans les années 50 puis ses développements dans la décennie 60 avant l'explosion de ses applications par la suite. Les deux prix Nobel en physique quantique de l'école française : Alfred Kastler (1966) et Claude Cohen-Tanoudji (1997) en sont des preuves éclatantes!  Et les travaux d'Aspect, Grangier, Haroche et tous les enfants de cette école n'existeraient tout simplement pas sans laser l'outil par excellence de l'optique quantique

Picholle rappelle bien comment les concepts théoriques pour la compréhension du laser étaient pour ainsi dire tous réunis à la fin des années 20 (il convoque des figures méconnues comme Richard Tolman aux Etats-Unis ou Léon Brillouin en France). Peut-être que des progrès dans l'ingénierie électrique restaient à faire et le seront plus tard grâce à la mobilisation de moyens humains et financiers considérables pendant la seconde guerre mondiale, mais ce n'est pas la seule raison d'un tel délai.  L'article met en lumière la pétition méthodologique de principe d'une majorité des premiers quanticiens contre les tentatives d'un Einstein ou d'un Louis de Broglie pour proposer des visions semi-classiques ou des métaphores accessibles aux scientifiques d'autres horizons. Il pose ensuite la question cruciale suivante:

La difficulté des nouveaux concepts, la lourdeur du formalisme associé suffisent-elles à expliquer la lenteur de leur appropriation par le reste de la communauté scientifique et de l'émergence de leurs applications, quand tout l'art de l'inventeur consiste souvent à concrétiser des intuitions informelles

Je pense que cette question se pose de nouveau aujourd'hui avec l'émergence de l'informatique quantique, discipline dont se réclame les travaux évoqués dans le billet d'hier et qui  suscite énormément de publications tant spéculatives que concrètes. D'aucuns hésitent encore gentiment entre les termes physique expérimentale sur les fondements de la mécanique quantique et physique récréative de l'intrication quantique. Le risque est là aussi, dans cette pléthore de résultats annoncés parfois à grand renfort de mots ou de phrases chocs, qu'on se gausse (qu'on s'agace) des erreurs parfois grossières (souvent cachées dans un formalisme abscons), qu'on s'interroge sur l'impatience voire la prétention des uns à appliquer le premier algorithme quantique, des autres à réaliser le plus grand ordinateur du même nom. Je pense néanmoins qu'il est sage d'avoir en mémoire cette citation de Gilbert Simondon, toujours dans le même article:

Il y a des techniciens et des prêtres, il y a des savants et des hommes d'action : la charge de magie originelle qui permet à ces hommes d'avoir quelque chose en commun et de trouver une manière d'échanger leurs idées réside dans l'intention esthétique.

Je remercie donc la philosophie en générale et celles des sciences et des techniques en particulier d'exister.

Rendons maintenant (grâce) à la langue allemande ce qui lui appartient [et appartient aussi un peu à la philosophie et l'histoire des sciences]
Voici donc un extrait de l'article de Max Born de 1926 (tiré d'un cours de Ulrich Hohenester) qui donne pour la première fois l'interprétation probabiliste de la racine carrée du module de la fonction d'onde:

Verstehen Sie nur Bahnhof (*) ? Si vous n'y pigez que dalle alors lisez la traduction par G. Frick tirée de Sources et évolution de la physique quantique de J. Leite Lopes et B. Escoubès:

... Si l'on interprète ces résultats en  terme corpusculaire, Ψ donne la probabilité [Remarque lors de la correction des épreuves: une réflexion plus approfondie montre que la probabilité est proportionnelle au carré du module de Ψ] pour que l'électron venant de la direction z soit envoyé dans une autre direction ...

Notez bien la saveur de cette remarque entre crochets faite - comme a posteriori - après la correction des épreuves de l'article pour sa publication finale, les historiens s'accordent pour dire qu'elle contient l'information essentielle du texte! Et si  Max Born c'était simplement amusé à illustrer cette formule si familère à la langue allemande:

Der Teufel steckt im Detail ...

Encore une fois semble-t-il le diable est dans les détails. Quant-à l'interprétation statistique de la mécanique quantique (et non pas de la fonction d'onde), je vous laisse lire la conférence Nobel de 1954 de Born, avant d'en reparler un autre jour.

(*) J'ai découvert cette étonnante expression idiomatique dans une gare à Cologne alors que j'étais post-doc en Allemagne. Je dédicace chaleureusement ce billet à Manfred Bayer et à sa vaillante équipe du département 2a de physique expérimentale de l'université de Dortmund en les remerciant de leur accueil; j'aurai aimé y faire un travail plus significatif cher Manfred.

De l'art subtil(ement pervers) d'interférer avec la (revue) Nature ...

Rubrique sans commentaire // ou presque (2)
Soient les trois titres de publications en ligne suivants:

The quantum state cannot be interpreted statistically.
Matthew F. Pusey, Jonathan Barrett, Terry Rudolph

// Première version d'un article déposé le 14 novembre 2011 (v1) sur le site d'archivage de prépublications scientifiques arxiv après avoir été soumis au comité de lecture de la revue Nature et pendant le processus d'arbitrage par des pairs (peer-review) pour avaliser éventuellement l'article, moyennant d'éventuelles corrections ou retouches, la décision finale étant prise par l'éditeur de la revue en question.

Quantum Theorem shakes foundations
The wave-function is a real object after all, say researchers. 
Nature, News 17 novembre 2011

//  Toujours pendant le processus d'arbitrage, l'éditeur de Nature juge bon de faire la promotion en ligne des idées nouvelles contenues dans l'article précédent avant d'avoir donner son accord définitif aux auteurs pour une publication effective. On nous dit dans cet article en ligne que des chercheurs viennent d'établir un nouveau théorème qui pourrait être aussi important pour progresser dans l'interprétation de la mécanique quantique que les inégalités (le théorème) de Bell, rien de moins!

The quantum state can be interpreted statistically
Peter G. Lewis, David Jennings, Jonathan Barrett, Terry Rudolph

// Un autre article soumis le 31 janvier 2012. Son contenu est différent mais il a été préparé non indépendamment  du précédent en ce sens qu'il invalide les conclusions de celui-ci moyennant le renoncement à l'une des deux hypothèses qui sous-tendaient explicitement le fameux théorème annoncé. Notez d'ailleurs, outre le titre presque identique, les deux derniers auteurs communs aux deux articles.

Soit, pour finir, un extrait de l'avertissement aux auteurs de la première prépublication, de la part de l'éditeur de la revue Nature:

Posting preprints is fine ... go ahead, but [you are requested] not to actively participate in or solicit pre-publication promotion or media coverage

//  Malgré l'avis final positif de deux des trois arbitres (referees), lequel conduira à une seconde version amendée (v2 a un titre différent de v1) du premier article, ce dernier finira par ne pas être publié dans Nature mais seulement dans Nature Physics ... devinez pourquoi? le fin mot de l'histoire, réelle et complexe pour ne pas dire intriquée, narrée par Terry Rudolph en personne, est à lire dans ce billet sur le blog Cosmic Variance ...

// Et l'on s'étonne après que l'interprétation de la mécanique quantique soit encore l'objet d'aussi intenses et souvent confus débats depuis 85 ans (je prends 1927 comme date d'achèvement du "modèle standard" de l'interprétation de Copenhague)! Pourtant n'allons pas croire que c'est la faute des philosophes ou des historiens à qui on aurait laissé cette problématique faute d'intérêt scientifique... Nous en reparlerons bientôt!
Avertissement final : ce billet ne prétend pas faire exception à la règle précédente. Et maintenant je me permets de conclure avec...
... la morale quantique de cette histoire édifiante:

Ne pas interférer avec le processus de publicité de son éditeur scientifique virtuel! 

signé: le (mé)mor(i)aliste quantique anonyme

Inauguration d'une nouvelle rubrique : "sans commentaire" // ou presque

En s'inspirant du blog du même nom

et en transposant aux intérêts et aux goûts qui prévalent ici à savoir :

Un court extrait d'article scientifique vaux mieux parfois que de longues digressions épistémologiques. Ce billet ci, pour cette nouvelle rubrique, sera donc l’un des plus longs! Un article par billet, parfois deux en regard, allez au maximum trois, qui pourront être d’actualité ou historiques, refléter un débat du passé ou du présent. En résumé le monde scientifique brut tel que je le pêche sur mon littoral (*) … sans commentaire // ou presque … et peut-être aussi les vôtres!

Voici le premier article, d'actualité :
// retrouvé en rangeant mon bureau, malheureusement pas encore totalement disponible gratuitement sur le site de la revue Reflets de la Physique dont il est extrait (N°30 (2012) p12-16 édition de Juillet-Août). 

Cordes et théories d’unification
L’éther du 20e siècle ?

P. Marios Petropoulos
Centre de physique théorique, École polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex

Résumé

L’histoire moderne de la théorie des cordes est jalonnée d’impasses et de rebondissements. Elle succède à l’ancienne théorie des modèles duaux(a) et, lorsqu’on en déroule le fil d’Ariane, on découvre la supersymétrie, les groupes de grande unification, les dimensions en surnombre ainsi que d’autres objets étendus, les membranes ou les p-branes...

Dans cet imbroglio d’idées sur la nature, ses symétries et ses dimensions, la théorie d’objets étendus a eu pour ambition d’embrasser d’une accolade toutes les particules et les interactions, avec pour objectif de reproduire le modèle standard et de répondre aux questions laissées en suspens en cosmologie. Est-ce le choix de la nature ou notre vœu, faute de mieux ?

// (*) Petit clin d’œil amical En passant à une chaleureuse et précieuse source d'inspiration pour cette formule entre autres choses.

Subtil est le Seigneur, mais il n'est pas trompeur

"Raffiniert ist der Herrgott, aber boshaft ist er nicht"
Ainsi parlait ... Einstein en Mai 1921 lors de sa première visite à Princeton, à propos d'une tentative de réfutation expérimentale erronée de la relativité restreinte par Dayton Miller.
"But some research papers coud be" serait parfois tenté de commenter le périphysicien à la lecture de certaines prébublications, aujourd'hui presque toutes rédigées en anglais  ...
"A moins que je ne sois dans l'erreur" ajouterait le protophilosophe qui sait la difficulté d'échanger à travers des langues, des interprétations, des paradigmes différents.

Portrait du blogueur en méta-cognition (et  touches plus maladroitement personnelles) 
ou pérégrinations/cogitations diurnes d'un blogueur/périphysicien quantique

Internet a ceci de fascinant qu'il permet de se revivifier en plongeant dans un océan d'informations nourrissantes, de s'enchanter en trouvant de temps à autre un poisson plus coloré ou un coquillage plus beau que les autres puis de ressortir de cette mer tel un enfant rassasié pour courir sur la plage annoncer aux plus grands que lui ce qu'il croit avoir trouvé ...

Le diable est dans les détails / une part de vérité aussi peut-être

Ainsi donc ce matin alors que je lisais sur un blog bien connu que certains ne pleuraient pas un mais deux Armstrong (hélas !), me trottait dans la tête cette idée-souvenir que la physique nous a appris que l'Homme est non seulement une poussière d'étoiles mais aussi (presque) la moyenne géométrique entre l'atome et la Terre. En voulant approfondir cette merveilleuse (et trop méconnue) conséquence de la théorie quantique à l'échelle macroscopique je me mets à chantonner (sur un air connu) :

Besoin d'aucun professeur

à l'air d'Internet

Je clique sur Google

Et me voici sur la cybersphère

(Je n´ai besoin de personne
en Harley Davidson,
J´appuie sur le starter
Et voici que je quitte la terre ...)

tout en tapotant  précisément les mots clés suivants "quantum phenomena at large pdf " sur le moteur de recherche universel et omnipotent de l'ère de l'informatique ubiquitaire et de la fibre optique. Un battement de cils plus tard, bref le temps qu'il faut à l'âge de la maîtrise de l'électron par le photon pour interroger toutes les bases de données de ce monde contrebabélien, je survole déjà la liste des dix premières pages présélectionnées.  Mon œil s'arrête brusquement sur l'entête de la neuvième (porte) : From hunches to surprises – discovering macro-scale quantum phenomena in charged particle dynamics. (soit :de l'intuition à la surprise - découvrir des phénomènes quantiques à l'échelle macro dans la dynamique de particules chargées)

Un article de la revue Nature venu du futur !

Il s'agit de l'épreuve numérique "non corrigée" (uncorrected proof) d'un futur article à paraître dans la plus célèbre revue scientifique anglaise : Nature, il est donc (pré)daté du 25 septembre 2012 alors qu'on le découvre le 27 août de la même année! Son auteur répond au nom de Ram K. Varma, c'est un chercheur rattaché semble-t-il à un laboratoire indien qui passe en revue une série de travaux théoriques et expérimentaux récents portant sur la mise en évidence d'un phénomène macroscopique de cohérence quantique inédit. Pour être plus précis l'auteur identifie dans la dynamique d'un ensemble de quelques centaines de millions de particules chargées confinées dans un piège magnétique adiabatique sur une échelle de l'ordre du centimètre, des phénomènes qui ne seraient pas prédictibles par les équations de l'électrodynamique classique (force de Lorentz). Seule la prise en compte selon Varma des modulations quantiques de l'onde de de Broglie de l'ensemble des particules piégées permettrait d'expliquer cette manifestation quantique à l'échelle macroscopique. Varma semble souligner que ce genre de phénomènes s’apparenterait à l'effet Aharonov-Bohm à l'échelle macroscopique (et non mésoscopique) et à la première manifestation directe du potentiel vecteur magnétique à une telle échelle.

La physique quantique (me) fait toujours tourner la tête (vers un sixième continent à explorer?)

Que penser de tout cela? Comment le blogueur transcyberphysicien, ancien (et tout juste) diplomé de feu un prestigieux DEA (on dirait aujourd'hui Master2) de Physique Quantique a pu passé à côté d'une information pareille, le premier papier sur le sujet étant daté de 2002 ! Il fût pourtant en son temps un peu au courant de ces sujets comme thésard (deejay pour électrons) au Laboratoire (aujourd'hui) National (autrefois franco-allemand) des Champs Magnétiques Intenses à (on disait autrefois de) Grenoble (avant qu'il ne fusionne avec celui des champs pulsés de Toulouse). Bien que doctorant inconnu (avant d'être un post-doc obscur puis un enseignant heureux et un blogueur ravi) il lui arrivait de s'enorgueillir secrètement de conduire une expérience où presque tous les phénomènes quantiques macroscopiques étaient réunis à savoir :

• la superfluidité (de l'hélium liquide qui lui servait à refroidir à une très basse température de 2 Kelvin un gaz d'électron bidimensionnel (GE2D) confiné dans un puit quantique symétrique),
• la supraconductivité (de l'aimant lui fournissant un fort champ magnétique de 12 Teslas nécessaire pour faire tourner suffisamment les électrons),
• le laser (outil indispensable pour analyser par spectroscopie optique les excitations de type magnéto-plasmons du GE2D).
• l'effet Hall quantique (un phénomène propre à la dynamique du GE2D soumis à de très basses températures et à un fort champ magnétique),

Le seul phénomène, le cinquième, qu'il n'avait pas à sa disposition était un condensat de Bose-Einstein. Il faut dire que cela nécessite beaucoup de lasers et des températures énormément plus basses (son sur-moi ajouterait qu'il eut aussi fallu être bien plus brillant en DEA) pour en disposez d'un !
Alors comment se fait-il qu'il n'ait jamais entendu parlé (ou lu rapporté l'existence) de ce sixième continent, cet effet Aharonov-Bohm macroscopique ? Il se dit qu'il approfondira la question un autre jour quand il aura plus de temps devant lui, aux prochaines vacances scolaires ...

(Pré)Publication scientifique contemporaine =  bibliothèque humaniste (cabinet de curiosité) ?

Que penser donc de ce futur article et de ces travaux passés ? Certes une publication programmée dans la revue scientifique internationale qui bénéficie de la plus grande visibilité dans le monde est le rêve (un privilège rare) de tout chercheur en besoin (mal) de promotion mais le blogueur estival se tient prêt à fournir un nécessaire rafraîchissement de la mémoire avec celle de l'eau par exemple pour éviter trop d'emballement médiatique.
Un protocole parmi d'autres pour évaluer le sérieux d'une prépublication consiste à passer en revue méthodiquement les points suivants (comme sept pilliers de la sagesse):

1. le résumé (abstract)
2. les remerciements (acknowledgements)
3. les institutions de rattachement des auteurs
4. la conclusion
5. les graphiques et les schémas 
6. les équations
7. le corps du texte

en respectant scrupuleusement cet ordre dans la collecte d'informations qu'il faut ensuite croiser entre elles  méthodiquement pour y chercher les corrélations qui s'imposent (ou non) afin de tester la cohérence (incohérence) et la (non)pertinence de l'ensemble. On peut être surpris du choix du second item mais il a ses raisons. Par exemple il est fréquent que la longueur de la liste des noms de scientifiques renommé(e)s cité(e)s soit inversement proportionnelle à la qualité de l'article, les "crackpots" (carafes fêlées disent les anglo-saxons une expression comme "textes trop illuminés" serait plus mesurée) se reconnaissent souvent non seulement au caractère vague de leurs remerciements mais aussi à leur goût immodéré pour le "name dropping" (le blogueur trop enthousiaste assume pour aujourd'hui ce pécher mignon)... Dans le cas qui nous (m') intéresse on est soulagé de voir que dans l'article de Nature seuls sont cités des scientifiques indiens que je (vous?) ne connaissais(ssiez) pas encore. Quant-à la première publication des résultats faite dans Physics Letter A elle a le bon goût de ne remercier qu'un seul prix Nobel de physique et encore celui-ci est crédité d'une relecture critique du tapuscrit. Signalons quand même qu'il s'agit d'Anthony Leggett un physicien qui en "connait un rayon" en matière de phénomènes quantiques macroscopiques. 

Phénomènes quantiques macroscopiques : un premier pas concret sur un nouveau continent 
ou la dernière idée floue sur une Atlantide imaginaire?

Alors faut-il rajouter un sixième nom à la liste des phénomènes quantiques macroscopiques ? Y en a-t-il encore d'autres qui auraient échappé à cette brève revue de transcyberphysix ? Ce dernier ni chercheur chevronné ni scientifique illuminé mais modeste passeur de science aimerait pouvoir réunir dans son panthéon personnel de grandes figures françaises du domaine comme Roger Balian, Michel Devoret ou Phillipe Nozières, d'anciens professeurs à lui comme Jean Dalibard, Antoine Georges, Thierry Giamarchi,  ou Laurent Lévy afin de leur poser des questions qu'il craint naïves, peut-être irritantes mais qu'il espère quand même (im)pertinentes (comme celles, fameuses en séminaire, d'un collègue d'autrefois Marek Potemski).

Une des grandes difficultés de la physique quantique n'est pas seulement son formalisme mathématique mais aussi la subtilité de ses concepts qui oblige à revoir nos catégories mentales. Notons en passant que celles-ci se sont probablement imposées à nous via la sélection naturelle par les contraintes de notre environnement ordinaire lequel est décrit par la physique classique (pré-quantique); il n'est alors pas impossible (de rêver?) que les progrès de l'ingénierie quantique, après avoir diffusés dans notre environnement via des nanotechnologies invisibles (transistors et diodes à puits ou boites quantiques), fassent un jour émerger des artefacts visiblement quantiques car macroscopiquement cohérents de sorte  qu'une nouvelle phénoménologie quantique émerge. Imaginons pour commencer un effet Meissner dans un grand volume de matériau supraconducteur à température ambiante générant une lévitation magnétique extra-ordinaire, pourquoi pas ensuite une application technologique d'un supersolide? Existe-t-elle déjà cette phénoménologie quantique manifestement visible, hors de la science-fiction et de sa fantasmatique téléportation? Oui car parallèlement à la téléportation quantique, domaine de vulgarisation (le plus) difficile tant la notion d'intrication est délicate à saisir, les auteurs de littérature fantastique peuvent s'inspirer de fascinantes expériences qui se rapportent à la technologie des lasers à atomes pour imaginer à quoi ressemble(rait) un objet quantordinaire, spatialement délocalisé c'est à dire visible par des  franges ou taches multiples!

Image par absorption de deux Ondes de matières cohérentes 

macroscopiques (condensats de Bose-Einstein)  en train d'interférer

source : MIT groupe de Wolfgang Ketterle et David Pritchard

Lévy-Leblond comme Omnès ont beaucoup apportés en France à l'analyse du formalisme quantique, un chercheur en activité aujourd'hui comme Thierry Paul prolonge à sa manière cette démarche à travers des articles comme celui-ci. En voici un extrait :

Les rapports qu’entretiennent classique et quantique sont passionnels. La mécanique quantique ne peut pas vraiment se passer de la mécanique classique en ce sens qu’elle a besoin du modèle classique pour, pas changement brutal de paradigme (quantification), résoudre les problèmes qu’on lui a posé (stabilité de la matière par exemple). A l’inverse la mécanique classique se déduit de la mécanique quantique par “passage au bord”, mais elle ne sature pas ces bords [C'est le blogueur qui souligne].

Je pense que le travail de Ram. V. Karma et ses collaborateurs est une parfaite illustration de cette problématique. C'est un signe du désir de certains scientifiques de découvrir une nouvelle frontière quantique vierge de toute trace de physique classique, inaccessible à la science passée. Reste à savoir si les accomplissements rapportés par ses aventuriers sont scientifiquement pertinents. Je n'ai pas de réponse claire à proposer pour le moment.

Oh grand dam ! Tout le monde peut se tromper : géant des sciences comme petit poucet blogueur, la (revue) Nature cette grande dame aussi !
Pour conclure j'ai acquis le sentiment, au fur et à mesure que j'écris ce blog, qu'il est bon de s'exprimer du moment que l'on a des informations que l'on pense intéressantes à faire passer, sans avoir honte de se tromper. De même il ne faut pas craindre les commentaires ni avoir de scrupules à relever publiquement des incohérences ou corriger des erreurs, du moment que l'on évite de stigmatiser des personnes. Après tout, communiquer sur l'inconnu ou vulgariser ce qui est difficilement accessible donne forcément l'impression, à un moment ou un autre, de parler d'un pays dont on ne connaîtrait que le nom. Je reprends là le titre du beau texte de Pierre Cartier sur une figure légendaire des mathématiques modernes. C'est ainsi que la science avance depuis toujours de récoltes en semailles, la Nature avec le souffle du Temps séparant le bon grain de l'ivraie; il n'y pas de raison qu'il n'en soit pas de même pour la transmission du goût de pratiquer ou/et d'apprendre cette même science. J'espère que la lectrice ou le lecteur de ce billet ci comme de ce blog là en est aussi convaincu-e que moi.

Comment éviter que la physique ne perde le Nord ?

Le Bon, la Brute et le Truand ou ...
... le mathématicien, l'ingénieur et le théoricien (et toutes leurs permutations)

Le blogueur ayant blogué tout l'été il est bientôt temps que la fourmi qui sommeille en lui le rappelle à d'autres tâches, aussi allons nous tenter de conclure pour un temps sur le vaste sujet abordé (explicitement) depuis notre avant-dernier billet en proposant une réponse à la question en titre de ce billet.
Pour résumer à grands (gros) traits la situation (et notre argumentation) et en nous plaçant dans la perspective (le référentiel ;-) d'un "esprit français" (un peu caricatural) épris de mathématique, de sciences et de techniques (... mais aussi de philosophie), nous avons identifié sur la scène de la physique fondamentale actuelle trois personnages : Alain Connes, le LHC et Edouard Witten. 

Le premier est un mathématicien qui revendique ses deux amours : les mathématiques et la physique comme le montre l'extrait que voici de la fin de cet entretien :

Do you have a preference for mathematics over physics?
“My heart lies with both.”

Est ce que les deux disciplines le lui rendent bien ? La question se pose; toujours est-il qu'il a déjà une médaille Fields pour ses accomplissements en mathématiques mais ses relations avec les physiciens sont plus difficiles, du moins la majorité était encore dubitative il y a peu sur son modèle spectrale si l'on en juge par exemple par ce billet posté sur le blog parisien de physique des particules Résonaances. Précisons qu'il n'est pas seul à travailler sur l'application de la géométrie non commutative (GNC) à la physique, d'autres chercheurs empruntent d'autres voies (plus étroites?) avec un formalisme voisin. A titre d'exemple on peut citer Raimar Wulkenhaar dont un article résume très bien dans son introduction les accomplissements de la GNC en physique et leurs auteurs.  Reste à savoir si derrière l’alambic  non-commutatif et son formalisme discursif qui distillent le modèle standard et le lagrangien d'Einstein-Hilbert se cache le bon condenseur apte à offrir au physicien des perles de prédictions réfutables et originales.

Le LHC lui, est un accélérateur de particules muni de quatre remarquables détecteurs dont deux : ATLAS et CMS se sont déjà illustrés comme tout le monde le sait par la découverte expérimentale du boson de Higgs. Il (m')est impossible de rendre justice à tous les ingénieurs (et) physiciens impliqués dans la construction, la mise en service et le pilotage de ce vaisseau-cathédrale, Himalaya de hautes technologies. Pour avoir une petite idée de l'ampleur de la tâche accomplie on peut regarder cette présentation de Franck Hartmann. Sur le premier transparent on y voir ce dernier posant à côté du centre du détecteur CMS avec un phylactère annonçant fièrement :

This is somehow "my" detector, I spent 12 years with it

Soit en substance : voici mon bébé que j'ai passé douze ans à construire !

Notre troisième larron n'est autre qu'Edouard Witten, l'un des plus renommé et récompensé physicien théoricien américain contemporain (comme on l'a vu dans un billet précédent). C'est l'un des grands participants de la théorie des cordes dont il a construit une partie et transporté les outils dans le champ des mathématiques pures avec une efficacité telle que d'aucuns s'interrogent comme Brendan Goldsmith (dans ce panel de discussions) sur la déraisonnable efficacité de la physique dans les mathématiques d'aujourd'hui, renversant ainsi les termes de la célèbre formule d'Eugène Wigner ! Mais c'est un autre débat que nous poursuivrons ailleurs. Celui qui nous concerne ici et maintenant consiste à s'interroger sur l'efficacité de la théorie des cordes pour la physique fondamentale, celle qui passe non par l'évaluation d'un formidable outil de calculs plus ou moins formels et d'une machine (quantique et chamanique) à produire des conjectures (générer des visions ou des intuitions) mais celle qui se doit de passer sous les Fourches Caudines de la mesure expérimentale. On a vu que le débat n'est pas tranché et que des questions se posent sur sa pertinence même tant la guerre entre les Pour et les Contre semble être longue pour ne pas dire un peu vaine. Les adversaires sont sûrement trop confinés dans leurs tranchées respectives et c'est une guerre de position forcément statique comme on peut en juger en comparant ce billet-ci de Peter Woit (2004) et celui-là de Lubos Motl (2012), 8 ans les séparent et la même déclaration attribuée à Witten par Motl y résonne toujours et encore (dans une bouteille à moitié vide ou à moitié pleine ?) : 

String theory [is] underestimated even by the enthusiasts

Soit : la théorie des cordes [est] sous-estimée même par les enthousiastes

Alors la guerre des cordes n'est-elle qu'un plaisant feuilleton qui permet de découvrir les enjeux sociologiques (chez Woit) et les questions techniques de la physique fondamentale (chez Motl)? Et la géométrisation non commutative n'a-t-elle pas aussi ses enthousiastes et ses détracteurs qui suivent attentivement ou non ses développements, doutent de ses succès, commentent ses échecs où se réjouissent de sa résilience ?

L'attribution du prix de la physique fondamentale a plusieurs cordistes est une occasion de plus pour les uns et les autres de se lamenter ou de se réjouir. Un minimum de compétences interculturelles doit nous garder de ne voir dans l'apparition soudaine de cette nouvelle récompense qu'une manifestation ostentatoire, un peu "nouveau riche", d'un milliardaire russe. Après tout dans les temps de crise économique actuelle et de restriction des budgets de recherche, est-ce ne céder qu'à la pensée capitaliste dominante que de croire en l'intérêt d'un mécénat privé pour la recherche ? C'est une question de philosophie politique plutôt générale. Naturellement on peut spéculer sur les raisons du choix des lauréats mais attendons l'année prochaine, pour voir d'abord si le Prix de la Physique Fondamentale existe toujours et ensuite qui et quel type de théories il mettra en valeur. Une autre question fondamentale est posée par ce prix, il s'agit de la valorisation explicite de la spéculation. Rien de plus naturelle que cette idée ait germée dans l'esprit d'un homme qui comme le rapporte The Economist a d'abord étudié la chromodynamique quantique à l'Institut de Physique de l'Académie des Sciences russes (FIAN, 4 prix Nobel)  avant de s'enrichir en créant de l'argent grâce à la spéculation sur le rôle présent et à venir des réseaux sociaux... On peut certes regretter la concurrence ainsi faite au prix Nobel qui a d'ailleurs réduit le montant de sa récompense pécuniaire crise oblige. Pourtant ce dernier prix n'est pas exempt de reproche non plus : les choix et les biais de son jury sont parfois discutés. Son mérite avant tout comparé au prix de la physique fondamentale est de ne reconnaître que les découvertes confirmées expérimentalement  Le problème de fond est là , y a-t-il une légitimité, un intérêt actuel à valoriser les idées spéculatives en physique ? Voilà une question philosophique intéressante, a-t-elle sa place et peut-elle être débattue efficacement dans la communauté des physiciens ? Je crois que oui si on fait appel à une autre dimension de l'espace : la quatrième bien sûr et pour cela je vais convoquer après le mathématicien, l'ingénieur et le physicien ... le phénoménologiste !

Athos, Porthos, Aramis ... et D'Artagnan (ne jamais oublier que Les Trois Mousquetaires sont en fait ... quatre) !

Si la phénoménologie est une branche connue de la philosophie c’en est une aussi (moins connue?) de la physique. Tentons une analogie pour la présenter. Pour marcher la physique a besoin de ses deux jambes : la théorie et l'expérience; dans notre vision le mathématicien et le physicien sont les deux parties de la première jambe, la seconde est formée de l'association de l'ingénieur et du phénoménologiste. Naturellement pour que la dynamique de cette marche soit harmonieuse et véloce il faut faire travailler les articulations entre ses différentes parties ! 

En quoi consiste précisément le travail d'un phénoménologiste ? Il s'agit d'observer et d'analyser les données de l'expérience et d'en tirer toute la substantifique moelle en construisant des théories effectives (et non pas fondamentales) et en les testant à nouveau avant d'en reconstruire de plus fines, bref un travail de sisyphien ! Pour avoir une idée plus précise de comment construire des théories effectives je vous laisse découvrir ce remarquable exposé didactique de James D. Wells. 

Nous avons donc notre homme, le phénoménologiste, pour répondre à la question du jour : après avoir tourner la tête à l'Est et à l'Ouest, quoi de mieux pour ne pas perdre le Nord que de chercher par défaut le Sud le dernier point cardinal ! Il ne faut pas croire que la problématique soulevée par la théorie des cordes, la supersymétrie et le LHC n'est qu'une vague question légèrement métaphysique pour reprendre le terme d'une émission radiophonique d'Etienne Klein. Cet article du même Wells au titre plein de promesses (Comment trouver un monde caché au LHC) met l’accent sur le point essentiel en n'hésitant pas à déclarer :

The LHC is just as much a philosophy experiment as a physics experiment. The impacting issue is “To what degree can humans discern nature from pure thought?” Arguably we have had some success already in the past, but would anything in the past compare, for example, to postulating that supersymmetry cures the hierarchy problem if it turns out to be correct? It would certify that humans can see around the corner and discern deep new principles into the energy frontier. If we get that right, no idea would be too esoteric, and no scale would be too remote or inaccessible for humans to discuss with confidence and expectation for understanding.

 soit (en espérant ne pas trahir sa pensée) :

Le LHC est autant une expérience de philosophie qu'une expérience de physique. La question de ses répercussions est "Jusqu'à quel point l'Homme peut comprendre la nature par la pensée pure ?" On peut dire que nous avons déjà eu certains succès par le passé, mais y a-t-il quoi que ce soit dans l'Histoire de la physique qui serait comparable à l'éventuel succès de la supersymétrie à corriger le problème de la hiérarchie ? Ce succès certifierait que l'Homme peut en ne voyant que la physique de basse énergie discerner les principes profonds de celles aux plus hautes énergies concevables. Si nous obtenons ce droit, aucune idée ne serait trop ésotérique, et aucune échelle ne serait trop éloignée ou inaccessible pour permettre à l'Homme de discuter avec confiance et espoir sur la compréhension du Monde.

Cette affirmation datée de 2008 fait apparaître au grand jour l’enjeu (de taille) du LHC.
On pourrait la prolonger en paraphrasant Neil Armstrong(*) : le 4 juillet 2012 est le dernier grand pas franchi vers la complétion du Modèle Standard, mais c'est peut-être aussi le premier (petit?) pas vers un nouveau modèle de la physique fondamentale ...
On pourrait ajouter  ... et un pas clair vers une  pratique (philosophique) efficiente des sciences. En effet les démarches empruntées par les cordistes et les autres théories alternatives sont assez différentes. Pour résumer à l'excès disons que Witten et ses collaborateurs explorent avec des outils de physiciens un vaste champ conjectural des possibles mathématiques tandis que Connes et les siens raffinent avec des outils de mathématiciens le vaste champ des théories physiques validées expérimentalement.

Voilà donc une (première) odyssée qui s'achève, en espérant avoir su parcourir les quatre points cardinaux (puisque la boussole est mon pays). Je souhaite une bonne Rentrée à toutes les lectrices et lecteurs de blogs.

On peut ralentir (la pensée théorique qui voyage à la vitesse de) la lumière par la réfraction(interaction dans le réel) et non la spéculation(réflexion sur le virtuel).   

signé : le protophilosophe et le périphysicien anonymes en hommage à une de leurs meilleures sources d'inspiration Jean Marc Lévy-Leblond.

(* : addendum in memoriam)

Dans l'espace (numérique, presque) personne ne vous entendra crier (que vous avez une idée)

Et si boson de Higgs et la supersymétrie étaient incompatibles ?  

A lire sur le site de Thierry Masson cette réflexion aussi hardie qu'intéressante sur le problème qui se cache derrière la notion de masse dans le Modèle Standard (de la physique des particules).

Transition crypto-ludique : 

Mendiant prométhéen et monstre ptoléméen, de quels modèles standards sont-ce là les meilleures métaphores ? Le point de vue de Rocky (ou Edward W.) Kolb ici ou là

Le mystère de l'énergie noire,
ou comment j'ai appris à moins m'en faire au sujet de certains problèmes cosmologiques ...

... en lisant cet article de Carlo Rovelli qui discute de quelques idées fausses ou biaisées sur la constante cosmologique et remet en perspective certaines grand(iloquent)es problématiques du modèle standard de la cosmologie. 

Il y a plus de choses sur la terre et dans le ciel, Horatio, qu’il n’en est rêvé dans votre philosophie (dixit Hamlet)

Un petit clin d'oeil au roi shakespearien déguisé en mendiant tel que Daniel Kastler voyait le Modèle Standard pour montrer qu'un autre physicien, James D. Wells, savait aussi citer à bon escient ses classiques dans sa conférence intitulée Higgs Boson of a Hidden World, dernière (et au combien prémonitoire peut être) d'une série de douze Lectures on Higgs Boson Physics in the Standard Model and Beyond retranscrites dans ce document (qui n'est pas référencé dans le dernier article d'Ali H. Chamseddine et Connes). Il y défend cette idée pleine de promesses :

Hidden worlds have a much better chance of communicating with the Higgs boson than any other particle in the Standard Model.

soit: Les mondes cachés ont une bien meilleure probabilité de communiquer avec le Higgs qu'avec toute autre particule du Modèle Standard